Avant-propos :
À l'heure actuelle, grâce à la mise en œuvre bien établie des technologies de communication mobile et à l'évolution constante des technologies de l'information sur Internet, la numérisation, l'automatisation et l'intelligence artificielle transforment notre façon de travailler, de vivre et d'apprendre. En particulier dans le cadre de la mise en place de champs pétroliers numériques, l’automatisation de la gestion de la production pétrolière permet de réduire considérablement la charge de travail des employés, d’améliorer l’efficacité de la production et d’optimiser la qualité et la performance des entreprises.
Désormais, grâce aux terminaux de contrôle à distance (RTU), il est possible de mettre en place une gestion automatisée et sans intervention humaine des puits de production pétrolière, des puits d'injection d'eau, des salles de comptage et des opérations électriques, ce qui contribuera à accélérer le processus de mise en place du système « Internet des objets » (A11) dédié à la production pétrolière et gazière.
1. Présentation des RTU (terminaux de contrôle à distance)
RTU (terminal de commande à distance) est l'abréviation de REMOTE TERMINAL UNIT. Il est principalement utilisé pour la surveillance, la commande et la collecte de données des équipements des sites de production. Grâce à sa grande capacité de stockage de données, à ses fonctions de communication pratiques, à sa forte capacité d’adaptation aux environnements extrêmes (froid et chaleur) et à ses nombreuses fonctions de programmation, le RTU est aujourd’hui, avec le développement rapide des technologies de l’information et des réseaux, d’autant plus pratique et rapide qu’il convient à de nombreux domaines de production. Par exemple, le RTU peut prendre en charge des applications de contrôle automatisé de bas en haut, depuis les têtes de puits de pétrole, les salles de comptage et les stations de raccordement jusqu’aux centres de commande de la production.
2. Deux façons courantes d'utiliser la RTU
2.1 Collecte de données GPRS par les RTU
La RTU transmet les données de production au serveur du centre de contrôle via le réseau sans fil GPRS, permettant ainsi une transmission des données à distance, transparente et en temps réel. Elle présente l'avantage d'être toujours connectée et de se reconnecter automatiquement. Elle peut être connectée directement via le port série à divers appareils nécessitant une communication sans fil à distance, tels que des instruments intelligents, des automates programmables (PLC) et d’autres dispositifs. Elle permet également de mettre en œuvre des protocoles libres à l’aide de divers logiciels de configuration. La collecte de données par GPRS est précise et offre une forte résistance aux interférences, ce qui résout efficacement le problème de la collecte de données sur le site de production.
2.2 Liaison entre les alarmes des canaux RTU et les messages courts
En configurant la fonction de liaison entre l'alarme et les rappels par SMS de l'appareil côté utilisateur, ce dernier peut définir un ou plusieurs types de seuils d'alarme. Dès que la valeur mesurée dépasse la limite d'alarme définie, l'utilisateur du téléphone mobile prédéfini peut en être informé. Grâce à l'envoi de SMS d'alerte, les utilisateurs peuvent être informés rapidement de chaque situation d'alarme, ce qui permet d'éliminer efficacement les pertes importantes et les conséquences néfastes causées par des situations dangereuses.
3. Application de la technologie RTU dans les champs pétroliers
3.1 Utilisation des RTU dans les puits de production pétrolière
Dans le domaine de la production pétrolière, les puits de production constituent l'élément le plus important ; ceux-ci sont pour la plupart répartis dans divers champs de production éloignés les uns des autres. La surveillance et le contrôle, en temps opportun et avec précision, des conditions de fonctionnement de chaque puits constituent l'une des tâches les plus fondamentales et les plus importantes de l'équipe de production pétrolière sur le terrain.
À l'heure actuelle, la méthode d'inspection quotidienne des champs pétroliers repose encore sur une inspection manuelle classique, qui est facilement affectée par des facteurs externes, tels que la pluie, la neige et d'autres intempéries, ce qui entraîne des retards dans les inspections et une faible précision dans la collecte des données, rendant ainsi impossible une évaluation rapide de l'état des puits. Il n'est pas possible d'assurer un suivi en temps utile de l'état des puits de production pétrolière et des mesures d'ajustement correspondantes, ce qui nuit au bon fonctionnement des champs pétroliers.
À mesure que la qualité des données relatives aux champs pétroliers ne cesse de s'améliorer, il est possible d'utiliser des équipements automatisés pour collecter et contrôler l'état des puits ainsi que les paramètres de production des puits de pompage de pétrole. L'application de la technologie RTU dans les champs pétroliers Elle dispose d'une puissance de calcul élevée, d'une bonne adaptabilité à l'environnement et de multiples interfaces de communication, ce qui en fait un produit incontournable dans les équipements d'automatisation de la production pétrolière. En tant que cœur de commande de l'unité de pompage de pétrole, la RTU assure en temps réel la supervision et le contrôle du fonctionnement de cette unité. La RTU permet de mettre en œuvre les fonctions suivantes dans les puits de pompage de pétrole.
3.1.1 Réaliser le schéma de la dynamique de production
Conformément aux exigences de production, diverses données de production au niveau de la tête de puits du puits de pompage de pétrole peuvent être collectées en temps réel et reportées sur un diagramme de performance du puits de pétrole, qui peut servir de base à l'analyse et au diagnostic des conditions d'exploitation du puits de pompage.
3.1.2 Mettre en place un système de commande intelligent des équipements de production
Par collecte automatique des paramètres de données en temps réel telles que la pression d'huile, la pression du tubage et le courant, l'état de fonctionnement de l'unité de pompage, notamment son démarrage et son arrêt, peut être surveillé en temps réel afin d'assurer un contrôle en temps réel du site de production et de commander à distance l'état de fonctionnement de l'unité de pompage en fonction des besoins réels liés à la planification de la production.
