Guenaoui Zakaria

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

UNIVERSITE M’HAMED BOUGARRA BOUMERDES FACULTE DES HYDROCARBURES ET DE LA CHIMIE

En vue de l’obtention du Diplôme d’ingénieur d’état en automatisation Option : Commande des procédés industriels

Programmation du système de télémétrie des manifolds et puits de gaz Promoteur:

Réalisé par :

Mr : M. HAMADACHE

GUENAOUI Zakaria

Promotion 2013

Remerciements Je remercie tout d’abord par excellence sa grandeur « le bon dieu », qui m’a donné le courage et la patience tout an long de ma vie. Mon premier remerciement vo à mon promoteur Mr M.HAMADACHE, qui a suivi et veillé sur le bon déroulement de ce travail avec ses conseils et ses remarques constitutives, et surtout pour sa compréhension et son encouragement. Mes remerciements s’adressent également à Mme B.NADJI. Je remercie au personnel d’équipes d’instrumentation & électrique De BONATTI la région GASSI TOUIL et particulièrement aux ADJAN MILOUD, JEDDI BRAHIM et MOUSSA pour leurs assistance et disponibilités qu’ils mon accordé, ses remarques et leurs conseils avertis ce qui m’a permis de réaliser mon travail dans sa meilleure forme. Je remercie Le président du jury et les examinateurs d’avoir accepté de juger notre travail. Je réserve un remerciement à mos amie A.SAID et mon gratitude particulièrement à mes amies de l’IAR/08. Enfin, je tiens à remercier également toute personne ayant contribuée de prés ou de loin à la réalisation de ce travail. G-ZK

Dédicace J’ai le grand honneur de dédier ce travail : A celui qui ma fait de moi un homme, mon Père. A l’être le plus cher de ma vie, ma Mère. A mon frère et mes sœurs. A BOUMEDIEN Morad. A AZZAZ Mohamed. A tous ceux qui aiment le bonheur dans mon chemin. A tous ceux qui m’aiment.

SOMMAIRE

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Sommaire Sommaire……………………………………………………………………………………………………… Introduction générale………………………………………………………………………………………… 01 03

Chapitre I

04 04

Description du système F&G

05 Introduction……………………………………………………………………………………………. 05 03 I-1 Situation géographique de Gassi Touil ………………………………………………………………. 03 07 I-2 Historique du champ de Gassi Touil ………………………………………………………………… 04 07 I-3 Développement du site Gassi Touil ………………………………………………………………. 07 05 I-4Organisation et structure de Bonatti dans Gassi Touil…………………………………………….06 08 I-5L’organisation et fonctionnement de chaque service……………..……………………………… 06 09 I-5-1 Service méthode …………………………………………………………………..…………. 06 10 I-5-2 Service génie civile…………………………………………………………………………… 06 10 I-5-3 Service électricité…………………………………………………………………………….. 07 10 I-5-4 Service instrumentation……………………………………………………………………… 07 10 I-6 Les activités de la région de Gassi Touil………………………………………………………… 07 11 I-7 Différents sections pour conduire le gaz à l’usine ……………………………………………. 11 08 I-7-1 Présentation de la nouvelle usine du traitement du gaz ………………………….

09 11 I-7-1-1 Objectif de l’unité………………………………………………………………… 09 .

I-7-2 les manifolds ……………………………………………………………………………… 09 I-7-3 les puits ………………………………………………………………………………………10 I-8 Description et Fonctionnement des manifolds........................................................................ 11 I-8-1 Description du MANOFOLD ……………………………………………………………. 11 I 8-2 fonctionnements du manifold……………………………………………………………… 11 I-9 Description et Fonctionnement des puits ………………………………………………….

12

I-9-1 Description du puits ………………………………………………………………………

13 I 9-2 fonctionnements du puits…………………………………………………………………….13 I-10 Conclusion…………………………………………………………………………………………….

14

SOMMAIRE

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Chapitre II Instrumentation, Equipements Introduction………………………………………………………………………………………………15 II- 1 Instrumentation ………………………………………………………………………………………. 15 II -1-1 Les Capteurs-Transmetteurs……………………….. ……………………………….…

15

II-1-1-1 Capteur de pression……………………………………………………………

15

II-1-1-1-1 Les transmetteurs de pression relative………………………..

15

II-1-1-1-2 Les indicateurs de pression relative…………………………… 16 II-1-1-1-3 Les manomètres…………………………………………………..

16

II.1.1.1.4. Les pressostats……………………………………………………

16

II.1.1.2. Les capteurs de débit…………………………………………………………..

17

II.1.1.2.1. Les compteurs à turbine…………………………………….. ….. 17 II.1.1.2.2 Les transmetteurs de débit à ultrasons………………………… 18 II.1.1.3. Les capteurs de niveau…………………………………………………………. 18 II.1.1.3.1. Les transmetteurs de niveau……………………………………. 18 II.1.1.3.2. indicateur de niveau …………………………………………..

19

II.1.1.4. Les capteurs de température ………………………………………………..

19

II.1.1.4.1. Les thermomètres de résistance (RTD) ………………………

19

II.1.1.4.2. Les transmetteurs de température ……………………………

20

II.1.1.5. Contacts de fin de course …………………………………………………….

20

II.1.1.6. Indicateur de position ……………………………………………………….

20

II.1.1.7. Distributeur 3/2 : (SOV)………………………………………………………

21

II.1.1.8. les Filtres ……………………………………………………………………….

21 13 II.1.1.9. Accumulateur ……………………………………………………………………. 13 23 II.1.1.10. Tubing et Fiting…………………………………………………………………. 23 14 II.1.1.11. Les Relais……………………………………………………………………….. 23 II.1.2. Les Actionneurs …………………………………………………………………………..

25

II.1.2.1. Les vannes ……………………………………………………………………… 25 II.1.2.1.1. Les vannes de régulation……………………………………….. 25 II.1.2.1.2. Les vannes hydrauliques à fermeture rapide …………………….. 26 II.1.2.1.3. L’électrovanne………………………………………………………… 27 II.2. Equipement…………………………………………………………………………………………………. 27 II.2.1. Alimentation (énergie solaire)……………………………………………………………….. 27 09 09 09

SOMMAIRE

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II.2.1.1. Introduction …………………………………………………………………………. 27 II.2.1.2. Spécification du Système …………………………………………………………… 28 II.2.1.3. Exploitation du système …………………………………………………………..29 II.2.1.4. Le Matérielle utilisé dans le projet………………………………………………29 II.2.2. SKID chimique (protection de la pipe)……………………………………………………….. 34 II.2.2.1. Introduction………………………………………………………………………….. 34 II.2.2.2. Constitution de SKID chimique…………………………………………………… 34 II.2.2.3. Fonctionnement…………………………………………………………………….34 II.3. Conclusion…………………………………………………………………………………………………. 36 07 07 08

Chapitre III

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La télémétrie des puits et manifolds

09 09

Introduction……………………………………………………………………………………………... 10 37 III-1 La Télémétrie des Puits………………………………………………………………………………….11 37 III.1.1. Introduction…………………………………………………………………………………….11 37 III.1.2. WHCP………………………………………………………………………………………….. 11 38 12 III.1.2.1. Condition d’emplacement………………………………………………………….. 38 III.1.2.2. Description EXTERNE du WHCP ……………………………………………….13 38 13 III.1.2.2.1 WHCP Tableaux frontaux …………………………………………… 40 A. BOÎTE DU CONTRÔLE DU MOTEUR ……………………….. 40 14 B. WELLHEAD CONTROL PANEL………………………………44 III.1.2.2. Description INTERNE et fonctionnement du WHCP ………………………. 47 III.1.3 Description fonctionnel du puits………………………………………………………….. 52 III.1.3.1 Séquence de démarrage…………………………………………………………….52 III.1.3.2 Séquence d’arrêt normale…………………………………………………………..53 III.1.3.3 SKID chimique……………………………………………………………………….53 III.1.3.4 INTRUSION …………………………………………………………………………53 III.1.3.5 Action d’arrêt d’urgence ……………………………………………………………54 III.2. La Télémétrie des manifolds…………………………………………………………………………..57 III. 3. La communication RTU/PLC et DCS ………………………………………………………………..58 III. 3.1. RTU/PLC………………………………………………………………………………………… 58 III. 3.2. DCS……………………………………………………………………………………………….. 64

SOMMAIRE

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III. 3.3. SCADA………………………………………………………………………………………… 64 III. 3.4. : Architecture de base du système de contrôle…………………………………………… 65 Conclusion……………………………………………………………………………………………………… 66 15 15

Chapitre IV Programmation et simulation

16 16 16

17 Introduction…………………………………………………………………………………………………….. 17 67 IV.1 Programmation sous STEP 7……………………………………………………………………………68 18 IV.1.1 Aperçu du progiciel STEP 7 ……………………………………………………………………68 18 IV.1.2 Langages de programmation de STEP 7……………………………………………………..68 18 IV.1.3 Création d’un projet S7 avec configuration matérielle de la périphérie décentralisée...70 19 IV.1.4 Structure du programme…………………………………………………………………………..74 19 IV.1.5 programmations……………………………………………………………………………….. 79 19 IV.1.5.1 Séquence de démarrage : FC 3……………………………………………………. 79 20 IV.1.5.2 Séquence d’arrêt normal : FC 4…………………………………………………….. 84 20 IV.2. Simulation du programme avec S7-PLCSIM…………………………………………………………88 20 IV.2.1. Présentation du S7-PLCSIM…………………………………………………………………..21 88 IV.2.2. test du programme……………………………………………………………………………….88 13 IV.2.2.1 Test de l’intrusion……………………………………………………………………… 88 13 IV.2.2.2 Test de la séquence de démarrage…………………………………………………… 89 14 IV.2.2.3 Test du SKID chimique………………………………………………………………… 91 IV.2.2.4 Test de l’ESD-3…………………………………………………………………………. 92 IV.2.2.5 Test de l’ESD-2…………………………………………………………………………. 92 IV.2.2.6 Test de l’ESD-1………………………………………………………………………… 93 Conclusion………………………………………………………………………………………………………… 93 Conclusion générale

Introduction Générale

Projet de fin d’études

Introduction générale : Les entreprises de tous les secteurs d’activité ont de plus en plus recours à l’automatisation, qui représente une procédure très puissante permettant d’atteindre une performance optimale avec un coût qui reste relativement réduit. Ces dernières années, la SONATRACH a pris un peu d’avance avec l’installation des nouveaux systèmes numériques de contrôle et commande très performants, la rénovation des équipements, la modernisation de l’instrumentation et des machines afin d’améliorer la fiabilité, d’assurer la sécurité industrielle, d’augmenter le rendement de la production et de faciliter le diagnostic et la maintenance. Dans le cadre de mon projet de fin d’étude, j’ai effectué un stage au sein de l’entreprise BONATTI, division construction de Gassi-Touil. L’entreprise BONATTI est une entreprise italienne qui est connue par son efficacité dans les travaux de construction, maintenance et rénovation dans l’Algérie et ailleurs. Je me suis intéressé plus particulièrement à l’automatisation et la constitution du nouveau système de télémétrie des puits de gaz. Ce système est connue sous le nom de « le système de

protection contre feu & gaz "F&G". Beaucoup de puits qui existent en Algérie ou ailleurs, que se soit d’eau de pétrole ou de gaz, sont à fonctionnement manuel non sécurisé. Le système de puisage doit avoir la propriété d’une haute sécurité soit le contrôle total de tous ses actionneurs à distance sans le risque de perdre des vies humaines ou des ressources naturelles. Cette haute sécurité doit être assurée manuellement ou automatiquement donc avec ou sans l’intervention de l’opérateur. D’après l’historique de toutes les catastrophes qu’a connues le milieu industriel et économique. Ce système devient plus que nécessaire parce que le feu d’un puits peut durer plusieurs jours, voire plusieurs mois, même avec l’intervention des équipes les plus aguerris et spécialisées dans le monde (exemple de mise à feu des puits de pétrole intentionnellement ou non….). Le système de sécurité des puits est contrôlé par une commande hydraulique a l’aide d’ huile qui alimente 3 vannes de sécurité et commandé par le WHCP (well hydraulique contrôle pannel) l’énergie solaire capter par des panneaux photovoltaïque permet d’alimenter le système en

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Introduction Générale

Projet de fin d’études

énergie électrique. Le cerveau de cette commande est l’automate programmable industrielle, ou API. La tâche qui m’a été confiée est d’étudier et de concevoir une automatisation pouvant aboutir à manipuler ce système à distance c.à.d. à l’aide des périphériques décentralisés. Ma contribution dans ce système de puisage sécurisé est d’installer l’instrumentation nécessaire, de déterminer l’automate programmable convenable et de concevoir un programme qui exécute toutes les taches du système de télémétrie. Pour cela j’ai organisé mon travail selon le plan suivant : 

Introduction générale.



Chapitre 1 : Présentation du site Gassi-Touil et le projet.



Chapitre 2 : instrumentation et Equipement du système.



Chapitre 3 : La télémétrie des puits et manifolds.



Chapitre 4 : programmation et simulation.



Conclusion générale

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Chapitre 1 : Description et fonctionnement de l’installation

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Introduction :

Le gaz naturel joue un rôle énergétique croissant dans le monde. Pendant longtemps il a été Considéré comme un sous-produit du pétrole ; il était brûlé à la torche sur de nombreux gisements. Il a commencé à être utilisé aux Etats-Unis, dans l’industrie d’abord, puis pour des usages domestiques en se substituant peu à peu au gaz manufacturé. Son développement a ensuite été très rapide, grâce a l’abondance de ses réserves, à leur répartition sensiblement plus équilibrée que celle des réserves pétrolières et a son excellente qualité pour le consommateur final. L’économie algérienne s’appuie sur un patrimoine énergétique ou prédomine largement le gaz naturel, 61% des réserves récupérables contre 15% de pétrole brut. L’Algérie est un pays exportateur de gaz, avec des réserves récupérables estimées à plus de 3000 milliards de m3. Un des nombreux gisements de gaz naturel se situe dans le Sahara Algérien à GASSI TOUIL. Dans ce chapitre je présenterai le site de Gassi-Touil, ou j’ai effectué mon stage pratique, ainsi que le fonctionnement général de système de télémétrie des puits.

I.1 Situation géographique de Gassi Touil : Le site de projet se trouve sur le champ de Gassi Touil à 150 km au sud de Hassi Messaoud, à une attitude de 30° 31' 0" nord et à une longitude de 6° 28' 7" est, l’altitude moyenne est 200m environ. Il s’étend sur une superficie d’environ 170 km de long et 105 km de large, dans une région à caractère désertique sujette aux tempêtes de sable et aux éclairs. Le climat est caractérisé par une humidité relative 10 % min, et 75 % max. les amplitudes de température sont importantes, variant de -5 °c en hiver à 55 °c en été. Le vent est violent et souvent accompagné de sable avec une direction nord-est / sud-ouest.

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Figure I.1: situation géographique du Gassi Touil.

I.2 Historique du champ de Gassi Touil

La région de Gassi Touil est à vocation pétrolière et gazière, elle est composée de plusieurs champs dont les principaux : NEZLA Nord / Sud ; Hassi Touareg Nord / Sud, Gassi Touil ; Hassi Chergui Nord / Sud ; Toual. Le champ de Gassi Touil a été découvert en 1961 par le forage de GT 1, implanté au sommet de la structure (COPEFA- CEP). Ce forage a mis en évidence la présence de gaz dans les réservoirs des Trias Supérieur et Inférieur. Il a fallu attendre le forage de GT 3 (Novembre1962 - Mars

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1963), implanté sur le flanc est de la structure, pour découvrir de l'huile dans le Trias Inférieur à une profondeur de 2100 m.

Le développement de ce champ a été poursuivi très rapidement durant les deux années suivantes où pas moins de 30 puits ont été forés et mis en exploitation. Depuis, le forage de nouveaux puits a continué jusqu'en 1974, pour délimiter les contours du gisement.

Figure I.2 : les différents champs de Gassi Touil.

I.3 Développement du site Gassi Touil Les réserves importantes révélées par le gisement découvert, des étapes importantes ont marqué le développement du champ : 

1965 : Une unité de séparation brute est réalisée de capacité de 21 850 m3/j.



1976 : Réalisation de l’unité traitement du gaz par la société française SOFREGAZ pour traiter le gaz du champ de Gassi-Touil (TAGS). La capacité initiale de traitement installée est de 20 millions de Stm3/jour de gaz pour une production de

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2900 tonnes de condensât récupérés. 

2000 : Réalisation d’une station de déshuilage, dont le but principal est la protection de l’environnement. La capacité de traitement de la station est de 100 m3/h.



2003 : Réalisation de l’unité RGA (Récupération des Gaz Associés BP, MP, HP) contrôlée par un système DCS. La capacité est de 4 900 000 Sm3/j à une pression de 150 bars pour la réinjection.

I.4 Organisation et structure de BONATTI dans la région de Gassi Touil : L’entreprise SONATRACH veut construire un nouveaux usine dans la région de GASSI Touil donc elle a vendue se Project a JGC (une entreprise japonaise), JGC a confit la construction des puits a BONATTI. BONA TTI dans GASSI TOUIL a 4 service (instrumentation, méthode, électrique et géni civile), on s’intéresse seulement à la division maintenance et en particulier au service instrumentation. I.5 L’organisation et fonctionnement de chaque service : Les 4 services (instrumentation, méthode, électrique et géni civile) on travaille précise dans les puits, chaque service accomplie le travaille de l’autre.

I.5.1 Service méthode Il est chargé de : 

La documentation technique ;



La présentation des pièces de rechange ;



L’établissement des rapports d’activité (hebdomadaire, mensuel, annuel).

I.5.2 Service génie civile : Il est chargé de : 

Construire la plateforme des puits.



Construire des massifs pour le chemin de câble et pour les panneaux solaires à l’aide de l’orientation de service électrique.



Construire des massifs pour pou WHCP, RTU et instrument de mesure à l’aide de l’orientation de service instrumentation.

