Прогнозирование аварий на погружном насосном оборудовании с использованием методов искусственного интеллекта

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Как известно, в процессе работы электрических погружных насосов собираются и обрабатываются большие объемы данных. Для оптимизации работы операторов центра управления разработкой рекомендуется использовать автоматизированную систему предупреждения осложнений. Так операторам удастся своевременно получать информацию о возможных сбоях в работе оборудования, что, в свою очередь, позволит увеличить срок службы данного оборудования и снизить операционные затраты на ремонт. Целью представленного исследования являлась разработка модели для прогнозирования аварий на погружном насосном оборудовании с использованием методов искусственного интеллекта. Для выявления наиболее точной модели в данной работе приведено сравнение следующих методов прогнозирования: метода ближайших соседей и метода построения линейного классификатора. Представленная корреляция создана на основе 30 параметров с 272 скважин месторождения Восточной Сибири. Ее использование позволило без ошибок спрогнозировать сбои и осложнения в работе насосного оборудования в зависимости от газового фактора и частоты. Таким образом, разработанная модель может быть использована предприятиями нефтегазодобывающей отрасли для прогнозирования сбоев и аварий в работе погружного насосного оборудования. Проведенное исследование показывает, что точность прогнозирования искомого параметра в разработанной модели искусственного интеллекта превосходит результаты обычных статистических методов. Также модель может быть полезна в перспективе оптимизации процессов при планировании и разработке месторождений. Искусственный интеллект является наилучшим методом прогнозирования аварий на погружном оборудовании, благодаря высокой скорости и точности когнитивные технологии широко применяются в обработке больших данных. 

Об авторах

Э. В. Шакирова

Иркутский национальный исследовательский технический университет

Email: viva160@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0605-2920

М. В. Семыкин

Тюменский государственный университет

Email: siemykin99@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6134-1656

Список литературы

  1. Черников А.Д., Еремин Н.А., Столяров В.Е., Сбоев А.Г., Семенова-Чащина О.К., Фицнер Л.К. Применение методов искусственного интеллекта для выявления и прогнозирования осложнений при строительстве нефтяных и газовых скважин: проблемы и основные направления решения // Георесурсы. 2020. Т. 22. № 3. С. 87–96. https://elibrary.ru/ornybd, https://doi.org/10.18599/grs.2020.3.87-96.
  2. Дмитриевский А.Н., Дуплякин В.О., Еремин Н.А., Капранов В.В. Алгоритм создания нейросетевой модели для классификации в системах предупреждения осложнений и аварийных ситуаций при строительстве нефтяных и газовых скважин // Датчики и системы. 2019. № 12. С. 3–10. https://elibrary.ru/nkrfen, https://doi.org/10.25728/datsys.2019.12.1.
  3. Hinton G.E., Osindero S., Teh Y.-W. A fast learning algorithm for deep belief nets // Neural Computation. 2006. Vol. 18. Iss. 7. P. 1527–1554. https://doi.org/10.1162/neco.2006.18.7.1527.
  4. Tahmasebi P., Hezarkhani A. Hybrid neural networks-fuzzy logic-genetic algorithm for grade estimation // Computers & Geosciences. 2012. Vol. 42. P. 18–27. https://doi.org/10.1016/j.cageo.2012.02.004.
  5. Kaydani H., Mohebbi A., Baghaie A. Neural fuzzy system development for the prediction of permeability from wireline data based on fuzzy clustering // Petroleum Science and Technology. 2012. Vol. 30. Iss. 19. P. 2036– 2045. https://doi.org/10.1080/10916466.2010.531345.
  6. Шакирова Э.В., Семыкин М.В., Александров А.А., Брыжеватых Н.В. Современные методы по подбору деэмульгаторов при обезвоживании нефтей Восточной Сибири // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2021. № 3. С. 36–44. https://elibrary.ru/ridjiu, https://doi.org/10.17122/ntj-oil-2021-3-36-44.
  7. Ben-Hur A., Horn D., Siegelmann H.T., Vapnik V. Support vector clustering // Journal of Machine Learning Research. 2001. Vol. 2. P. 125–137. https://doi.org/10.4249/scholarpedia.5187.
  8. Press W.H., Teukolsky S.A., Vetterling W.T., Flannery B.P. Numerical recipes: the art of scientific computing. New York: Cambridge University Press, 2007. 1235 p.
  9. Шакирова Э.В., Александров А.А., Семыкин М.В. Разработка новой эмпирической корреляции для прогнозирования объемного коэффициента пластовой нефти с использованием методов искусственного интеллекта // Науки о Земле и недропользование. 2021. Т. 44. № 4. С. 408–416. https://elibrary.ru/vrenyh, https://doi.org/10.21285/2686-9993-2021-44-4-408-416.
  10. Trontl K., Šmuc T., Pevec D. Support vector regression model for the estimation of γ-ray buildup factors for multi-layer shields // Annals of Nuclear Energy. 2007. Vol. 34. Iss. 12. P. 939–952. https://doi.org/10.1016/j.anucene.2007.05.001.
  11. Gholami R., Shahraki A.R., Jamali Paghaleh M. Prediction of hydrocarbon reservoirs permeability using support vector machine // Mathematical Problems in Engineering. 2012. P. 670723. https://doi.org/10.1155/2012/670723.
  12. Averkina E.V., Shakirova E.V. Specifics of drilling wells in the abnormally-high-pressure rock beds in the oil-and-gas fields of Eastern Siberia // IOP Conference. Series: Earth and Environmental Science. 2019. Vol. 229. P. 012032. https://doi.org/10.1088/1755-1315/229/1/012032.
  13. Белозерова О.В., Коваленко В.В., Шакирова Э.В. Исследование состава и свойств нефти Ичёдинского месторождения // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020. Т.10. № 3. С. 522–528. https://elibrary.ru/yzjzxy, https://doi.org/10.21285/2227-2925-2020-10-3-522-528.
  14. Аверкина Е.В., Шакирова Э.В., Николаева М.Б., Климова А.А. Сравнительный анализ реагентов-ингибиторов набухания глинистых отложений, применяемых на месторождениях Восточной Сибири // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2020. Т. 331. № 12. С. 138–145. https://elibrary.ru/teeamu, https://doi.org/10.18799/24131830/2020/12/2947.
  15. Lippmann R.P. An introduction to computing with neural nets // IEEE ASSP Magazine. 1987. Vol. 4. Iss. 2. P. 4–22.
  16. Rammay M.H., Abdulraheem A. Automated history matching using combination of adaptive neuro fuzzy system (ANFIS) and differential evolution algorithm // SPE Large scale computing and big data challenges in Reservoir simulation conference and exhibition held. Istanbul, 2014. P. 172992. https://doi.org/10.2118/172992-MS.
  17. Jeng J.-T., Chuang C.-C., Su S.-F. Support vector interval regression networks for interval re-gression analysis // Fuzzy Sets and Systems. 2003. Vol. 138. Iss. 2. P. 283–300. https://doi.org/10.1016/S0165-0114(02)00570-5.
  18. Klir G.J., Yuan B. Fuzzy sets and fuzzy logic: theory and applications. Upper Saddle River: Prentice Hall PTR, 1995. 574 p.
  19. Fink J. Petroleum engineers guide to oil field chemicals and fluids. Waltham: Gulf Professional Publishing; 2011. 808 p.
  20. Akangbou H.N., Burby M., Nasr G. Effectively optimizing production of horizontal wells in homogeneous oil reservoirs. Journal of Petroleum Science and Engineering. 2017; 150:128-136. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2016.12.005.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».