Un producteur de pétrole et de gaz réduit ses émissions grâce à PlantPAx® MPC

Les compagnies pétrolières du monde entier cherchent des moyens de répondre à la demande croissante des clients tout en atteignant des objectifs de développement durable ambitieux.

En 2019, Rockwell Automation a lancé un projet avec une grande compagnie pétrolière d'Amérique latine dont la direction pensait que la réponse à cette énigme résidait dans l'amélioration de la gestion de l'eau.

L'entreprise injecte de l'eau sous pression dans les réservoirs pour augmenter la récupération globale de pétrole et maintenir un débit de production de pétrole constant. La quantité de pétrole produite en un certain laps de temps est directement liée à la quantité d'eau qu'elle est capable d'injecter dans les réservoirs. Et nous parlons d'une GRANDE quantité d'eau. Pour 100 barils extraits, 98 sont de l'eau et 2 sont du pétrole.

Bien que le champ en question ait bénéficié d'un niveau d'automatisation élevé, il existait encore des possibilités d'amélioration du contrôle des processus, car il n'y avait pas de boucles de commande en place. Il y avait également un problème majeur d'instabilité dans le processus de transfert et d'injection d'eau. En cas de perturbation opérationnelle, les pompes d'injection ou de transfert étaient complètement arrêtées, ce qui entraînait des pertes de production de pétrole importantes.

L'entreprise s'est tournée vers Rockwell Automation à la recherche d'une solution qui augmenterait l'injection d'eau, réduirait la variabilité du débit injecté et la consommation d'énergie, et créerait un système stable. Comme l'a partagé un dirigeant de l'entreprise, « Nous savions que ce serait un avantage pour nous d'utiliser la technologie Rockwell Automation, puisque l'ensemble de notre parc installé est fourni par eux et que nous avons l'habitude de travailler ensemble. »

« Nous voulions concevoir ce projet de manière à ce que notre client ait le même niveau de confiance que nous avions dans la solution que nous proposions », explique l'ingénieur Rockwell Automation, German David Gonzalez Gonzalez. « Le contrat était soumis à un indicateur de performance : 1 % d'augmentation de l'injection d'eau. Nous avons partagé le risque entre l'entreprise et nous-mêmes. »Ainsi, Rockwell Automation et l'entreprise ont uni leurs forces pour atteindre un objectif en deux volets : augmenter de 1 % la quantité d'eau injectée et réduire la consommation d'énergie par baril injecté (kW·h/baril).

Solution

Après une analyse approfondie, nous avons décidé de mettre en œuvre la technologie PlantPAx® MPC sur 35 pompes d'injection d'eau et trois unités et plates-formes de transfert de bassin. La technologie de commande prédictive du modèle (MPC) réduit la variabilité des procédés et augmente l'efficacité en simulant la commande de procédé nécessaire dans les conditions de fonctionnement futures et en prenant des mesures de commande pour concrétiser ces conditions. La MPC conduit à une réduction de la variabilité des procédés, ce qui permet d'exploiter l'installation jusqu'aux limites des restrictions opérationnelles, sans dépasser leurs maximums.

Rockwell Automation peut fournir la technologie MPC de deux façons : matérielle et logicielle. Pour cette entreprise, dont le parc installé comprend du matériel Logix, nous avons choisi la version embarquée de la technologie MPC. Cependant, la technologie MPC peut également être installée « au-dessus » de tout système existant à l'aide de la solution logicielle de commande prédictive du modèle basée sur serveur.

« La commande prédictive du modèle est l'une des technologies de commande les plus utilisées et les plus avancées au monde. La plupart du temps, ce type de module MPC nécessite la mise en œuvre d'un serveur et d'une infrastructure importante. Dans ce cas, la plate-forme est un petit automate qui peut être installé n'importe où et est facile à mettre en œuvre », souligne un dirigeant de l'entreprise. « La plupart de notre système de commande provenait déjà de Rockwell Automation, ce qui a rendu l'intégration aussi facile et rapide que possible, et ce, pendant une pandémie », ajoute-t-il.

C'est exact. Ce projet a été entièrement mis en œuvre à distance pour maintenir la sécurité des travailleurs pendant une pandémie. La configuration, les tests et la mise en service de la solution ont tous été réalisés virtuellement – et d'une manière qui a maintenu la conformité avec les meilleures pratiques en matière de cybersécurité.

Avantages

L'augmentation de l'injection d'eau a dépassé toutes les attentes, atteignant 2.4 %, ce qui équivaut à une augmentation de l'injection de près de 36000 barils d'eau par jour. Cette augmentation de l'injection d'eau a permis d'extraire 548 BOPD (barils de pétrole par jour) supplémentaires du site.

En plus de ces résultats, l'entreprise a obtenu une plus grande stabilité et une continuité opérationnelle – et a pu éliminer les pertes associées à des niveaux de bassin faibles et à une pression d'aspiration faible dans les plates-formes. Elle a également pu réduire la consommation d'énergie et les émissions de CO₂.

« Rockwell Automation connaît notre infrastructure de terrain en profondeur et il est donc beaucoup plus facile de développer un projet comme celui-ci, en particulier avec les niveaux d'innovation que cette solution MPC présente dans le domaine de la production de pétrole brut. Clairement, avec une autre entreprise, nous aurions eu besoin de plus de temps et d'argent », déclare un ingénieur de l'entreprise.

Ce projet initial a été achevé en avril 2021. À la lumière des résultats obtenus, l'entreprise prévoit désormais d'étendre l'utilisation de la commande de procédé avancée à d'autres domaines de l'entreprise.