虚拟现实技术在油田基层生产单元中的应用分析

石宝山 吕志成 徐燕

摘 要：目前虚拟现实技术已经在油田开发生产中逐步应用，并且体现出了良好的应用前景。为了加深对虚拟现实技术的理解，促进其在油田开发生产中发挥更大的作用，本文首先对虚拟现实技术进行了分析，在此基础上重点对虚拟现实技术在油田基层生产单元中的应用进行了论述。

关键词：虚拟现实技术;油田;基层生产单元

目前我国很多油田都进入了开发中后期，油田的含水率升高，产能下降，叠加劳动成本提高一级安全环保等其他因素的影响，油田的生产矛盾较为突出。在这种情况下在油田基层生产单元中充分利用虚拟现实技术，对于防控安全风险、降低劳动强度以及提高生产效率均具有重要意义。

1 虚拟现实技术概述

1.1 虚拟现实技术概念

虚拟现实技术是“一种基于可计算信息的沉浸式交互环境”。虚拟现实技术通过计算机将视觉、听觉、触觉以及嗅觉等多种感官信息进行融合，生成一个模拟的感官环境，用户在该虚拟环境中会产生一种身临其境的感觉和体验[1]。因此也可以将虚拟现实技术理解为是一种能够对感官世界进行模拟的计算机仿真系统，其核心技术内容主要包括三个方面：一是对物质实体进行虚拟化;二是对虚拟的事物进行现实呈现;三是高性能的数据处理分析。

1.2 虚拟现实技术的特点

基于以上分析，虚拟现实技术可以让用户在一个虚拟的环境中感知视觉、听觉、触觉以及嗅觉等，并可以将自己所感知的信息反馈给系统，实现人与虚拟环境之间的互动。虚拟现实技术的特点整体包括四个方面。一是沉浸性，在虚拟现实的环境中客户除了能够感受到常规计算机技术的视觉和听觉外，用户还能够感受到力觉、味觉以及嗅觉等，让人有身临其境的感觉;二是想象性，用户在虚拟现实的环境中通过自己的感观来获取信息，然后通过对这些信息进行想象推理可以获得更多的信息，促进自己认知的发展;三是交互性，用户在虚拟现实环境中可以与环境进行互动，比如用户抓取物体会产生手握实物的感觉，能够感受到物体的重量以及材质，用户如果对物体施加一个外力，物体会发生相应的移动;四是自主性，用户在虚拟现实环境中可以自主开展各种动作，环境基于用户的动作会按照物理定律做出相应的被动反应。

2 虚拟现实技术在油田基层生产单元中的应用

2.1 虚拟现实技术在油田员工安全培训中的应用

油田开发生产是一项复杂系统工程，涵盖多个领域，涉及多个环节，任何环节都存在着安全隐患。因此油田的开发生产工作对于技术人员的安全意识具有非常高的要求，在这种情况下油田员工的安全教育培训工作就显得特别重要。目前我国各个油田均形成了较为系统完善的员工安全培训机制，具体包括厂级培训、作业区级培训、井站级培训以及多种职业资格培训等，采用的主要培训方式包括授课讲解、现场操作以及笔试考核等。通过对大量生产事故进行分析，发现生产事故的相关人员工龄普遍在10-15年，这表明工作人员随着工作年限的增长其工作阅历和工作经验越来越丰富，进而导致在实际的生产工作中他们往往凭借经验进行快速决策，在很大程度上降低了安全意识，进而容易导致安全事故的发生。在事故发生之后人们往往会从血淋淋的现实中总结经验教训，真正对安全问题产生重视，做到警钟长鸣。这也告诉我们人们只有在真正感受到安全事故的惨痛教训后才能够真正从心里对安全事故产生畏惧，因此在对油田员工的安全教育培训中，应用虚拟现实技术虚拟能够逼近现实的场景，可以有效提升培训效果。

油田基层生产单元中有很多岗位均具有较高的危险性，为了有效避免安全事故的发生，可以在员工上岗之前应用沉浸式虚拟现实系统构建与工作环境几乎一致的模拟场景，让员工在虚拟环境中练习各种操作，掌握操作技巧[2]。通过虚拟现实技术可以模拟出火灾爆炸以及毒气泄漏等各种场景，并这些场景中通过光线、温度、震动以及气流等多种物理因素让人有身临其境的感觉，进而对事故产生畏惧之心，认真学习各项风险防控措施。

