Submersible pumpset failure prediction using artificial intelligence methods

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

It is well-known that large amounts of data are collected and processed during the operation of electric submersible pumps. To optimize the work of mining control center operators, it is recommended to use an automated emergency prevention system. In this way, operators will be able to receive timely information about possible equipment failures, which in its turn will increase the service life of the equipment and reduce operating costs for repairs. The purpose of the present research is to develop a model predicting submersible pumping equipment failures using the method of artificial intelligence. To identify the most accurate model, the paper compares the following forecasting methods: the nearest neighbour method and the linear classifier building method. The presented correlation was created on the basis of 30 parameters obtained from 272 wells of the Eastern Siberia field. Being used, it enabled error-free prediction of failures and complications in pumping equipment operation depending on the gas factor and frequency. Thus, the developed model can be used by oil and gas enterprises to predict failures and accidents in the operation of submersible pumping equipment. The conducted study shows that the prediction accuracy of the required parameter in the developed artificial intelligence model exceeds the results of conventional statistical methods. The model also can be useful for future optimization of processes when field planning and developing. Artificial intelligence is the best prediction method of submersible pumping equipment failures, due to its high speed and accuracy, cognitive technologies are widely used in big data processing.

About the authors

E. V. Shakirova

Irkutsk National Research Technical University

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

M. V. Semykin

University of Tyumen

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

References

  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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a 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».