Fallstudie

Stromlinienförmige Innovationen

Edge Computing im Bereich Öl und Gas

Wie Streamline Innovations Stratus Edge Computing nutzt, um KI-gestützte vorausschauende Wartung, Fernbetrieb und 99,5 % Betriebszeit für entfernte Ölfeldanlagen zu ermöglichen.

Herausforderungen

  • Identifizierung einer Edge Computing Plattform für den Einsatz von OT- und IT-Funktionen zur präzisen Überwachung und Steuerung des firmeneigenen H2S-Entfernungsprozesses
  • Betrieb mit begrenzter Datenkonnektivität an abgelegenen Öl- und Gasstandorten
  • Erfüllen Sie die Kunden-SLA von mindestens 95 % Betriebszeit und halten Sie die Automatisierungsbudgets der Kunden ein.

Lösung

  • Einsatz von Stratus ztC Edge™ zur Entwicklung, zum Hosting und zum Schutz der Valkyrie Intelligent Platform™ (VIP)
  • Nutzen Sie die integrierte Virtualisierung von Stratus , um Inductive Automation, die PostgreSQL-Datenbank und Python™ sowie die Seeq AI-Software auszuführen.
  • Verbinden Sie ztC Edge mit dem WAN für cloud Datenanalyse, Fernsicht und volle Funktionalität

Vorteile

  • Ermöglicht Echtzeit-Datenanalyse, HMI, Sichtbarkeit und Verfolgung von 50 KPIs von einem fünf Stunden entfernten Kontrollraum aus
  • Verringerung des Personalbedarfs vor Ort um 66 %, Zeit- und Kostenersparnis durch KI-gestützte vorausschauende Wartung
  • Erreichte eine Betriebszeit von 99,5 % an einem entfernten Standort, übertraf die SLA des Kunden von 95 % und erfüllte die Kostenvorgaben des Kunden

Von intelligenter zu intelligenter Ölfeldausrüstung mit Edge Computing

Streamline Innovations mit Sitz in San Antonio, Texas, entwickelt und betreibt ein urheberrechtlich geschütztes Verfahren zur Behandlung von Schwefelwasserstoff (H2S) mit dem Namen Valkyrie™, das giftiges H2S in elementaren Schwefel reduziert, der in Düngemitteln verwendet wird. Das Ergebnis ist ein neuartiges Clean-Tech-Verfahren, das die Umweltverschmutzung in den Bereichen Öl und Gas, Wasser und Abwasser, Mülldeponien und Biogas beseitigt.

Mithilfe von Stratus Edge Computing hat Streamline Innovations komplexe Prozess-Skids mit Intelligenz und Fernsteuerung ausgestattet und einen kontinuierlichen Betrieb ermöglicht, der die Erwartungen der Kunden übertrifft. Mit seiner Valkyrie Intelligence Platform (VIP), die Stratus ztC Edge nutzt, überwacht das Unternehmen die Anlagen aus der Ferne mit einer Betriebszeit von 99,5 % und reduzierte den Personalbedarf vor Ort von 6 Vollzeitkräften auf 2 Vollzeitkräfte. Die Daten werden von ztC Edge an Microsoft Azure gesendet, um eine zentralisierte Ansicht der Geräte zu erhalten, auf die von Kontrollzentren und Bedienfahrzeugen aus zugegriffen werden kann. Mit Induction Automation HMI/SCADA, einer PostgreSQL-Datenbank und Python-Linux, die gleichzeitig auf ztC Edge laufen, verfügt das Team über eine präzise Prozesssteuerung mit "abgestufter" Intelligenz, um die Leistung Minute für Minute und Stunde für Stunde zu überwachen und zu analysieren, mit zentraler Analyse von Tag zu Tag und Woche zu Woche.

Einsatz firmeneigener sauberer Technologien in der entlegenen Öl- und Gasförderung

Das Valkyrie-Verfahren von Streamline Innovations zur Schwefelentfernung ist besonders effektiv in der vorgelagerten Öl- und Gasindustrie, wo H2S im Produktionsprozess häufig vorkommt. Das Unternehmen setzt sein proprietäres Verfahren auf Skids an abgelegenen Standorten ein, die oft tagsüber nicht zugänglich sind, was einige einzigartige Herausforderungen mit sich bringt.

