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字技術(shù)提高海上作業(yè)運(yùn)營(yíng)效率
時(shí)間：2020-06-16 16:02
來源：
作者:許京國(guó) 渤海鉆探
直到最近，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)主要用作游戲產(chǎn)業(yè)的娛樂產(chǎn)品。然而，在過去12個(gè)月里，為了降低成本和提高運(yùn)營(yíng)效率，石油公司和服務(wù)公司增加了AR/VR的應(yīng)用，將其納入了協(xié)助解決問題、規(guī)劃和設(shè)計(jì)方面的專業(yè)應(yīng)用。AR代表一些利用增強(qiáng)的可視化硬件、手段和方法等方面的技術(shù)。各種技術(shù)的結(jié)合創(chuàng)造了新的環(huán)境，其中數(shù)字與物理對(duì)象及其數(shù)據(jù)共存與技術(shù)間的相互影響，增強(qiáng)了現(xiàn)實(shí)世界的用戶體驗(yàn)。哈里伯頓公司Baroid率先采用了VR這項(xiàng)技術(shù)，在此戰(zhàn)略中，通過降低成本和提高運(yùn)營(yíng)效率來幫助推動(dòng)行業(yè)的數(shù)字轉(zhuǎn)型，從而實(shí)現(xiàn)公司資產(chǎn)價(jià)值的最大化。
挑戰(zhàn)與數(shù)字方案
傳統(tǒng)的海上鉆井平臺(tái)的勘察需要長(zhǎng)達(dá)10天的專家時(shí)間，其中實(shí)際只有3天在鉆機(jī)現(xiàn)場(chǎng)，隨后的7天為報(bào)告和生成鉆機(jī)布局的時(shí)間。此外，還有與鉆機(jī)遷移及惡劣天氣延誤、以及向客戶介紹和由客戶評(píng)估的時(shí)間。等待審批、與工程團(tuán)隊(duì)合作進(jìn)行產(chǎn)品定制及部署準(zhǔn)備等工作也會(huì)產(chǎn)生額外的延誤，這些可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)周的時(shí)間延誤，增加數(shù)千甚至數(shù)萬美元的勘察成本。石油公司或運(yùn)營(yíng)商們需要新的技術(shù)來降低成本，提高海上惡劣環(huán)境的運(yùn)營(yíng)效率。
為了解決這些問題，哈里伯頓Baroid開發(fā)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(yè)固控和流體管控設(shè)備鉆機(jī)勘察和審核的準(zhǔn)確性，提高運(yùn)營(yíng)效率可以節(jié)省多天的鉆機(jī)時(shí)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(jī)人員，讓專家們同時(shí)管理多個(gè)項(xiàng)目。工程與運(yùn)營(yíng)商之間的審核、報(bào)告生成和參與、共享實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或點(diǎn)查閱記錄等都可以同時(shí)進(jìn)行，非實(shí)時(shí)情況下，可在請(qǐng)求后的96小時(shí)內(nèi)為客戶提供一個(gè)完整詳細(xì)且可操作的模型。通過這種方法，從設(shè)計(jì)到施工所用的時(shí)間可以大大縮短。
實(shí)現(xiàn)這一新的“現(xiàn)實(shí)”的第一步是使用一個(gè)頭盔安裝的微軟全息透鏡，該裝置配有AR和VR技術(shù)的軟件應(yīng)用程序。一位呆在平臺(tái)上的非專業(yè)用戶可以使用這項(xiàng)技術(shù)，利用沉浸式全息模型查看器，按1：1比例構(gòu)建的設(shè)備模型數(shù)字式地精確疊加到現(xiàn)有物理鉆機(jī)空間之中。見圖1，使用一個(gè)頭盔安裝的查看器，鉆機(jī)人員可以數(shù)字式地將設(shè)備的比例模型疊加到現(xiàn)有的物理鉆機(jī)空間中。
一種專有的轉(zhuǎn)換方法從已構(gòu)建的3D模型中除去無關(guān)的幾何圖形，而不至于損失分辨率，確保3D全息物體對(duì)象文件迅速加載，并能輕松操控。文件轉(zhuǎn)換的效率還可確保大量的設(shè)備清單能夠存放在頭盔的組件中，從而消除海上環(huán)境常見的有限或零帶寬條件下的運(yùn)行挑戰(zhàn)。