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I.5.3 Service électricité : Il est chargé de : 

Superviser le travail du service de génie civil.



Passer les câbles de terre.



Passer les câbles des instruments au dessus d’un chemin de câble.

I.5.4 Service instrumentation : Il est chargé de : 

Superviser le travail du service électricité pour pouvoir installer les instruments de mesure ainsi que les boites de contrôle.



Le branchement des différents appareils.



Construction du tubing pour les appareils de mesure.



Faire les tests des instruments de mesure et tubing.



Faire l’étalonnage des instruments de mesure (capteur, transmetteur…)

I.6 Les activités de la région de Gassi Touil Elle dispose de différentes installations de base permettant d’assurer la production, le stockage et l’expédition des hydrocarbures, dont principalement : 

Une unité de traitement brut;



Des unités de stockage du brut;



Une unité de traitements du GAZ ;



Une unité d’injection du gaz pour le maintien de la pression dans le gisement ;



Une unité de déshuilage pour la protection de l’environnement ;



Laboratoire d’analyse ;



Unité d’exploitation ;



Unité de sécurité industrielle.

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I.7 Différentes sections pour conduire le gaz à l’usine :

Figure I.4 : schéma du circuit de gaz

Description et fonctionnement : Le site possède plusieurs régions de productions. Chaque région possède un nombre de puits et un manifold. Chaque puits envoie le gaz à un manifold récolteur. Les manifolds transmettent le gaz vers l’usine.

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I.7.1 Présentation de la nouvelle usine du traitement du gaz : Cette usine a été installée pour traiter prochainement, le gaz de Gassi-Touil et produire plus de gaz naturel par rapport à l’usine qui a été crée dans 1980. Donc pour animer cette nouvelle usine on a besoin de nouveaux puits pour la mise de marche de cette usine.

I.7.1.1 Objectif de l’unité : Le gaz naturel de Gassi-Touil est saturé en hydrocarbures liquides et en eau dans les conditions initiales du gisement (à une pression de 80 bars et une température de 40°C). La présence de liquides en quantités plus ou moins importantes dans le gaz à expédier par pipe vers Hassi-Messaoud fait apparaître la nécessité de traiter ce gaz avant son évacuation dans le but de : 

Réduire les pertes de charge dues au régime d’écoulement bi-phasique (gaz +liquide) ;



Réduire les charges de transport ;



Eviter les difficultés d’exploitation du gazoduc GT-HMD occasionnées par la présence d’éventuels bouchons de liquides, la formation des hydrates et la corrosion de la pipe qui serait favorisée par la présence d’eau ;



Respecter des spécifications du gaz exigées par le design des unités de réinjection de Hassi-Messaoud.

I.7.2 les manifolds :  C’est quoi le manifold ? Le manifold est un endroit ou une zone de rassemblement de gaz Le site de GASSI TOUIL contient plusieurs régions brides, toual, hassi touareg…etc. Chaque région possède un pipe de gaz et un manifold qui récupère les différentes informations d’un coté et les PIPES de gaz d’autre coté pour transférer un seul câble d’information à la salle de commande de l’usine. La pipe de gaz est un équipement constitué d'un jeu de vannes qui permet de diriger les fluides vers des points déterminés. Il contient plusieurs entrées et une seule sortie, il sert généralement au regroupement et a l'acheminement de la production de différents puits. IAR 08

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Figure I.3 : vue sue un manifold

 Rôle du manifold : Le but de créer des manifolds est : 

Plus de manipulation de gaz c.à.d. plus d’automatisation. si on décide d’arrêter l’écoulement de toute une région, on peut le faire d’un clic !



Plus de sécurité.

I.7.3 les puits :  C’est quoi un puits ? Un puits peut être représenté par un trou obtenu par une opération de forage. Cependant, il existe deux sortes de puits à savoir: 1- le puits d'injection qui sert à acheminer le gaz destiné à l'injection vers le réservoir a la pression minimum de miscibilité. La tête de chaque puits comporte des vannes nécessaires au contrôle de l'injection ainsi que les prises de manomètre et de débitmètre. 2- le puits de production qui sert a acheminé les effluents sortants du réservoir vers les manifolds.

Note : Dans mon Projet de fin d’étude je m’intéresse plus à l’acheminement du gaz du puits jusqu’a l’usine c.à.d. le fonctionnement du puits et manifold et non pas l’usine.

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I.8 Description et Fonctionnement des manifolds :

Figure I.4 : schéma de manifold

I.8.1 Description du MANIFOLD : Le manifold est constitué d’une unité RTU qui contient un API siemens ET200M pour commander la vanne automatique et d’un panneau solaire pour l’alimentation de l’unité RTU.

I.8.2 fonctionnement du manifold : Le gaz qui arrive des puits a deux parcours soit le rouge (1) ou le vert (2) représenté sur la fig1.4. 1. Circuit vert : (01) Le circuit vert est un circuit de fonctionnement normal sans défaut, le gaz qui arrive des puits passe par un indicateur de pression pour la lecture locale. Ce système possède plusieurs vannes manuelles utilisée pour purgée chaque pipe seul. on a une vanne àcircuit de contrôle pneumatique commandée par l’automate programmable. S’il y a manque de gaz cette vanne ne fonctionne pas. si la vanne est ouvert le gaz de toute la région est acheminé vers l’usine pour être IAR 08

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Traité.

2. Circuit rouge : (02) Le circuit rouge est un circuit de sécurité. Il est utilisé d’une façon automatique en cas d’une haute pression dans les pipes. Il possède une vanne HV qui permet la purge du circuit. la pression de sécurité est controlée par une deuxième vanne a soupape tarée à la pression de sécurité du système. Si la pression dépasse la valeur limite, alors cette vanne s’ouvre et évacue le gaz vers l’air libre. Si la vanne à soupape est ouverte, l’automate donne l’ordre au puits afin d’arrêter l’écoulement de gaz.

I.9 Description et Fonctionnement des puits :

Figure I.5 : schéma d’un puits IAR 08

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I.9.1 Description du puits : Chaque puits contient une unité RTU, qui est constitué par un API siemens ET200S, un SKID chimique qui contient un produit chimique entrainé par une motopompe. Ce produit chimique est inhibiteur de corrosion dont le but est de protéger le pipe contre les corrosions. Ce produit sera séparer du gaz dans l’usine. Un panneau solaire permet d’alimenter le SKID chimique et l’unité RTU. Le puits contient également 3 vannes automatiques à commande hydraulique : - la vanne TRSSSV situé a 50m de profondeur, coupe en cas de nécessité. -la vanne USV master et la vanne WSSV WING située en surface Les 3 vannes sont contrôlées par l’API et utilise d’huile pour être commandée. Cette huile est fournie par le système WHCP (well hydraulique control panel).

I.9.2 fonctionnement du puits : Le gaz à circule dans 2 circuits principaux 1et 2. Le circuit 3 est un circuit complémentaire au circuit 2.  Circuit 1 : C’est le circuit principal du puits. Il permet le transfert du gaz du puits vers le manifold. Le gaz sort du puits et arrive à la partie supérieure de celui-ci appelée tête du puits. Cette dernière est composée de 4 vannes manuelles est 3 vannes à commande hydraulique. Le gaz passe après par la vanne Duse (vanne de réglage de pression), si les PIT (transmetteur indicateur de pression) ne détecte pression haute ou basse alors le gaz va sort du puits et se dirige vers le manifold appropriée, si les PIT détecte une hausse de pression alors le circuit 2 (ou circuit 3) se déclenchera.

 Circuit 2 : Ce circuit ce déclenchera si le PIT 04 ou 08 indique une hausse de pression (HAUT-HAUT) (PAHH), la vanne a soupape s’ouvre automatiquement et les vannes hydraulique se ferment ; c.-à-d. arrêt d’urgence. Donc le gaz qui reste dans la pipe circule dans le circuit 2 puis sera évacué vers le circuit 4 qui donne à l’air libre.

 Circuit 3 :

Ce circuit se déclenche si le PIT 05 indique une hausse de pression (HAUT-HAUT) (PAHH) ou le FIT ( indicateur de débit) indique un haut débit (haut-haut flow) ou le TIT (indicateur IAR 08

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de température) indique une hausse de température (haut-haut), la vanne à soupape s’ouvre automatiquement avec un arrêt d’urgence des vannes hydraulique, le gaz qui reste dans la pipe circule dans le circuit 3 puis sera évacué vers le circuit 4 qui donne à l’air libre .  Circuit 4 : Le circuit 4 sert à évacuer le gaz, qui vient des circuits 2 et 3, vers l’air libre. Ce circuit intervient uniquement de défaut ou en cas du purge du circuit.

I.10 Conclusion : Dans ce chapitre j’ai donné une description générale de system de télémétrie pour transférer le gaz naturel du puits jusqu’à l’unité de traitement. Pour assurer un fonctionnement optimum, l’installation à été équipée d’un ensemble de capteurs et d’actionneurs d’une technologie de pointe ainsi que un système d’alimentation moderne, protection la pipe et un panneau de contrôle complexe. Le chapitre suivant sera consacré pour tout qui est d’instrumentation, alimentation et protection utilisé dans ce Projet.

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Chapitre 2 : Instrumentation, Equipements

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Introduction : Toute installation industrielle est équipée d’un ensemble de capteurs et actionneurs dont l’utilité consiste à contrôler les principaux paramètres physiques, à savoir, la pression, le débit, la température,…, etc. Dans ce chapitre je vais présenter le différent capteur et actionneur utiliser dans les puits et manifold ainsi leur raccordement, et les différents équipements pour réaliser le fonctionnement du puits et manifold d’une coter et le transfert du gaz naturelle avec tout sécurité d’autre coter.

II.1 Instrumentation : II.1.1 Les Capteurs-Transmetteurs : Un capteur est un organe de prélèvement d'informations qui élabore, à partir d'une grandeur physique, une autre grandeur physique de nature différente (très souvent électrique). Cette grandeur représentative de la grandeur prélevée est utilisable à des fins de mesure ou de commande. Le transmetteur est le dispositif qui convertit le signal de sortie du capteur en un signal de mesure standard, il fait le lien entre le capteur et le système de contrôle commande.

II.1.1.1 Capteur de pression : II.1.1.1.1. Les transmetteurs de pression relative : Les composants principaux de ces transmetteurs sont le module du capteur et le boîtier électronique ; le module du capteur contient le système de capteur rempli d’huile (diaphragmâmes isolants, système de remplissage d’huile et le capteur), et l’électronique du capteur qui inclut un capteur de température RTD, un module de mémoire et une capacité vers le convertisseur de signal numérique (convertisseur C/D). Les signaux électriques du module du capteur sont transmis à l’électronique de sortie dans le boitier électronique qui contient la carte électronique de sortie (microprocesseur, module de mémoire, convertisseur de signal numérique à analogique D/A), les boutons locaux de zéro et de plage et la plaque à bornes de connexion. Dans ce transmetteur, la pression de calcul est appliquée au diaphragme isolant, l’huile fait fléchir le diaphragme central, ce qui change le signal de capacité qui est transformé en un signal numérique par le convertisseur C/D. Le microprocesseur prend les signaux du RTD et le convertisseur C/D calcule la sortie correcte du transmetteur envoyé au convertisseur D/A qui convertit ce signal en un signal analogique.

Figure II.1.1.1 : Transmetteur de pression IAR 08

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Dans les puits on a utilisé (05) transmetteur de pression de ce genre, et dans la WHCP on a utilisé un PIT 51 alimentés par une boucle de 24 VCC.

II.1.1.1.2. Les indicateurs de pression relative : La pression du procédé est donnée sur un afficheur LCD des indicateurs de pression WIKA Alexander wiegande 23X.50.100 qui sont résistants aux vibrations et à la corrosion et sont à sécurité intrinsèque. Ces indicateurs reçoivent un signal de 4-20 mA CC et le convertisse en un signal linéaire dont les limites sont de -1000 à 1 000 II.1.1.1.3. Les manomètres : Les manomètres utilisés sont de type de Bourdon à indicateur locale, le principe de fonctionnement de ces capteurs est le suivant : Le tube de Bourdon est brasé, soudé ou vissé avec le support de tube qui forme généralement une pièce complète avec le raccord. Par l’intermédiaire d’un trou dans le raccord, le fluide à mesurer passe à l’intérieur du tube. La partie mobile finale du tube se déplace lors de changement de pression (effet Bourdon). Ce déplacement qui est proportionnel à la pression à mesurer, est transmis par l’intermédiaire du mouvement à l’aiguille est affiché sur le cadran en tant que valeur de pression. Le système de mesure, le cadran et l’aiguille sont montés dans un boîtier.

Figure II.1.1.2 : Schémas interne et externe du manomètre.

Dans les puits on a utilisé (03) manomètre, un dans le SKID chimique, et (12) dans le WHCP. Dans les manifolds on à utilisé (12) manomètre.

II.1.1.1.4. Les pressostats : Un pressostat est un dispositif comprenant un commutateur électrique dans lequel le mouvement des contacts est réalisé pour une valeur prédéterminée de la pression du fluide.

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Les pressostats utilisés SOR sont des instruments robustes montés sur le terrain. L’élément sensible à la pression est un ensemble à équilibrage de forces, actionné par un piston ; par exemple, PSLL-51,52sont des pressostats réglés pour détecter de faibles pressions d’aspiration sur la ligne MP HEADER et HP HEADER dans le WHCP pour détecter les basse bassse pression. Les signaux de pression d’aspiration basse basse ou de refoulement haute haute provenant de ces pressostats (transmetteur d‘arrêt) déclencherons l’arrêt d’une pompe.

Figure II.1.1.3 : Pressostat à simple soufflet.

II.1.1.2. Les capteurs de débit : II.1.1.2.1. Les compteurs à turbine : Les éléments de mesure de débit sur les lignes de comptages sont les débitmètres à turbine de la série Smith Sentry.

C’est un compteur à rotor à pales hélicoïdales.

L’huile traversant le

compteur fait tourner le rotor à une vitesse proportionnelle à celle de l’écoulement d’huile. Une bobine magnétique détectrice est positionnée à l’extérieur, à l’opposé de l’emplacement du rotor et perpendiculairement à l’axe de rotation. La rotation du rotor à travers le champ magnétique crée des impulsions électriques qui sont récupérées par la bobine magnétique et transmises à l’indicateur de débit et au totaliseur.

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II.1.1.2.2 Les transmetteurs de débit à ultrasons : Les mesures de débit aux ultrasons sont faites en pénétrant la canalisation avec des ondes ultrasoniques.

Le liquide en écoulement cause les différences de délais, les variations de

fréquences et les déphasages dans les signaux ultrasoniques. Les composants électroniques des débitmètres utilisent les différences dans les signaux pour mesurer le débit d’écoulement du fluide. Dans toute notre procéder on a utilisé que un seul FIT qui se situer dans le puits pour mesure l’écoulement du gaz, il se branche avec le pipe, deux entrer une pour le basse débit et l’autre pour les faibles débits, et une sortie utiliser pour purger le gaz on cas de maintenance ou remplacement. On a utilisé un autre FIT a la fin du SKID chimique pour voir si on a un débit, ce FIT est très nessecaire dans le fonctionnement de SKID. Max: pressure 400bar a tem 40 c Marque : MAGNETROLE MODELLE : ISSEPO5ATEX057 TOMB : -40 TO +70 C

II.1.1.3. Les capteurs de niveau : Une variété large de technologies existe pour mesurer le niveau de substances dans un vaisseau, chacun qui exploite un principe différent de physique

II.1.1.3.1. Les transmetteurs de niveau : L’installation d’exportation est dotée de transmetteurs de niveau à déplacement ultramodernes (yokogawa EJA 210A: figure C.1), ce sont des appareils perfectionnés à deux ou quatre fils, à sécurité intrinsèque, reposant sur un principe de flottabilité simple pour détecter des variations de niveau de liquide et les convertir en un signal de sortie 4-20 mA stable. La liaison entre l'élément détecteur de niveau et la sortie électronique permet une conception et une construction mécanique simples. La conception verticale en ligne du transmetteur permet d’alléger le dispositif et de simplifier son installation. on a deux LIT de se genre dans les puits un dans le WHCP pour transmettre le niveau du réservoir de huile, et un autre dans le SKID chimique pour transmettre le niveau de l’inhibiteur de corrosion dans sont réservoir.

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Figure II.1.3.1 : Transmetteur de niveau

II.1.1.3.2. indicateur de niveau : L’indicateur de niveau est un instrument utilisé pour la lecture de niveau d’une matière dans sont réservoir sur le champ.

Figure II.1.3.2 : indicateur de niveau

On a utilisé dans notre projet deux indicateurs de niveaux un dans le réservoir de WHCP et l’autre dans le réservoir de SKID chimique.

II.1.1.4. Les capteurs de température : II.1.1.4.1. Les thermomètres de résistance (RTD) Les thermomètres de résistance, également appelés les détecteurs de la température de résistance (RTDs), sont des sondes de température qui exploitent le changement prévisible de la résistance électrique de quelques matériaux avec la température changeante. Pendant qu'ils sont presque invariablement faits en platine, on les appelle souvent les thermomètres de résistance de platine (PRTs), ils remplacent lentement l'utilisation des thermocouples dans beaucoup d'applications industrielles au-dessous 600 °C. IAR 08

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II.1.1.4.2. Les transmetteurs de température : A titre d’exemple, yokogawa YTA 110-EA2DN/CA est un transmetteur linéaire de température intelligent alimenté par une boucle de 24V CC.

Ces transmetteurs utilisent un RTD à 3

conducteurs, platine 100 Ω comme élément sensible principal. Le RTD produit des signaux de bas niveau proportionnels à la température captée. Le modèle 644 convertit le signal du capteur RTD en un signal standard de 4-20 mA CC qui est relativement insensible à la longueur des câbles et au bruit électrique. Le signal courant est ensuite transmis aux indicateurs locaux par deux conducteurs

Figure II.1.1.4.2 : Transmetteur de température

II.1.1.5. Contacts de fin de course : Les fins de course sont des contacts intégrés sur les vannes qui nous indiquant la position du corps. Ce dispositif permet de signaler la fermeture ou l'ouverture complète de la vanne, ils peuvent aussi indiquer une position intermédiaire déterminée. Sur la commande à distance, il est souvent utile d'avoir une indication continue de la position de vannes de réglage.