Das Valkyrie-Verfahren besteht aus zwei chemischen Reaktionen, die in einem äußerst schmalen Band gesteuert werden müssen. Während des gesamten Betriebs muss sich der Prozess an minütliche und tägliche Änderungen der Gasdurchflussraten und H2S-Konzentrationen anpassen. Außerdem muss das Team Pumpen, Filter, Leitungen und Ventile - übliche Industrieanlagen -, die mit mehrphasigem Material umgehen, genau kontrollieren, überwachen und warten. Der komplexe Prozess von Streamline Innovation erforderte daher eine präzise Steuerung sowohl des chemischen Prozesses als auch der Mini-Anlage.

Aufgrund der abgelegenen Standorte muss das Team mit einer sehr geringen Datenkonnektivität arbeiten und die Überwachung erfordert rund um die Uhr geschulte Experten vor Ort. Streamline Innovation wollte diese Herausforderungen angehen, um mit weniger Aufwand mehr zu erreichen, indem sie Intelligenz in ihre Ölfeldprozesse bringt und die Automatisierungsbudgets der Kunden erfüllt.

"Mit Stratus haben wir intelligente Anlagen gebaut, die durch künstliche Intelligenz ferngesteuert werden und von jedem Standort aus rund um die Uhr sichtbar sind."
Peter Photos
CTO
Streamline Innovations

Stratus Edge Computing Öffnet die Tür zur intelligenten Ölfeldausrüstung

Streamline Innovations hat sich für die Plattform Stratus ztC Edge computing entschieden, um die Prozesszuverlässigkeit zu maximieren und seinem Valkyrie-Prozess neue Fernbedienungsmöglichkeiten und Intelligenz zu verleihen.

Dr. Peter Photos, Chief Technology Officer von Streamline Innovations, erklärt: "Wir haben sehr viel Zeit damit verbracht, viele verschiedene edge computing Geräte zu testen und die richtige Technologie zu finden. Das Potenzial von ztC Edge hat uns zuerst angesprochen, weil es eine wirklich redundante Verarbeitung bietet. Zwei ztC Edge Geräte arbeiten als redundantes Paar, d. h. wenn ein Gerät aus irgendeinem Grund ausfällt, kann das andere ohne Unterbrechung weiterarbeiten. Die Eliminierung von Ausfallzeiten ist in der Umgebung von Edge Computing unübertroffen.

"Ein weiterer großer Vorteil wurde deutlich, als wir die ztC Edges-Virtualisierungsfunktion zur Lösung der spezifischen Anforderungen unseres Kunden untersuchten. Wir setzen drei virtuelle Maschinen ein. Unsere erste virtuelle Maschine ist Inductive Automation Ignition, auf der unser OPC-Server und die Datenerfassung laufen. Die zweite virtuelle Maschine ist eine PostgresSQL-Datenbank, und unsere dritte virtuelle Maschine ist eine Python-Linux-Box, auf der Python-Skripte ausgeführt werden. Mit der umfangreichen Rechenleistung von ztC Edge können wir einen schönen, großen, leistungsstarken Computer bekommen, der alle Berechnungen durchführen kann, die wir wollen."

Peter fuhr fort: "Der Valkyrie ist also mit einer SPS verbunden, die Berechnungen von Minute zu Minute durchführt. Wir haben die Stratus ztC Edge , die Echtzeitberechnungen durchführt, Python ausführt, historische Daten sammelt, Ignition ausführt und über das Wi-Fi kommuniziert. Die Daten werden an eine Azure-Datenbank auf cloud gesendet, wo wir die täglichen, wöchentlichen und monatlichen Berechnungen durchführen. Sie ist mit Seeq integriert, einer Software für künstliche Intelligenz, die unsere anspruchsvollen Modellierungen berechnet.

"Die Valkyrie Intelligence Platform ist jetzt ein eigenständiges Gerät, das in eine bestehende Anlage integriert und für jeden Prozess eingesetzt werden kann. Sie wird von Stratus angetrieben, wobei Seeq im Hintergrund läuft und künstliche Intelligenz und komplexe Berechnungen wie die vorausschauende Wartung durchführt."

Architektur für Datenerfassung und mehrstufige Aufklärung

Die intelligente Plattform Valkyrie bietet Intelligenz auf mehreren Ebenen. Die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) befindet sich auf der ersten Ebene, ztC Edge läuft auf der nächsten Ebene, und cloud ist die oberste Ebene. Jede Ebene hat eine spezifische Aufgabe, die ihre Stärken optimal nutzt, z. B. die Nutzung der großen Bandbreite zwischen der SPS und ztC Edge zur Verwaltung großer Datenmengen in Echtzeit. Dort, wo die Bandbreite zwischen der Edge- und der cloud -Umgebung abnimmt, werden weniger Daten übertragen, so dass die enorme Rechenleistung der cloud viel umfangreichere Berechnungen durchführen kann. Auf diese Weise kann Streamline Innovations maschinelles Lernen betreiben, das Informationen an das Betriebsmanagement weiterleitet und eine vorausschauende und vorbeugende Wartung auf Standortebene ermöglicht.