2.2 虚拟现实技术在安全环保领域中的应用

油田开发生产过程中如果发生油气泄露或者火灾等均会对环境产生严重的危害并可能导致人员伤亡，因此在油田开发生产中安全环保问题至关重要。通过虚拟现实技术可以在一个三维感观空间中对事故发生的整个过程进行再现，人们可以从多个角度对事故产生的过程以及原因进行分析。同时人们还可以通过改变某些参数来对环境中的危险源以及设备的设计缺陷等问题进行定位，有助于消除安全隐患，避免事故的发生。此外通过虚拟现实技术还可以开展应急演练。传统的应急演练主要是设置一些演练题目让员工进行处置，进而让员工掌握在应急情况下的各种操作。但是由于演练环境与实际情况存在很大差距，真到应急状态下员工往往会不知所措，因此传统的应急演练往往难以取得理想的效果。而通过虚拟现实技术可以让员工在逼真的虚拟环境中进行演练，员工可以真实的感受到各种事故灾难的场景，在各种感观的刺激下做出最本能的应急反应。因此虚拟现实技术可以显著改善应急演练效果。

2.3 虚拟现实技术在生产井组中的应用

随着油田数字化建设的不断发展，很多油田已经尝试应用虚拟现实系统。SCADA是较为初级的虚拟现实系统，其可以对生产井组以及相关设备进行二维仿真，并通过计算机屏幕将图像呈现出来，工作人员可以在电脑屏幕前开展操作。该系统的优点在于成本较低，缺点为没有实现三维仿真，工作人员在操作中容易受到环境因素的干扰。在今后的发展中三维仿真将是主要的趋势，工作人员佩带上相关的头盔以及手套后，便可以在生产井组三维空间中对各个角落进行巡查，实现无死角监测。此外如果将一些关键参数设计到真实的交互设备上，工作人员便不仅可以开展巡查，还能够在虚拟环境中实现对相关设备的操作，更好保障每台设备的平稳运行。等到虚拟现实技术发展到一定程度，生产现场便可以不用安排值守人员，工作人员在操控室便可以实现对井场的各项工作。此外如果井场出现任何问题，还可以在虚拟现实环境中进行预警，提醒工作人员及时采取有效防控措施。

2.4 虚拟现实技术在勘探开发中的应用

地震资料和井资料解释一直是油田勘探开发中的重要工作内容之一，但是非常的复杂繁琐，要求工作人员具有丰富的地球物理、地质以及油藏知识，并且还要有丰富的想象力。在地震资料和井资料解释中应用虚拟现实技术，工作人员带上相应的头盔和手套后便可以进入地下虚拟的三维空间，工作人员可以基于自己的认识在虚拟空间中确定井位以及分析井网关系等，同时还可以从不同的角度对构造圈闭进行分析，加深对油藏的认识[3]。基于虚拟现实技术的交互性功能，工作人员可以更加全面快速的实现对数据的分析，为油田开发方案的制定以及优化调整提供依据。

在油田开发中修井、压裂、注聚等也是一些非常重要的工作内容。在传统工作中這些操作的效果在很大程度上受操作人员业务能力的影响，由于操作人员业务能力参差不齐，进而导致一些措施效果不理想。在这些操作中应用虚拟现实技术可以对井下作业的全过程进行仿真，把井下工具以及作业工艺直观的成现在工作人员面前，有助于工作人员对施工过程和施工工艺进行评价，提升施工效果。

3 结束语

综上所述，虚拟现实技术在油田基层生产单元中具有非常广阔的应用前景，目前我国一些油田在油田基层生产单元生产中也已经开始尝试应用虚拟现实技术。虽然虚拟现实技术在具体应用中可能还存在一些问题和不足，但是随着我国数字化油田建设的不断发展以及虚拟现实技术的不断成熟和完善，虚拟现实技术将会在油田建设中发挥更大的作用。

参考文献：

[1]任捷，史纪强.基于Web虚拟三维现实（VR）技术的展示设计与实现[J].油气地球物理，2019，17（01）：52-55.

[2]张鹭.虚拟现实技术在油田安全教育培训中的应用[J].科技创新与生产力，2018（01）：115-117.

[3]李赋真.石油勘探中虚拟现实技术的应用探究[J].中国石油和化工标准与质量，2018，38（02）：170-171.