数字油田的贸易交接测量

下一代流量计算机必须更强大，更集成，更灵活和更安全。摘自https://www.flowcontrolnetwork.com/

作者：Shawn Bellamy

每年都有数十亿美元的石油和天然气交易，买卖双方在确保准确的交易记录方面有很大的归属。交易双方的不准确之处都可能导致一方获利，而另一方蒙受重大损失。租赁分配（或自动）贸易交接（LACT）是确保公平，有效地交换烃类流体的所有权的最佳方法。

LACT测量包括针对过程变量（例如温度和压力）的流量加权平均值计算，以及每笔交易的详细记录。每个详细的事务中都包含所有日志和记录，可用于进一步验证测量结果。测量记录显示流量是大于还是小于仪表的经过验证的实际速度，从而提供证据表明该流量在当前仪表系数的可接受范围内。温度差只有半度，可能意味着数千美元的损失。流量计算机还必须准确标记可能影响测量的任何更改，这有助于确保公平有效地遵守贸易交接合同。

在这种发展过程中，传统的供应商正在淘汰其当前的系统并提供新的型号，但是随着技术的飞速发展，甚至他们的新产品也很快过时了。需要新一代的流量计算机来将LACT提升到性能和成本效率的现代化水平。这种下一代流量计算机的基本特征必须包括以下内容：

• 经过验证的准确性和可靠性
• 更高的处理能力
• 集成的流量测量，控制和通讯
• 低开发成本
• 软件定义的I / O
• 内置的网络安全保护和耐用性

经过验证的准确性和可靠性

对于任何流量计算机，对经过验证的准确性和可靠性的需求必须始终排在首位。美国石油学会（API）与油气测量公司Flow-Cal紧密合作，开发了证明，测量和测试流量计算的代码，并且它是API计算代码的全球领先提供商。 Flow-Cal是API验证流量技术的基准。下一代流量计算机应使用这种经过验证的代码来进行准确而可靠的流量测量。

更高的处理能力

大容量的存储器（程序RAM和闪存均如此）对于下一代流量测量至关重要。内存会影响电表的运行次数，报告和可使用的插座数。但是，大多数现有的传统系统仅具有足够的内存来支持几个以太网套接字，这限制了可以与终端设备同时通信的设备数量。取下所有插槽后，将无法再通过以太网访问该设备，并且如果HMI插槽也已被另一个轮询设备接过，则屏幕将完全放弃通信，从而使本地操作员或卡车驾驶员无法与流量计算机进行通信。内存限制还限制了气体和液体仪表运行的同时计算，可以存储的报告数量以及审核/警报日志大小。

集成的流量测量，控制和通讯

许多客户也一直在使用他们的旧式流量计算机作为PLC / RTU，但是旧式流量计算机上的编程功能受到限制，这限制了他们的工作能力。但是，使用紧密集成了控制器和流量计算功能的系统，就无需投资购买额外的PLC或尝试管理流量计未来的数据密集型计算。

鉴于旧系统的存储容量有限，在使可用仪表运行数量最大化的同时，还要生成报告和设备通信一直是一个挑战。集成控制功能几乎是不可能的。相比之下，下一代流量计算机将需要先进的多核数字半导体来实现使高性能PLC / RTU和高性能流量计算机同时运行所需的最大计算量和通信性能。

操作越复杂，对终端和设备进行同步和定相的需求就越大。如今，许多油田仍然没有联系，但是随着生产商在寻找人才方面面临更多困难，他们将需要提高远程操作能力，并需要更大的灵活性才能利用云和其他新兴技术。对开放式编程标准（例如IEC 61131-3）的支持为此做出了贡献。

对于非集成系统，用户必须生成一个单独的数据库来满足控制要求。数据可能显示为一个块，它们可以从中获取实时流量数据和计算出的变量（例如温度和压力）并执行一些分析，但是它们无法访问太多历史记录或连接任何其他内容。

此外，随着越来越多的石油和天然气公司采用云和数字通信，需要对开放式通信协议（如OPC UA和MQTT）的支持。这些日益成为各种应用程序和设备之间通信的首选协议。

低开发成本

集成平台不再需要单独的PLC和流量测量设备，每个设备都具有唯一的软件包以及随之而来的培训需求，而是使LACT滑橇制造商和最终用户更加容易。将流量计算和控制紧密集成在同一设备中，使石油和天然气自动化技术人员可以使用一套工具进行编程和配置。这提高了生产率和准确性，从而转化为更高的利润。由于精确测量会对底线产生重大影响，因此必须保护流量应用，以防止对应用进行不必要的更改。此外，必须监视所有性能指标，以便用户可以确保测量性能不受控制应用程序的影响。

传统流量计算机或PLC / RTU的工程环境的基线许可证的价格从每次安装$ 1,000到几乎$ 10,000不等，通常还会有其他应用程序的许可费用。使用符合IEC 61131-3标准的开放式工程工具集可以大大降低开发成本。

软件定义的I / O

不管流量计算机的功能多么强大，如果难以使用，它的效率都会降低，并且拥有成本会更高。下一代流量计算机必须具有可配置的软件I / O，以使系统开发人员更轻松地进行操作。如果典型的流量测量应用程序需要实时和批量数据的SCADA映射，则温度和压力可能会映射到硬编码的设备寄存器。逻辑上预定义寄存器的能力简化了实现和SCADA配置。

软件可配置的I / O在该领域也具有优势。用户可以在现场简单地映射到正确的设备和协议。如果需要修订，它们可以在现场重新配置，而无需返回库存以获取特定的模块类型。

最大程度的网络安全保护和耐用性

贸易交接运营商已经在实现一定程度的安全性，将其网络和数据与交易中的其他方隔离开来，因此存在各种防火墙。但是他们越来越意识到对内置网络安全的需求，这远远超出了尝试使用密码保护系统的范围。如果在电子设备中设计了身份验证和加密，则网络安全将以很少或根本没有比控制单元本身高的增量成本发生。

此外，由于流计算通常在远程且可能具有挑战性的环境中进行，因此物理安全性也至关重要。电子产品必须置于全金属，防篡改的外壳中，并密封以防止灰尘，湿气和其他环境侵害。它们必须在-40ºC至80ºC的宽工作温度范围内工作，并且必须通过UL认证，类别1，分区2。而且，由于恶意软件具有嵌入电子元件供应链中的真正潜力，因此需要获得可以保证供应链的完整性越来越重要。

结论

这是评估流量计算机的最佳时间。现有的系统到处都有补丁，许多甚至可能没有SCADA或Internet连接。已经通知大多数用户其当前产品已被淘汰，并且针对较新产品的测试将很快开始。

在评估将带您进入数字未来的流量测量技术时，请务必考虑此处讨论的下一代功能。控制和流量测量，软件定义的I / O以及固有的网络安全性的集成都可以提高关键流量测量的准确性和可靠性，当然也可以节省成本。

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Shawn Bellamy是G＆C Optimization的创始人和所有者，G＆C Optimization是一家总部位于德克萨斯州的资深企业，专门为石油和天然气公司开发测量和控制解决方案，并且是Bedrock Automation的集成合作伙伴。