SCADA zenon на службі в нафтогазовій галузі

Американська компанія SEL (Schweitzer Engineering Laboratories), що спеціалізується на випуску обладнання для керування електричними підстанціями, в своїх проєктах диспетчеризації використовує програмну платформу SCADA zenon. Не став виключенням і проєкт системи керування енергоживленням одного з найбільших родовищ нафти та газу компанії Saudi Aramco, національного нафтогазового гіганта Саудівської Аравії.

В результаті впровадження проєкту на родовищі Шейбах було досягнуто підвищення безпеки, надійності та ефективності роботи системи електроживлення бурових та компресорних установок, перекачувальних та зріджувальних насосних станцій і загалом електромережі видобувного шельфу, яка входить до складу державної енергосистеми. 

Ключові моменти проєкту:

Незважаючи на всесвітній тренд на перехід до відновлюваних джерел енергії, попит на викопне паливо, таке, як нафта та газ не зменшується. Лише споживання сирої нафти в світі у 2023 році становило 53 000 ТВт·год, що еквівалентно 35,5 мільярдам барелів або 6,7 мільярдам кубометрів нафти.

SCADA zenon, як система автоматизації верхнього рівня, для електропостачання нафтогазового проєкту Шейбах забезпечує:

• високу експлуатаційну надійність, безпеку та захист 
• підтверджену багаторічним досвідом систему контролю та керування розподілом і передачею електроенергії
• швидку розробку та впровадження проєкту без необхідності мати інженерному персоналу навички програмування
• високий ступінь автономності в експлуатації та обслуговуванні
• стандартизований інтерфейс користувача, розроблений для диспетчерського моніторингу та керування проєктом візуалізації.  

Гарантування глобального попиту

За останні десятиліття Саудівська Аравія стала головним постачальником викопного палива для задоволення енергетичних потреб промислово розвинених країн. Saudi Aramco, національна нафтогазова компанія країни, відіграє важливу роль у розвідці, транспортуванні та переробці сировини. Станом на 2023 рік Saudi Aramco є другою найбільшою публічною компанією в світі за рівнем доходів.

З початку комерційного видобутку сирої нафти в 1938 році, під керуванням Saudi Aramco знаходиться понад сотня нафтових і газових родовищ по всьому королівству, де видобувається п’ять різних сортів нафти. Компанія володіє одними з найбільших підтверджених світових запасів сирої нафти і забезпечує найбільший щоденний видобуток нафти серед усіх нафтовидобувних компаній.

На сході Саудівської Аравії, біля кордону з ОАЕ, знаходиться Rub' al-Khali — найбільша піщана пустеля у світі. У цьому віддаленому та безлюдному місці, з середньою температурою повітря 50°С і колосальними піщаними дюнами заввишки понад 300 метрів у 1968 році було відкрите величезне родовище нафти та газу — Шейбах. Родовище займає приблизно 13 км у ширину і 64 км в довжину. Його загальна виробнича потужність становить один мільйон барелів сирої нафти на добу.

Критичний контроль електропотужності

Родовище включає 145 окремих нафтових свердловин, 645 км трубопроводів, електростанцію з генеруючою потужністю 2 ГВт і розподілену електромережу з 20 підстанціями, завдяки чому Шейбах повністю забезпечує свої потреби в електричній енергії та передає надлишок в енергосистему країни. Для загального керування та моніторингу промислових процесів диспетчерський центр на початку було оснащено Розподіленою системою керування (DCS).

Розроблена більше п’ятнадцяти років тому, ця система вже морально і функціонально застаріла і не підходить для надійного обслуговування електричних мереж. Не маючи можливості контролювати енергосистему в режимі реального часу, DCS не може запобігти збоям, які часто призводять до відключень електроенергії.

Підвищення надійності та ефективності

Щоб зробити роботу енергосистеми родовища Шейбах більш надійною, безпечною та ефективною, в Saudi Aramco вирішили інвестувати в розробку та впровадження Системи керування електроживленням (PMS) з інтегрованою Системою автоматизації електропостачання (PSA). У той час як PMS забезпечить стабільність мережі через керування генеруючими потужностями електростанції, швидке відключення навантаження та контроль напруги та частоти, PSA надасть операторам і командам технічного обслуговування інформацію, необхідну для безпечної та ефективної експлуатації і обслуговування електричних мереж. У зв'язку з тим, що родовище Шейбах перебуває в постійному розвитку і розбудові, впроваджувана система повинна бути гнучка, легко масштабуватися та мати можливість швидко адаптуватися до майбутніх змін.

