Ứng dụng Ethernet trong nền công
nghiệp dầu hỏa và khí đốt
Công nghiệp dầu hỏa và khí đốt đang đối diện với một sự tăng vọt trên toàn thế giới do
nhu cầu tưởng chừng như không thể thỏa mãn được đối với những loại nhiên liệu hóa
thạch ở cả những nước phát triển và nước đang phát triển. Tuy nhiên thực hiện những
công đoạn như khoan thăm dò, vận chuyển, lưu trữ, tinh chế và xuất khẩu dầu hỏa và khí
đốt tự nhiên vẫn là những công việc hết sức phức tạp.
Những công đoạn phức tạp này đòi hỏi một quy trình công nghiệp tự động hóa cao và
công nghệ Ethernet công nghiệp có thể là
những đáp án đóng vai trò quan trọng.

Làm thể nào để giám sát hoạt động
khoan?

Những điều cơ bản về khoan dầu hỏa
Một dàn khoan bao gồm mũi khoan, máy
bơm bùn, thiết bị đi kèm mũi khoan, nguồn
điện, máy nén, thiết bị kiểm soát đánh lửa, và
thiết bị tách nước và bùn. Để cố gắng giảm
thiểu “thời gian chết” của máy móc, các công
ty dầu hỏa đã bắt đầu sử dụng những thiết bị
kiểm soát để đảm bảo rằng quy trình sản xuất
vận động trơn tru. Với một hệ thống tự động
hóa sẵn có, những hành động chính xác sẽ được đưa ra ngay tức thì nếu trường hợp khẩn
cấp xảy ra.

Dàn khoan
Công nghệ Ethernet công nghiệp hiện đóng vai trò như một mạng xương sống trong
những hệ thống giám sát sử dụng trong việc thăm dò dầu hỏa. Nó được sử dụng để kết
nối các thiết bị điều hành nằm trong phòng phòng xử lý trung tâm, như những bộ PLC
hay những cảm biến cho hệ thống HMI/SCADA, để truyền những dữ liệu quan trọng về

Giám sát miệng giếng dầu đối với những dàn khoan trong đất liền
Quá trình sản xuất dầu hỏa trở nên an toàn và hiệu quả hơn khi có một hệ thống van để
giám sát những miệng giếng. Trong trường hợp khẩn cấp, hệ thống này sẽ kích hoạt thiết
bị đóng khẩn cấp (ESD – Emergency Shutdown Device) để tự động đóng miệng giếng
khi trường hợp khẩn cấp xảy ra ví dụ như nổ đường ống hoặc có hỏa hoạn. Những miệng
giếng kiểu mới đều được thiết kế phù hợp với những hệ thống van để tối ưu công việc
giám sát và điều khiển, trong khi đó những miệng giếng kiểu cũ cũng có thể được nâng
cấp bằng cách thêm vào những thiết bị giám sát bổ sung.
Công nghệ Ethernet công nghiệp là tối quan trọng đối với việc giám sát miệng giếng.
Công nghệ này cung cấp một giải pháp khả dụng cao và thích hợp với những điều kiện
khắc nghiệt trên sa mạc, ví dụ như cát, bụi và sự chênh lệch nhiệt độ đáng kể. Kiến trúc
mạng IP có thể tích hợp dữ liệu từ những bộ PLC, âm thanh, và hình ảnh rất dễ dàng.
Điều khiển từ xa và trao đổi dữ liệu giữa trung tâm và những khu vực ở xa có thể thực
hiện qua hệ thống cáp quang thường được dùng để kết nối những khu vực có đường ống
dẫn dầu.

