石油天然氣生產商透過模型預測控制減少排放

全球石油公司正在尋求方法來滿足不斷增長的客戶需求，同時實現積極的可持續發展目標。

2019年，Rockwell Automation開始與一家領先的拉丁美洲石油公司合作一個項目，該公司領導層認為，解決這個難題的答案在於改善水資源管理。

該公司將加壓水注入儲層，以提高整體石油回收率並維持穩定的石油生產率。他們在一定時間內生產多少石油，直接關係到能夠向儲層注入多少水。而且我們談論的是大量的水。該公司每開採100桶，98桶是水，2桶是石油。

儘管該油田自動化程度很高，但由於沒有控制迴路，仍有過程控制改進的空間。水傳輸和注入過程中的不穩定性也是一個突出問題。面對任何操作干擾，注入或傳輸泵都會完全關閉，這導致了顯著的石油生產損失。

該公司向Rockwell Automation尋求一個能夠增加注水量、減少注入流量變異性和能耗，並建立穩定系統的解決方案。正如一位公司高管所說：「我們知道使用Rockwell Automation技術對我們來說是雙贏，因為我們的整個安裝基礎都是由他們提供的，而且我們有合作的歷史。」

「我們希望以一種能讓客戶對我們所提供解決方案擁有與我們相同信心水平的方式來設計這個項目。」Rockwell Automation工程師German David Gonzalez Gonzalez表示。「合約受到一個績效指標的約束：注水量增加1 %。我們在公司和我們自己之間分擔風險。」因此，Rockwell Automation與該公司聯手承擔雙重目標：將注水量增加1 %，並減少每桶注入的能耗（kW·h/桶）。

解決方案

經過徹底分析後，我們決定在35台注水泵和三個池轉移裝置及墊片上實施PlantPAx® MPC技術。模型預測控制技術（或MPC）通過模擬未來操作條件下所需的過程控制，並採取控制行動使這些條件成為現實，從而減少過程變異性並提高效率。MPC可減少過程變異性，使操作能夠在操作限制的極限範圍內進行，而不會超過其最大值。

Rockwell Automation可通過兩種方式提供模型預測控制技術——硬體和軟體。對於這家已安裝Logix硬體的公司，我們選擇了嵌入式版本的模型預測控制技術。然而，模型預測控制技術也可以利用基於伺服器的模型預測控制軟體解決方案安裝於任何現有系統之上。

「模型預測控制是全球最常用且最先進的控制技術之一。大多數情況下，這類MPC模組需要伺服器和大型基礎設施的實施。在這個案例中，該平台是一個可安裝於任何地點且易於實施的小型控制器。」一位公司高管強調。「我們的大部分控制系統本來就來自Rockwell Automation，這使得整合變得極為簡單且快速，而且還是在疫情期間，」他補充道。

沒錯。整個項目都是 遠端實施的，以在疫情期間維護工人安全

。解決方案配置、測試與調試皆以虛擬方式完成——並且全程符合網路安全最佳實踐。

效益

注水量的增加超出所有預期，達到2.4%，相當於每天增加近36000桶水的注入量。這一注水量的提升意味著該場地每天可額外開採548桶石油（BOPD）。

除了這些成果外，該公司還實現了更高的穩定性與操作連續性，並能消除與低池液位及墊片低吸入壓力相關的損失。他們還能減少能源消耗並降低CO₂排放。

「Rockwell Automation對我們的現場基礎設施瞭若指掌，因此開發這類項目要容易得多，尤其是考慮到這項MPC解決方案在原油生產業務中展現的創新水準。顯然，若與其他公司合作，我們將需要更多的時間和資金，」一位公司工程師表示。