II.1.1.6. Indicateur de position : Ce sont des Switch pour indiquer la position, on utiliser deux indicateur de position TOR (tout ou rien) dans les deux portes, porte principale et porte d’urgence pour voir on a une intrusion dans le puits ou manifold

Figure II.1.5 : indicateur de position IAR 08

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II.1.1.7. Distributeur 3/2 : (SOV) Le distributeur 3/2 permet d’alimenter un circuit hydraulique ou de le mètre à l’échappement : lorsque le distributeur est en position repos, la canalisation A est vidée de son huile.

Figure II.1.1.7.a : le fonctionnement du distributeur 3/2

II.1.1.8. les Filtres : Une installation hydraulique comportera plusieurs filtres répartie dans le circuit et charger chacun d’un type de filtration. 

Filtre d’aspiration : Une filtration fine n’est pas envisageable car la pompe risquerait d’être alimentée sous un débit insuffisant. Il peut alors se crée des poches d’air ou de vapeur. Dans notre installation on à utilisé ce type de filtre pour les deux pompes de WHCP.

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Figure II.1.1.8.a : photo de Filtre d’aspiration.

 Filtre en ligne haut pression : Ce filtre protège tous les composants montés en aval de la pompe par une filtration fine (à partir de 10µm). Ce pendant, le corps de filtre doit résister à des pressions très élevées.

Figure II.1.1.8.b : photo de Filtre en ligne haut pression.

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II.1.1.9. Accumulateur : L’accumulateur hydraulique permet de restituer de l’énergie ou une pression dans le circuit lors d’un appel brutal de puissance importante ou pour compenser des pertes dues à des fuites. Installé derrière la pompe, il accumule l’énergie hydraulique pendant les temps mort et la restitue lorsqu’une baisse subite de la pression apparait. Il peut aussi absorber les surplus dus à des irrégularités de fonctionnement.

Figure II.1.1.9 : photo d’un accumulateur.

II.1.1.10. Tubing et Fiting : Tubing est une structure creuse a conçu pour fournir un chemin clos pour les fluides pour couler. Il est fabriqué d'habituellement a roulé ou a expulsé du métal (bien que le plastique soit un matière du tube commune pour beaucoup d'applications industrielles). Cette section en discute quelques-uns du plus méthodes communes pour joindre des tubes ensemble (et joindre le tube termine à matériel tel que pression instruments). Les accessoires du tube conçus pour relier un tube pour jouer des fils sont appelés des Fiting.

Figure II.1.1.10 : vue sur le tubing et Fiting

II.1.1.11. Les Relais : Le relai est une phase terminale de câble du signal multi-conducteur à blocs. Chacun des paires a été tordu utiliser ensemble un ensemble de la perceuse à main à vitesse très lente. Note comme la fin du câble est enveloppée dans une section courte de tuyauterie du chaleur-psy pour une apparence nette. IAR 08

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Figure II.1.1.11 : vue extérieur du relai.

Une photographie du gros plan d'un module du bloc de connexion seul montre comme le système de la vis-pince travaux. Dans le côté droit de ce bloc un fil seul (sur support en continu avec une poignée de la compression droite) est serré solidement. Aucun fil n'est inséré dans le côté gauche

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II.1.2. Les Actionneur : Dans un système automatique, un actionneur est un organe de la partie opérative qui, sur ordre de la partie commande via le pré actionneur, convertit l'énergie qui lui est fournie sous une forme utile pour les tâches programmées d'un système automatisé.

II.1.2.1. Les vanne : La vanne est un dispositif permettant de régler le débit d'un fluide, ou d'un solide pulvérulent s'écoulant comme un fluide, dans une conduite fermée ou dans un ouvrage ou appareil à écoulement libre. Elle peut être commandée manuellement par un volant ou à distance par un signal électrique ou pneumatique. On peut classer les vannes selon les critères suivants :  Par la taille : depuis le simple robinet jusqu'à la vanne de régulation du débit d'arrivée d'eau dans une centrale hydroélectrique.  Par la fonction : vanne régulatrice de débit, vanne de purge, vanne d'arrêt…  Par le principe employé : vanne papillon, vanne à boisseau, vanne à trois vois…  Par le système de commande : manuelle, électrovanne.

II.1.2.1.1. Les vannes de régulation : La vanne de contrôle de débit ou de pression est un organe qui à pour but de faire varier sous l’impulsion d’un ordre (régulateur), la section de passage d‘un fluide dans une conduite. La variation peut aller de la fermeture à l’ouverture totale (0% à 100%)

.

La vanne régulatrice est constituée de deux éléments principaux :  Le servomoteur : c’est l'élément qui assure la conversion du signal de commande en mouvement de la vanne.  Le corps de vanne : c’est l'élément qui assure le réglage du débit. Et aussi d'un certain nombre d'éléments auxiliaires :  Un contacteur de début et de fin de course.  Une recopie de la position.  Un filtre détendeur.  Un positionneur : il régule l'ouverture de la vanne en accord avec le signal de commande.

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Figure II.1.2.1.1 : Vue en coupe d'une vanne de régulation hydraulique Exemple : la vanne Duse.

Figure II.1.2.1 : la vanne Duse.

II.1.2.1.2. Les vannes hydrauliques à fermeture rapide Il existe également d'autres types de vannes appelées des vannes Tout ou Rien. Ces vannes sont soit totalement ouvertes, soit totalement fermées. Elles assurent sur les procédés des fonctions utilitaires (la mise en service de fluides, ...) ou des fonctions de sécurité (isolement d'appareil, ...). A. Vanne hydraulique simple effet : Une pression d‘air comprimé permet de bloquer ou de libérer la canalisation. L’air comprimé est admis ou non dans le servomoteur de la vanne grâce à une électrovanne dite vanne de commande. Dans ce type de vanne, la pression d’air comprimé émise dans le servomoteur ne produit le mouvement de la tige et du clapet que dans un seul sens. IAR 08

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B. Vanne hydraulique double effet : Ce sont les vannes dont le servomoteur est muni de deux chambres où se développe la pression permettant ainsi à la vanne de s’ouvrir ou de se fermer. L’air comprimé est donc orienté au niveau de l’électrovanne à trois vois vers la chambre ou la chambre basse. II.1.2.1.3. L’électrovanne : Une électrovanne est un dispositif commandé électriquement, permettant d'autoriser ou d'interrompre par une action mécanique, la circulation d'un fluide ou d'un gaz dans un circuit. C’est un actionneur électromagnétique TOR, appelé souvent bobine ou solénoïde. L’électrovanne est constituée principalement d’un corps de vanne où circule le fluide et d’une bobine alimentée électriquement qui fournit une force magnétique déplaçant le noyau mobile qui agit sur l’orifice de passage permettant ainsi, ou non le passage du fluide. La bobine doit être alimentée d’une manière continue pour maintenir le noyau attiré.

II.2. Equipement : II.2.1. Alimentation : (énergie solaire) II.2.1.1. Introduction : L’énergie est au cœur de toutes les activités humaine pour se nourrir, divertir, bouger, s’éclairer, se chauffer, construire…etc. L’énergie solaire est une des énergies qu’il faudra développer, le soleil constituant une source d’énergie inépuisable chaque jour le soleil émet sous forme de lumière l’équivalent de 27 ans de consommation électrique, théoriquement il suffit de capté qui émet le soleil pour répondre a tout nos besoin. Il existe plusieurs moyen pour utiliser l’énergie du soleil une des méthodes est transférer la lumière en électricité grâce a des cellules photosensibles qui on l’appelle « énergie solaire photovoltaïque »

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II.2.1.2. Spécification du Système : Généralités : Le comité solaire est raccordé via leur contrôleur respectif pour produire 24V le Pouvoir de courant continu du système avec le courant maximum (Solaire 120A). L'énergie sera utilisée pour charger la batterie et soutenir la charge. Pendant la journée avec la lumière du soleil (de 7am à 6pm), le comité solaire fournira l'énergie de charger la batterie. Dans le site ce système est conçu au soutien de :  la pompe chimique  RTU  la charge d'unité Hydraulique L’énergie reçue du Soleil est assez pour 8.756KWH par Jour. Les détails de charge et de leur calcul : Charge de courant continu : 1. Pompe Chimique : 24V 130W, l'opération : 24 heures par jour = 3.12KWH par jour

2. RTU : 24V 180W, l'opération : 24 heures par Jour = 4.32KWH par jour 3. Unité Hydraulique : 24V 1100W, l'opération : 1 heure par jour = 1.1KWH par jou Éventualité : 20 % Charge totale : 10.5KWH par jour La batterie est conçue au pouvoir de la charge par susdite durée. Le soutien maximum à cette condition est trois (03) jours.

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II.2.1.3. Exploitation du système :  POUVOIR D'ENTRÉE : L'Unité d'Alimentation électrique est actionnée de la source de pouvoir Solaire. Ces approvisionnements sont normalement obtenus de la source d'alimentation Solaire 24Vdc pendant la journée.  CONTRÔLEUR DE CHARGEUR : Le coffret est équipé de 2 contrôleurs de charge. Ceux ci commandent l'entrée de DC dans des batteries pour éviter la batterie surchargeant. L'entrée de DC est alimentée par l'intermédiaire des disjoncteurs pour des charges.  BATTERIES : Des batteries au plomb scellées sont prévues pour le système 24V. Les batteries 24V se composent de 12 banques parallèles et chaque banque se compose de (02) batteries reliées en série. Les batteries sont reliées aux DC barres omnibus et commandées par le fusible 250A.  BOÎTE DE JONCTION SOLAIRE (COMBINATEUR DE RANGÉE SOLAIRE) : Les boîtes de dérivation solaires sont installées sous le comité solaire et sont montées sur la structure de soutien. Chaque boîte de jonction solaire sera reliée à quatre ficelles des panneaux solaires. Chaque ficelle se compose de 3 panneaux reliés en série. La boîte solaire de jonction combinera 4 ficelles de panneaux solaires pour fournir le pouvoir au cabinet de contrôle.  CHARGEUR À AC : Le chargeur sera après activer que 30 sec quand le générateur est activé.  MISE À LA TERRE : Une sécurité terre clou raccorde le métal ouvré à "entrée de principale" sécurité terre

II.2.1.4. Le Matérielle utilisé dans le projet : a. Introduction :

La technologie dans le domaine industrielle s’évolue d’une façon exponentielle grâce a la recherche et l’expertise dans tout forme de la production industrielle. On parlant de l’industrie dans c’est automatiquement on attire dans n’aux phrase les grandes sociétés comme siemenc, schnider, camron…etc.

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Dans cette partie nous parlant sur les différents instruments ou appareille de conversion de l’énergie solaire a une énergie électrique et apprêt le stockage de cette dernier.

b. Le schéma du système d’alimentation :

c. panneaux solaires : C’est panneaux solaire sont construit par la méthode de « l’énergie solaire photovoltaïque » qui commence avec le sable précisément avec le silicium. Le silicium est la deuxième matière la plus abondants dans la taire, il génère un courant électrique quand est exposer a la lumière on l’appelle « semi-conducteur ». le silicium sera cristalliser pour obtenir des « LINGOS », après d’être coupé on tranche il devient un « WAFER ». C’est wafer serrant rassembler est attacher avec des filles électrique et ils deviendront un « panneau solaire »

24 panneaux solaires sont installés sur un 6m haute structure monté par terre. Ils sont connectés dans 8 ficelles et chaque ficelle consiste en 3 panneaux connectés dans la collection. Il y a deux boîtes de solaire jonction et 4 ficelles de panneaux solaires sont IAR 08

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combinées dans une boîte de solaire jonction. Il y a un câble de 2 noyaux à relier entre la boîte de jonction solaire et le coffret de contrôle. La structure avec des panneaux est arrangée pour faire face aux sud, assortissant avec la condition de site et les perspectives avec l'angle d'inclinaison de 30 degrés.

Figure II.2.1.4.c. : Schéma de placement de panneau solaire.

d. FLEXmax : Le FLEXmax 60 et le FLEXmax 80 ce sont des contrôleurs de charge MPPT à conversion optimale d’énergie réaliser par la société « OUT BACH power». Ces contrôleurs se démarquent par un cycle de recharge en plusieurs phases efficace et sûr : celui-ci prolonge la durée de vie utile des batteries et favorise un fonctionnement optimal du générateur PV.

Les contrôleurs sont étudiés pour s’intégrer parfaitement à d’autres accessoires d’OutBack. Ils peuvent être commandés et paramétrés à distance (jusqu’à 34 m) par l’afficheur en option MATE.

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Figure II.2.1.4.d : photo du FLEXmax

Caractéristiques : Les contrôleurs de charge FLEXmax 60 et FLEXmax 80 MPPT possèdent les caractéristiques suivantes. 

FLEXmax 80 : Courant de sortie continu maximum de 80 A (jusqu’à 40 ° C sans déclassement thermique)



FLEXmax 60 : Courant de sortie continu maximum de 60 A (jusqu’à 40 ° C sans déclassement thermique)  Tensions de batterie prises en charge : 12, 24, 36, 48 et 60 V c.c.  Afficheur ACL rétro éclairé à 80 caractères (4 lignes, 20 caractères par ligne)  Stockage pour examen des derniers 128 jours de données opérationnelles  Capacité d’abaissement de tension, permettant de régler le générateur PV sur une tension plus élevée  Phase d’égalisation manuelle et automatique Les MX60 et FM80 se distinguent par une conversion optimale de l’énergie (MPPT), c’est-à-dire par leur recherche continue de la puissance maximum disponible d’un générateur PV en vue de recharger les batteries. Sans cette particularité, le générateur PV ne fonctionne pas à la tension de service idéale et ne peut recharger qu’au niveau de tension propre à la batterie. Chaque contrôleur de charge contrôle en permanence la puissance utile maximum du générateur PV.

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Figure II.2.1.4.d.2 : la Charge des batteries en plusieurs phases par le FLEXmax

e. Batterie : POWER 12V Le POWER 12V la batterie de Monobloc est un au plomb régulé de valve recombinant la batterie conçue aux applications stationnaires. Ce type de batterie n'a aucune exigence de manipulation ou de ventilation spéciale. Parce que l'électrolyte dans la batterie est immobilisé, les batteries sont considérés batteries sec et peuvent être manipulés et expédiés en conséquence. Elle contient de l'acide Sulfurique dans la forme diluée. L'électrolyte d'Immboilized empêchera de l'acide de fuir de la batterie en cas de la rupture de cas. Pourtant, si les composantes intérieures de la batterie sont touchées ou manipulées, contactez avec l'acide s'ensuivra.

Figure II.2.1.4.e : photo de la batterie

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II.2.2. SKID chimique : (protection de la pipe) II.2.2.1. Introduction : Le SKID chimique est un dispositif de protection de pipe. Il s’agit d’envoyer un produit chimique qui se mélange avec le gaz transporté. Ce produit chimique a un effet de protection anticorrosion de la pipe.

II.2.2.2. Constitution de SKID chimique : Le SKID chimique contient : 

Un réservoir de 100 L



LIT (transmetteur indicateur de niveau)



LI (indicateur de niveau)



Une pompe qui envoie le produit à 0.8 L/heure



Une soupape de sécurité



(09) petites vannes manuelles



PI (indicateur de pression)



(02) cumulateur.



FSL (basse Switch débit)



CAT calibrateur pour test pompe

II.2.2.3. Fonctionnement :

Figure II.2.2 : schéma fonctionnel du SKID IAR 08

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L’analyse du schéma : a. Le trajet bleu : (3)

Le trajet bleu est un trajet qui est utilisé uniquement dans le cas de test de la pompe. Ce test consiste à déterminer la pression de soufflage de la pompe. Pour ce test on ouvre la vanne V1, qui est reliée au réservoir du produit chimique, et V2 jusqu’à ce que le calibrateur CAT se remplisse. Après on ferme la vanne V1 et on laisse vanne V2 ouverte. on régle la pompe en tenant compte de l’indicateur gradué du, CAT,de l’indicateur de pression PI et du temps. Le produit qui reste dans CAT retourne dans le réservoir.

b. Le trajet vert : (1) Le trajet vert est le trajet principal dans ce SKID chimique. C’est par ce trajet que la pompe envoie le produit chimique dans le PIPE. Au début on ferme la vanne V2 (juste pour le test) et la vanne V3 (pour purger le produit qui est dans le tubing), on ouvre alors la vanne V1, la pompe commence à souffler le produit du réservoir jusqu’àu le PIPE en passant par le switch FSL (Débit Switch Basse) qui est taré à un certain débit.

c. Le trajet rouge : (2) Le trajet rouge est un trajet d’urgence. C.-à-d. un mécanisme pour la protection du SKID chimique et précisément la pompe. Dans le cas où le gaz arrive avec une haute pression du gaz dans le PIPE il risque d’entrer dans le SKID chimique. on a posé un clapet anti retour afin de stopper le gaz entre dans le SKID et le pipe. Si on a un retour de produit chimique (inhibiteur de corrosion) avant le FSL donc le trajet (2) se divisera on deux, une partie du produit se dirige vers la soupape et l’autre se dirige vers la pompe. 

Vers la pompe :

On laisse la vanne V5 toujours ouverte (fermée pour la maintenance du CV ou le faire remplacer). Le CV permet de stopper l’écoulement du produit chimique vers la pompe et de protéger la pompe en cas de défaillance. IAR 08

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Chapitre 2 : Instrumentation, Equipements 

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vers la soupape :

Dans ce trajet on trouve une soupape qui permet de réenvoyer le produit chimique vers le réservoir.

d. Trajet de signal : Dans le SKID chimique on a deux formes de signaux, les signaux d’entrée et de sortie

I.

