石油勘探开发中虚拟现实技术应用研究

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石油勘探开发中虚拟现实技术应用研究摘要：作为一种重要的可视化研究设计、数据分析和协助决策工具，虚拟现实技术在石油勘探开发中得到了广泛的应用。目前由于虚拟现实技术在地震资料解释、钻井工程、油田开发工程、海洋石油工程等方面的引用，给石油勘探开发带来了广阔的发展前景。本文首先对虚拟现实技术做了基本概述，然后阐述了虚拟现实技术在石油勘探中的显著优势，最后论述了该技术在石油勘探中的具体运用。关键词：石油勘探开发虚拟现实技术运用石油勘探开发是一项复杂精密的系统工程，需要尽最大可能的获取地下各种信息资料。而虚拟现实技术能够提供可视化的研究设计和数据分析，这从整体上改变了石油勘探开发的工作模式和方法，提高了勘探工作的效率和准确性。因此，加强有关虚拟现实技术在石油勘探开发中的应用分析，对于进一步深入该技术在石油勘探中的应用、提高石油勘探的质量和效率具有重要意义。一、虚拟现实技术概述虚拟现实技术是在20世纪90年代左右兴起的一门全新的综合性信息处理技术，是计算机和用户之间一种较为理想的人机交互界面形式。使用者可以用一种自然方式与计算机生成的虚拟环境之间进行互动，通过人与计算机的交互来实现人与数据之间 的交互。虚拟现实技术是以控制学、心理学、数据库设计、计算机图形设计、电子学和实时分布系统等多种学科为理论基础，进行了数字图像处理技术、可视化技术、传感技术和多媒体技术等多种信息技术的融合，通过三维立体显示器、头盔显示器、立体眼镜、三维立体显示器、三维鼠标、数据手套、操纵杆等多种传感装置，充分将计算机生成的虚拟环境与使用者进行结合。使用者可以深入到虚拟环境中，经过传感系统和虚拟环境之间的实时交互，能够形成听觉、触觉和视觉的多种感知。[1]虚拟现实技术具有三个主要特征：（1）交互性。计算机生成的虚拟环境是一个经过开发的环境，能够通过监视和控制装置对参与者产生影响或被参与者影响，能够实时响应和反馈参与者的各种有效反应。（2）沉浸性。由于投影系统和计算机系统生成的虚拟环境具有三维立体效果，同时使用者能够从多种感官通道进行感知，这使参与者能够深入到虚拟环境中，产生虚拟环境的“真实”幻觉，使参与者全方位的沉浸在了虚拟环境中。（3）想象性。虚拟现实是一个高级用户操作界面的同时也是一个强大的显示系统。它通过夸张的形式来反映设计者的设想，其功能也比传统的图纸更生动更强大，有利于人们创造性思维的发挥。二、虚拟现实技术在石油勘探中的显著优势虚拟现实技术能够在石油勘探中得到广泛应用，是因为相比其他技术它具有更加显著的优势： 1•构建了协同式的工作环境若图形工作的利用可以使个人工作效率得到有效的提高，那么虚拟现实技术的应用则可以使团队的工作效率得到更大程度的提高。虚拟现实技术的多学科知识成果的一体化显示作用，可以在更高层次上完成不同学科类别知识的共享，同时也为多学科工作人员的协同式工作提供了更多有利的条件。虚拟现实技术系统的重要作用就在于为地质、地震、岩石物理和钻井等不同类别工程人员的共同工作创造了协同式的工作环境。协同式环境的形成，彻底的突破了过去的对地下石油资源和油气认识的分裂开的专业领域研究流程和鼓励的传统顺序研究过程，最终实现了勘探决策和研究中不同学科类别工程人员的认识、经验等智力资源的共享，从而有效提高了石油勘探的工作效率，减少了石油勘探的工作周期，同时提高石油勘探的精确性，促进企业做出最合理、经济的决策。[2]2.显示了全面的三维环境利用本身具有的强大的'‘一体化”技术，虚拟现实技术系统能够将石油勘探中不同专业和不同学科的数据分析结果在同一个虚拟的环境中进行显示。在地震勘探和解释研究领域，采用全过程三维地震解释大三维工区，使工作人员能够获得宏观整体性认识，脱离了以前的那种工作站显示屏的狭小区域，这对于宏观研究油气坳陷、凹陷和全部盆地提供 了重要手段。同时多学科数据和多宗地震属性数据的相互印证和联合显示，全面克服了人们无法对隐蔽性油气进行观测和勘探研究的缺陷，以此全方位实现了在虚拟环境中估算异常地质和精细展示储层分布的可能。三、虚拟现实技术在石油勘探中的具体应用1.钻探跟踪决策和钻井轨迹设计优化虚拟现实技术能够完成对地震数据和其他各种属性体的虚拟化显示，同时能够在同一个虚拟立体空间内完成对各种油井数据和井轨迹的共同显示，这为钻探跟踪决策和井眼轨迹设计提供给了强大的手段。在地质勘探过程中可以根据最新的钻井成果对过去的地质认识模型进行修改，同时可以利用修改后的地址认识模型对未来的调整方案和钻井进程提供指导；通过虚拟现实技术的应用平台，钻井工程人员和地质工程人员可以进行协同式工作，能够在地质设计的过程中不断优化定向井的工程设计；利用井场实时监控设备和网络分析软件，可以实现钻井数据向虚拟现实系统的顺利传输，勘探工程人员以此能够实时监控钻井工程。[3]2.对复杂勘探取得综合地质研究和三维解释虚拟现实技术生成的虚拟空间能够“一体化解释”地震数据，对三维地震数据具有的地质构造闭合的各种信息进行了全面的利用，节省了过去的二维剖面解释完成后再进行断层闭合和组合研究的流程，有利于解释精度的提高；虚拟现实技术能够对属性体进行全方位的子体追踪，这样可以确 定属性提空间分布形态，并进行体积计算，同时还可以研究其内部各种形态变化；勘探人员可以利用多项勘探数据和三维地质模型的立体动态显示，全面认识了解各种数据和地质模型之间的空间关系；勘探人员可以利用薄层雕刻和透明体渲染技术直观及时地发现河道砂体等岩性和地层异常属性体；能够将已有成果和多重属性体在虚拟三维空间内同时进行多体透视显示，帮助勘探人员对解释成果和多重地质资料进行综合分析，有利于钻探目标的优先选择。结束语：作为一种全面的数据分析、协同工作、规划设计、决策支持的有效工具，虚拟现实技术在石油勘探开发中显示出了巨大的优势，为石油勘探工作提供了有效措施和手段。我国应加大虚拟现实技术在石油勘探中的应用，充分发挥虚拟现实技术的增效、增殖和节省成本的作用，努力提高国内的石油勘探开发水平。参考文献：[1]赵改善•勘探开发中虚拟现实技术的应用与展望[J].勘探地球物理进展.2011,05(35)：57-58[2]张二华，马仁安，赵春霞，杨静宇.用可视化技术分析虚拟现实环境下三维地震数据场的研究[J].CT理论与应用研究.2012,13(14)：74-75[3]孔小利，陈建军，马小晨•虚拟现实地震资料解释平台的应用研究[J]•石油天然气学报.2012,12(29)：62-63