Funk und Solar für schwieriges Gelände

MESSUNG Im Erdölfeld Bramberge der Gaz de France wird der Einpressdruck neuerdings kontinuierlich per Funk überwacht.

30. April 2007

Die Gaz de France Produktion Exploration Deutschland GmbH ist eine Tochtergesellschaft des französischen Gaz-de-France-Konzerns, der zu den führenden Erdgasunternehmen Europas gehört und in weltweit 33 Ländern tätig ist. 2003 übernahm Gaz de France die Preussag Energie GmbH und ihre Deutschland-Aktivitäten im Bereich Exploration und Produktion von Erdöl und Erdgas. Die in Lingen an der Ems ansässigen Betriebe Emsland firmieren seitdem unter Gaz de France Produktion Exploration Deutschland (GDF-PEG).

In den vergangenen zehn Jahren hat die GDF-PEG im Emsland 3,5 Mio. t und 4,2 Mrd. m3 Erdgas gefördert - und damit einen wertvollen Beitrag zur Deckung des Energiebedarfs in Deutschland geleistet. Mit 20 Mitarbeitern trägt der Erdölförderbetrieb Bramberge mit einer jährlichen Förderung von circa 170.000 t Rohöl erheblich dazu bei.

Das Erdölfeld Bramberge, das 10 km nördlich von Lingen östlich der Ems liegt, zählt zu den größten Erdöllagerstätten Deutschlands. 47 Bohrungen fördern ein Gemisch aus Erdöl, Gas und Salzwasser aus bis zu 900 m Tiefe.

Bevor das Rohöl zur nahe gelegenen Raffinerie Holthausen oder zur Pumpstation Brögbern gelangt, muss es aufbereitet werden. Zunächst wird das so genannte Nassöl zu drei Dreiphasenseparatoren gefördert. Ein Großteil des Gases wird abgetrennt und die Flüssigkeit wird in die Tanks auf dem Betriebsplatz abgeführt. Zweimal-5.000-m3-Tanks trennen die einzelnen Stoffe des Nassöls in drei Schichten: Salzwasser, Öl sowie das noch verbliebene Gas. Das Öl wird dann unter Zugabe von Prozesswasser zur Entsalzung in einen weiteren Tank gepumpt. Zuletzt wird das Öl über einen Wärmetauscher und über die so genannte Feinentwässerung in die Reinöltanks geleitet. Das Gas dient als Nebenprodukt der betriebseigenen Energieversorgung.

Ein Problem bei der Erdölproduktion westlich der Ems ist die zunehmende Verwässerung der Erdölfelder - der Wassergehalt liegt inzwischen bei 94 %. Dieses Lagerstättenwasser wird nach der Abscheidung zu den Einpresspumpen gefördert. Es wird über sechs Wasserinjektionsbohrungen am Rande des Erdölfelds wieder in das Speichergestein zurückgepresst. Auf diese Weise wird der Lagerstättendruck aufrechterhalten. Die 180-kW-Motoren, die bei einem Druck von 55 bis 80 bar 400 m3 Wasser pro Stunde einpressen, werden ebenfalls mit dem gewonnenen Erdgas betrieben.

ZUVOR TÄGLICHE KONTROLLGÄNGE

Der Einpressdruck an den Bohrungen muss als wichtiger Prozessparameter kontinuierlich überwacht werden. Dieses war zunächst schwierig, da die Bohrungen am Rande des 7,5 km mal 3,5 km großen Erdölfelds liegen. Zudem mussten sie zum Teil noch erschlossen werden.

»Noch vor Kurzem mussten wir täglich die Werte auf einem Kontrollgang ablesen und anschließend in der Zentrale auswerten«, erinnert sich Elektromeister Friedrich Schulte, der für die Mess- und Regeltechnik verantwortlich ist. Auf der Suche nach einer Alternative zu einer aufwendigen Kabelverlegung habe man sich dann für eine Funklösung entschieden - für Trusted Wireless von Phoenix Contact (siehe Infokasten).