Оскільки основною метою проєкту було забезпечення моніторингу і керування електричною системою в режимі реального часу, в Saudi Aramco очікували, що використаний програмний продукт дозволить реалізувати простий у експлуатації та навігації людино-машинний інтерфейс (HMI), за допомогою якого експлуатуючий персонал матиме повну видимість поточного стану електричної мережі. Це допоможе їм швидко виявляти проблеми та реагувати на них, підвищити таким чином ефективність роботи системи, зменшити ризик відключень та інших збоїв і загалом збільшити надійність електромережі.

Реалізація системи за допомогою SCADA zenon

Контракт з розробки та впровадження проєкту PMS і PSA на родовищі Шейбах виграла компанія SEL. Вона спеціалізується на розробці та виготовленні обладнання для захисту, моніторингу, контролю та вимірювання електроенергії. SEL має три офіси в Саудівській Аравії, які також охоплюють Бахрейн та Йорданію.

Маючи великий досвід реалізації подібних проєктів, компанія SEL повністю покладається на програмну платформу SCADA zenon Energy Edition, комплексне програмне забезпечення від австрійського виробника COPA-DATA. zenon дозволяє інженерам створювати масштабовані системи керування, моніторингу та автоматизації. Завдяки наявності великої кількості різноманітних комунікаційних драйверів та інтерфейсів, таких, як IEC 61850, IEC 60870-5 104, DNP3, OPC UA, Modbus, програмна платформа zenon забезпечує просту інтеграцію наявних апаратних засобів електроустановок та програмного забезпечення сторонніх виробників.

SCADA zenon широко використовується в різних галузях промисловості, таких як енергетика та інфраструктура, продукти харчування та напої, фармацевтика, переробна промисловість, промислове виробництво. На додаток до автоматизованого проєктування, програмна платформа zenon має широкі бібліотеки галузевих функціональних рішень. Серед цих бібліотек є спеціально розроблені шаблони для моніторингу та керування електричними мережами та розподільчими підстанціями. Спеціальний пакет zenon Energy Edition характеризується розширеними енергетичними можливостями і сумісний з обладнанням для виробництва та розподілу електроенергії від найбільш розповсюджених світових виробників, у тому числі і компанії SEL. Завдяки такій функціональності zenon дозволяє в короткі строки впроваджувати системи PMS та PSA, які відповідають найжорсткішим енергетичним стандартам.

Незважаючи на складні пустельні погодні умови, SEL змогла успішно реалізувати цей масштабний проєкт, який в результаті забезпечив досягнення поставленої мети на родовищі Шейбах Saudi Aramco.

Оптимізована передача даних

SEL впровадила системи моніторингу на чотирьох заводах із розділення газу та нафти (GOSP) та на заводі зі зрідження природного газу (NGL). Характерним є те, що вони розкидані по всьому величезному видобувному майданчику родовища. Кожна локація має власну диспетчерську, і всі вони повністю інтегровані в центральний диспетчерський пункт. Головним викликом, з яким зіткнулись інженери під час введення в експлуатацію проєкту, були труднощі, пов’язані з великими відстанями між об’єктами та суворими погодними умовами, що виливалось в нестійкий магістральний зв’язок по мережі Ethernet.

Незважаючи на наявність волоконно-оптичних ліній, що з’єднують заводи, було особливо важко досягти швидкої та синхронізованої передачі даних від них до центрального диспетчерського пункту. Завдяки наявному досвіду та інноваційному підходу спеціалісти SEL успішно подолали комунікаційні та інтеграційні перешкоди, що призвело до створення ефективної та взаємопов’язаної системи керування заводами.

Досвід реалізації

Алі Сафван, керівний менеджер філії SEL на близькому сході, у своєму коментарі пояснив: «Наші спеціалісти виконали усі проєктні завдання у досить стислі терміни, не в останню чергу завдяки чудовій технічній підтримці від COPA-DATA, виробника програмної платформи SCADA zenon. Замовник був вражений легкістю, з якою проходили пуско-налагоджувальні випробування, які ми проводили в режимі реального часу безпосередньо на працюючому обладнанні в дуже складних погодних умовах.

Повна інтеграція з різноманітними існуючими системами, функції керування силовим обладнанням, можливості моніторингу в реальному часі всієї електричної мережі та доступ до історичних даних для поглибленого аналізу роблять системи PMS та PSA, реалізовані на базі SCADA zenon, значно прогресивнішими у порівнянні з попередньою системою DCS».

Ознайомитися з іншими проєктами, реалізованими у тому числі в Україні, можна на сайті в розділі Проєкти.