Mit den virtuellen Maschinen und der Leistung von ztC Edgeist Streamline Innovation in der Lage, weiter zu iterieren und neue Intelligenz einzubauen. Dr. Photos fügte hinzu: "Wir haben JavaScript, wir haben Python-Skripte. Wir haben ein Modem, wir gehen zum nationalen Wetterdienst. Wir rufen die Wettervorhersage für die nächsten sechs Stunden ab und bestimmen auf dieser Grundlage die Temperatur unserer Heizung. Wir können unsere Geräte bei Tornadowarnungen abschalten."

Einsatz von Fernkunden im Permian Basin

Streamline Innovations hat mehrere Valkyrie-Einheiten für ein Super Valkyrie-Kundenprojekt in Pecos, Texas, eingesetzt, um 16 Millionen Kubikfuß Gas zu behandeln. Das Projekt umfasst drei Aminierungsanlagen und drei ferngesteuerte Valkyrie-Skids, die über acht Meilen verteilt sind. Der Kunde verlangte eine Betriebszeit von mindestens 95 % und ein festes Budget.

Mit Hilfe seiner intelligenten Plattform hat Streamline Innovations seine Geräte an ein TropOS-Weitverkehrsnetz (WAN) angeschlossen, um die Sichtbarkeit des Kontrollraums aus der Ferne und die Verbindung über mobile Geräte zu ermöglichen.

Während eine solche Lösung normalerweise sechs Vollzeitmitarbeiter und eine umfangreiche Wartungsbereitschaft für einen 24/7-Betrieb erfordern würde, ist das Ziel, sie mit zwei Vollzeitmitarbeitern und minimalem Wartungspersonal vor Ort zu betreiben.

Vom Hauptsitz in San Antonio aus überwachen die Teams 50 wichtige Leistungsindikatoren (KPIs) der dezentralen Einheiten. Die Inductive Automation Ignition Software, die im Kontrollraum läuft, steuert die Wartung und die Einsätze und macht Diagnosen und Reparaturen effizienter. Dank der zusätzlichen Funktionen für maschinelles Lernen und vorausschauende Wartung werden Wartungsarbeiten seltener durchgeführt.

Dr. Photos erklärt: "Was der Bediener im Kontrollraum, auf den Skids und im Hauptquartier in San Antonio sieht, ist alles dasselbe. Unser Kontrollsystem überwacht die gesamte Einheit, und das ist ein enormer Vorteil".

"Mit diesem Ansatz gibt es kein Hindernis für die Entwicklung intelligenter Geräte, die den gesamten Öl- und Gaspfad vom Bohrloch bis zum Verkauf abdecken. Edge ist die Zukunft von IT und OT."
Peter Photos
CTO
Streamline Innovations

Neue Möglichkeiten für Oilfield Intelligence

Das Super Valkyrie-Projekt, bei dem ztC Edge zum Einsatz kam, ermöglichte den Betrieb von intelligenten Amin-Anlagen und -Einheiten mit einer Betriebszeit von 99,5 % - und übertraf damit die vom Kunden geforderten 95 % bei voller Transparenz, Funktionalität und Analyse vom zentralen Kontrollraum aus, der mehrere Stunden entfernt ist. Der Personalbedarf wurde um 66 % reduziert und trug zur Einhaltung des Automatisierungsbudgets des Kunden bei.

"Nachdem wir gesehen haben, was die Plattform Stratus Edge Computing in einer komplexen Lösung wie der Valkyrie leisten kann, ist klar, dass die Edge-Technologie der Öl- und Gasindustrie viel zu bieten hat - intelligente Bohrlochköpfe, intelligente Glykolanlagen, intelligente JT (Joule Thomson) Skids und mehr.

"Wir haben die Valkyrie Intelligent Platform zu einem schlüsselfertigen Paket gemacht, was sie so einfach macht. Und mit der Fernüberwachungsfunktion wird das Ganze modular. Wir nehmen die Stratus Technologie, die von der Stange erhältlich ist, und packen sie in Boxen, und machen aus einem betrieblichen Technologieprojekt eine Dienstleistung.

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