Time series prediction of hydrate dynamics on flow assurance using PCA and Recurrent neural networks with iterative transfer learning

流量保证 水合物 计算机科学 机器学习 人工智能 人工神经网络 笼状水合物 深度学习 辍学(神经网络) 特征工程 时间序列 学习迁移 系列(地层学) 化学 地质学 古生物学 有机化学
作者
Nayoung Lee,Hyunho Kim,JongYeon Jung,Ki Heum Park,Zhenyuan Yin,Yutaek Seo
出处
期刊:Chemical Engineering Science [Elsevier]
卷期号:263: 118111-118111 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.ces.2022.118111
摘要

Preventing gas hydrate formation is critical in offshore gas and oil production systems. Several models can predict hydrate formation, however, these empirical approaches have limitations due to dependency on geometries and fluid characteristics of the systems. The trends of hydrate formation or risk are considered statistical, which means there is no definite model to describe its behavior. Herein, we present a novel framework based on a combination of feature reduction methods and several deep learning models to predict the hydrate formation trend through the multivariate sensor data. Transition and segregation trends during hydrate formation were predicted in real-time using sequential time series data from the last 60 s. We employed various deep learning models (Dense, LSTM, GRU, ARLSTM), layers, and dropout to investigate and enhance the prediction ability of each model. Two groups of experimental data (200 rpm, 600 rpm) were used for training and testing the prediction to examine the universal applicability of the model. Transfer learning in training the model was employed to apply the discrete experimental set into time-series data and enhance the accuracy. The results with higher layer numbers and a dropout rate of 0.2 ∼ 0.6 showed the best performance. ARLSTM showed the smallest error among deep learning models and predicted the good trend of kinetic characteristics (transition and segregation part) during the hydrate formation. This approach based on deep learning can be adopted for risk and issue detection of pipelines in the gas production system.

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