MPC로 배출량을 줄인 오일 & 가스 생산업체

전 세계의 석유 회사들은 증가하는 고객 수요를 충족하는 동시에 공격적인 지속 가능성 목표를 달성할 방법을 모색하고 있습니다.

2019년 Rockwell Automation은 라틴 아메리카의 선도적인 석유 회사와 프로젝트를 시작했습니다. 이 회사의 경영진은 이 문제의 해결책이 물 관리 개선에 있다고 믿었습니다.

이 회사는 전체적인 석유 회수율을 높이고 일정한 석유 생산 속도를 유지하기 위해 압력수를 저수지에 주입합니다. 일정 시간 동안 생산하는 석유의 양은 저수지에 주입할 수 있는 물의 양과 직접적인 관련이 있습니다. 그리고 여기서 말하는 물의 양은 상당합니다. 이 회사가 100배럴을 추출할 때마다 98배럴은 물이고 2배럴은 석유입니다.

해당 유전은 높은 수준의 자동화를 갖추고 있었지만, 제어 루프가 없었기 때문에 프로세스 제어를 개선할 여지가 있었습니다. 또한 물 이송 및 주입 프로세스의 불안정성 문제도 있었습니다. 운영 중단이 발생하면 주입 또는 이송 펌프가 완전히 꺼져서 상당한 원유 생산 손실이 발생했습니다.

이 회사는 물 주입을 늘리고, 주입 유량과 에너지 소비의 변동성을 줄이고, 안정적인 시스템을 구축할 수 있는 솔루션을 찾기 위해 Rockwell Automation에 접근했습니다. 한 회사 임원의 말에 따르면, “우리의 전체 설치 기반이 Rockwell Automation에서 공급되었고 함께 일한 이력이 있기 때문에 Rockwell Automation 기술을 사용하는 것이 우리에게 이익이 될 것이라는 것을 알고 있었습니다.”

“우리는 고객에게 우리가 제공하는 솔루션에 대한 신뢰와 동일한 수준의 신뢰를 제공하는 방식으로 이 프로젝트를 설계하고자 했습니다.”라고 Rockwell Automation 엔지니어인 German David Gonzalez Gonzalez는 말합니다. “계약은 성능 표시기에 따라 달라졌습니다. 물 주입량이 1 % 증가했습니다. 우리는 회사와 우리 자신 사이에 위험을 분담했습니다.”따라서 Rockwell Automation과 이 회사는 협력하여 두 가지 목표를 달성하기로 했습니다. 주입되는 물을 1 % 늘리고 주입된 배럴당 에너지 소비(kW·h/배럴)를 줄이는 것입니다.

솔루션

철저한 분석 후, 35개의 물 주입 펌프와 3개의 풀 전송 유닛 및 패드에 PlantPAx® MPC 기술을 구현하기로 결정했습니다. 모델 예측 제어(MPC) 기술은 향후 운영 조건에서 필요한 프로세스 제어를 시뮬레이션하고, 이러한 조건을 실현하기 위한 제어 조치를 취함으로써 프로세스 변동성을 줄이고 효율성을 높입니다. MPC는 프로세스 변동성을 줄여 운영 제한의 한계까지 운전을 수행할 수 있도록 하며, 최대값을 초과하지 않습니다.

Rockwell Automation은 하드웨어와 소프트웨어 두 가지 방식으로 MPC 기술을 제공할 수 있습니다. Logix 하드웨어가 설치된 이 회사의 경우, 내장형 MPC 기술 버전을 선택했습니다. 그러나 MPC 기술은 서버 기반 모델 예측 제어 소프트웨어 솔루션을 사용하여 기존 시스템의 '상단'에 설치할 수도 있습니다.

“모델 예측 제어는 전 세계적으로 가장 많이 사용되는 고급 제어 기술 중 하나입니다. 대부분의 경우 이러한 유형의 MPC 모듈은 서버와 대규모 인프라 구현이 필요합니다. 이번 경우 플랫폼은 어디에나 설치할 수 있고 구현이 쉬운 소형 컨트롤러입니다.”라고 한 회사 임원이 강조합니다. "우리의 대부분의 제어 시스템은 이미 Rockwell Automation의 제품이었기 때문에 통합이 최대한 쉽고 빠르게 이루어졌으며, 그것도 팬데믹 기간 중에 이루어졌습니다."라고 덧붙입니다.

맞습니다.이 전체 프로젝트는 원격으로 팬데믹 기간 동안 작업자 안전을 유지하기 위해솔루션 구성, 테스트 및 시운전은 모두 가상으로 수행되었으며, 사이버 보안 모범 사례를 준수하는 방식으로 진행되었습니다.

혜택

물 주입량 증가는 모든 예상을 뛰어넘어 2.4%에 달했으며, 이는 하루에 약 36000배럴의 물 주입량 증가에 해당합니다. 이 물 주입량 증가는 현장에서 추가로 548BOPD(하루 석유 배럴)를 추출할 수 있음을 의미합니다.

이러한 결과 외에도 회사는 더 높은 안정성과 운영 연속성을 달성했으며, 낮은 풀 레벨과 패드의 낮은 흡입 압력과 관련된 손실을 제거할 수 있었습니다. 또한 에너지 소비를 줄이고 CO₂ 배출량을 낮출 수 있었습니다.

“Rockwell Automation은 우리의 현장 인프라를 깊이 이해하고 있기 때문에, 특히 이 MPC 솔루션이 원유 생산 사업에서 제공하는 혁신 수준을 고려할 때 이러한 프로젝트를 훨씬 쉽게 개발할 수 있었습니다. 분명히 다른 회사와 함께 했다면 더 많은 시간과 비용이 필요했을 것입니다.”라고 한 회사 엔지니어는 말합니다.

이 초기 프로젝트는 2021년 4월에 완료되었습니다. 달성한 결과를 바탕으로 회사는 이제 고급 프로세스 제어의 사용을 회사의 추가 영역으로 확장할 계획입니다.