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字技術提高海上作業運營效率

時間：2020-06-16 16:02 來源： 作者:許京國 渤海鉆探


直到最近，增強現實（AR）和虛擬現實（VR）技術主要用作游戲產業的娛樂產品。然而，在過去12個月里，為了降低成本和提高運營效率，石油公司和服務公司增加了AR/VR的應用，將其納入了協助解決問題、規劃和設計方面的專業應用。AR代表一些利用增強的可視化硬件、手段和方法等方面的技術。各種技術的結合創造了新的環境，其中數字與物理對象及其數據共存與技術間的相互影響，增強了現實世界的用戶體驗。哈里伯頓公司Baroid率先采用了VR這項技術，在此戰略中，通過降低成本和提高運營效率來幫助推動行業的數字轉型，從而實現公司資產價值的最大化。


挑戰與數字方案

傳統的海上鉆井平臺的勘察需要長達10天的專家時間，其中實際只有3天在鉆機現場，隨后的7天為報告和生成鉆機布局的時間。此外，還有與鉆機遷移及惡劣天氣延誤、以及向客戶介紹和由客戶評估的時間。等待審批、與工程團隊合作進行產品定制及部署準備等工作也會產生額外的延誤，這些可能會導致數周的時間延誤，增加數千甚至數萬美元的勘察成本。石油公司或運營商們需要新的技術來降低成本，提高海上惡劣環境的運營效率。

為了解決這些問題，哈里伯頓Baroid開發了沉浸式AR和VR解決方案。這樣，石油公司可以提高海上作業固控和流體管控設備鉆機勘察和審核的準確性，提高運營效率可以節省多天的鉆機時間、消除不確定性和降低成本。通過采用沉浸式AR和VR解決方案，可將勘察分配給鉆機人員，讓專家們同時管理多個項目。工程與運營商之間的審核、報告生成和參與、共享實時數據或點查閱記錄等都可以同時進行，非實時情況下，可在請求后的96小時內為客戶提供一個完整詳細且可操作的模型。通過這種方法，從設計到施工所用的時間可以大大縮短。

實現這一新的“現實”的第一步是使用一個頭盔安裝的微軟全息透鏡，該裝置配有AR和VR技術的軟件應用程序。一位呆在平臺上的非專業用戶可以使用這項技術，利用沉浸式全息模型查看器，按1：1比例構建的設備模型數字式地精確疊加到現有物理鉆機空間之中。見圖1，使用一個頭盔安裝的查看器，鉆機人員可以數字式地將設備的比例模型疊加到現有的物理鉆機空間中。
 
 一種專有的轉換方法從已構建的3D模型中除去無關的幾何圖形，而不至于損失分辨率，確保3D全息物體對象文件迅速加載，并能輕松操控。文件轉換的效率還可確保大量的設備清單能夠存放在頭盔的組件中，從而消除海上環境常見的有限或零帶寬條件下的運行挑戰。

應用軟件借助一個定制的用戶界面通過語音或手勢進行訪問。微軟全息透鏡能夠解釋超過25萬多個離散的手勢動作；用戶可在三維空間中實現精準的物體操控，同時可以虛擬地測量所有物體的凈空間隔，以確保最佳的設備布局和安置。用戶還可通過鉆機平臺的點查閱來記錄所有真實和增強的對象的照片、視頻和音頻，以及與工程人員或運營商的管理層一同查閱。同時，采用沉浸式虛擬映射系統中的快速廣域掃描功能，用戶可以做到對鉆機相應的各個空間進行一個1厘米分辨率的掃描，并可訪問其路徑，以便后續建模與仿真。曾經要求一個專業的第三方團隊將昂貴和復雜的激光掃描硬件運送到鉆機現場，而現在只需一名工人就可做到類似的結果，作為常規作業的一部分，只需一個簡單的任務指令即可。見圖2，一名非技術用戶采用快速廣域掃描功能，即可掃描鉆機的各個空間。
 
沉浸式虛擬映射技術采用一種基于專利的方法。該方法利用微軟全息透鏡的本機空間位置功能在用戶視覺視場內連續自動地掃描所在的周圍環境。該應用允許用戶激活和控制這一本機功能，創建一種多面或多角的網格，網格可以每平方米1200個多邊形的最佳分辨率被保存。

效益化的實現

在過去的12個月里，該公司已對沉浸式AR/VR技術進行了測試，并商業化地將該技術運用到了美國和英國陸上鉆機和海上鉆井平臺的布局中。增強現實AR可實現更快的決策。在位于英國一個碼頭附近的兩部海上鉆井平臺上，沉浸式AR/VR解決方案得到了良好的運用，以評估一組鉆機固控設備和分離裝置安裝的可能性。演練對除氣器和振動篩區域、固井動力裝置、固井泵裝置、旋轉鉆臺、以及管子甲板進行了完整的掃描。AR/VR技術生成了一個鉆機現場的3D全息模型展示，捕獲了精準和詳細的測量值和準確無誤面積展示。見圖3，使用該系統的全息模型查看器，分離和復原裝置被虛擬地放置在了平臺上。
 
使用微軟全息透鏡，現場專家對該區域進行了總計5小時的掃描。使用沉浸式全息模型查看器，用戶能夠快速評估位置的適宜性，估量安全性和維護間隙，以及記錄點查閱的視頻和音頻評論，供BaraSolve工程團隊在不到60分鐘內使用。接著，提取掃描并生成一個AR和VR就緒的原始網格花費了1小時，4小時用于將結果處理成一個完全沉浸式的VR就緒模型。由于掃描是由一名現場技術人員完成的，這部自升式鉆井平臺的部署證明，即使是對設備熟悉程度最低的人員也能輕松地對鉆機環境進行一個功能性的掃描，并且能快速創建出該平臺空間精準的3D - VR模型。

能夠將設備放置在鉆機現場的3D全息圖中是為運營商提供的一個主要區分手段，所需設備從一個3D模型庫中以1：1的比例放置就位，隨著3D全息圖被固定于一個位置，技術人員就能環游設備與空間，獲得一個設備空間看上去形態如何的真實體驗。在佩戴耳機時，用戶可以識別任何潛在的沖突并模擬設備提升與放置，從而在布置物理設備的安放之前提供更大的信心。此外，技術人員還拍攝了照片和視頻，并與辦公室的工程師們進行了分享，從而能夠實現實時決策，節省運營商的時間和金錢，同時還能提高運營效率。圖4，鉆機人員使用虛擬映射技術開發了一個德克薩斯州陸上鉆機優化的AR和VR模型。
 
 陸上能力。在德克薩斯州，人們花費了4小時成功掃描了固控設備、鉆臺、鉆井巖屑處理系統、動力裝置、泥漿循環系統、固體巖屑傾瀉、防噴器BOP設備、以及鉆機地面設施，見圖4。通過掃描，創建和優化了原始網格，生成了一個固控設備和占地范圍的AR和VR就緒模型。通過與運營商合作，對新的熱泥漿回收系統的布局實時地進行了優化，從而加快了決策效率。增值效益。沉浸式增強現實AR和虛擬現實VR解決方案為非技術鉆井人員提供了支持，同時又提高了運營效率、準確性和交流能力。沉浸式AR/VR技術獨特的組合增強了服務商和運營商之間的協作，同時，對最佳系統設計的高效交付和安裝提振了強有力的信心，同時還減少了重復和失誤。該技術可縮短整體的執行時間、降低成本，使資產價值最大化。
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