Signal d’entrée :

La POMPE reçoit un signal analogique (24V) émis par l’unité RTU pour donner l’ordre de démarrage (présence de gaz) ou d’arrêt (absnce d gaz).

II.

Signaux de sortie : 

La POMPE envoi un signal analogique (4-20 MA) à l’unité RTU pour signaler son état dans la salle de contrôle (POMPE ON/OFF).



L’indicateur de niveau (LIT) envoi un signal analogique (4-20 MA) à l’unité RTU pour indiquer le niveau du produit chimique dans le réservoir.



L’indicateur de débit (FSL) envoi un signal analogique (4-20 MA) à l’unité RTU afin de vérifier le débit qui s’écoule dans le PIPE.

II.3. Conclusion : Dans ce chapitre on a vu différents capteurs et actionneur qui sont utilisés dans ce projet ainsi que le fonctionnement de l’alimentation et système de protection du pipe (SKID chimique). Dans le chapitre suivant je vais expliquer le fonctionnement détaillé des puits et manifold, leur communication et le système de contrôle utilisé.

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Chapitre 3 : La télémétrie des puits et manifolds

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Introduction : La télémétrie est le processus hautement automatisé de communication par lequel les mesures sont prises et autres données recueillies à des points éloignés ou inaccessibles et transmis aux équipements de réception pour la surveillance. Le mot est dérivé du grec racines: tele = distance et metron = mesure. Les systèmes qui ont besoin d'instructions et de données externe pour fonctionner nécessitent la contrepartie de télémesure (ou mesure à distance, donc…). Dans ce chapitre je vais expliquer le fonctionnement des puits et manifolds, la communication entre eux et les différents instruments avec l’automate programmable industrielle.

III.1. La Télémétrie des Puits : III.1.1. Introduction : Un système Automatisé de production (SAP) est un ensemble de moyens (matériel et logiciel) constituant la partie automatisme, communication et conduite de production d’une installation industrielle. Le système automatisé de production a pour rôle principal :  Assurer l’acquisition de l’information fournie par les capteurs.  En faire le traitement.  Elaborer la commande des actionneurs. Un SAP, dans sa configuration la plus simple, est constitué principalement de deux parties  Partie commandes (Automate programmable par exemple).  Partie Opérative : la machine ou le procédé industriel à commander. Le SAP assure également la communication pour l’échange d’information avec l’environnement qui, en plus de la partie opérative, comprend la partie opérateur permettant la conduite et la gestion technique. Dans certains domaines, pétrolier par exemples, l’usine à automatiser est très complexe, comprenant un grand nombre de machines mécaniques ou autre avec un nombre important de paramètres à gérer. Ceci représente un ensemble dont on doit rester maître à tous les stades du développement et de l’exploitation. Pour ces raisons, des structures, dites hiérarchisées grâce aux techniques de commandes distribuées (DCS) tendent à se généraliser. En effet, nous pouvons créer un DCS grâce au rajout d’une carte réseau (périphérique) de communication (Ethernet ou autres) sur l’API ou sur l’armoire des automates, chaque entreprise possédera, de ce fait, son architecture ou sa structure propre et spécifique à ses applications. Remarquons que dans les dispositifs à commandes distribués de structures très complexes, l’automate programmable reste l’élément clef et indispensable.

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III.1.2. WHCP: (well hydraulic control panel) Le well hydraulique control panel est le cœur du puits, il est constitué de deux pompes qui alimentant les autres pompes avec de huile.

III.1.2.1. Condition d’emplacement: L'Armoire refroidissante passive et l’armoire WHCP sont installées dans des régions désertiques et sont exposés aux conditions suivantes: 

Température ambiante: maximum. +50°C (été), min. -5°C (hiver)



Dessin de la température: +60°C



Humidité relative: maximum. 70%, min. 25%



Vitesse du vent: maximum. 24 m/sec



Tempêtes du sable: maximum. 180 kph à 10 mètre au-dessus de terre



Pression barométrique: maximum. 1022 mbar, mbar min.988,



Tremblement de terre: non constaté

III.1.2.2. Description EXTERNE du WHCP :

Figure III.1.2.1: schéma de la position du WHCP

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Le tableau de bord du wellhead est conçu pour contrôler et fournir une quantité d’huile( XMasse) à l'arbre actionneur . Ce dernier sera complété d'une vanne TRSSV (Tubing Surface Recouvrable) situé à 50m sous terre, Il contient aussi une autre vanne Supérieure USV et une vanne la WING (WSSV).

Tous les actionneurs de la tète de puits sont des actionner, d’une façon hydraulique, manuellement automatiquement (API) Le contrôle de toutes les vannes est exécuté en appliquant une pression d’huile hydraulique.. L'arrêt de la machine est obtenu par la suppression de cette pression d’huile. La pression d’huile hydraulique possède deux circuits séparés: -Un circuit pour la vanne inférieure TRSSV -Un autre circuit pour les vannes inférieure la WING (WSSV) et la vanne Maître Supérieur (USV).

L'alimentation en énergie électrique est produite par un système photovoltaïque à Panneaux Solaires délivrant une tension de 24VDC. L'alimentation en énergie minimum pour le système RTU/PLC est 20.4 VDC (-15% de 24VDC) et maximum 27.6 VDC (+15% de 24VDC).

Le WHCP est totalement indépendant du fluide de la ligne de flux de gaz. Il utilise de l'huile hydraulique propre comme moyen de commande. Ce système présente beaucoup d’avantages : 

Une Boîte de Contrôle du Moteur électrique est installée sur le devant (panneau de commande) et est exécutée à travers le système RTU/PLC. La marche et l’arrêt est fonction de la logique de fermeture et d’ouverture des pompes. Le PLC contrôle toute la logique des pompes pour diriger les fonctionnalités.



les vannes utilisant huile hydraulique propre sont indépendantes de la présence ou non du gaz. Cela permet d’éliminer les risques de contamination des actionneurs.



Le panneau est conçu pour ne présenter aucune fuite d’huile à l’intérieur.



Le tableau de bord est conçu spécialement pour les opérations de production du gaz.

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Figure III.1.2.2 : vue externe du WHCP

III.1.2.2.1 WHCP Tableaux frontaux : A. BOÎTE DE CONTRÔLE DU MOTEUR :

Figure III.1.2.3.1 : boite de contrôle.

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Français ARRET D’URGENCE ALARME DECLENCHEMENT POMPES BOUTON BY-PASS ORDRE DE DECLENCHEMENT SELECTEUR DISTANCE/LOCAL POMPE P-101A

ENGLISH EMERGENCY STOP TRIP ALARM PUMPS

BOUTON MARCHE POMPE P-101A BOUTON ARRET POMPE P-101A

START PUMP P-101A PUSH BUTTON STOP PUMP P-101A PUSH BUTTON

9

MARCHE POMPE P-101A

RUNNING P-101A

10

INDISPONIBLE POMPE P-101A SELECTEUR DISTANCE/LOCAL POMPE P-101B

UNAVAILABLE P-101A

BOUTON MARCHE POMPE P-101B BOUTON ARRET POMPE P-101B

START PUMP P-101B PUSH BUTTON STOP PUMP P-101B PUSH BUTTON

14

MARCHE POMPE P-101B

RUNNING P-101B

15

INDISPONIBLE POMPE P-101B

UNAVAILABLE P-101B

16

BOUTON RE-INITIALISATION ESD ALARME TRES BASSE PRESSION COLLECTEUR HYDRAULIQUE HPMP

WHCP ESD RESET PUSH BUTTON

18

WSSV est activer

Valve WSSV is activiterd

19 20

Usv activer

Valve USV is activiterd Valve TRSSV is activiterd

21

ALARME TRES HAUTE PRESSION DANS LA LIGNE

HI-HI PRESSURE FLOWLINE

22

ALARME HAUTE PRESSION DANS LA LIGNE

HI PRESSURE FLOWLINE

23

ALARE TRES BASS PRESSION DANS LA LIGNE ALARME BASSE PRESSION DANS A LIGNE VANNE DUSE FERMEE

LO-LO PRESSURE FLOWLINE

ALARME INTRUSIONS PORTE PRINCIPALE & ISSUE DE SECOURS LAMPE TEST

COMMON INTRUSION MAIN GATE AND EMERGENCY EXIT

1 2 3 6 7 8

11 12 13

17

24 25 26 27

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TRSSV ACTIVER

BY-PASS TRIP SELECTOR PUMP P-101A REMOTE/LOCAL

SELECTOR PUMP P-101B REMOTE/LOCAL

OVERRIDE LOW PRESSURE FLOWLINE

LO PRESSURE FLOWLINE CHOKE VALVE CLOSE

TEST LAMP

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1. ARRÊT D'URGENCE • Description: bouton poussoir Champignon à auto-accrochage (self-maintened) rouge • Fonction: arrêt de l'urgence des pompes

2. ALARME DECLENCHEMENT POMPES • Description: lampe rouge • Fonction: condition du voyage des signaux (*) des pompes WHCP 3. BOUTON BY-PASS ORDRE DE DECLENCHEMENT • Description: bouton-poussoir bleu • Fonction: déviations la pression bas basse dans le tableau de bord du wellhead(*)

6. SÉLECTIONNEUR DES POMPES P-101A • Description: 2 positions du sélectionneur • Fonction: sélectionne entre le contrôle éloigné et local (*) de la pompe 101A 7. DÉBUT DU POMPE P-101A • Description: bouton-poussoir vert • Fonction: pompe du moteur des débuts P-101A quand a installé l'exploitation autonome 8. L'ARRÊT de POMPE P-101A • Description: bouton-poussoir rouge • Fonction: condition du voyage des signaux (*) de la pompe du WHCP P-101A 9. P-101A COURANT • Description: lampe verte • Fonction: signaux condition courante (*) de la P-101A moteur pompe du WHCP 10. P-101A NON DISPONIBLE • Description: lampe jaune • Fonction: indisponibilité des signaux (*) de la pompe du WHCP P-101A 11. SÉLECTIONNEUR DE POMPE P-101B • Description: 2 places sélectionneur • Fonction: sélectionne entre le contrôle éloigné et local (*) de la pompe P-101B 12. POMPE DU DÉBUT DU BOUTON-POUSSOIR P-101B • Description: bouton-poussoir vert • Fonction: pompe du moteur des débuts P-101B quand a installé l'exploitation autonome 13 L'ARRÊT DE LA POMP P-101B • Description: bouton-poussoir rouge • Fonction: condition du voyage des signaux (*) de la pompe du WHCP P-101B

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14. P-101A COURANT • Description: lampe verte • Fonction: signaux condition courante (*) de la P-101B moteur pompe du WHCP 15. P-101B NON DISPONIBLE • Description: lampe jaune • Fonction: indisponibilité des signaux (*) de la pompe du WHCP P-101B 16. WHCP ESD RÉINITIALISATION • Description: bouton-poussoir rouge • Fonction: réinitialisations la condition ESD du WHCP 17. L'ALARME COMMUNE PRESSION BASSE-BASSE HP MP EN-TÊTE HYDRAULIQUE • Description: lampe rouge • Fonction: signaux pression basse-basse dans les hautes et centrales lignes de la pression du WHCP

18. WSSV est activé • Description: lampe rouge • Fonction: INDIQUE QUE LA VANNE WSSV EST ACTIVER. 19. USV est activé • Description: lampe rouge • Fonction: INDIQUE QUE LA VANNE USV EST ACTIVER. 20. TRSSV est activé • Description: lampe rouge • Fonction: INDIQUE QUE LA VANNE TRSSV EST ACTIVER. 21. HI-HI PRESSURE FLOWLINE • Description: lampe rouge • Fonction: signaux la même condition de la haute pression de la ligne de flux 22. HI PRESSURE FLOWLINE • Description: lampe rouge • Fonction: signaux la condition de la haute pression de la ligne de flux

23. LO-LO PRESSURE FLOWLINE • Description: lampe rouge • Fonction: signaux la condition de la pression très basse de la ligne de flux

24. LO PRESSURE FLOWLINE • Description: lampe rouge • Fonction: signaux la condition de la pression basse de la ligne de flux

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25. ÉTOUFFEZ LA FIN DE LA VANNE • Description: lampe rouge • Fonction: signaux le statut proche de la valve du starter 26. INTRUSION COMMUNE PORTE PRINCIPALE ET SORTIE DE SECOURS • Description: lampe rouge • Fonction: signaux porte principale inattendue ou sortie de secours statut ouvert 27. TESTEZ LA LAMPE • Description: bouton-poussoir jaune • Fonction: épreuves les fonctionnalités des lampes de MCB

B. WELLHEAD CONTROL PANEL :

Figure III.1.2.3.2 : vue sur le wellhead control panel

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28

REFOULEMENT POMPE HP HYDRAULIQUE P-101 A

P-101 A SUPPLY

29

REFOULEMENT POMPE HP HYDRAULIQUE P-101 B REFOULEMENT POMPE HYDRAULIQUE MANUEL P-102 COLLECTEUR HYDRAULIQUE HP

P-101 B SUPPLY

32

LIGNE HIDRAULIQUE HP TRSSSV

TRSSSV HYDRAULIC SUPPLY

33

COLLECTEUR HYDRAULIQUE MP WSSW/USV

WSSV/USV HYDRAULIC SUPPLY

34

RESEAU HYDRAULIQUE POUR BOUCHON FUSIBLE

FUSIBLE PLUG NETWORK SUPPLY

35

COLLECTEUR HYDRAULIQUE LP

LP HYDRAULIC SUPPLY

36

BOUCHON FUSIBLE ()

FUSIBLE PLUG NETWORK ()

37

ESD-1 TEST()

ESD-1 TEST ()

38

INDICATEUR DE PRESSION POUR ESD-1

REMOTE ESD-1 PRESSURE INDICATOR

39

TRSSSV ACTIONAMENT()

TRSSSV CONTROL BUTTON()

40

ESD-1 RESET()

ESD-1 RESET ()

41

PRESSION DE LA LIGNE HP TRSSSV ()

HP TRSSSV PRESSURE INDICATOR ()

42

ESD-1 RESET ()

ESD1 RESET ()

43

VANNE MASTER-USV ACTIONAMENT ()

MASTER VALVE/USV CONTROL BUTTON

44

INDICATEUR DE PRESSION POUR VANNE MASTER-USV

MASTER VALVE/USV PRESSURE INDICATOR

45

VANNE WING-WSSW ACTIONAMENT ()

WING VALVE/WSSV CONTROL BUTTON

46

INDICATEUR DE PRESSION POUR VANNE WING-WSSV

WING VALVE/WSSV PRESSURE INDICATOR

30 31

HP-102 SUPPLY HP HEADER SUPPLY

28. P101 UNE PROVISION  Description: jauge de pression  Fonction: indique la pression du P101 de la pompe UN approvisionnement pétrolier IAR 08

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29. P101-B SUPPLY  Description: jauge de pression  Fonction: indique la pression de la pompe approvisionnement pétrolier P101-B 30. HP 102 PROVISION de l'EN-TÊTE  Description: jauge de pression  Fonction: indique la pression de la pompe approvisionnement pétrolier HP102 31. HP EN-TÊTE PROVISION  Description: jauge de pression  Fonction: indique la pression dans la ligne HP du whcp 32. TRSSSV PROVISION HYDRAULIQUE  Description: jauge de pression  Fonction: indique la pression sur la ligne de la valve TRSSSV 33. WSSV/USV PROVISION HYDRAULIQUE  Description: jauge de pression  Fonction: indique la pression sur la ligne des valves WSSV/USV 34. PROVISION DU RÉSEAU DU BOUCHON FUSIBLE  Description: jauge de pression  Fonction: indique la pression sur la ligne du réseau du bouchon fusible 35. LP PROVISION HYDRAULIQUE  Description: jauge de pression  Fonction: indique la pression dans la ligne LP du whcp 36. RÉSEAU DU BOUCHON FUSIBLE  Description: bouton noir  Fonction: représente la pression sur le réseau du bouchon fusible 37. ESD-1 TEST  Description: bouton noir  Fonction: déviations l’électrovalve pour test fonctionnel 38. INDICATEUR DE PRESSION POUR ESD-1  Description: jauge de pression  Fonction: indiquer la pression si on a ESD1 39. TRSSSV ACTIONAMENT  Description: bouton noir  Fonction: pour allumer la vanne TRssv.

40. ESD-1 RESET  Description: Bouton noire  Fonction: pour initialiser l’ESD-1 IAR 08

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41. PRESSION DE LA LIGNE HP TRSSSV  Description: jauge de pression  Fonction: indiquée la pression de la ligne HP.

42. ESD-2 RESET  Description: bouton noir  Fonction: pour activer ESD2 dans WHCP 43. VANNE MASTER-USV ACTIONAMENT  Description: bouton noir  Fonction: activer la vanne USV. 44. INDICATEUR DE PRESSION POUR VANNE MASTER-USV  Description: jauge de pression  Fonction: indicateur de pression pour la vanne USV. 45. VANNE WING-WSSW ACTIONAMENT  Description: bouton noir  Fonction: activer ou fermer la vanne WSSV. 46. INDICATEUR DE PRESSION POUR VANNE WING-WSSV  Description: jauge de pression  Fonction: indiquer la pression qui passe dans la vanne WSSV.

III.1.2.2. Description INTERNE et fonctionnement du WHCP : L’intérieur du WHCP contient plusieurs appareils qui permettent le fonctionnement le système.

Figure III.1.2.2 : vue sur l’intérieur de WHCP IAR 08

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Etape 1 : Dans la 1ERE etape on allume les pompes p-101A et p-101B qui injecte de huile dans le circuit à partir d’un réservoir de 100L. Ce réservoir est relié à un tranmeteur et un indicateur de niveau ( lecture sur place). Ce grand reservoir permet aussi récolter tout l’huile de tout les tubes (tubing) à l’exeption des tubes qui arrivent de vanne TRSSV. Un autre réservoir plus petit récolte l’huile venant de la vanne TRSSV il est aussi relié à un indicateur de niveau. Les deux reservoirs possèdent des conduit de purge à l’extérieur du WHCP. Le grand réservoir est relié également àune pompe manuelle .

