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用人工智能與云技術實現遠程監控ESP性能

用人工智能與云技術實現遠程監控ESP性能

西門子開發出一種名為AI4ESP的預測性維護方案,通過應用人工智能(AI)技術遠程監控ESP性能。

來自 | E&P
編譯 | TOM 大安

鑒于大多數油氣井必須在其生產壽命周期的某個時間點進行人工舉升,并且電潛泵(ESP)是最有效的方式之一,因此大多數海上油井使用電潛泵來盡可能的提高產量。

即使ESP的設計與制造,是為了在腐蝕性海水與極端深水壓力的惡劣條件下,達到堅固的可靠性,但它們也可能會失效。若ESP發生失效,修理或替換它們的成本是非常高昂的,但與產量損失的成本相比卻又是微不足道。

切實可行的方案

西門子開發出一種名為AI4ESP的預測性維護方案,通過應用人工智能(AI)技術遠程監控ESP性能。與傳統的ESP監測方法相比,AI輔助監測具有明顯的變革性。這是因為大量數據(每秒許多數據點)可以以幾乎無限的可擴展性進行處理。將所有數據整合到一起,就可以得到ESP作業的數字地圖,有效地在數字油田的核心位置創建智能泵。由于該技術只是基于行業標準,與供應商無關,因此可以對所有ESP進行連貫監控,哪怕現場部署的ESP來自不同的供應商,從而無需處理復雜的接口問題。該技術適用于海上或陸上所有類型的ESP應用。雖然該系統利用了云端技術,但也可以將其設計為與私有云或內部系統一起使用。

?西門子ESP預測性維護方案利用安全性極高的西門子MindSphere物聯網操作系統,將AI與基于云的工業物聯網技術結合在一起。

成功的現場測試

最近,西門子針對德國的一個陸上油氣勘探開發客戶,成功測試了一種基于云技術的ESP監控方案,該方案依靠了人工智能與工業物聯網(IIoT)的關聯。西門子正計劃為擁有多個ESP的海上生產平臺提供類似的技術驗證。

如今,ESP的傳感結構來自其自動化與電氣化系統,而其SCADA系統將數據記錄到歷史數據庫中,主要用于故障排除或取證。雖然偏差可以提醒作業者注意ESP的性能問題,但現在這種情況只在事后才會知曉,然而此時潛在的生產影響可能已經發生。

用人工智能與云技術實現遠程監控ESP性能

相比之下,西門子ESP預測性維護系統將人工智能與基于云的工業物聯網技術結合在一起,同時確保敏感的生產數據保持高度安全。它利用ESP的流式作業數據作為“燃料”,以以下三種方式構建一個更加豐富的ESP作業概要:

1、異常檢測:全天候的ESP數據從井場傳輸至云端數據庫,高級分析與人工智能算法從各種參數的預期行為中尋找差異。在發生影響性能的事件之前,標記出偏差并將警報發送給作業者。以圖表形式展示正在作業的不同類型ESP的數據。數據源中的異??梢栽贓SP發生機械故障的前幾天,就揭露出潛在的故障。

2、行為標記:隨著數據不斷傳輸至擁有更精確的ESP作業模型的數據庫,隨著時間的推移,模式識別與統計算法變得越來越智能,機器學習也隨之發生。在這里,西門子人工舉升軟件套件與云模型的優勢將發揮出作用??梢跃酆吓c分析來自全球ESP的作業數據,以標記特定于其應用環境的ESP行為特征。這些不僅可以標記一個ESP中的行為異常,還可以在類似的應用環境中警告ESP的作業者,從而對新出現的問題發出更高級的通知。

3、預測性維護:鑒于ESP與其云端作業曲線(即其數字雙胞胎)之間的實時反饋回路,ESP作業者可以部署使用主動監控ESP狀態的預測性維護模型,為他們提供關于如何處理即將發生的問題的決策支持。這可以確保更高的ESP可用性與正常運行時間,同時節省備件與勞動力。還可以避免代價高昂的作業中斷。

用人工智能與云技術實現遠程監控ESP性能

人工智能的潛力才剛剛開始,未來有許多新的應用可以幫助優化資產利用率,并降低生產成本,從而提高整個油氣行業的盈利能力。將人工智能應用于數字油田的最終目標是改善決策支持,使ESP作業者能夠知道如何防止生產中斷,并利用高級分析的智能化來優化油藏開采。

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