虛擬現實技術在油田基層生產單元中的應用分析

石寶山 呂志成 徐燕

摘 要：目前虛擬現實技術已經在油田開發生產中逐步應用，并且體現出了良好的應用前景。為了加深對虛擬現實技術的理解，促進其在油田開發生產中發揮更大的作用，本文首先對虛擬現實技術進行了分析，在此基礎上重點對虛擬現實技術在油田基層生產單元中的應用進行了論述。

關鍵詞：虛擬現實技術;油田;基層生產單元

目前我國很多油田都進入了開發中后期，油田的含水率升高，產能下降，疊加勞動成本提高一級安全環保等其他因素的影響，油田的生產矛盾較為突出。在這種情況下在油田基層生產單元中充分利用虛擬現實技術，對于防控安全風險、降低勞動強度以及提高生產效率均具有重要意義。

1 虛擬現實技術概述

1.1 虛擬現實技術概念

虛擬現實技術是“一種基于可計算信息的沉浸式交互環境”。虛擬現實技術通過計算機將視覺、聽覺、觸覺以及嗅覺等多種感官信息進行融合，生成一個模擬的感官環境，用戶在該虛擬環境中會產生一種身臨其境的感覺和體驗[1]。因此也可以將虛擬現實技術理解為是一種能夠對感官世界進行模擬的計算機仿真系統，其核心技術內容主要包括三個方面：一是對物質實體進行虛擬化;二是對虛擬的事物進行現實呈現;三是高性能的數據處理分析。

1.2 虛擬現實技術的特點

基于以上分析，虛擬現實技術可以讓用戶在一個虛擬的環境中感知視覺、聽覺、觸覺以及嗅覺等，并可以將自己所感知的信息反饋給系統，實現人與虛擬環境之間的互動。虛擬現實技術的特點整體包括四個方面。一是沉浸性，在虛擬現實的環境中客戶除了能夠感受到常規計算機技術的視覺和聽覺外，用戶還能夠感受到力覺、味覺以及嗅覺等，讓人有身臨其境的感覺;二是想象性，用戶在虛擬現實的環境中通過自己的感觀來獲取信息，然后通過對這些信息進行想象推理可以獲得更多的信息，促進自己認知的發展;三是交互性，用戶在虛擬現實環境中可以與環境進行互動，比如用戶抓取物體會產生手握實物的感覺，能夠感受到物體的重量以及材質，用戶如果對物體施加一個外力，物體會發生相應的移動;四是自主性，用戶在虛擬現實環境中可以自主開展各種動作，環境基于用戶的動作會按照物理定律做出相應的被動反應。

2 虛擬現實技術在油田基層生產單元中的應用

2.1 虛擬現實技術在油田員工安全培訓中的應用

油田開發生產是一項復雜系統工程，涵蓋多個領域，涉及多個環節，任何環節都存在著安全隱患。因此油田的開發生產工作對于技術人員的安全意識具有非常高的要求，在這種情況下油田員工的安全教育培訓工作就顯得特別重要。目前我國各個油田均形成了較為系統完善的員工安全培訓機制，具體包括廠級培訓、作業區級培訓、井站級培訓以及多種職業資格培訓等，采用的主要培訓方式包括授課講解、現場操作以及筆試考核等。通過對大量生產事故進行分析，發現生產事故的相關人員工齡普遍在10-15年，這表明工作人員隨著工作年限的增長其工作閱歷和工作經驗越來越豐富，進而導致在實際的生產工作中他們往往憑借經驗進行快速決策，在很大程度上降低了安全意識，進而容易導致安全事故的發生。在事故發生之后人們往往會從血淋淋的現實中總結經驗教訓，真正對安全問題產生重視，做到警鐘長鳴。這也告訴我們人們只有在真正感受到安全事故的慘痛教訓后才能夠真正從心里對安全事故產生畏懼，因此在對油田員工的安全教育培訓中，應用虛擬現實技術虛擬能夠逼近現實的場景，可以有效提升培訓效果。

油田基層生產單元中有很多崗位均具有較高的危險性，為了有效避免安全事故的發生，可以在員工上崗之前應用沉浸式虛擬現實系統構建與工作環境幾乎一致的模擬場景，讓員工在虛擬環境中練習各種操作，掌握操作技巧[2]。通過虛擬現實技術可以模擬出火災爆炸以及毒氣泄漏等各種場景，并這些場景中通過光線、溫度、震動以及氣流等多種物理因素讓人有身臨其境的感覺，進而對事故產生畏懼之心，認真學習各項風險防控措施。

