송전선이 설치되어 있지 않아도, 문제 없습니다

최근 몇 년 동안 복잡한 석유 및 가스 시장에는 많은 변화가 일어났습니다. 그러나 수익성에 핵심적인 한가지 요소는 변함이 없습니다. 생산자와 미드스트림(이송/가공) 업체들은 모두 월패드에서 파이프라인까지 거쳐가는 원유의 품질과 양을 정확하고 안정적으로 측정할 필요가 있다는 것입니다.

일반적으로 기업들은 이를 ‘생산 임대지 내 자동 상거래(LACT)’ 시스템에 의존합니다. LACT 시스템은 일련의 펌프, 파이프 및 밸브로 구성되어 원유의 샘플 확인 및 측정을 수행하며 유량, 운전압력 등 주요 파라미터들을 제어합니다.

UMC 에너지의 자동화 디렉터 브라이언 린지(Bryan Lindsey)는 “우리 LACT 시스템은 대부분 세계에서 가장 험하고 외진 지역에 설치되어 있다”며 “고도로 특수화된 제품에 대한 고객들의 요구가 늘어 제품을 제공하게 되었다”고 말했습니다.

텍사스 조슈아에 위치한 UMC 에너지는 50년 이상 석유 및 가스 업계 고객들을 지원해왔습니다.

비상장기업인 UMC 에너지는 민첩성을 갖추고 짧은 시간 내에 맞춤화된 턴키 방식의 에너지 솔루션을 제공한다는데 자부심을 갖고 있습니다.

전력 인프라스트럭처와 관련된 도전과제

린지는 “미드스트림 기업들에게 속도는 생명과도 같다”며 “고객들은 파이프라인을 구축하고, 계약을 하자마자 최대한 빨리 석유 이동을 시작하길 바란다”고 말합니다.

그러나 미드스트림 기업의 석유 측정 및 이송 역량은 대부분 외진 지역에서 LACT 장치에 전력을 공급하지 못해 한계에 부딪칩니다.

린지는 “외진 지역의 경우, 인프라스트럭처가 존재하지 않는 경우가 대부분”이라며 “미국의 경우, 1마일(약 1.6km)의 송전선을 설치하는데 평균 $300,000가 든다. 이러한 비용은 파이프라인 운영자가 부담한다”고 말합니다.

예를 들어, 텍사스 서부와 뉴 멕시고 지역에 파이프라인을 구축하고 있는 UMC 에너지의 한 고객은 25마일의 송전선이 필요했습니다. 비용도 비용이지만, 지역의 전기회사를 통해 공사하려면 3년이나 기다려야 했습니다.

“이 고객은 그렇게 오랜시간을 기다릴 수가 없었기 때문에, UMC에 태양열로 구동되는 LACT 장치를 구축해줄 수 없는지 물어왔다”고 린지는 말했습니다.

혁신적인 태양열 하이브리드 접근방식

UMC 에너지는 LACT 펌프의 전력 요구사항이 비용 효율적인 태양열 집열판과 배터리 어레이로만은 충당할 수 없는 수준이라는 것을 알고 있었기 때문에 하이브리드 장치를 제안했습니다.

“고객의 현장은 많은 석유가 생산되는 영역이 아니었기 때문에, LACT 시스템이 하루에 두서너 시간만 가동하면 되었고, 나머지 시간은 대기 상태로 유지될 수 있었다”고 린지는 설명했습니다.

석유 탱크 배터리에 연결된 LACT 장치는 대기 모드 전원을 모두 태양열에서 얻을 수 있습니다. 제어 시스템은 탱크의 석유 수준을 모니터링합니다. 배치를 가동할 만큼 석유가 축적되면, 시스템은 3기통 가스 엔진을 활성화합니다. 엔진은 탱크에서 방출되는 석유의 부산물로 자연스럽게 생성되는 소기가스로 구동됩니다. 

가스 엔진은 부스터 펌프를 구동하며 3상, 480V 벨트 구동 발전기에 연결되어 있습니다. 차지 펌프와 전환 밸브 등 일반 AC 전원에 구동되는 LACT 장치의 모든 다른 부속품들에는 발전기가 전원을 공급합니다.

로컬 & 원격 제어 모니터링

린지는 “제어 시스템이 전체 운영을 담당한다”며 “컨트롤러는 탱크 수준을 모니터링하고 엔진과 발전기를 기동하며 배치가 완료되면 시스템의 설정점에 기반해 프로세스를 거꾸로 실행한다”고 말했습니다.

Allen-Bradley® CompactLogix™ 컨트롤러와 Allen-Bradley PanelView™ 그래픽 터미널이 포함된 로크웰 오토메이션의 제어 시스템이 LACT 장치를 가동합니다. PanelView 터치 스크린은 현지 작업자가 현장에 설치된 장치를 모니터링할 수 있도록 해줍니다.

이외에도, 무선 통신 기반의 원격 모니터링 장치가 패널에 포함되었습니다. 휴대폰 네트워크를 사용해, 원격 모니터링 장치는 휴스턴에 있는 고객의 통제 센터로 정보를 전송합니다. 대안으로, 시스템은 클라우드 기반 원격 모니터링 솔루션을 활성화하도록 설정할 수도 있습니다.

린지는 “Skid에서 로컬로 사용할 수 있는 모든 모니터링 정보는 대규모 SCADA 시스템 내에서 원격으로도 사용이 가능하다”며 “태양에너지는 제어 및 모니터링 시스템을 상시 가동 및 사용할 수 있도록 해준다”고 말했습니다.

비용 효율적인 솔루션

현재, UMC 에너지는 생산 수준이 낮은 오클라호마 현장에서 인프라스트럭처 문제에 직면한 한 고객을 위해 유사한 LACT 시스템을 설치하고 있습니다.

린지는 “LACT가 하루에 몇 시간만 구동되어도 시스템은 비용 효율적인 충분한 대안이 될 수 있다”며 “장치를 가동하는데 필요한 모든 전력을 소비되는 지점에서 바로 생성할 수 있다”고 말했습니다.

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Allen-Bradley, CompactLogix, PanelView 및 Rockwell Automation은 로크웰 오토메이션의 등록상표입니다.