虚拟现实技术及其在石油勘探开发中的应用

2 地震解释地震 资料解释是一种繁琐、复杂的工作。它要求解释人员不但 要有丰富的地质、地球物理、岩石物理、油藏模型等方面 的知识,还要有丰富的想象力。在虚拟现实技术引入后,解释 人员不再需要面对那些枯燥的单维数据,而是戴上头盔和数 据手套,面对着一个个地下构造或圈闭的三维透视图像,用数 据手套操纵虚拟对象,选择不同的方向和路线进入到构造或 圈闭内部做深入的“游览”。如果发现地层序列、不整合 关系、断层组合、岩性参数、流体分布等不合理的地方,可 以随时修改,重新进行组合和拼接,以求得与地下油藏更接近。 除此之外,虚拟现实技术的应用还可以大大缩短地震的解释 周期、提高解释和建模的精度及质量、从数据中挖掘出更 多的可用信息
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1 钻井工程 在1997年,Texaco公司在美国休斯敦建成了世界上第一 个油气工业专用的虚拟现实中心,现在国外各大石油公 司已经广泛采用这种高端技术来优化成本、降低风险 [9,10]。利用该系统可以实时进行钻井勘探分析、钻井 设计、钻井轨迹跟踪,极大地提高了石油勘探的准确性 和钻井速度,进而产生巨大的经济效益。一般来说,虚拟 现实技术为钻井人员提供了一个可以简单、直观地浏 览和查询资料的工具,使他们可以快速地识别钻井问题, 及时地做出更好的决策。主要表现为:优化井眼轨道设 计、实时数据分析和决策,以及有效地预防和处理井下 复杂的事故
一、虚拟现实技术概述
虚拟现实(VirtualReality,简称“VR”)是一种基于可计算 信息的沉浸式交互环境。具体地说,就是采用以计算机 技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一 体化的特定范围的虚拟环境,用户借助必要的设备以自 然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影 响,从而产生亲临等同真实环境的感受和体验[1,2]。总 的来说,实物虚化、虚物实化和高性能的计算处理技术 是VR技术的3个主要方面。
5 其它在特殊作业中的培训。为使操作人员真实感受 到周围环境的实际变化,可采用虚拟现实技术,建立高度 逼真的模拟环境,这种培训可以收到更为理想的效果,如 对油井平台的消防培训等。
2004年,中石化勘探研究院研制开发了我国石油行业第 一套虚拟现实系统———“多学科协同研究—决策虚拟 现实系统”。该系统能够通过高端三维投影系统,对油 气勘探开发所涉及的多种数据进行充分、实时的展示, 为科研和决策人员营造一种身临其境的环境,让使用者 能对研究对象进行全方位、多层面、多维、多尺度的 立体感知,并以交互的方式对其进行综合分析、协同工 作,以达到对勘探开发目标进行综合、高效、科学地研 究和认知的目的。
3 海洋石油工程 美国加州ROV公司深水工程部的研究表明,在人工作业困难、 危险的深水海底,可采用一种称为TROV的可遥控远程作业车 代替潜水员工作。操作者头戴头盔式立体映像双目镜,配备 电子数据手套操作TROV抵达恶劣条件下的深水海洋底去采 集数据,同时根据TROV的采集和接受到的数据,通过VR系统 生成一个实时的“海底作业环境”,让用户沉浸其中,研究并 指挥各种检查、维修作业。在海洋钻井时,钻井平台的建设 需要投入巨额资金。如果采用虚拟现实技术进行海上钻井 平台的设计,可以观察并分析石油钻井平台建设过程中的每 个细节,提高平台建设的科学性和成功率。同时检测并解决 设计中存在的问题,降低工程风险
③交互性。指参与者与虚拟环境中各种对象的相互作 用的能力。如参与者可以抓取虚拟物体,有手握实物的 感觉,可以感觉到物体的硬度和重量,被抓的物体随着手 的移动而移动。 ④自主性。指虚拟环境中物体依据物理定律动作的程 度。如当受到力的推动时,物体会向力的方向运动。
三、虚拟现实技术在石油勘探开发 中的应用
虚拟现实技术及其在石油勘探开发 中的应用
虚拟现实技术是一种新型三维可视化技术。目前,它主 要应用于建筑业、航空业、汽车制造业、娱乐业、石 油工业以及军事和矿业等方面。在石油工业中,虚拟现 实技术已经成为石油工作者解决大型地震数据解释、 油藏描述和复杂井眼设计等问题的重要工具。以虚拟 现实技术为核心的可视化系统,改变了石油工作者传统 的工作方式和流程,使他们能够充分发挥个人的想象力 和观察力,从而提高工作的准确性和快捷性。
四、结论
虚拟现实技术是近年来发展起来的高新技术,在军事、 航天航空、医疗等领域已取得了令人注目的成就。在 地学中也有了广泛的应用,其中在石油领域,对虚拟现实 技术的应用研究也已经开始,在钻井轨迹优化设计、地 震资料解释、海洋石油工程以及辅助应用等方面取得 了一定的研究成果,初步显示出虚拟现实技术的独特性 和在石油领域的发展前景。随着该技术的进一步发展 和成熟,它必将成为解决石油领域以及地学领域有关问 题的有效手段。
4 油藏开发 虚拟现实系统还可以用于油藏模拟输出数据的后处理 工作,使模拟运算结果比现有的二维或三维工作站更直 观、更逼真;它还支持交互式的模拟演示,可以任意旋转、 移动、放大等,模拟出任意时刻的剖面或切面图以及油 藏特征参数分布随时间变化的演示图。由此可以清晰 地了解油气藏的分布情况以及在整个油田开发过程中 的动态变化状况,石油行业中的各类专家和项目合作人 员可以方便地在一个直观的数据模型中进行交流和讨 论,从而可以有效地制定油藏开发方案,提高采收率,以 此来延长油藏寿命
二、 虚拟现实的主要特征
①沉浸性。除了一般计算机技术所具有的视觉、听觉 感知外,还有力觉、触觉,甚至包括味觉、嗅觉感知等。 由于传感器技术的限制,目前VR技术具有的感知功能无 论从感知范围还是从感知精度都无法与人相比。 ②想象性。在虚拟世界中,用户可以通过获取的各种信 息以及自身在系统中的行为,通过想象、判断以及推理 等思维来获取更多的知识、信息等