Mit den Trusted-Wireless-Funkmodulen konnte Schulte zwei ungünstig gelegene Bohrungen anschließen. Um die Messwerte einer am nördlichen Rand des Feldes gelegenen Bohrung zu der 600 m entfernten zentralen Einpresspumpe zu übertragen, musste sogar eine Bahnstrecke überwunden werden. Eine Kabellösung hätte hier aufwendige Erdarbeiten verursacht. »Bahngleise untergraben bedeutet hohe Kosten und Sicherheitsmaßnahmen, aber auch Verwaltungsaufwand und Genehmigungsverfahren«, so Schulte. »Mit der Funkverbindung ist uns das alles erspart geblieben.«

OHNE PROBLEME 600 M PER FUNK

Die Funkstrecke wurde mit dem unidirektional arbeitenden, drahtlosen Signalübertragungssystem RAD-Line IO eingerichtet, das zwei digitale und ein analoges Signal zwischen Sender und Empfänger überträgt. Mit Richtantennen aus dem umfangreichen Wireless-Zubehörprogramm ist die Entfernung von 600 m trotz schwieriger Umgebungsbedingungen unproblematisch. Die in den RAD-Line IO-Modulen eingesetzte Trusted-Wireless-Funktechnik wird auch durch Bahnbetrieb sowie Hochspannungsanlagen nicht gestört.

Auch die zweite Bohrung liegt in schwierigem Gelände - am südöstlichen Rand des Erdölfeldes, wo überhaupt keine Infrastruktur vorhanden ist. Hier werden Funkmodule und Sensoren mit einer Solarstromversorgung gespeist, die von Phoenix Contact für den Einsatz in industriellen Funkanwendungen konzipiert wurde.

Das Solarmodul besitzt neben den Solarzellen einen vorkonfigurierten Schaltschrank mit Laderegler, Solarbatterien und Überspannungsschutz. Das mitgelieferte Montagematerial sorgt für einen stabilen Aufbau, mit dem sich die Solarzellen je nach Aufstellort auf den entsprechenden Sonnenstand ausrichten lassen. Das System ist so dimensioniert, dass auch an kurzen, dunklen Wintertagen ausreichend Solarstrom vorhanden ist, betont Phoenix Contact.

»Eine kabelgebundene Energiezuführung über diese Strecke wäre ein echtes Problem gewesen, und durch den gut bestückten Schaltschrank können wir auf die komplette Unterverteilung verzichten «, erläutert Schulte.

Für ihn steht neben der Wirtschaftlichkeit der beiden Funkanwendungen die Sicherheit im Vordergrund. »Die kontinuierliche Funk-Überwachung reduziert nicht nur die Befahrungsintervalle im Feld, sie erhöht auch die Prozesssicherheit und somit die Anlagenverfügbarkeit. « Da die Messwerte jetzt permanent aufgezeichnet werden, können eventuelle Störfälle frühzeitig erkannt und Gegenmaßnahmen ergriffen werden.

STÖRUNGSFREI DANK MEHRKANAL

Da die Funkmodule mit für industrielle Zwecke optimierter, robuster Trusted-Wireless-Technologie arbeiten, können die Funkstrecken parallel in räumlicher Nähe betrieben werden und Reichweiten von 600 m bequem überbrücken.

Störungen können so ausgeschlossen werden, da die Geräte auf mehr als 600 zur Verfügung stehenden Kanälen im lizenzfreien 2,4-GHz-Frequenzband kommunizieren, die pseudozufällig durchsprungen werden.

»Zunächst waren wir skeptisch, da wir keinen ausgebildeten Funktechniker in unserem Team haben«, erinnert sich Schulte heute. »Doch Installation und Inbetriebnahme waren einfach, eine Parametrierung und Programmierung waren nicht erforderlich«, merkt der Mess- und Regeltechniker an.

Stephanie Chaintoutis, Phoenix Contact

IndustrielösungRobuster Funk

Trusted Wireless ist eine Funktechnologie, die speziell für diejenigen Industrieanwendungen konzipiert ist, bei denen nur wenige Byte Datenvolumen über große Entfernungen zyklisch übertragen werden sollen, wie es häufig in Prozesstechnik- und Infrastrukturanlagen vorkommt. Mit den RAD-Line IO-Modulen können zwei digitale Schaltsignale (5 bis 30 V) und ein analoges Sensorsignal (4 bis 20 mA) aufgenommen und übertragen werden. Verfügbar sind unidirektionale oder bidirektionale Systeme.

Erschienen in Ausgabe: 03/2007