Figure III.1.2.3 : fonctionnel diagramme étape 1

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Etape 2 : Dans l’étape 2, 2 conduits sortent du grand réservoir pour les pompes automatique et un pour la pompe manuelle. Pour les pompes, on a une vanne de control CV (control valve) pour diriger le sens de l’écoulement, un lecteur ou indicateur de pression ( maximum 1000BAR) dans chaque ligne de pompe, un PSV vanne Switch pression taré a 650BAR. Un autre PG-54 pour la lecture de l’ensemble de pression si deux pompes travaillent au même temps.

Le PIT-51 permet la lecture et la transmission de pression au DCS. Les cumulateurs sont utilisé pour éliminer les bulles d’air dans l’huile. On a utilisé aussi des vannes de control de pression PCV, et des Switch PSLL-52 pour commander le HP ligne qui control la vanne TRSSV. Le switch PSLL-51 permet de commander la ligne MP pour les vannes WSSV/USV. La ligne commune (COMMON HEADER) est utilisée pour les bouchons fusibles (détecteur de feux). Touts les conduits de cette étape sont sous pression maximale est 650 BAR.


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Etape 3 : (réseaux du feu) Cette étape est utilisée pour le chargement des bouchons fusible. On commence par La ligne commune qui injecte une pression de huile à 650BAR. cette pression est réglée ensuite à 6 BAR par l’intermédiaire des vannes PCV. Ce circuit contient aussi un soupape de pression tarée a 9 BAR maximum et un accumulateur pour débarrasser l’huile des bulles d’aire. un VEF permet de charger la ligne de bouchons fusible (car les bouchons fusible sont jetable). Les bouchons fusibles sont utilisés pour détecter le feu. en cas de feu le plomb qui constitue les bouchant fusible fond à une température de 90°. l’huile qui circule dans les conduits s’écoule sur la tète de puits, le XS-51 se d’éclenche et l’ESD (arrêt d’urgence) est activé. Un circuit venant des bouchons fusible permet de déclencher le l’ESD.

Un autre circuit, le LP 6 BARG, est relié à deux distributeur piloter et permet d’alimenter l’ESD1 et l’ESD2.

Figure III.1.2.5 : fonctionnel diagramme étape 3 IAR 08

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Etape 4 : Dans cette étape nous décrivons le fonctionnement des vannes TRSSV, USV et WSSV. Pour la TRSSV le LP (6 bars) envoi d’huile au distributeur MR-51. Le réseau de bouchons fusible commande aussi ce distributeur. Si le Switch XS-51 est activer donc le distributeur MR-51 sera fermé et l’huile qui dans le réseau de la vanne TRSSV sera envoyé au grand réservoir, cette action sera répété pour HS-63 qui est le Switch de L’ESD 1, HY-51 pour tester ESD 1, HS-71 pour activer ESD 1 et MR-52. Le distributeur SV-52 est relié à 3 conduits. Le 1er permet de tirer si on a ESD1, le second permet de fournir d’huile (à 650 bars) pour ouvrir la TRSSV et le 3eme est relié au petit réservoir en cas de fermeture de la vanne. Pour les vannes USV/WSSV sont commandée par l’ESD2. Le distributeur MR-53 est relié avec le conduit LP 6 bar et un conduit qui sort de l’ESD1. Il faut initialiser l’ESD1 pour que le distributeur soit ouvert. Les distributeurs USY-53 et WSSY-51 permettent de déclencher l’ESD2.

Figure III.1.2.5 : fonctionnel diagramme étape 4. IAR 08

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III.1.3 Description fonctionnel du puits :

Le WHCP communique avec le DCS (Système de la Commande répartie). LE système RTU/PLC communique avec les actionneurs. Le système exécute les opérations suivantes:  empêcher l'arrêt d'urgence niveau 0 (ESD-0) qui est envoyé seulement du DCS. L’ESD-0 commence une Fermeture totale des installations, y compris le raccourci de l'alimentation en énergie, matériel et systèmes et dépressurisation automatique.  empêcher l'action de l'arrêt d'urgence niveau 1 (ESD-1) est envoyé seulement du DCS.  L’ESD-1 arrête la circulation du gaz totale ou de la région géographique correspondante c.-à-d zone du feu.  empêcher l'arrêt d'urgence niveau 2 (ESD-2) est envoyé seulement du DCS. Les arrêts d'urgence niveau (ESD-1 et 2) sont programmés dans l’API  L’arrêt d'urgence niveau3 (ESD3) implique une fermeture totale du circuit hydraulique.

III.1.3.1 Séquence de démarrage : Dans la séquence de début les actionneurs s’ouvrent dans l’ordre suivant : la TRSSV s’ouvre directement, la vanne USV avec un délai de 20 secs et la vanne WSSV avec un délai de 40 sec. Il faut que l’opérateur soit sur le site pour : 1) Pousser le bouton PB-51 by-pass de déclenchement. 2) Actionner Le secteur UAM-53 local P101A et le bouton HS-54 de la pompe. 3) Actionner Le secteur UAM-56 local P101A et le bouton HS-57 de la pompe. 4) Vérifier que le réservoir TK-101 n’est pas vide.

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III.1.3.2 Séquence d’arrêt normale : Dans cette séquence les actionneurs se ferment dans l’ordre inverse de la séquence de démarrage c.à.d. la vanne WSSV se ferme en premier, la vanne USV se ferme avec un délais de 20 secs et la vanne TRSSV se ferme avec un délai de 40 secs. Pour avoir une fermeture normale il faut que : 1) Les deux pompes fermées. 2) Le PIT-06 transmet une basse-basse pression c.à.d. il y’a une fuite. 3) Le PIT-02 transmet une basse-basse pression c.à.d. il y’a une fuite dans la tête de puits. 4) La vanne à soupape de la ligne s’ouvre. 5) La vanne de manifold se ferme.

III.1.3.3 SKID chimique : Le SKID chimique est autorisé à travailler seulement si la vanne Duse est ouverte. le SKID commence à refouler le produit chimique dans le pipe. Ils envoient des signaux au PLC. celuici communique ave le DCS par protocole MODBUS -information envoyées par le SKID : 1. niveau de réservoir par LIT-21. 2. La situation de la pompe ouverte ou fermée. 3. L’écoulement du produit inhibiteur de corrosion par FSL. 4. La situation de la vanne Duse ouverte ou fermée.

III.1.3.4 INTRUSION : L’opérateur dans la salle de commande peut constater s’il y’a une intrusion dans le puits à l’aide de 2 détecteurs de position qui transmettent au RTU/PLC. - transmetteurs de position : 1. XS-10 le port de sortie d’urgence. 2. XS-30 le port d’entrée principale. Si un des deux Switch est activé une lampe d’intrusion s’allume dans le tableau de bord du WHCP ainsi que dans la salle de contrôle.

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III.1.3.5 Action d’arrêt d’urgence : (ESD)

a) ESD-1 : ESD-1 est l’arrêt total de tous les circuits (gaz & hydraulique). Il est activé par RTU/PLC du puits. L’ESD-1 ferme toutes les vannes selon la séquence suivante:  La vanne WSSV et la vanne maître supérieur USV sont arrêtées en premier.  La vanne TRSSV est arrêtée dans un délai de 20s le dernier.  Dans le cas d’une panne de courant, ce délai est de 40s. Conditions de déclenchement de l’ESD1 : 

détection du feu par fonte du bouchon fusible (Signal du XA-51).



Le bouton d’arrêt d’urgence de la sortie HS-10 est poussé.



Le bouton local manuel HS-71 est poussé.

L’ESD-1 active le distributeur SOV (HS-63) à l'intérieur du WHCP et de arrête la pression de tout le circuit hydraulique. Pour l’initialisation d’ESD-1, il faut que l’opérateur soit en place pour exécuter la séquence suivante : 

Recharger les bouchons fusibles, Poussez le chargeur de réseau du bouchon fusible VEF-001. Et acquitter le défaut par le bouton du distributeur MR-51 (traction la vanne du bouton hydraulique). Le statut est indiqué par la jauge de pression PG57 (pression = service / aucun pression= fermeture).



Vérification de bouton d’arrêt d’urgence de la sortie qu’il n’est pas activé.



Pousse r le bouton HS-59 du panneau de commande. Condition de remise à zéro est seulement valable pour XA-51 et HS-10.



Test du bouton SOV HS-63 (vérification dans la salle de commande). Le statut est indiqué par la jauge de pression PG-59 (pression = service / aucun pression = fermeture)

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Chapitre 3 : La télémétrie des puits et manifolds 

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Activer le bouton MR-52 pour initialiser la vanne TRSSV. Le statut du début est indiqué par jauge de pression PG-60 (pression = service / aucun pression = manœuvre en bas) et par pression ZSC-04



Réinitialisez les procédures d’ESD-2 après les conditions de remise à zéro ESD-1.

b) ESD-2 : L’ESD-2 est une procédure d’arrêt d’urgence des vannes WSSV et USV. Il est activé par la RTU/PLC et DCS système. Selon la séquence suivante:  L’ESD-2 ferme immédiatement l’électrovanne WSSY-51et ferme l’électrovanne USY-53 dans un délai de 20 secs  L’ESD-2 ferme tous les actionneurs à l’exception de la vanne inférieure TRSSV qui est gardée ouverte. Conditions de déclenchement de l’ESD2 commencer si: 

L’ESD-1 est initialisé.



Le PIT-04 détecte une haut-haut pression dans la ligne, il transmet cette pression au PLC.



Le PIT-08 détecte une base-base pression dans la ligne, il transmet cette pression au PLC.



Le bouton local manuel HS-72 est poussé. La vanne WSSV et USV sont fermer simultanément, la vanne TRSSV reste ouverte.



La basse-basse pression dans le MP/HP ligne est détecté pa le switch PSLL51/52.

Suite à une fermeture de l’ESD2 l'opérateur doit visiter le site pour vérifier les conditions de réenclenchement. Pour initialiser l’ESD-2 il faux appliquer la méthode suivant :

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Chapitre 3 : La télémétrie des puits et manifolds 

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Activer le bouton MR-53 (traction de la valve du bouton hydraulique) après réinitialisation ESD-1.



Pousser le bouton HS-61.



Tirez l'ordre manuel pour ouvrir la vanne maître supérieure USV par le bouton HS-72. Le statut est indiqué par jauge de pression PG-61 (pression = service / aucun pression = fermeture)



Tirez l'ordre manuel pour ouvrir la vanne WSSV par HS-73. Le statut sera indiqué par jauge de pression PG-62 (pression = service / aucun pression = fermeture).

c) ESD-3 : Le niveau 3 de l’arrêt d’urgence est responsable de l’arrêt des pompes du WHCP qui produit un arrêt immédiat des vannes TRSSV, USV et WSSV. Les conditions pour l’arrêt des pompes sont :  Basse-basse niveaux d’huile dans le réservoir TK-101 transmit par le transmetteur LIT-51.  Le bouton HS-51 d’arrêt d’urgence sur la boite de control du moteur est poussé.  Basse-basse pression dans le WHCP indiqué par le transmetteur de pression PIT-51.  Haut-haut pression dans le WHCP indiqué par le transmetteur de pression PIT-51.

Suite une Fermeture niveau 3 l'opérateur doit visiter le WHCP pour vérifier le coffre (WHCP) et procède à la remise à zéro local.

La réinitialisation effectuée par l'opérateur est la suivante:

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

Remplir ou vérifier le niveau du réservoir TK-101.



Initialiser ou vérifier le bouton d’arrêt d’urgence HS-51.



Pousser le bouton PB-51.



La vérification du Bouton By-pass PB-51.

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III.2. La Télémétrie des manifolds : Par opposition au puits, le manifold ne possède pas des circuits d’huile. Il est commandé par le circuit du gaz. Le RTU/PLC du manifold (esclave) transmet au RTU/PLC du DCS (le maitre DP) :

1. La situation de la vanne de manifold. 2. Si on n’a pas de gaz, le ZSL Switch basse s’active est la vanne se ferme. 3. Si on à du gaz, le ZSH Switch haut s’active et la vanne s’ouvre tan que le Switch est activé.

4. Si ZSL est activé il transmet au RTU/PLC de DCS sa situation dans la salle de contrôle.

5. Si ZSH est activé il transmet au RTU/PLC de DCS sa situation dans la salle de control.

Figure III.2 : la communication dans le manifold.

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III. 3. La communication RTU/PLC et DCS: III. 3.1. RTU/PLC : (unité terminale distante) Une unité terminale distante (RTU) est un microprocesseur dispositif à commande électronique qui s'interface à un système de commande distribué (DCS) ou SCADA système (contrôle et d'acquisition de données) en transmettant télémétrie des données à un système maître, et en utilisant des messages du système de contrôle principal pour contrôler des objets correspondant. Un autre terme qui peut être utilisé pour RTU est l'unité de télémétrie à distance, la durée de l'usage courant varie en fonction de la zone d'application générale.

Le RTU diffèrent des automates programmables industriels (API). Dans ce RTU sont plus adaptés pour la télémétrie géographique large, souvent en utilisant les communications sans fil, tandis que les automates sont plus appropriés pour le contrôle local (centrales, lignes de production, etc.) où le système utilise des supports physiques pour contrôler.

Figure III. 3.1: constitution d’RTU.

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indice 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

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nom Convertisseur analogique numérique SIMATIC ET 200 ou CPU 315-2DP

Borner d’entrée. Relais de sortie. Plaque de sortie Fibre Optique.

DC-DC convertisseur. Fusibles. Relais d’alimentation. Fusibles de protection. Thermostat.

1. Convertisseur analogique numérique

Fonction: convertir les donner analogique qui sorte de ET200 au numérique.

2a. SIMATIC ET 200S pour l’RTU des puits. FONCTION : SIMATIC ET 200 est une famille de stations périphériques décentralisées très diversifiée pour l'installation en armoire ou le montage direct sur la machine (sans armoire) ou encore pour l'emploi en atmosphère explosible (source siemens). La modularité des stations ET 200 favorise l'adaptabilité et l'extensibilité graduelle. Des modules supplémentaires intégrés réduisent les coûts et couvrent un large éventail d'applications. Les combinaisons possibles sont très variées : entrées/sorties TOR et analogiques, modules intelligents à fonction CPU, constituants de sécurité, départs-moteurs, dispositifs pneumatiques, variateurs de vitesse et divers modules technologiques (par exemple pour le comptage et le Figure III. 3.1.a : ET200S IM 151-1 positionnement).

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Sur la base de l’étude établie, du nombre de capteurs, d’actionneurs du puits. On utilisé dans cet automate :  02 modules de puissance (PM-E DC24V). Le 1er est utilisé avant le module de sécurité (PROFIsafe) et le second et utilisé après le module de sécurité pour l’alimentation de modules d’entrée et sortie analogique et digitale (TOR).  le module de sorties digitales de sécurité ET 200S 4 F-DO DC24V/2A pour les actionneurs.  03 modules sortie TOR ; (DO)  05 modules d’entrée TOR. DI  03, module d’entrée analogique (AI analogique input) pour les signaux 420mA des transmetteurs.

2b. SIMATIC ET 200M pour l’RTU des Manifolds :

Figure III. 3.1. B : ET200M IM153-3. La station de périphérie décentralisée ET 200M est une station de périphérie modulaire, dotée de la protection IP 20. L'ET 200M a la même architecture technique que le système d'automatisation S7-300 et elle est constituée d'un IM 153-x et de modules de périphérie du S7-300. L'ET 200M peut communiquer avec :  tous les maîtres DP se comportant selon la norme CEI 61784-1:2002 Ed1 CP 3/1  tous les I/O Controller se comportant selon la norme CEI 61158.

On a utilisé dans cet automate :  un module d’entrée (TOR). IAR 08

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 Un module de sortie (TOR).  Un module alimentation de puissance.(PM). 2c. SIMATIC 315-2DP pour l’RTU de DCS :

Figure III. 3.1. c : le maitre DP 315-2DP.  une CPU SIMATIC 300 ou SIMATIC 400 avec interface PROFIBUS DP intégrée : les esclaves DP figurent sous leur "nom de famille” (par exemple ET 200S).  un CP avec interface PROFIBUS DP (CP : Control programmable) 2. Borner d’entrée : 

Fonction : est de rassembler les fils des capteurs et transmetteur.

3. Relais de sortie. 

Fonction : est de rassembler les touts les fils qui sortent vers les actionneurs.

4. Plaque de sortie Fibre Optique.



Fonction : il permet la liaison entre le câble cuivré de DAC et le cable de fibre optique connecté au DCS.

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5. DC-DC convertisseur



Fonction : utilisé pour renforcer le signal analogique.

7et 9. Fusibles.



Fonction : utilisé pour la protection des modules de l’automate programmable en cas de surintensité.

10. Thermostat



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Fonction : utilisé pour contrôler la température de l’armoire du RTU.

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III. 3.2. DCS: (Système de commande distribuée) DCS, "Distributed Control System" ou système de contrôle distribué, est un ensemble de moyens matériels et logiciels assemblés de façon à partager les fonctions de base pour la conduite des procédés industriels. Les fonctions de base d’un système de conduite sont les suivantes: 

Adaptation des signaux échangés avec le procédé



Traitement en temps réel des données échangées



Traitement en temps différé des données échangées



Communication avec l’utilisateur du système



Communication avec des autres systèmes voisins

dans un système distribué ou réparti, les fonctions de base sont plutôt confie à plusieurs dispositifs (station) relies entre eux par des réseaux de communication. Une indisponibilité d’un dispositif ne provoque que la fonction qu’il a en charge.

III. 3.3. SCADA: (Supervisory Control and Data Acquisition) SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) est un type de système de contrôle industriel (ICS). les Systèmes SCADA se distinguent historiquement des autres systèmes de l'ICS en étant des procédés qui peuvent inclure plusieurs sites, et les grandes distances. Un système SCADA est généralement constitué des sous-systèmes suivants: 

Une interface homme-machine ou HMI est l'appareil ou d'un dispositif qui présente des données de processus à un opérateur humain, et par ce biais, les moniteurs des opérateurs humains et contrôle le processus.