3.1.3 Assurer un fonctionnement efficace et économe en énergie des équipements
En fonction de la teneur en eau du pétrole extrait par le puits, la vitesse de rotation, la fréquence de course et d'autres paramètres du groupe de pompage peuvent être automatiquement ajustés et contrôlés, afin que celui-ci puisse fonctionner dans les conditions les plus optimales, réduire les pertes, améliorer le rendement et réaliser des économies d'énergie.
3.1.4 Mise en place d'une fonction d'alerte précoce intelligente
L'analyse du schéma du puits de pétrole permet d'évaluer les conditions de fonctionnement actuelles du puits, notamment les fuites, le détachement des tiges, la production de sable, les dépôts de cire, etc., ainsi que les fuites de pétrole au niveau du joint d'étanchéité de la tête de puits, le blocage des tiges de pompage, la rupture de tiges, etc., au niveau de l'unité de pompage. L'opération d'arrêt à distance garantit la sécurité des équipements tels que les groupes de pompage.
3.2 Utilisation des RTU dans la salle de comptage
Chaque salle de comptage d'un champ pétrolier sert principalement à collecter le pétrole brut produit par chaque puits, et en même temps, séparer le pétrole et le gaz, mesurer le pétrole brut et chauffer le pétrole brut produit par chaque puits de pétrole. Par ailleurs, la salle de comptage est également chargée de la gestion des puits d'injection d'eau.
L'unité RTU installée dans la salle de mesure mesure la température, la pression et d'autres paramètres de chaque collecteur et transmet des instructions d'injection d'eau à chaque vanne d'injection automatique afin d'assurer l'injection automatique d'eau dans le puits d'injection. L'unité RTU de la salle de mesure doit également assurer la régulation du mélange d'eau pour chaque puits de pétrole.
Pour des raisons météorologiques et liées au processus, le champ pétrolifère de Daqing doit ajouter de l'eau chaude au pétrole brut afin d'en garantir la fluidité. L'unité RTU doit ajouter une quantité appropriée d'eau chaude au collecteur de pétrole brut en fonction de la température de fonctionnement définie afin de maintenir la température du pétrole brut. Grâce au contrôle automatique de l'unité RTU, l'objectif consistant à rendre les stations de petite et moyenne taille autonomes et à réduire la présence de personnel dans les grandes stations est enfin atteint.
3.3 Application des RTU dans les réseaux électriques
Le réseau électrique constitue un élément essentiel du système de production des champs pétroliers. Son fonctionnement sûr, stable et efficace est un gage essentiel de la production des champs pétroliers. À l'heure actuelle, alors que la production des champs pétroliers impose des exigences de plus en plus élevées aux réseaux électriques, les responsables ont des attentes de plus en plus strictes en matière de surveillance et de contrôle de ces réseaux.
Les équipements RTU collectent des données en temps réel sur les installations électriques et exécutent avec précision les instructions de contrôle et de régulation. Leurs avantages et leurs fonctionnalités sont de plus en plus largement reconnus. On peut affirmer qu’ils constituent l’un des moyens indispensables pour garantir un fonctionnement sûr, fiable et sans heurts des réseaux électriques des champs pétroliers. 1.
L'unité RTU constitue l'équipement de base du système d'automatisation de la gestion de l'énergie. Elle permet de regrouper en un ensemble efficace et cohérent les lignes de transport, les sous-stations, etc., réparties à différents endroits du réseau électrique du champ pétrolifère, et d'assurer une gestion unifiée de la production et de la distribution d'électricité.
Grâce aux RTU, l'état de fonctionnement et les caractéristiques de fonctionnement de chaque équipement électrique en service au sein du réseau électrique sont surveillés et contrôlés de manière dynamique et en temps réel, afin d'assurer un fonctionnement efficace et fluide du réseau électrique du champ pétrolier, et, à terme, d'atteindre les objectifs de gestion de planification visés, à savoir l'automatisation et l'intelligence, sans personnel de service (ou avec un effectif réduit).
4. Perspectives d'application
En tant qu'équipement de contrôle et d'automatisation à distance efficace et fiable, la RTU trouve de nombreuses applications dans le domaine de la production pétrolière. Son utilisation à grande échelle dans ce secteur permet de réduire efficacement l'intensité du travail des employés, d'améliorer l'automatisation de la gestion de la production pétrolière et d'accroître l'efficacité de la production.
À l'avenir, avec le développement continu des technologies de communication, et notamment la généralisation des technologies de communication sans fil, la connexion entre les RTU et les équipements et instruments deviendra plus simple, et les RTU joueront également un rôle plus important dans la mise en place des champs pétroliers numériques.
5. Conclusion
Le RTU (terminal de contrôle à distance), grâce à sa grande évolutivité, à sa puissante capacité de stockage et à sa forte adaptabilité, constitue un gage d'accélération de la mise en place de l'automatisation de la gestion de la production des champs pétroliers.
À l'avenir, grâce au développement rapide des technologies de l'Internet des objets (IoT) appliquées aux champs pétroliers et des technologies de communication par réseau sans fil, le mode de communication entre les RTU et les équipements de tête de puits passera progressivement d'une transmission filaire à une transmission par réseau sans fil, ce qui rendra la mise en œuvre de l'automatisation des champs pétroliers plus simple et plus efficace. Le niveau de gestion automatisée des champs pétroliers s'en trouvera également considérablement amélioré.
Mots-clés : RTU pour champs pétrolifères
