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 © FourPhase
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21.10.2021

PC-based Control optimiert Öl- und Gasförderung

FourPhase setzt auf Leistungsfähigkeit der Beckhoff-Technologie

Das norwegische Unternehmen FourPhase wurde 2012 gegründet und setzt sich seitdem dafür ein, die bewährten Verfahren der Öl- und Gasförderung durch moderne Technologien zu optimieren und effizienter zu gestalten. Dadurch können die Kunden von FourPhase ihre Produktion steigern und stabile Gewinne erzielen. Um ihre innovativen Konzepte zu realisieren, setzt FourPhase auf Beckhoff-Komponenten. Jørgen Bruntveit, Chief Technology Officer und Chief Operations Officer bei FourPhase, berichtet über sein Geschäft und die Vorteile des Einsatzes von Beckhoff in einer kostenintensiven und traditionellen Industrie.

FourPhase verändert traditionelle Verfahren der Öl- und Gasförderung

Das Unternehmen FourPhase hat derzeit Standorte im norwegischen Bergen sowie im schottischen Aberdeen. Mit einem erfahrenen Team will das Unternehmen die traditionsreiche Öl- und Gasindustrie nachhaltig verändern. FourPhase gewährleistet die kontinuierliche Abscheidung von Feststoffen aus der Öl- und Gas-Produktion. Damit werden andere Anlagenteile, wie Abscheider, Ventile oder Pumpen geschützt, ein feststofffreier Fluss ermöglicht und die Voraussetzungen geschaffen, dass Produzenten die Öl- und Gas-Gewinnungsprozesse ohne kosten- und zeitaufwändige Eingriffe am Bohrloch aufgrund der Verstopfung des Bohrlochs durch Feststoffe durchführen können. Letztendlich eliminiert die Lösung von FourPhase Produktionsausfälle.

Die Öl- und Gasförderung ist eine kostenintensive und traditionelle Industrie. Aus diesem Grund wird ein zuverlässiges und zukunftssicheres Automatisierungssystem benötigt.
Die Öl- und Gasförderung ist eine kostenintensive und traditionelle Industrie. Aus diesem Grund wird ein zuverlässiges und zukunftssicheres Automatisierungssystem benötigt.

Feststoffe haben nachteilige Auswirkungen auf die Leistung der Öl- und Gasförderung. Üblicherweise werden sogenannte „downhole screens“ installiert, um die Entstehung von Feststoffen zu unterbinden. Aufgrund ihrer Bauweise sind die „downhole screens“ jedoch entweder über- oder unterdimensioniert, so dass sie entweder ein Hindernis darstellen oder nicht den gewünschten Schutz bieten. Darüber hinaus sind die „downhole screens“ sehr anfällig für Erosion und mechanischen Zusammenbruch, was zum Verlust des Schutzes führt. Die Förderanlagen an der Oberfläche sind in der Regel nicht für die Bewältigung der Feststoffproduktion ausgerüstet, so dass die Öl- und Gasproduktion gedrosselt wird und sich Feststoffe im Bohrloch ansammeln, die schließlich zu einer teilweisen oder vollständigen Verstopfung des Bohrlochs führen. Um die Verstopfung zu beseitigen, sind dann kostspielige und energieintensive Eingriffe (z. B. Coiled Tubing) erforderlich.

Ein erweitertes Steuerungssystem als weltweiter Erfolgsfaktor

Unsere Anwendungen sind sehr unterschiedlich in Bezug auf Art, Anzahl und Konfiguration der benötigten Ausrüstung. Wir haben uns für ein modulares und gleichzeitig zentralisiertes Steuerungssystem entschieden, bei dem alle Anwendungen mit einer sogenannten „Brain Box“ ausgestattet sind, die als zentraler Hub fungiert und die Haupt-PLC, einen Beckhoff CX5140-0155, aufnimmt. Alle Zusatzeinheiten verfügen über lokale I/O-Schränke, die über EtherCAT mit der „Brain Box“ kommunizieren. Das System wird über ein Human Machine Interface (HMI) betrieben, das Elemente und Funktionen gemäß der europäischen Norm für Kernkraftwerke (IEC 61772) nutzt. Das System wird primär aus unserem Kontrollraum betrieben, doch über das Local Control Panel (LCP), einen Beckhoff CPX3721-0010, ist auch ein lokaler Zugriff auf alle Funktionen möglich“, berichtet Jørgen Bruntveit über den Ansatz seines Unternehmens.

Dieses „Kernsteuerungssystem“ bzw. Elemente dessen werden in jeder Anlage, die das Unternehmen betreibt, eingesetzt. Damit ist FourPhase international in verschiedenen Ländern erfolgreich, u. a. in Norwegen, Großbritannien, Dänemark, Saudi-Arabien, Aserbaidschan, den USA und Malaysia. FourPhase setzt bei seiner Arbeit einen besonderen Schwerpunkt auf ständige Verbesserungen und den systemübergreifenden Transfer von Wissen und Lernerfahrungen. Daher empfiehlt es sich aus praktischen Gründen, dass unser gesamtes Portfolio auf dem gleichen Steuerungssystem basiert.

Jørgen Bruntveit, Chief Technology Officer und Chief Operating Officer bei FourPhase.
Jørgen Bruntveit, Chief Technology Officer und Chief Operating Officer bei FourPhase.