2.2 虛擬現實技術在安全環保領域中的應用

油田開發生產過程中如果發生油氣泄露或者火災等均會對環境產生嚴重的危害并可能導致人員傷亡，因此在油田開發生產中安全環保問題至關重要。通過虛擬現實技術可以在一個三維感觀空間中對事故發生的整個過程進行再現，人們可以從多個角度對事故產生的過程以及原因進行分析。同時人們還可以通過改變某些參數來對環境中的危險源以及設備的設計缺陷等問題進行定位，有助于消除安全隱患，避免事故的發生。此外通過虛擬現實技術還可以開展應急演練。傳統的應急演練主要是設置一些演練題目讓員工進行處置，進而讓員工掌握在應急情況下的各種操作。但是由于演練環境與實際情況存在很大差距，真到應急狀態下員工往往會不知所措，因此傳統的應急演練往往難以取得理想的效果。而通過虛擬現實技術可以讓員工在逼真的虛擬環境中進行演練，員工可以真實的感受到各種事故災難的場景，在各種感觀的刺激下做出最本能的應急反應。因此虛擬現實技術可以顯著改善應急演練效果。

2.3 虛擬現實技術在生產井組中的應用

隨著油田數字化建設的不斷發展，很多油田已經嘗試應用虛擬現實系統。SCADA是較為初級的虛擬現實系統，其可以對生產井組以及相關設備進行二維仿真，并通過計算機屏幕將圖像呈現出來，工作人員可以在電腦屏幕前開展操作。該系統的優點在于成本較低，缺點為沒有實現三維仿真，工作人員在操作中容易受到環境因素的干擾。在今后的發展中三維仿真將是主要的趨勢，工作人員佩帶上相關的頭盔以及手套后，便可以在生產井組三維空間中對各個角落進行巡查，實現無死角監測。此外如果將一些關鍵參數設計到真實的交互設備上，工作人員便不僅可以開展巡查，還能夠在虛擬環境中實現對相關設備的操作，更好保障每臺設備的平穩運行。等到虛擬現實技術發展到一定程度，生產現場便可以不用安排值守人員，工作人員在操控室便可以實現對井場的各項工作。此外如果井場出現任何問題，還可以在虛擬現實環境中進行預警，提醒工作人員及時采取有效防控措施。

2.4 虛擬現實技術在勘探開發中的應用

地震資料和井資料解釋一直是油田勘探開發中的重要工作內容之一，但是非常的復雜繁瑣，要求工作人員具有豐富的地球物理、地質以及油藏知識，并且還要有豐富的想象力。在地震資料和井資料解釋中應用虛擬現實技術，工作人員帶上相應的頭盔和手套后便可以進入地下虛擬的三維空間，工作人員可以基于自己的認識在虛擬空間中確定井位以及分析井網關系等，同時還可以從不同的角度對構造圈閉進行分析，加深對油藏的認識[3]。基于虛擬現實技術的交互性功能，工作人員可以更加全面快速的實現對數據的分析，為油田開發方案的制定以及優化調整提供依據。

在油田開發中修井、壓裂、注聚等也是一些非常重要的工作內容。在傳統工作中這些操作的效果在很大程度上受操作人員業務能力的影響，由于操作人員業務能力參差不齊，進而導致一些措施效果不理想。在這些操作中應用虛擬現實技術可以對井下作業的全過程進行仿真，把井下工具以及作業工藝直觀的成現在工作人員面前，有助于工作人員對施工過程和施工工藝進行評價，提升施工效果。

3 結束語

綜上所述，虛擬現實技術在油田基層生產單元中具有非常廣闊的應用前景，目前我國一些油田在油田基層生產單元生產中也已經開始嘗試應用虛擬現實技術。雖然虛擬現實技術在具體應用中可能還存在一些問題和不足，但是隨著我國數字化油田建設的不斷發展以及虛擬現實技術的不斷成熟和完善，虛擬現實技術將會在油田建設中發揮更大的作用。

參考文獻：

[1]任捷，史紀強.基于Web虛擬三維現實（VR）技術的展示設計與實現[J].油氣地球物理，2019，17（01）：52-55.

[2]張鷺.虛擬現實技術在油田安全教育培訓中的應用[J].科技創新與生產力，2018（01）：115-117.

[3]李賦真.石油勘探中虛擬現實技術的應用探究[J].中國石油和化工標準與質量，2018，38（02）：170-171.