Vận chuyển và dự trữ
Điều hành và giám sát hệ thống máy bơm tại những trạm phân tách
Sau khi khoan thành công, dầu thô sẽ phun lên từ một túi dầu dưới lòng đất và ngay lập
tức sẽ được truyền qua một hệ thống ống dẫn để tới một trạm phân tách ba-thành-phần.
Trạm phân tách này hoạt động giống như một bộ xử lý đầu cuối có nhiệm vụ phân tách
dầu thô thành dầu, khí đốt, và nước trước khi đẩy dòng chất lỏng đến trạm xử lý tiếp
theo.
Dữ liệu từ vô số van trong hệ thống va từ các thiết bị phân tách tại trạm sẽ được thu thập
và giám sát trên toàn bộ mạng. Một lựa chọn có thể là kết nối toàn bộ thiết bị trong những
khu vực phân tách vào một mạng cáp sợi vòng tròn, và sử dụng những bộ PLC hoặc các
bộ vào ra điều khiển từ xa để thu thập dữ liệu.
Ethernet vô tuyến là một thay thế cho mạng hữu tuyến. Bằng cách cài đặt một điểm truy
nhập (AP – Access Point) tại một điểm cao tại mỗi trạm, dữ liệu có thể được quảng bá
qua toàn bộ mạng vô tuyến đến khu vực điều khiển. Truyền dữ liệu vô tuyến đã khắc
Quá trình phân tách dầu/khí đốt/nước Thùng chứa dầu và khí đốt
Giám sát kho/bể chứa dầu
Dầu thô và khí đốt tự nhiên được truyền xuôi xuống để lưu trữ hoặc đến những trạm xử
lý tiếp theo. Dầu thô thường được lưu trữ trong những thùng chứa ở khu vực cảng hoặc
dưới mặt đất; khí đốt tự nhiên hoặc sẽ được hóa lỏng để lưu trữ hoặc vận chuyển tới
những nhà máy/trạm trung gian phía sau. Những cơ sở lưu trữ này và những đường ống
vận chuyển cần được giám sát thận trọng để tránh rò rỉ và xem áp suất tại những bể chứa
khí đốt có quá cao hay không, cả hai hiện tượng trên đều có thể gây nguy hiểm cho sự an
toàn của cơ sở lưu trữ hay nhà máy.
Dữ liệu bao gồm thể tích chất lỏng, áp suất đường ống và nhiệt độ đều là những thông tin
sống còn. Những thùng chứa, hệ thống van và bơm áp suất tại những cơ sở lưu trữ
thường được kết nối và giám giát thông qua hệ quang sợi hoặc những chuyển mạch
Ethernet đến hệ thống quản lý trung
tâm.
Các nhà máy tinh chế dầu
Hệ thống điều khiển phân tán
Có thể thấy rõ ràng rằng quá trình lọc
dầu-quá trình biến những phân tử
phức hợp thành những chất có cấu
trúc hóa học đơn giản hơn-là một quá
trình cực kỳ phức tạp, mà một trong
những nguyên nhân đó là quá trình
này yêu cầu rất nhiều quá trình khác
nhau để tinh chế những vật-chất-cuối. Hệ thống điều khiển phân tán, viết tắt là DCS
(Distributed Control System), là hệ thống điều khiển chính được sử dụng trong quá trình
tinh chế này, nó có chức năng quản lý đầu ra và hiệu suất của nhà máy tinh chế. Hệ thống
DCS là thành phần sống còn trong cấu trúc của nhà máy, và do đó hệ thống này không
thể bị ngắt đột ngột trong quá trình hoạt động. Có thể kể ra một vài “đối tượng” mà một

Ethernet, thời gian thực chỉ có nghĩa là thời gian trễ rất ít) để có thể tối ưu thành phẩm và
hoạt động của nhà máy.
Cũng như đối với hệ thống DCS, hệ thống đo đạc này cũng yêu cầu một cấu trúc dự
phòng phụ để đảm bảo rằng những tính toán chi phí cho quá trình tinh chế là chính xác.
Chi phí tinh chế được dựa trên dữ liệu thu thập được từ hệ thống đo đạc. Hệ thống này
thông thường được trang bị ít nhất hai giải pháp dự phòng phụ để đảm bảo 100% dữ liệu
là chính xác và đề phòng những lỗi không mong muốn xảy ra. Máy tính kiểm soát dòng
chảy là một trong những bộ phận thiết yếu của hệ thống này. Nó có thể được xem như
một hệ thống DCS con “chắn ngang” dòng dữ liệu về dòng chảy và truyền chúng về
trung tâm hệ thống DCS để từ đó có thể giúp cho hoạt động của nhà máy trở nên dễ dàng.
Xác định rò rỉ khí đốt và chất lỏng
Một hệ thống phụ trợ trong những nhà máy
lọc dầu được sử dụng để xác định rò rỉ khí
đốt và chất lỏng. Mặc dù hệ thống phụ trợ
này không trực tiếp tham gia vào quy trình
sản xuất, nó sẽ cảnh báo trước cho nhà máy
và phía điều hành viên về những rò rỉ nguy
hiểm tiềm ẩn trong hệ thống đường ống được
sử dụng để vận chuyển khí đốt và chất lỏng.
Hệ thống xác định rò rỉ này đơn giản hơn hệ
thống DCS. Những bộ thăm dò rò rỉ được kết
nối với một mạng sợi quang đa chức năng,
trong khi đó một hệ thống SCADA tại trung
tâm điều khiển giám sát các thiết bị thông
qua giao thức Modbus. Khi phát hiện một sự rò rỉ nào đó, hệ thống điều khiển trung tâm
ngay lập tức thông báo đến khu vực điều hành để có những đề phòng, và thậm chí có thể
ngắt toàn bộ hệ thống. Để đảm bảo có được phản ứng nhanh nhất có thể, những thiết bị
quản lý và giám sát thời gian thực thích hợp là không thể thiếu.
Hệ thống báo động tích cực gần đây nổi lên như một xu hướng mới nhất có thể cung cấp
những dữ liệu thiết yếu và toàn diện cho công việc giám sát vấn đề xác định rò rỉ. Những

vấn đề tự động hóa ở công nghiệp dầu hỏa và khí đốt tại những giai đoạn khoan, vận
chuyển, lưu trữ, tinh chế và kể cả xuất khẩu sản phẩm. Những sự mô tả ở trên hé lộ cách
thức những thiết bị Ethernet công nghiệp, ví dụ như những máy chủ thiết bị nối-tiếp-đến-
Ethernet, chuyển mạch Ethernet, những máy chủ hình ảnh, thiết bị vào/ra từ xa, v.v ,
mang lại sự thuận tiện và kinh tế cho những ứng dụng tự động hóa trong ngành công
nghiệp dầu hỏa và khí đốt.