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用人工智能与云技术实现远程监控ESP性能

用人工智能与云技术实现远程监控ESP性能

西门子开发出一种名为AI4ESP的预测性维护方案,通过应用人工智能(AI)技术远程监控ESP性能。

来自 | E&P
编译 | TOM 大安

鉴于大多数油气井必须在其生产寿命周期的某个时间点进行人工举升,并且电潜泵(ESP)是最有效的方式之一,因此大多数海上油井使用电潜泵来尽可能的提高产量。

即使ESP的设计与制造,是为了在腐蚀性海水与极端深水压力的恶劣条件下,达到坚固的可靠性,但它们也可能会失效。若ESP发生失效,修理或替换它们的成本是非常高昂的,但与产量损失的成本相比却又是微不足道。

切实可行的方案

西门子开发出一种名为AI4ESP的预测性维护方案,通过应用人工智能(AI)技术远程监控ESP性能。与传统的ESP监测方法相比,AI辅助监测具有明显的变革性。这是因为大量数据(每秒许多数据点)可以以几乎无限的可扩展性进行处理。将所有数据整合到一起,就可以得到ESP作业的数字地图,有效地在数字油田的核心位置创建智能泵。由于该技术只是基于行业标准,与供应商无关,因此可以对所有ESP进行连贯监控,哪怕现场部署的ESP来自不同的供应商,从而无需处理复杂的接口问题。该技术适用于海上或陆上所有类型的ESP应用。虽然该系统利用了云端技术,但也可以将其设计为与私有云或内部系统一起使用。

 西门子ESP预测性维护方案利用安全性极高的西门子MindSphere物联网操作系统,将AI与基于云的工业物联网技术结合在一起。

成功的现场测试

最近,西门子针对德国的一个陆上油气勘探开发客户,成功测试了一种基于云技术的ESP监控方案,该方案依靠了人工智能与工业物联网(IIoT)的关联。西门子正计划为拥有多个ESP的海上生产平台提供类似的技术验证。

如今,ESP的传感结构来自其自动化与电气化系统,而其SCADA系统将数据记录到历史数据库中,主要用于故障排除或取证。虽然偏差可以提醒作业者注意ESP的性能问题,但现在这种情况只在事后才会知晓,然而此时潜在的生产影响可能已经发生。

用人工智能与云技术实现远程监控ESP性能

相比之下,西门子ESP预测性维护系统将人工智能与基于云的工业物联网技术结合在一起,同时确保敏感的生产数据保持高度安全。它利用ESP的流式作业数据作为“燃料”,以以下三种方式构建一个更加丰富的ESP作业概要:

1、异常检测:全天候的ESP数据从井场传输至云端数据库,高级分析与人工智能算法从各种参数的预期行为中寻找差异。在发生影响性能的事件之前,标记出偏差并将警报发送给作业者。以图表形式展示正在作业的不同类型ESP的数据。数据源中的异常可以在ESP发生机械故障的前几天,就揭露出潜在的故障。

2、行为标记:随着数据不断传输至拥有更精确的ESP作业模型的数据库,随着时间的推移,模式识别与统计算法变得越来越智能,机器学习也随之发生。在这里,西门子人工举升软件套件与云模型的优势将发挥出作用。可以聚合与分析来自全球ESP的作业数据,以标记特定于其应用环境的ESP行为特征。这些不仅可以标记一个ESP中的行为异常,还可以在类似的应用环境中警告ESP的作业者,从而对新出现的问题发出更高级的通知。

3、预测性维护:鉴于ESP与其云端作业曲线(即其数字双胞胎)之间的实时反馈回路,ESP作业者可以部署使用主动监控ESP状态的预测性维护模型,为他们提供关于如何处理即将发生的问题的决策支持。这可以确保更高的ESP可用性与正常运行时间,同时节省备件与劳动力。还可以避免代价高昂的作业中断。

用人工智能与云技术实现远程监控ESP性能

人工智能的潜力才刚刚开始,未来有许多新的应用可以帮助优化资产利用率,并降低生产成本,从而提高整个油气行业的盈利能力。将人工智能应用于数字油田的最终目标是改善决策支持,使ESP作业者能够知道如何防止生产中断,并利用高级分析的智能化来优化油藏开采。

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