SCADA est utilisé comme un outil de sécurité selon verrouillage balise Départ



Un système de contrôle (ordinateur), la collecte de données (acquisition) sur le processus et l'envoi de commandes (contrôle) au processus.



Remote Terminal Units (RTU) reliant des capteurs dans le processus, la conversion de signaux de capteurs en données numériques et d'envoyer des données numériques au système de contrôle.



Contrôleur logique programmable (PLC) utilisé comme appareils de terrain parce qu'ils sont plus économiques, polyvalent, flexible et configurable que RTU spéciaux.

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Chapitre 3 : La télémétrie des puits et manifolds 

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Infrastructure de communication reliant le système de supervision aux unités de terminaux distants.



Divers processus et l'instrumentation analytique

III. 3.4. : Architecture de base du système de contrôle:

III. 3.4.a : Architecture de base du système de contrôle des puits et manifolds:

Figure III. 3.4. a : schéma de base d’un réseau de communication d’une région. La communication entre les puits, manifolds et l’usine est faite par un mode de communication PROFIBUS à l’aide d’un cable Fibre Optique.  PROFIBUS : Le Profibus est un réseau qui permet la communication de périphéries décentralisées, appareils de contrôle et de nombreux autres appareils de terrain avec les systèmes d’automatisation, la communication sert à l’échange de données entre automates programmables ou entre un automate et les stations décentralisées. IAR 08

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 Fibre Optique : Une fibre optique est un fil en verre ou en plastique très fin qui a la propriété d'être un conducteur de la lumière et sert dans la transmission de données. Elle offre un débit d'information nettement supérieur à celui des câbles coaxiaux et supporte un réseau « large bande » par lequel peuvent transiter aussi bien la télévision, le téléphone, la visioconférence ou les données informatiques. En permettant les communications à très longue distance et à des débits jusqu'alors impossibles, les fibres optiques ont constitué l'un des éléments clef de la révolution des télécommunications optiques. Ses propriétés sont également exploitées dans le domaine des capteurs (température, pression, etc.).

III. 3.4.a : Architecture de base du système de contrôle générale:

Figure III. 3.4. b: schéma de base d’un réseau de commende dans l’usine de traitement

de gaz.

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Touts les câbles fibre optique qui vient des manifolds sont relié au RTU d’usine qui contient le Maitre DP, après les signaux sont traiter et visualiser dans la salle de control.

Conclusion : Dans ce chapitre on a vu le fonctionnement du système dans les conditions normales. Nous avons aussi présenté sa réponse en cas de défaut ou d’urgence (ESD). Nous avons aussi présenté les différentes communications entre les instruments et l’automate. la communication entre les automates d’un autre coté c.à.d. la télémétrie de système ‘’FIRE and GAZ’’. Dans le chapitre suivant nous allons entamer la programmation ainsi que la simulation de ce projet.

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Introduction : La télémétrie est le processus hautement automatisé de communication par lequel les mesures sont prises et autres données recueillies à des points éloignés ou inaccessibles et transmis aux équipements de réception pour la surveillance. Le mot est dérivé du grec racines: tele = distance et metron = mesure. Les systèmes qui ont besoin d'instructions et de données externe pour fonctionner nécessitent la contrepartie de télémesure (ou mesure à distance, donc…). Dans ce chapitre je vais expliquer le fonctionnement des puits et manifolds, la communication entre eux et les différents instruments avec l’automate programmable industrielle.

III.1. La Télémétrie des Puits : III.1.1. Introduction : Un système Automatisé de production (SAP) est un ensemble de moyens (matériel et logiciel) constituant la partie automatisme, communication et conduite de production d’une installation industrielle. Le système automatisé de production a pour rôle principal :  Assurer l’acquisition de l’information fournie par les capteurs.  En faire le traitement.  Elaborer la commande des actionneurs. Un SAP, dans sa configuration la plus simple, est constitué principalement de deux parties  Partie commandes (Automate programmable par exemple).  Partie Opérative : la machine ou le procédé industriel à commander. Le SAP assure également la communication pour l’échange d’information avec l’environnement qui, en plus de la partie opérative, comprend la partie opérateur permettant la conduite et la gestion technique. Dans certains domaines, pétrolier par exemples, l’usine à automatiser est très complexe, comprenant un grand nombre de machines mécaniques ou autre avec un nombre important de paramètres à gérer. Ceci représente un ensemble dont on doit rester maître à tous les stades du développement et de l’exploitation. Pour ces raisons, des structures, dites hiérarchisées grâce aux techniques de commandes distribuées (DCS) tendent à se généraliser. En effet, nous pouvons créer un DCS grâce au rajout d’une carte réseau (périphérique) de communication (Ethernet ou autres) sur l’API ou sur l’armoire des automates, chaque entreprise possédera, de ce fait, son architecture ou sa structure propre et spécifique à ses applications. Remarquons que dans les dispositifs à commandes distribués de structures très complexes, l’automate programmable reste l’élément clef et indispensable.

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III.1.2. WHCP: (well hydraulic control panel) Le well hydraulique control panel est le cœur du puits, il est constitué de deux pompes qui alimentant les autres pompes avec de huile.

III.1.2.1. Condition d’emplacement: L'Armoire refroidissante passive et l’armoire WHCP sont installées dans des régions désertiques et sont exposés aux conditions suivantes: 

Température ambiante: maximum. +50°C (été), min. -5°C (hiver)



Dessin de la température: +60°C ??



Humidité relative: maximum. 70%, min. 25,%



Vitesse du vent: maximum. 24 m/sec



Tempêtes du sable: maximum. 180 kph à 10 mètre au-dessus de terre



Pression barométrique: maximum. 1022 mbara, mbara min.988,



Tremblement de terre: non constaté

III.1.2.2. Description EXTERNE du WHCP :

Figure III.1.2.1: schéma de la position du WHCP

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Le tableau de bord du wellhead est conçu pour contrôler et fournir une quantité d’huile( XMasse) à l'arbre actionneur . Ce dernier sera complété d'une vanne TRSSV (Tubing Surface Recouvrable) situé à 50m sous terre, Il contient aussi une autre vanne Supérieure USV et une vanne la WING (WSSV).

Tous les actionneurs de la tète de puits sont des actionner , d’une façon hydraulique, manuellement automatiquement (API) Le contrôle de toutes les vannes est exécuté en appliquant une pression d’huile hydraulique.. L'arrêt de la machine est obtenu par la suppression de cette pression d’huile. La pression d’huile hydraulique possède deux circuits séparés: -Un circuit pour la vanne inférieure TRSSV -Un autre circuit pour les vannes inférieure la WING (WSSV) et la vanne Maître Supérieur (USV).

L'alimentation en énergie électrique est produite par un système photovoltaïque à Panneaux Solaires délivrant une tension de 24VDC. L'alimentation en énergie minimum pour le système RTU/PLC est 20.4 VDC (-15% de 24VDC) et maximum 27.6 VDC (+15% de 24VDC).

Le WHCP est totalement indépendant du fluide de la ligne de flux de gaz. Il utilise de l'huile hydraulique propre comme moyen de commande. Ce système présente beaucoup d’avantages : 

Une Boîte de Contrôle du Moteur électrique est installée sur le devant (panneau de commande) et est exécutée à travers le système RTU/PLC. La marche et l’arrêt est fonction de la logique de fermeture et d’ouverture des pompes. Le PLC contrôle toute la logique des pompes pour diriger les fonctionnalités.



les vannes utilisant huile hydraulique propre sont indépendantes de la présence ou non du gaz. Cela permet d’éliminer les risques de contamination des actionneurs..



Le panneau est conçu pour ne présenter aucune fuite d’huile à l’intérieur.



Le tableau de bord est conçu spécialement pour les opérations de production du gaz.

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Figure III.1.2.2 : vue externe du WHCP

III.1.2.2.1 WHCP Tableaux frontaux : A. BOÎTE DE CONTRÔLE DU MOTEUR :

Figure III.1.2.3.1 : boite de contrôle.

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Français ARRET D’URGENCE ALARME DECLENCHEMENT POMPES BOUTON BY-PASS ORDRE DE DECLENCHEMENT SELECTEUR DISTANCE/LOCAL POMPE P-101A

ENGLISH EMERGENCY STOP TRIP ALARM PUMPS

BOUTON MARCHE POMPE P-101A BOUTON ARRET POMPE P-101A

START PUMP P-101A PUSH BUTTON STOP PUMP P-101A PUSH BUTTON

9

MARCHE POMPE P-101A

RUNNING P-101A

10

INDISPONIBLE POMPE P-101A SELECTEUR DISTANCE/LOCAL POMPE P-101B

UNAVAILABLE P-101A

BOUTON MARCHE POMPE P-101B BOUTON ARRET POMPE P-101B

START PUMP P-101B PUSH BUTTON STOP PUMP P-101B PUSH BUTTON

14

MARCHE POMPE P-101B

RUNNING P-101B

15

INDISPONIBLE POMPE P-101B

UNAVAILABLE P-101B

16

BOUTON RE-INITIALISATION ESD ALARME TRES BASSE PRESSION COLLECTEUR HYDRAULIQUE HPMP

WHCP ESD RESET PUSH BUTTON

18

WSSV est activer

Valve WSSV is activiterd

19 20

Usv activer

Valve USV is activiterd Valve TRSSV is activiterd

21

ALARME TRES HAUTE PRESSION DANS LA LIGNE

HI-HI PRESSURE FLOWLINE

22

ALARME HAUTE PRESSION DANS LA LIGNE

HI PRESSURE FLOWLINE

23

ALARE TRES BASS PRESSION DANS LA LIGNE ALARME BASSE PRESSION DANS A LIGNE VANNE DUSE FERMEE

LO-LO PRESSURE FLOWLINE

ALARME INTRUSIONS PORTE PRINCIPALE & ISSUE DE SECOURS LAMPE TEST

COMMON INTRUSION MAIN GATE AND EMERGENCY EXIT

1 2 3 6 7 8

11 12 13

17

24 25 26 27

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TRSSV ACTIVER

BY-PASS TRIP SELECTOR PUMP P-101A REMOTE/LOCAL

SELECTOR PUMP P-101B REMOTE/LOCAL

OVERRIDE LOW PRESSURE FLOWLINE

LO PRESSURE FLOWLINE CHOKE VALVE CLOSE

TEST LAMP

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1. ARRÊT D'URGENCE • Description: bouton poussoir Champignon à auto-accrochage (self-maintened) rouge • Fonction: arrêt de l'urgence des pompes

2. ALARME DECLENCHEMENT POMPES • Description: lampe rouge • Fonction: condition du voyage des signaux (*) des pompes des whcp 3. BOUTON BY-PASS ORDREDE DECLENCHEMENT • Description: bouton-poussoir bleu • Fonction: déviations la pression bas basse dans le tableau de bord du wellhead(*)

6. SELECTEUR DISTANCE/LOCALPOMPE P-101A • Description: 2 positions du sélectionneur • Fonction: sélectionne entre le contrôle éloigné et local (*) de la pompe 101A 7. BOUTON MARCHE POMPE P-101A • Description: bouton-poussoir vert • Fonction: pompe du moteur des débuts P-101A quand a installé l'exploitation autonome 8. BOUTON ARRET POMPE P-101A • Description: bouton-poussoir rouge • Fonction: condition du voyage des signaux (*) de la pompe du whcp P-101A 9. MARCHE POMPE P-101A • Description: lampe verte • Fonction: signaux condition courante (*) de la P-101A moteur pompe du whcp • Description: lampe jaune • Fonction: signaux condition courante (*) de la P-101A moteur pompe du whcp 10. INDISPONIBLE POMPE P-101A • Description: lampe jaune • Fonction: indisponibilité des signaux (*) de la pompe du whcp P-101A 11. SÉLECTIONNEUR DE POMPE P-101B • Description: 2 place sélectionneur • Fonction: sélectionne entre le contrôle éloigné et local (*) de la pompe P-101B 12. POMPE DU DÉBUT DU BOUTON-POUSSOIR P-101B • Description: bouton-poussoir vert • Fonction: pompe du moteur des débuts P-101B quand a installé l'exploitation autonome 13 L'ARRÊT DE LA POMP P-101B • Description: bouton-poussoir rouge • Fonction: condition du voyage des signaux (*) de la pompe du whcp P-101B IAR 08

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14. P-101A COURANT • Description: lampe verte • Fonction: signaux condition courante (*) de la P-101B moteur pompe du whcp 15. P-101B NON DISPONIBLE • Description: lampe jaune • Fonction: indisponibilité des signaux (*) de la pompe du whcp P-101B 16. WHCP ESD RÉINITIALISATION • Description: bouton-poussoir rouge • Fonction: réinitialisations la condition ESD du whcp (*) 17. L'ALARME COMMUNE PRESSION BASSE-BASSE HP MP EN-TÊTE HYDRAULIQUE • Description: lampe rouge • Fonction: signaux pression basse-basse dans les hautes et centrales lignes de la pression du whcp

18. WSSV est activer • Description: lampe rouge • Fonction: INDIQUE QUE LA VANNE WSSV EST ACTIVER. 19. USV est activer • Description: lampe rouge • Fonction: INDIQUE QUE LA VANNE USV EST ACTIVER. 20. TRSSV est activer • Description: lampe rouge • Fonction: INDIQUE QUE LA VANNE TRSSV EST ACTIVER. 21. HI HI PRESSURE FLOWLINE • Description: lampe rouge • Fonction: signaux la même condition du haut pression de la ligne de flux 22. HI PRESSURE FLOWLINE • Description: lampe rouge • Fonction: signaux la condition de la haute pression de la ligne de flux

23. LO-LO PRESSURE FLOWLINE • Description: lampe rouge • Fonction: signaux la condition de la pression très basse de la ligne de flux 24. LO PRESSURE FLOWLINE • Description: lampe rouge • Fonction: signaux la condition de la pression basse de la ligne de flux

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25. ÉTOUFFEZ LA FIN DE LA VALVE • Description: lampe rouge • Fonction: signaux le statut proche de la valve du starter 26. INTRUSION COMMUNE PORTE PRINCIPALE ET SORTIE DE SECOURS • Description: lampe rouge • Fonction: signaux porte principale inattendue ou sortie de secours statut ouvert 27. TESTEZ LA LAMPE • Description: bouton-poussoir jaune • Fonction: épreuves les fonctionnalités des lampes de MCB

B. WELLHEAD CONTROL PANEL :

Figure III.1.2.3.2 : vue sur le wellhead control panel

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REFOULEMENT POMPE HP HYDRAULIQUE P-101 A

P-101 A SUPPLY

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REFOULEMENT POMPE HP HYDRAULIQUE P-101 B REFOULEMENT POMPE HYDRAULIQUE MANUEL P-102 COLLECTEUR HYDRAULIQUE HP

P-101 B SUPPLY

32

LIGNE HIDRAULIQUE HP TRSSSV

TRSSSV HYDRAULIC SUPPLY

33

COLLECTEUR HYDRAULIQUE MP WSSW/USV

WSSV/USV HYDRAULIC SUPPLY

34

RESEAU HYDRAULIQUE POUR BOUCHON FUSIBLE

FUSIBLE PLUG NETWORK SUPPLY

35

COLLECTEUR HYDRAULIQUE LP

LP HYDRAULIC SUPPLY

36

BOUCHON FUSIBLE ()

FUSIBLE PLUG NETWORK ()

37

ESD-1 TEST()

ESD-1 TEST ()

38

INDICATEUR DE PRESSION POUR ESD-1

REMOTE ESD-1 PRESSURE INDICATOR

39

TRSSSV ACTIONAMENT()

TRSSSV CONTROL BUTTON()

40

ESD-1 RESET()

ESD-1 RESET ()

41

PRESSION DE LA LIGNE HP TRSSSV ()

HP TRSSSV PRESSURE INDICATOR ()

42

ESD-1 RESET ()

ESD1 RESET ()

43

VANNE MASTER-USV ACTIONAMENT ()

MASTER VALVE/USV CONTROL BUTTON

44

INDICATEUR DE PRESSION POUR VANNE MASTER-USV

MASTER VALVE/USV PRESSURE INDICATOR

45

VANNE WING-WSSW ACTIONAMENT ()

WING VALVE/WSSV CONTROL BUTTON

46

INDICATEUR DE PRESSION POUR VANNE WING-WSSV

WING VALVE/WSSV PRESSURE INDICATOR

30 31

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HP-102 SUPPLY HP HEADER SUPPLY

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28. P101 UNE PROVISION  Description: jauge de pression  Fonction: indique la pression du P101 de la pompe UN approvisionnement pétrolier 29. P101-B SUPPLY  Description: jauge de pression  Fonction: indique la pression de la pompe approvisionnement pétrolier P101-B 30. HP 102 PROVISION de l'EN-TÊTE  Description: jauge de pression  Fonction: indique la pression de la pompe approvisionnement pétrolier HP102 31. HP EN-TÊTE PROVISION  Description: jauge de pression  Fonction: indique la pression dans la ligne HP du whcp 32. TRSSSV PROVISION HYDRAULIQUE  Description: jauge de pression  Fonction: indique la pression sur la ligne de la valve TRSSSV 33. WSSV/USV PROVISION HYDRAULIQUE  Description: jauge de pression  Fonction: indique la pression sur la ligne des valves WSSV/USV 34. PROVISION DU RÉSEAU DU BOUCHON FUSIBLE  Description: jauge de pression  Fonction: indique la pression sur la ligne du réseau du bouchon fusible 35. LP PROVISION HYDRAULIQUE  Description: jauge de pression  Fonction: indique la pression dans la ligne LP du whcp 36. RÉSEAU DU BOUCHON FUSIBLE  Description: bouton noir  Fonction: représente la pression sur le réseau du bouchon fusible 37. ESD-1 TEST  Description: bouton noir  Fonction: déviations l’électrovalve pour test fonctionnel 38. INDICATEUR DE PRESSION POUR ESD-1  Description: jauge de pression  Fonction: indiquer la pression si on a ESD1 39. TRSSSV ACTIONAMENT()  Description: bouton noir  Fonction: pour allumer la vanne TRssv.

