Produtor de petróleo e gás reduz emissões com MPC

As empresas petrolíferas em todo o mundo estão buscando maneiras de atender à crescente demanda dos clientes e, ao mesmo tempo, alcançar metas agressivas de sustentabilidade.

Em 2019, a Rockwell Automation iniciou um projeto com uma empresa líder de petróleo da América Latina, cuja liderança acreditava que a resposta para esse enigma estava em melhorar a gestão de águas.

A empresa injeta água pressurizada nos reservatórios para aumentar a recuperação geral de petróleo e manter uma taxa consistente de produção de petróleo. A quantidade de petróleo que produzem em um determinado período de tempo está diretamente relacionada à quantidade de água que conseguem injetar nos reservatórios. E estamos falando de MUITA água. Para cada 100 cilindros que a empresa extrai, 98 são água e 2 são petróleo.

Embora o campo em questão tivesse um alto nível de automação, ainda havia oportunidades para melhorias no controle de processo porque não havia malhas de controle em vigor. Também havia um problema pendente com a instabilidade no processo de transferência e injeção de água. Diante de qualquer distúrbio operacional, as bombas de injeção ou transferência eram desligadas completamente, o que levava a perdas significativas na produção de petróleo.

A empresa procurou a Rockwell Automation em busca de uma solução que aumentasse a injeção de água, reduzisse a variabilidade do fluxo injetado e o consumo de energia, além de criar um sistema estável. Como compartilhou um executivo da empresa, “Sabíamos que seria uma vitória para nós usar a tecnologia da Rockwell Automation, já que toda a nossa base instalada é fornecida por eles e temos um histórico de trabalho conjunto.”

“Queríamos projetar esse projeto de uma forma que desse ao nosso cliente o mesmo nível de confiança que tínhamos na solução que estávamos fornecendo.”, diz o engenheiro da Rockwell Automation, German David Gonzalez Gonzalez. “O contrato estava sujeito a um indicador de desempenho: aumento de 1 % na injeção de água. Dividimos o risco entre a empresa e nós mesmos.”Assim, a Rockwell Automation e a empresa uniram forças para alcançar uma meta em duas partes: aumentar a água injetada em 1 % e reduzir o consumo de energia por cilindro injetado (kW·h/cilindro).

Solução

Após uma análise completa, decidimos implementar a tecnologia PlantPAx® MPC em 35 bombas de injeção de água e três unidades e pads de transferência de reservatório. A tecnologia de controle preditivo por modelo (ou MPC) reduz a variabilidade do processo e aumenta a eficiência ao simular o controle de processo necessário nas condições operacionais futuras e tomar a ação de controle para tornar essas condições uma realidade. O MPC leva a uma redução da variabilidade do processo, permitindo que a operação seja levada aos limites das restrições operacionais, sem exceder seus máximos.

A Rockwell Automation pode fornecer a tecnologia MPC de duas maneiras — hardware e software. Para esta empresa, cuja base instalada inclui hardware Logix, escolhemos a versão embarcada da tecnologia MPC. No entanto, a tecnologia MPC também pode ser instalada ‘sobre’ qualquer sistema existente usando a solução de software de controle preditivo por modelo baseada em servidor.

"O controle preditivo por modelo é uma das tecnologias de controle mais usadas e avançadas em todo o mundo. Na maioria das vezes, esse tipo de módulo MPC requer a implementação de um servidor e uma grande infraestrutura. Nesse caso, a plataforma é um pequeno controlador que pode ser instalado em qualquer lugar e é fácil de implementar", destaca um executivo da empresa. "A maior parte do nosso sistema de controle já era da Rockwell Automation, o que facilitou e agilizou a integração, e isso durante uma pandemia", acrescenta.

Isso mesmo.Todo esse projeto foi implementado remotamentepara manter a segurança dos trabalhadores durante uma pandemia. A configuração, os testes e o comissionamento da solução foram todos feitos virtualmente – e de uma forma que manteve a conformidade com as melhores práticas de cibersegurança.

Benefícios

O aumento na injeção de água superou todas as expectativas, chegando a 2.4%, o que equivale a um aumento na injeção de cerca de 36000 cilindros de água por dia. Esse aumento na injeção de água significou que 548 BOPD (cilindros de petróleo por dia) adicionais poderiam ser extraídos do local.

Além desses resultados, a empresa alcançou maior estabilidade e continuidade operacional – e conseguiu eliminar perdas associadas a baixos níveis de reservatório e baixa pressão de sucção nos pads. Eles também conseguiram reduzir o consumo de energia e diminuir as emissões de CO₂.

"A Rockwell Automation conhece nossa infraestrutura de campo em profundidade e, portanto, é muito mais fácil desenvolver um projeto como este, especialmente com os níveis de inovação que esta solução MPC apresenta no negócio de produção de petróleo bruto. Claramente, com outra empresa, teríamos exigido mais tempo e dinheiro", diz um engenheiro da empresa.

Esse projeto inicial foi concluído em abril de 2021. À luz dos resultados alcançados, a empresa agora planeja expandir o uso do controle avançado de processo para outras áreas da empresa.