贝克休斯使用数据分析和机器学习技术开发了天然气和石油开采设备的预测维护软件

挑战

开发一个预测性维护系统,以降低泵设备成本和停机时间

使用MATLAB来分析近一个TB的数据,并创建发生之前,可以预测机器故障神经网络

结果

  • 的超过1000万$预计节省
  • 开发时间缩短十倍
  • 容易访问的多种类型的数据

“MATLAB给了我们先前无法读取的数据转换成可用的格式的能力;自动化滤波,频谱分析,并变换为多个卡车和区域的步骤;最终,实时预测理想的时间来进行维护应用机器学习技术“。

高尔杉辛格,贝克休斯

卡车正排量泵。


在需求高峰时期,贝克休斯的工作人员夜以继日地开采石油和天然气。在一个井场,可能会有多达20辆卡车同时作业,用正排量泵在高压下向已钻井深处注入水和沙子的混合物。这些泵及其内部部件,包括阀门、阀座、密封件和柱塞,成本很高,在这辆卡车150万美元的总成本中约占10万美元。

要监视潜在的灾难性磨损的泵和发生前预测故障,贝克休斯分析用MATLAB泵的传感器数据®并应用MATLAB的机器学习算法。

“我们使用MATLAB来开发我们的泵健康监控系统看到三大优势,”高尔杉辛格,可靠性本金和在贝克休斯钻井服务团队负责人如是说。“首先是速度;在C或任何其他语言的发展将采取更长的时间。第二个是自动化;MATLAB使我们能够实现自动化的大型数据集的处理。第三是各种各样的技术,MATLAB提供了用于处理数据,包括基本统计分析,光谱分析,过滤,并使用人工神经网络预测模型“。

使用正排量泵井场。

挑战

如果在活动现场卡车有一个泵失效,贝克休斯必须立即更换卡车确保工作的连续性。送备用车到每个站点的成本公司数千万美元的收入,如果他们在其他网站积极利用这些卡车可以产生。由于无法准确预测何时阀门和泵需要维护巩固其他费用。过于频繁的维修废物的努力和在部分结果时,它们仍然可以被取代,而太罕见维修损坏的风险无法修复泵。

贝克休斯公司的工程师希望开发能确定何时机即将失效,需要维护的系统。为了开发这种系统中,需要处理的团队和分析多达每秒50000个采样从安装在卡车10在该领域工作的传感器收集的数据的TB的。从这个大的数据集,他们需要确定在预测失误是有用的参数。

贝克休斯公司的工程师们使用MATLAB开发泵健康监控软件,用于预测性维护应用数据分析。

他们将现场收集的温度、压力、振动和其他传感器的数据输入到MATLAB中。该团队与MathWorks支持工程师一起开发了一个自定义脚本,用于万博1manbetx读取和解析以专有格式存储在二进制文件中的传感器数据。

贝克休斯团队使用MATLAB对输入的数据进行分析,以确定数据中哪些信号对设备磨损的影响最大。这一步包括进行傅里叶变换和频谱分析,以及过滤掉卡车、泵和流体的大的运动,以更好地检测阀门和阀座的小振动。

要自动几乎一兆兆字节收集的数据的处理,团队写道MATLAB的脚本,它们执行过夜。

工程师发现从压力,振动捕获的数据,和定时传感器是最相关的,用于预测机器故障。

团队与MathWorks支持工程师合作,使用统计数据和万博1manbetx机器学习工具箱™和深度学习工具箱™评估了几种机器学习技术。最初的评估表明,神经网络能产生最准确的结果。该小组创建并训练了一个神经网络,利用传感器数据来预测泵的故障。他们使用来自未用于构建模型的字段的额外数据来验证该模型。

现场试验证实了泵健康监控系统的预测泵故障的能力。

贝克休斯的预测性维护报警系统,基于MATLAB。

结果

  • 的超过1000万$储蓄预测。贝克休斯的高级产品经理托马斯•耶格表示:“仅在一年时间里,我们就可以在维护和更换泵内部部件(如阀门、阀座、柱塞和密封条)上投入相当大的收入。”“我们估计,我们用MATLAB开发的软件将降低总成本30 - 40%,而且我们将看到,通过减少现场额外的卡车的需要,还能节省成本。”
  • 开发时间缩短十倍。“MATLAB使我们能够进行我们想要的分析和处理,包括机器学习,”Singh说。使用较低级别的语言,你不可能总能找到你需要的库,并在分配给你的几周时间内完成项目。如果我们必须使用底层语言库来编写我们自己的代码来实现我们需要的所有内置MATLAB功能,那么完成这个项目可能要花费一个数量级的时间。”
  • 多种类型的数据很容易地访问。“MATLAB可以很容易地将多种数据合并到一个分析应用程序中,”Singh说。“我们甚至能够使用来自专有文件格式的传感器数据。”