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40. ESD-1 RESET  Description: Bouton noire  Fonction: pour initialiser l’ESD-1 41. PRESSION DE LA LIGNE HP TRSSSV ()  Description: jauge de pression  Fonction: indiquée la pression de la ligne HP.

42. ESD-2 RESET ()  Description: bouton noir  Fonction: pour activer ESD2 dans whcp 43. VANNE MASTER-USV ACTIONAMENT ()  Description: bouton noir  Fonction: activer la vanne USV. 44. INDICATEUR DE PRESSION POUR VANNE MASTER-USV  Description: jauge de pression  Fonction: indicateur de pression pour la vanne USV. 45. VANNE WING-WSSW ACTIONAMENT ()  Description: bouton noir  Fonction: activer ou fermer la vanne WSSV. 46. INDICATEUR DE PRESSION POUR VANNE WING-WSSV  Description: jauge de pression  Fonction: indiquer la pression qui passe dans la vanne WSSV.

III.1.2.2. Description INTERNE et fonctionnement du WHCP : L’intérieur du WHCP contient plusieurs appereil qui permettent le fonctionnement le système.

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Figure III.1.2.2 : vue sur l’intérieur de WHCP

Etape 1 : Dans la 1ERE etape on allume les pompes p-101A et p-101B qui injecte de huile dans le circuit à partir d’un réservoir de 100L. Ce réservoir est relié à un tranmeteur et un indicateur de niveau ( lecture sur place). Ce grand reservoir permet aussi récolter tout l’huile de tout les tubes (tubing) à l’exeption des tubes qui arrivent de vanne TRSSV. Un autre réservoir plus petit récolte l’huile venant de la vanne TRSSV il est aussi relié à un indicateur de niveau. Les deux reservoirs possèdent des conduit de purge à l’extérieur du WHCP. Le grand réservoir est relié également àune pompe manuelle .


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Etape 2 : Dans l’étape 2, 2 conduits sortent du grand réservoir pour les pompes automatique et un pour la pompe manuelle. Pour les pompes, on a une vanne de control CV (control valve) pour diriger le sens de l’écoulement, un lecteur ou indicateur de pression ( maximum 1000BAR) dans chaque ligne de pompe, un PSV vanne Switch pression taré a 650BAR. Un autre PG-54 pour la lecture de l’ensemble de pression si deux pompes travaillent au même temps.

Le PIT-51 permet la lecture et la transmission de pression au DCS. Les cumulateurs sont utilisé pour éliminer les bulles d’air dans l’huile. On a utilisé aussi des vannes de control de pression PCV, et des Switch PSLL-52 pour commander le HP ligne qui control la vanne TRSSV. Le Switch PSLL-51 permet de commander la ligne MP pour les vannes WSSV/USV. La ligne commune (COMMON HEADER) est utilisée pour les bouchons fusibles (détecteur de feux). Touts les conduits de cette étape sont sous pression maximale est 650 BAR.


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Etape 3 : (réseaux du feu) Cette étape est utilisée pour le chargement des bouchons fusible. On commence par La ligne commune qui injecte une pression d’huile à 650BAR. Cette pression est réglée ensuite à 6 BAR par l’intermédiaire des vannes PCV. Ce circuit contient aussi une soupape de pression tarée à 9 BAR maximum et un accumulateur pour débarrasser l’huile des bulles d’aire. Un VEF permet de charger la ligne de bouchons fusible (car les bouchons fusible sont jetable). Les bouchons fusibles sont utilisés pour détecter le feu. En cas de feu le plomb qui constitue les bouchant fusible fond à une température de 90°. L’huile qui circule dans les conduits s’écoule sur la tète de puits, le XS-51 se d’éclanche et l’ESD (arrêt d’urgence) est activé. Un circuit venant des bouchons fusible permet de déclencher le l’ESD.

Un autre circuit, le LP 6 BARG, est relié à deux distributeur piloter et permet d’alimenter l’ESD1 et l’ESD2.


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Etape 4 : Dans cette étape nous décrivons le fonctionnement des vannes TRSSV, USV et WSSV. -Pour la TRSSV le LP (6 bars) envoi d’huile au distributeur MR-51. Le réseau de bouchons fusible commande aussi ce distributeur. Si le Switch XS-51 est activer donc le distributeur MR-51 sera fermé et l’huile qui dans le réseau de la vanne TRSSV sera envoyé au grand réservoir, cette action sera répété pour HS-63 qui est le Switch de L’ESD 1, HY-51 pour tester ESD 1, HS-71 pour activer ESD 1 et MR-52. Le distributeur SV-52 est relié à 3 conduits. Le 1er permet de tirer si on a ESD1, le second permet de fournir d’huile (à 650 bar) pour ouvrir la TRSSV et le 3eme est relié au petit réservoir en cas de fermeture de la vanne. Pour les vannes USV/WSSV sont commandée par l’ ESD2. le distributeur MR-53 est relié avec le conduit LP 6 bar et un conduit qui sort de l’ESD1. il faut initialiser l’ESD1 pour que le distributeur soit ouvert. Les distributeurs USY-53 et WSSY-51 permettent de déclencher l’ESD2.

Figure III.1.2.5 : fonctionnel diagramme étape 4.

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III.1.3 Description fonctionnel du puits :

Le WHCP communique avec le DCS (Système de la Commande répartie). LE système RTU/PLC communique avec les actionneurs. Le système exécute les opérations suivantes:  empêcher l'arrêt d'urgence niveau 0 (ESD-0) qui est envoyé seulement du DCS. L’ESD-0 commence une Fermeture totale des installations, y compris le raccourci de l'alimentation en énergie, matériel et systèmes et dépressurisation automatique.  empêcher l'action de l'arrêt d'urgence niveau 1 (ESD-1) est envoyé seulement du DCS.  L’ESD-1 arrête la circulation du gaz totale ou de la région géographique correspondante c.-à-d zone du feu.  empêcher l'arrêt d'urgence niveau 2 (ESD-2) est envoyé seulement du DCS. Les arrêts d'urgence niveau (ESD-1 et 2) sont programmé dans l’API  L’arrêt d'urgence niveau3 (ESD3) implique une fermeture total du circuit hydraulique.

III.1.3.1 Séquence de démarrage : Dans la séquence de début les actionneurs s’ouvrent dans l’ordre suivant : la TRSSV s’ouvre directement, la vanne USV avec un délai de 20 secs et la vanne WSSV avec un délai de 40 sec. Il faut que l’opérateur soit sur le site pour : 1) Pousser le bouton PB-51 by-pass de déclenchement. 2) Actionner Le secteur UAM-53 local P101A et le bouton HS-54 de la pompe. 3) Actionner Le secteur UAM-56 local P101A et le bouton HS-57 de la pompe. 4) Vérifier que le réservoir TK-101 n’est pas vide.

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III.1.3.2 Séquence d’arrêt normale : Dans cette séquence les actionneurs se ferment dans l’ordre inverse de la séquence de démarrage c.à.d. la vanne WSSV se ferme en premier, la vanne USV se ferme avec un délais de 20 secs et la vanne TRSSV se ferme avec un délai de 40 secs.

Pour avoir une fermeture normale il faut que : 1) Les deux pompes fermées. 2) Le PIT-06 transmet une basse-basse pression c.à.d. il y’a une fuite. 3) Le PIT-02 transmet une basse-basse pression c.à.d. il y’a une fuite dans la tête de puits. 4) La vanne à soupape de la ligne s’ouvre. 5) La vanne de manifold se ferme.

III.1.3.3 SKID chimique :

Le SKID chimique est autorisé à travailler seulement si la vanne Duse est ouverte. le SKID commence à refouler le produit chimique dans le pipe. Ils envoient des signaux au PLC. celuici communique ave le DCS par protocole MODBUS -information envoyées par le SKID : 1. niveau de réservoir par LIT-21. 2. La situation de la pompe ouverte ou fermée. 3. L’écoulement du produit inhibiteur de corrosion par FSL. 4. La situation de la vanne Duse ouverte ou fermée.

III.1.3.4 INTRUSION : L’opérateur dans la salle de commande peut constater s’il y’a une intrusion dans le puits à l’aide de 2 détecteurs de position qui transmettent au RTU/PLC. - transmetteurs de position : 1. XS-10 le port de sortie d’urgence. 2. XS-30 le port d’entrée principale. Si un des deux Switch est activé une lampe d’intrusion s’allume dans le tableau de bord du WHCP ainsi que dans la salle de contrôle. IAR 08

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CHAPITRE4: programmation et simulation

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Introduction : Comme tout système à microprocesseur, les Automates programmables fonctionnent sur la base d’un programme qui lui définit les taches à exécuter. La structure logicielle qui assure le fonctionnement d’un automate se compose de deux parties bien distinctes: 

Programme système (ou système d’exploitation).



Programme utilisateur.

Système d'exploitation Le système d'exploitation, contenu dans chaque CPU, organise toutes les fonctions et procédures dans la CPU qui ne sont pas liées à une tâche d'automatisation spécifique. Ces tâches sont les suivantes : 

Le déroulement du démarrage et du redémarrage,



L’actualisation de la mémoire image des entrées et l'émission de la mémoire image des sorties,



L’appel du programme utilisateur.



L’enregistrement des alarmes et l’appel de programme de gestion des alarmes.



La détection et le traitement d'erreurs,



La gestion des zones de mémoire,



La communication avec des consoles (ou PC) de programmation et d'autres partenaires de communication.

La modification des paramètres par défaut du système d'exploitation permet d'influer sur le comportement de la CPU dans des domaines précis.

Programme utilisateur: C’est le programme qui assure la gestion de l’installation industrielle pour laquelle il est destiné (gestion des sorties en fonction de l’état des entrées). A leur sortie d’usine, les automates ne contiennent aucun programme utilisateur. C’est l’automaticien qui a pour rôle de développer ces programmes sur PC (ou console de programmation) conformément au procédé à commander (ce procédé ou machine représente la partie opérative. Ce programme doit contenir toutes les fonctions nécessaires au traitement de votre tâche d'automatisation spécifique. Il doit entre autres : IAR 08

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CHAPITRE4: programmation et simulation 

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Déterminer les conditions pour le démarrage à chaud et le redémarrage de la CPU (par exemple, initialiser des signaux),



Traiter des données du processus (par exemple, combiner des signaux binaires lire et exploiter des valeurs analogiques, définir des signaux binaires pour la sortie, écrire des valeurs analogiques),



Réagir aux alarmes,



Traiter les perturbations dans le déroulement normal du programme.

IV.1 Programmation sous STEP 7 : IV.1.1 Aperçu du progiciel STEP 7 : STEP 7 est le progiciel de base pour la configuration et la programmation des systèmes d'automatisation SIMATIC et qui s’exécute sous un environnement Windows à partir d’une console de programmation ou d’un PC. STEP 7 assiste l’utilisateur dans toutes les phases du processus de création des solutions d'automatisation, comme par exemple :  la création et la gestion de projets,  la configuration et le paramétrage du matériel et de la communication,  la gestion des mnémoniques,  la création de programmes, par exemple pour les systèmes cible s7,  le chargement de programmes dans des systèmes cible,  le test de l'installation d'automatisation,  le diagnostic lors de perturbations de l'installation.

IV.1.2 Langages de programmation de STEP 7 : STEP 7 présente trois modes de programmation possibles qui peuvent être combinés dans le même programme :  Programmation à schéma logique (LOG).  Programmation à schéma à contacte (CONT).  Programmation à liste d’instruction (LIST).

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Dans ce projet je vais utilisée que le langage de Programmation à schéma à contacte (CONT).

Le schéma à contacts (CONT) C’est un langage de programmation graphique dont l’avantage réside dans le fait qu’il utilise des symboles très proches de ceux utilisés dans les schémas électriques à contact (Schéma à relais). En milieu industriel, ce type de langage permet l’adoption, sans effort particulier, d’un automate programmable par des utilisations de tout niveau, en particulier par des techniciens d’entretient puisqu’il facilite les opérations de maintenance et de dépannage par la parfaite correspondance avec les circuits classiques à relais.

Liste d’instruction (LIST) LIST est un langage de programmation textuel proche de la machine. Dans un programme LIST, les différentes instructions correspondent, dans une large mesure, aux étapes par lesquelles la CPU traite le programme. Pour faciliter la programmation, LIST a été complété par quelques structures de langage évolué (comme, par exemple, des paramètres de blocs et accès structurés aux données). Un programme d’automate exprimé en langage liste est une suite d’instruction littérale où chaque instruction comprend un code opération et un opérande.

Le logigramme (LOG) C’est un langage de programmation graphique qui utilise les boîtes de l'algèbre de Boole pour représenter les opérations logiques. Les fonctions complexes, comme par exemple les fonctions mathématiques, peuvent être représentées directement combinées avec les boîtes logiques.

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IV.1.3 Création d’un projet S7 avec configuration matérielle de la périphérie décentralisée du système F&G :

Les procédures qui permettent de créer un projet sous STEP 7, afin de configurer la périphérie décentralisée du système Feu & Gaz et de programmer la logique d’activation de ces fonctions, sont les suivantes :

1. Lancer SIMATIC Manager par un double clic sur son icône.

2. La fenêtre suivante permet de passer aux étapes de la création du projet.

Figure IV.1.3.2 : Fenêtre de création du projet -

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un clic sur Aperçu permet d’afficher ou de masquer la structure du projet créé. Pour passer à l’étape suivante, cliquer sur Suivant.

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3. La fenêtre qui s’affiche permet de choisir la CPU.

Figure IV.1.3.3 : CPU 315-2DP sélectionnée 4. Après validation de la CPU sélectionnée, choisir les blocs d’organisation à insérer et le langage de programmation (LIST, CONT, LOG) à partir de la fenêtre suivante et valider en cliquant sur suivant :

Figure IV.1.3.4 : Sélection des blocs et choix du langage IAR 08

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5. la figure qui suit permet de nommer le projet et de le créer en cliquant sur Créer.

Figure IV.1.3.5 : Nomination et Création du projet

6. Après l‘exécution de la commande Créer, SIMATIC Manager s‘ouvre avec la fenêtre du projet nouvellement créé, Sélectionner le dossier Station SIMATIC 300 et double-cliquer sur Matériel. Ceci ouvre la fenêtre "HW Config":

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Figure IV.1.6. CPU avec réseau maitre DP

-

On insère un module d’alimentation. Un clic droit sur DP « insérer un maitre DP »

7. on glisse un module ET200S dans la ligne de PROFIBUS qui se trouve dans le catalogue, PROFIBUS-DP, ET200S, IM151-1. Après on remplie avec les modules de puissance, PROFISAFE, entrée TOR, sortie TOR, entrée analogique.

Figure IV.1.7 : la configuration de l’ET200S. IAR 08

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8. du même fassent que le ET200S on glisse un ET200M IM 153-3.

Figure IV.1.8 : la configuration de l’ET200M.

9. de cette fassent on a configuré tout notre matérielle, on fait « enregistrer » et on sortant.

IV.1.4 Structure du programme : Les automates Siemens sont orientés « programmation structurée ». Cela signifie que le programme utilisateur peut être découpé en blocs qui sont eux même découpés en segments. Sur les automates Siemens il existe différents types de blocs programmes : les blocs OB, FB, FC et DB. A. Les blocs d‘organisation (OB) Les blocs d'organisation (OB) constituent l'interface entre le système d'exploitation et le programme utilisateur. Ils sont appelés par le système d'exploitation selon leur priorité et gèrent le traitement des programmes cycliques et déclenchés par alarme, ainsi que le comportement à la mise en route de l'automate programmable et le traitement des erreurs. Les blocs d'organisation définissent l'ordre (événements de déclenchement) dans lequel les différentes parties du programme sont traitées. L'exécution d'un OB peut être interrompue par l'appel d'un autre OB. Cette interruption se fait selon la priorité : les OB de priorité plus élevée interrompent les OB de priorité plus faible. IAR 08

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Bloc d’organisation de traitement cyclique (OB1) Le bloc d’organisation OB1 sert à l’exécution cyclique du programme utilisateur. On programme, dans l’OB1, des appels correspondant aux blocs fonctionnels FB ou aux fonctions FC ou à d’autres types de structures. L’OB1 ne peut être appelé que par le programme système dès que l’exécution du programme de mise en route est achevée. B. Les blocs fonctionnels (FB) Les blocs fonctionnels sont subordonnés aux blocs d’organisation. Ils renferment une partie du programme qui peut être appelée dans l’OB1 ou dans un autre bloc fonctionnel FB.

Avant de commencer la programmation du bloc fonctionnel, il est indispensable de remplir la table de déclaration des variables d’entrées/sorties dans chaque bloc fonctionnel, en utilisant des noms qui ne figurent pas dans la table des mnémoniques, ainsi que les paramètres formels et les données statiques. C. Les blocs FC Une fonction FC est un bloc de code sans mémoire. Les variables temporaires d'une fonction sont sauvegardées dans la pile des données locales qui sont perdues à l'achèvement de la fonction. Les fonctions peuvent faire appel à des blocs de données globaux pour la sauvegarde des données. Une fonction contient un programme qui est exécuté quand cette fonction est appelée par un autre bloc en vue de :  renvoyer une valeur de fonction au bloc appelant (exemple : fonctions mathématiques),  exécuter une fonction technologique (exemple : commande individuelle avec combinaison binaire. D. Les blocs de données (DB) Dans les blocs de donnés, sont mémorisées les données nécessaires au traitement du programme et les données affectées à chaque bloc fonctionnel. On distingue deux types de blocs de données :

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Blocs de données d’instance Un bloc de données d'instance est associé à chaque appel de bloc fonctionnel transmettant des paramètres. Ces blocs contiennent les paramètres effectifs et les données statiques du FB. Les variables déclarées dans le FB déterminent la structure du bloc de données d'instance. L’instance est l'appel d'un bloc fonctionnel. Si, par exemple, un bloc fonctionnel est appelé cinq fois dans le programme utilisateur S7, il existe cinq instances de ce bloc.