Ex-Schutz und extreme Umweltbedingungen als besondere Herausforderungen

Die Öl- und Gasförderung ist ein sehr anspruchsvolles Feld und stellt hohe Anforderungen an die eingesetzten Technologien und Komponenten. „Unsere Anlagen werden unter extremen Bedingungen eingesetzt. Sie arbeiten mit hohem Druck und Temperaturen und sind extremem Verschleiß ausgesetzt. Jeder Bedienerfehler, z. B. die Ausführung einer falschen Abfolge oder Funktion, hätte gravierende Folgen sowohl für das Personal als auch für die Umwelt. Daher standen beim Design der Benutzer sowie Schutz- und Sicherheitsaspekte im Mittelpunkt. Die größte Herausforderung bestand darin, die perfekte Balance zwischen Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit zu finden. Da unsere Einsätze so dynamisch sind und Betriebsparameter sich ständig ändern, können wir nicht mit einem „festen“ Programm arbeiten. Dementsprechend war es schwierig, das Programm mit ausreichend Flexibilität auszustatten, um einen „Human Touch“ zu ermöglichen“, so Jørgen Bruntveit.

FourPhase konzipiert Anlagen überwiegend für explosionsgefährdete Bereiche. Damit haben Jørgen Bruntveit und sein Team in ihrer täglichen Arbeit weitere Herausforderungen zu meistern. Insbesondere der Ex-Schutz erfordert neben umfangreichem Expertenwissen auch hochqualitative und zertifizierte Komponenten.

„Für derartige Anwendungen konzipierte Elektronik gehört in der Regel einer älteren Generation an und erfüllt aktuelle Anforderungen nicht ausreichend. Mit den Ex-zertifizierten Produkten von Beckhoff lassen sich alle Anforderungen uneingeschränkt erfüllen, da ein besonderer Wert darauf gelegt wird, den neusten Stand der Elektronik auch im explosionsgeschützten Umfeld umzusetzen. Wichtig ist dabei auch, dass die Produkte entsprechend der weltweiten Normen zertifiziert sind und damit uneingeschränkt eingesetzt werden können. Darüber hinaus haben wir durch den Einsatz von EtherCAT die Reaktionszeit unserer Anlagen deutlich verkürzen können. Durch die modulare Skalierbarkeit des I/O-Systems und die Flexibilität der PC-basierten Steuerungstechnik bin ich mir außerdem sicher jeden möglichen Anwendungsfall in unserer Anlage abdecken zu können“, freut sich Jørgen Bruntveit.

Mithilfe des Beckhoff Ex-Portfolios kann FourPhase seinen Kunden innovative Anlagen bieten und ihnen eine effiziente Förderung von Öl und Gas ermöglichen: „Unser System hat in jeder Hinsicht von der Implementierung von Beckhoff-Produkten profitiert. Die Qualitätsansprüche von Beckhoff und FourPhase sind absolut deckungsgleich und ermöglichen eine gute Integration. Durch den Einsatz von Beckhoff-Produkten haben wir im Bereich der Fernsteuerung große Fortschritte erzielt und können jetzt auch unter extremen Bedingungen und über große Entfernungen komplexe Kontrollen durchführen“, so Jørgen Bruntveit.

Für ihre ‘Brainbox’ verwendet Fourphase einen CX5140, diese fungiert gleichzeitig als zentraler Hub und als SPS.
Für ihre ‘Brainbox’ verwendet Fourphase einen CX5140, diese fungiert gleichzeitig als zentraler Hub und als SPS.

Beckhoff als vertrauensvoller und zuverlässiger Partner im Ex-Bereich

Für seine zukunftssicheren Lösungen vertraut FourPhase auf seinen Partner Beckhoff. Jørgen Bruntveit weiß: „Vertrauen in ein Unternehmen und seine Produkte wird im Laufe der Zeit aufgebaut und wächst sehr organisch. Am Ende brauchen Sie ein zuverlässiges Produkt, doch viele weitere Elemente tragen dazu bei, dass dieses Vertrauen entsteht. Alles – von der technischen Dokumentation über den Kunden-Support bis hin zum Vor-Ort-Service – leistet einen wesentlichen Beitrag. Für ein kleineres Unternehmen wie FourPhase kann es ziemlich schwierig sein, die gleiche Aufmerksamkeit und Priorität zu bekommen wie ein größerer Kunde. Daher waren wir sehr überrascht wie Beckhoff bei Problemen hilft. Wir hatten einen Notfall an einer unserer Anlagen und benötigten dringend eine Komponente, um den sicheren Betrieb der Anlage zu gewährleisten. Aufgrund des direkten Kontaktes im Unternehmen zwischen Vertrieb und Produktmanagement konnten wir sehr schnell und unkompliziert einen entsprechenden Ersatz erhalten. Mit der Hilfe von Beckhoff konnten wir den Stillstand der Anlage auf ein Minimum begrenzen. Diese Herangehensweise von Beckhoff und die Art des Umgangs mit diesem Vorfall hat unser Vertrauen in Beckhoff zementiert.“

FourPhase

Automation:

  • TwinCAT PLC
  • TwinCAT OPC UA
  • TwinCAT cable redundancy
  • TwinCAT TCP/IP
  • TwinCAT Modbus TCP

IPC/EPC:

  • CPX3721-0010
  • CX5140-0175

I/O:

  • EtherCAT EL Klemmen
  • EtherCAT EL IO Link Klemmen
  • EtherCAT ELX Klemmen
  • EtherCAT ELX HART Klemmen
  • EtherCAT EK1122 Verbindungsklemmen