基于 PC 的控制技术助力优化石油和天然气生产

挪威 FourPhase 公司成立于 2012 年，致力于通过现代化技术优化和提高石油和天然气开采效率。FourPhase 公司多年来一直不懈努力，为保障其客户在提高产能的同时还能持续实现盈利铺平道路。在实施创新理念方面，FourPhase 一直信赖倍福的控制产品。FourPhase 公司首席技术官兼首席运营官 Jørgen Bruntveit 介绍了公司业务以及在成本密集型传统行业中使用 PC 控制解决方案带来的优势。

FourPhase 公司对传统石油和天然气生产流程进行改革

FourPhase 公司在挪威卑尔根和苏格兰阿伯丁都设立了生产基地。公司目前正与一个经验丰富的团队合作，旨在为传统石油和天然气行业的可持续发展带来积极变化，确保从石油和天然气生产过程中持续分离出固体废物。这样可以保护分离器、阀门或泵等系统组件，实现无固体废物流动，并为生产商进行石油和天然气开采创造条件，避免出现因为固体废物造成的井筒堵塞而进行昂贵和耗时的油井干预。FourPhase 的解决方案最终有效避免了生产停工。

固体废物会对石油和天然气的生产性能带来不利影响。一般情况下会安装井下滤网以避免产生固体废物，但由于设计上的原因，井下滤网要么过大，要么过小；要么成为限制因素，要么保护效果不理想。此外，井下滤网极易受到侵蚀和机械性损伤，导致其失去保护作用。地面生产系统通常不具备控制固体废物产生的能力，这会抑制石油和天然气的生产，井下会积累大量固体废物，最终导致井筒部分或完全堵塞。随后就需要进行昂贵、高耗能的大规模干预（如使用连续油管）来清除堵塞物。

高性能控制系统是在全球取得成功的关键因素

“我们的技术应用场景非常多样化，适用于各种设备类型、数量和配置。我们选择了一个既采用模块化设计，又能集中控制的控制系统，所有应用都配备了一个“大脑”，它被用作控制中枢和主 PLC（倍福 CX5140 嵌入式控制器）。所有附加装置都有本地 I/O 端子盒，并通过 EtherCAT 与“大脑”通信。系统通过 HMI 进行操作，它所使用的元件和功能均符合欧洲核电站标准（IEC 61772）。虽然系统主要通过我们的控制室操控，但也可以通过本地控制面板（LCP）（倍福 CPX3721）在本地访问所有功能。”Bruntveit 在阐释公司方案时说道。

公司运营的每一个系统中都使用了这个“核心控制系统”或单个组件。FourPhase 公司利用此项技术的力量，已在挪威、英国、丹麦、沙特阿拉伯、阿塞拜疆、美国以及马来西亚等多个国家取得了成功。FourPhase 特别重视性能的持续改进以及知识和学习经验的跨系统迁移。因此，实用性决定了我们的整个产品系列都是基于相同的控制系统。

防爆及极端环境条件是巨大挑战

石油和天然气开采是一个极具挑战性的领域，其中使用的技术和部件都必须满足严格的要求。“我们的系统都是布署在极端环境条件下。它们在高温、高压条件下运行，极易受到磨损。任何操作上的错误，如执行错误的顺序或功能，都会对工作人员和环境造成严重伤害。因此，在设计时必须注重安全保护问题。项目最大的挑战在于如何在安全性和实用性之间取得完美的平衡。由于我们的日常运营具有很高的动态性，操作参数不断变化，我们无法使用一个“固定”的程序工作，这样就很难赋予程序实现‘人性化'操作所需的灵活性。”Bruntveit 说道。

FourPhase 设计的系统主要用于防爆区域。这意味着 Bruntveit 及其团队在日常工作中必须克服额外的挑战。特别是防爆应用需要各种专业知识以及经过防爆认证的高品质组件。

“针对这些应用设计的电子器件一般都是老一代产品，不足以满足当前的需求。倍福经过防爆认证的产品可以无条件地满足所有要求，因为我们特别重视在防爆环境下使用最新的电子器件。同样重要的是，产品符合全球认证标准，因此可以不受限制地使用。更重要的是，EtherCAT 技术的使用帮助我们大幅缩短了系统响应时间。由于 I/O 系统具有可模块化扩展的特点，并且基于 PC 的控制技术具有很高的灵活性，我也相信我们的系统可以满足所有可能的应用需求。”Bruntveit 说道。

倍福的 Ex 防爆系列产品让 FourPhase 能够为其客户提供创新的系统和功能选项，实现石油和天然气安全高效开采。“倍福产品的使用惠及我们系统的各个方面。倍福和 FourPhase 对质量的要求完全一致，为良好的整合奠定了基石。倍福产品的使用也让我们在远程操作领域取得了重大进展，现在即使在极端环境条件下以及远距离情况下，也能执行复杂的控制任务。”Bruntveit 说道。

倍福是防爆应用领域值得信赖的可靠合作伙伴

FourPhase 选择倍福作为其面向未来的解决方案合作伙伴。Bruntveit 认为：“对一家公司及其产品的信任是随着时间的推移逐渐建立起来的，并且会持续增加。最终你需要的是一个值得信赖的产品，但其它很多因素会推动这种信任的建立，比如技术文档的编制、客户支持，以及现场服务，这些都会成为推动因素。对于像 FourPhased 这样一家规模较小的公司来说，想要获得与大客户同样的关注和优先权，是相当困难的。从这个意义上而言，我们惊讶于倍福针对我们的问题所提供的帮助。当时我们的一个系统出现了紧急情况，迫切需要一个组件来确保它能够安全运行。多亏倍福的销售人员积极与产品经理直接沟通协调，我们才能够如此迅速地找到合适的替代产品。在倍福的帮助下，我们才能够有效地将系统的停机时间减到最少。倍福采取的应对方法以及他们处理这一事件的方式加深了我们对他们的信任。”

FourPhase

自动化软件：

• TwinCAT PLC
• TwinCAT OPC UA
• TwinCAT 电缆冗余
• TwinCAT TCP/IP
• TwinCAT Modbus TCP

工业 PC/嵌入式控制器：

• CPX3721-0010
• CX5140-0175

I/O:

• EtherCAT EL 端子模块
• EtherCAT EL IO Link 端子模块
• EtherCAT ELX 端子模块
• EtherCAT ELX HART 端子模块
• EtherCAT EK1122 拓扑扩展端子模块