Blocs de données globaux Contrairement aux blocs de code, les blocs de données ne contiennent pas d'instructions STEP 7 ; ils servent à l'enregistrement des données du programme utilisateur pouvant être utilisées par tous les autres blocs: ils contiennent des données variables que le programme utilisateur utilise.

Figure IV.1.3.a : la structure du programme.

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Figure IV.1.3.b : vue du programme sur STEP 7.

Ce programme sous STEP 7 est subdivisé en blocs : bloc principal OB1 (bloc d’organisation cyclique) et autres blocs qui sont programmés comme suit :  FB 1 : c’est un bloc de fonction qui à la fonction d’arrêter le système ou activer l’ESD.  DB 1 : c’est un bloc de données à distance pour le FB 1, utilisé pour les donner de pompes de WHCP.  DB 2 : c’est un bloc de données à distance pour le FB 1, utilisé pour les données de ESD2 en fonction des électrovannes USY-53 et WSSY-51.  FC 4 : ce bloc contient l’ensemble des entrées physiques pour l’arrêt normal des pompes de WHCP ainsi que les vannes actionneur TRSSV, USV et WSSV, il permet d’arrêter directement la vanne WSSV, la vanne USV à un délai de 20 secondes et la vanne TRSSV a un délai de temps de 40 secondes.

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 FC 3 : ce bloc commande le démarrage normal des pompes et les vannes actionneurs. Le démarrage des vannes est séquencé comme suit : la vanne TRSSV démarre en premier, la vanne USV démarre 20 secondes après et la vanne TRSSV après 40 secs.  FC 5 : ce bloc permet d’activer l’ESD3 à l’aide de FB1 qui est relié à DB1, si les conditions de l’ESD 3 sont vérifiées, il permet d’arrêter les pompes de WHCP.  FC 6 : la fonction de ce bloc est d’activer l’ESD-2 à l’aide de FB 1 qui est relié à DB2, si les conditions de l’ESD-2 sont activées, il arrête directement la vanne WSSV, la vanne USV à partir d’un délai de temps de 20 secs et laisse la vanne TRSSV ouverte.  FC 7 : la fonction de ce bloc est l’activation de l’ESD-1, cette action permet de fermer directement les vannes USV et WSSV mais la vanne TRSSV se ferme après 20 secs.  FC 8 : ce bloc est consacré aux pompes de WHCP c.à.d. le démarrage, l’arrêt normal et l’ESD-3. le démarrage des pompes implique l’ouverture des vannes actionneur.  FC 9 : ce bloc, appelé le MP HEADER, est le bloc qui contrôle le déclenchement de l’ESD-3, l’ESD-2 et l’ESD-1 et leur coordination. pour que l’ESD-2 déclenche il faut que l’ESD-1 et l’ESD-3 soit initialisés.  FC 10 : ce bloc, appelée HP HEADER, est le bloc qui contrôle le déclenchement de l’ESD-3 et l’ESD-1 et leur coordination. pour que l’ESD-1 déclenche il faut que l’ESD-3 soit initialisé.  FC 11 : c’est le bloc qui réunie toutes les commande du WHCP, (de fc4 à Fc9)  FC 1 : est le bloc qui commande le SKID chimique en fonction de la vanne Duse ainsi que leur capteur afin d’activer la pompe.  FC 2 : ce bloc de fonction est utilisé pour le contrôle des portes de sécurité (l’intrusion).  FC 12 : c’est le bloc qui contient l’ensemble des instructions du MANIFOLD en fonction de ses Switch afin d’ouvrir ou fermer la vanne principale.

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 OB 1 : c’est le programme principal pour les appels des fonctions FC.  Motor control DI et DO sont deux tables de variables créées pour le forçage et la visualisation des entrées/sorties lors de la simulation ou l’exécution du programme de WHCP.  SKID DI et DO sont deux tables de variables créées pour le forçage et la visualisation des entrées/sorties lors de la simulation ou l’exécution du programme du SKID chimique.

IV.1.5 programmations : IV.1.5.1 Séquence de démarrage : FC 3

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IV.1.5.2 Séquence d’arrêt normal : FC 4

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IV.2. Simulation du programme avec S7-PLCSIM IV.2.1. Présentation du S7-PLCSIM S7-PLCSIM est une application qui permet d’exécuter et de tester le programme utilisateur élaboré dans un automate programmable simulé dans l’ordinateur ou dans une console de programmation. La simulation étant complètement réalisée au sein du logiciel STEP 7, il n’est pas nécessaire qu’une liaison avec un matériel S7 quelconque (CPU ou modules de signaux) soit établie. La CPU S7 simulée permet de tester les programmes destinés aussi bien aux CPU S7-300 qu’aux CPU S7-400, et de remédier à d’éventuelles erreurs. S7-PLCSIM dispose d’une interface simple permettant de visualiser et de forcer les différents paramètres utilisés par le programme (comme, par exemple : activer ou désactiver des entrées). Tout en exécutant le programme dans la CPU simulée, il procure également la possibilité de mettre en œuvre les diverses applications du logiciel STEP 7, comme par exemple la table des variables (VAT) afin d’y visualiser et d’y forcer des variables.

IV.2.2. test du programme : Dans cette partie je procède au test du programme avec le S7-PLCSIM.

IV.2.2.1 Test de l’intrusion : Pour l’intrusion on a deux entrées le XS-46 pour la porte principale et le XS-47 pour la porte d’urgence. Une sortie la lampe d’intrusion XA-30.

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Si XS-46 est allumer ou XS-47 la lampe d’intrusion s’éclaire, si non elle reste éteinte.

IV.2.2.2 Test de la séquence de démarrage : Pour la séquence de démarrage exécute les étapes suivantes :  Allumer PB_51 by_pass pour les pompes  L’UAM-53 secteur local de la pompe P101A  L’UAM-56 secteur local de la pompe P101B  Bouton ouvrir de la pompe P101A  Bouton ouvrir de la pompe P101B

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Résultat :

La vanne TRSSV s’allume directement, les pompes et l’alarme de déclanchement des pompes.

Après 20 secs la vanne USV elle s’allume.

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Après une autre 20 secs la vanne WSSV s’allume.

IV.2.2.3 Test du SKID chimique : Le démarrage du SKID chimique se fait par : allumer la pompe du SKID et ouvrir manuellement la vanne Duse. Résultat :



La lampe de vanne Duse est allumé.



La pompe est activée.

Dans ce cas on l’inhibiteurs de corrosion dans le pipe.

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IV.2.2.4 Test de l’ESD-3 : L’activation de l’ESD-3 produit un arrêt direct des pompes de WHCP ainsi que les vannes actionneur TRSSV, USV et WSSV. On essaie avec PALL du PIT_51 du WHCP.

IV.2.2.5 Test de l’ESD-2 : L’activation de l’ESD-2 produit un arrêt direct des vannes WSSV et un délai de 20 secs pour la fermeture de la vanne USV. La vanne TRSSV reste ouverte ainsi que les pompes de WHCP. On essaie avec PAHH du PIT-04 de la ligne.

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IV.2.2.6 Test de l’ESD-1 : L’activation de l’ESD-1 produit un arrêt direct des vannes USV et WSSV et La vanne TRSSV à un délai de temps de 20 secondes ainsi que les pompes de WHCP. On essaie avec le XS-51 le Switch en cas de déclenchement de feu.

Conclusion : Ce chapitre a permis de constaté que la programmation d’une configuration décentralisée ne requiert pas une programmation particulière du fait que l’automate programmable S7-300, utilisé pour gérer le système F&G, est destiné à fonctionner également en réseau. Enfin, pour tester ce programme afin de corriger d‘éventuelles erreurs commises et d’apporter les modifications appropriées, le logiciel S7-PLCSIM à été utilisé.

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Conclusion générale

Conclusion générale : A l’heure actuelle l’automatisation joue un rôle dans l’obtention des méthodes de travail évoluées et offre des solutions de communication universelle et peu coûteuses.

Toute personne ayant à maintenir des équipements automatisés doit connaître ces bases nécessaires et maîtriser les principes de l’automatisme et les bases de programmation. Ce travail a été réalisé au sein de l’entreprise BONATTI dans le cadre de mon projet de fin d’étude. Dans ce contexte, j’ai étudié le fonctionnement du système de protection des puits contre le feu et le transport du gaz naturel jusqu’à l’usine de traitement de gaz afin de pouvoir l’automatiser avec un automate programmable et des périphériques décentralisées. La programmation a été réalisée à l’aide du logiciel STEP 7. Ce Logiciel permet la programmation directe. La vérification du programme et la simulation a été élaborée avec le simulateur du logiciel STEP7 (PLCSIM).

Ce travail m’a permit a de comprendre et de maîtriser la programmation sous le logiciel STEP 7 ainsi que de comprendre certains équipements comme le SKID chimique, l’énergie solaire avec ces panneaux et leur convertisseur d’énergie. Ce projet était une occasion formidable d’appliquer mes connaissances acquises durant mon formation et de les confronter à la réalité industrielle. Cela ma permit d’acquérir une expérience importante dans le domaine de la pratique et de tirer profit de l’expérience des personnes du domaine. D’autre part, cela m’a permit aussi d’apprendre une méthodologie rationnelle à suivre pour l’élaboration des projets d’automatisation. En fin, j’espère que mon travail sera utile à toutes personnes intéressées par le monde de l’automatisation des procédés industriels.

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BIBLIOGRAPHIE

BIBLIOGRAPHIE

 http://fr.wikipedia.org/Automate programmable industriel 

http://www. http://www.siemens.com/automation

 http://www.youtube.com/comment ca marche/l’énergie solaire  Guide des panneaux solaire sharpe.

 Installation Operating Manual ITP Beneli spa.  P&ID RTU/PLC WHCP type 1  Automatisation et supervision de la commande d’une chaine de traitement du gaz à l’aide d’un API Modicon M340 (mémoire réaliser par BEHAR Mohamed et MEGHERBI Rabah).

 Projet de fin d’études du système d’arrêt d’urgence du SEA-LINE de Bejaia réalisé par TALBI REDHA

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Annexe : programme OB 1 : BLOC D’ORGANISATION

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Annexe : programme

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Annexe : programme FB 1 :

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Annexe : programme FC 1 : SKID chimique

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Annexe : programme

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Annexe : programme

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Annexe : programme

FC 2 : intrusion

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Annexe : programme

FC 3 : séquence de démarrage

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Annexe : programme

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Annexe : programme

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Annexe : programme

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Annexe : programme

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Annexe : programme FC 4 : séquence de fermeture

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Annexe : programme

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Annexe : programme

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Annexe : programme

FC 5 : ESD-3

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Annexe : programme FC 6 : ESD-2

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Annexe : programme

FC 7 : ESD-1

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Annexe : programme

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Annexe : programme

FC 8 : LES POMPES

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Annexe : programme

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Annexe : programme

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Annexe : programme

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Annexe : programme FC 9 : MP HEADER

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Annexe : programme

FC 10 : HP HEADER

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Annexe : programme

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Annexe : programme FC 11 : WHCP

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Annexe : programme

FC 12 : MANIFOLD

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Annexe : programme

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Annexe

Table mnémonique : 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

32 33 34 35 36 37 38 39 40 41

Cycle Execution DB1 déf SKID Duse OFF Duse ON DUZ ON/OFF FB1 FC1 FC10 FC11 FC2 FC3 FC4 FC5 FC6 FC7 FC8 FC9 FSL OFF FSL ON HS-51 HS-62 HS_10 HS_63 ON HS_71 HS_72 LIT-51 PLIN LIT-51 VIDE LIT PLIN LIT VIDE Motor Control DI Motor Control DO P DUZ OFF P DUZ ON P101A OFF p101A ON P101B OFF P101B ON PAHH-04 PAHH-08 PAHH-51

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OB 1 DB 1 A 7.3 E 6.1 E 6.0 A 7.0 FB 1 FC 1 FC 10 FC 11 FC 2 FC 3 FC 4 FC 5 FC 6 FC 7 FC 8 FC 9 E 6.3 E 6.2 E 0.1 A 9.0 E 1.6 E 2.1 E 2.0 E 0.6 E 3.3 E 0.0 E 6.4 E 6.5 VAT 1 VAT A A E E E E E E E

OB 1 FB 1 BOOL BOOL BOOL BOOL FB 1 FC 1 FC 10 FC 11 FC 2 FC 3 FC 4 FC 5 FC 6 FC 7 FC 8 FC 9 BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL

2 7.2 7.1 5.1 5.0 5.3 5.2 0.4 0.5 0.3

bloc de données lampe de défaut dans le SKID chimique la vanne Duse est fermée la vanne Duse est ouverte lampe de la vanne DUZ ouverte ou fermée bloc de fonction SKID chimique HP HEADER WHCP INTRUSION Séquence de démarrage Séquence d'arrêt normal EDS-3 ESD-2 ESD-1 POMPES MP HEADER basse Switch débit désactivé basse Switch débit activé bouton d'arrêt d'urgence de WHCP lampe des tests des ESD bouton d'arrêt d'urgence de la sortie ESD-1 est activé activation manuelle de l’ESD-1 activation manuelle de l’ESD-2 réservoir du WHCP plin réservoir du WHCP vide le réservoir du SKID est plin le réservoir du SKID est vide la table de contrôle du WHCP la table de contrôle du WHCP

BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL

lampe de la pompe du SKID fermé Lampe de la pompe du SKID ouvert bouton fermeture la pompe p101A bouton OUVERTURE la pompe p101A bouton fermeture la pompe p101B bouton OUVERTURE la pompe p101B Haut-haut pression alarme du PIT 04 Haut-haut pression alarme du PIT 08 Haut-haut pression alarme du PIT 51 du WHCP

Annexe 42 43

PALL-06 PALL-51

E E

3.4 0.2

BOOL BOOL

44

PALL 51/52

A

4.1

BOOL

45

PALL_02

E

3.5

BOOL

46 PB-51 47 POMP OFF 48 POMP ON 49 PP101A OFF 50 PP101A ON

E E E A A

3.0 6.7 6.6 6.1 6.0

BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL

51 PP101B OFF 52 PP101B ON 53 PSLL-51

A A E

6.3 6.2 0.7

BOOL BOOL BOOL

54 PSLL-52

E

1.0

BOOL

55 56 57 58 59 60 61

E 3.6 E 3.7 VAT 3 VAT 4 A 5.2 E 4.0 E 3.1

BOOL BOOL

BOOL BOOL BOOL

lampe fermeture de la pompe P101B lampe OUVERTURE de la pompe P101B Basse-basse Switch pression dans la MP ligne Basse-basse Switch pression dans la HP ligne vanne Switch pression 01 vanne Switch pression 02 visualiser les entrer du SKID chimique visualiser les sorties du SKID chimique lampe ON/OFF de la vanne TRSSV Secteur distant de la pompe P101A Secteur LOCAL de la pompe P101A

E E

4.1 3.2

BOOL BOOL

Secteur distance de la pompe P101B Secteur LOCAL de la pompe P101B

A E

5.1 1.2

BOOL BOOL

E

1.1

BOOL

VANN-MANIF

A

10.0

BOOL

lamp ON/OFF de la vanne USV entrée d’ESD-2 pour les vannes USV/WSSV OFF entrée d’ESD-2 pour les vannes USV/WSSV ON Lampe de la situation de la vanne du manifold

WSSV ON/OFF

A

5.0

BOOL

lamp ON/OFF de la vanne WSSV

WSSY_OFF

E

1.4

BOOL

entrée d’ESD-2 pour la vanne WSSV OFF

WSSY_ON

E

1.3

BOOL

entrée de ESD-2 pour la vanne WSSV on

XA-30

A

8.0

BOOL

alarme d'intrusion

XA-51

A

0.1

BOOL

A E

4.0 7.0

BOOL BOOL

ALARME de détection du feu dans la tête du puits ALARME déclanchement de pompes Switch de la porte principale activé

62 63 64 65

PSV-01 PSV-02 SKID DI SKID DO TRSSV ON/OFF UAM-53 DIST UAM-53 LOCAL UAM-56 DIST UAM-56 LOCAL USV ON/OFF USY_OFF

66 USY_ON

67

Basse-basse pression alarme du PIT 06 Basse-basse pression alarme du PIT 51 du WHCP Basse-basse pression alarme déclarée par PSLL 51/52 Basse-basse pression alarme du PIT 02 de la ligne bouton by-pass des pompes bouton arrêt de la pompe du SKID bouton marche de la pompe du SKID lampe fermeture de la pompe P101A lampe OUVERTURE de la pompe P101A

68 69 70 71 72 73 74 IAR 08

XA-53 XS-46/ON

Annexe 75

XS-47/ON XS_10

E E

7.1 1.7

BOOL BOOL

Switch de la porte d'urgence activé Switch panne de courant 24 VDC

XS_51

E

1.5

BOOL

ZSH_MANIF

E

8.0

BOOL

Switch de détection du feu dans la tête du puits Switch haut de la vanne du manifold

E

8.1

BOOL

Switch bas de la vanne du manifold

76 77 78 79

ZSL-MANIF

Abréviation : Nom

DCS SCADA SOV

PALL PAHH PSLL PSHH LIT PIT TOR RTU SAP WHCP PLC ESD ZSC PG HS DC

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Abréviation

système de commande distribué système contrôle et d'acquisition de données Solenoid Vanne Basse-basse alarme pression Haut-haut alarme pression Basse-basse Switch pression Haut-haut Switch pression Transmetteur indicateur de niveau Transmetteur indicateur de pression Tout ou rien l'unité de télémétrie à distance système Automatisé de production well hydraulic control panel Programmable logique control Arrêt d’urgence Switch d’une zone fermé Jauge de pression Switch manuelle Convertisseur digital

Guenaoui Zakaria

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