應(yīng)用軟件借助一個(gè)定制的用戶界面通過語音或手勢(shì)進(jìn)行訪問。微軟全息透鏡能夠解釋超過25萬多個(gè)離散的手勢(shì)動(dòng)作；用戶可在三維空間中實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的物體操控，同時(shí)可以虛擬地測(cè)量所有物體的凈空間隔，以確保最佳的設(shè)備布局和安置。用戶還可通過鉆機(jī)平臺(tái)的點(diǎn)查閱來記錄所有真實(shí)和增強(qiáng)的對(duì)象的照片、視頻和音頻，以及與工程人員或運(yùn)營(yíng)商的管理層一同查閱。同時(shí)，采用沉浸式虛擬映射系統(tǒng)中的快速?gòu)V域掃描功能，用戶可以做到對(duì)鉆機(jī)相應(yīng)的各個(gè)空間進(jìn)行一個(gè)1厘米分辨率的掃描，并可訪問其路徑，以便后續(xù)建模與仿真。曾經(jīng)要求一個(gè)專業(yè)的第三方團(tuán)隊(duì)將昂貴和復(fù)雜的激光掃描硬件運(yùn)送到鉆機(jī)現(xiàn)場(chǎng)，而現(xiàn)在只需一名工人就可做到類似的結(jié)果，作為常規(guī)作業(yè)的一部分，只需一個(gè)簡(jiǎn)單的任務(wù)指令即可。見圖2，一名非技術(shù)用戶采用快速?gòu)V域掃描功能，即可掃描鉆機(jī)的各個(gè)空間。
沉浸式虛擬映射技術(shù)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(jī)空間位置功能在用戶視覺視場(chǎng)內(nèi)連續(xù)自動(dòng)地掃描所在的周圍環(huán)境。該應(yīng)用允許用戶激活和控制這一本機(jī)功能，創(chuàng)建一種多面或多角的網(wǎng)格，網(wǎng)格可以每平方米1200個(gè)多邊形的最佳分辨率被保存。
效益化的實(shí)現(xiàn)
在過去的12個(gè)月里，該公司已對(duì)沉浸式AR/VR技術(shù)進(jìn)行了測(cè)試，并商業(yè)化地將該技術(shù)運(yùn)用到了美國(guó)和英國(guó)陸上鉆機(jī)和海上鉆井平臺(tái)的布局中。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR可實(shí)現(xiàn)更快的決策。在位于英國(guó)一個(gè)碼頭附近的兩部海上鉆井平臺(tái)上，沉浸式AR/VR解決方案得到了良好的運(yùn)用，以評(píng)估一組鉆機(jī)固控設(shè)備和分離裝置安裝的可能性。演練對(duì)除氣器和振動(dòng)篩區(qū)域、固井動(dòng)力裝置、固井泵裝置、旋轉(zhuǎn)鉆臺(tái)、以及管子甲板進(jìn)行了完整的掃描。AR/VR技術(shù)生成了一個(gè)鉆機(jī)現(xiàn)場(chǎng)的3D全息模型展示，捕獲了精準(zhǔn)和詳細(xì)的測(cè)量值和準(zhǔn)確無誤面積展示。見圖3，使用該系統(tǒng)的全息模型查看器，分離和復(fù)原裝置被虛擬地放置在了平臺(tái)上。
使用微軟全息透鏡，現(xiàn)場(chǎng)專家對(duì)該區(qū)域進(jìn)行了總計(jì)5小時(shí)的掃描。使用沉浸式全息模型查看器，用戶能夠快速評(píng)估位置的適宜性，估量安全性和維護(hù)間隙，以及記錄點(diǎn)查閱的視頻和音頻評(píng)論，供BaraSolve工程團(tuán)隊(duì)在不到60分鐘內(nèi)使用。接著，提取掃描并生成一個(gè)AR和VR就緒的原始網(wǎng)格花費(fèi)了1小時(shí)，4小時(shí)用于將結(jié)果處理成一個(gè)完全沉浸式的VR就緒模型。由于掃描是由一名現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員完成的，這部自升式鉆井平臺(tái)的部署證明，即使是對(duì)設(shè)備熟悉程度最低的人員也能輕松地對(duì)鉆機(jī)環(huán)境進(jìn)行一個(gè)功能性的掃描，并且能快速創(chuàng)建出該平臺(tái)空間精準(zhǔn)的3D - VR模型。
能夠?qū)⒃O(shè)備放置在鉆機(jī)現(xiàn)場(chǎng)的3D全息圖中是為運(yùn)營(yíng)商提供的一個(gè)主要區(qū)分手段，所需設(shè)備從一個(gè)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(gè)位置，技術(shù)人員就能環(huán)游設(shè)備與空間，獲得一個(gè)設(shè)備空間看上去形態(tài)如何的真實(shí)體驗(yàn)。在佩戴耳機(jī)時(shí)，用戶可以識(shí)別任何潛在的沖突并模擬設(shè)備提升與放置，從而在布置物理設(shè)備的安放之前提供更大的信心。此外，技術(shù)人員還拍攝了照片和視頻，并與辦公室的工程師們進(jìn)行了分享，從而能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)決策，節(jié)省運(yùn)營(yíng)商的時(shí)間和金錢，同時(shí)還能提高運(yùn)營(yíng)效率。圖4，鉆機(jī)人員使用虛擬映射技術(shù)開發(fā)了一個(gè)德克薩斯州陸上鉆機(jī)優(yōu)化的AR和VR模型。
陸上能力。在德克薩斯州，人們花費(fèi)了4小時(shí)成功掃描了固控設(shè)備、鉆臺(tái)、鉆井巖屑處理系統(tǒng)、動(dòng)力裝置、泥漿循環(huán)系統(tǒng)、固體巖屑傾瀉、防噴器BOP設(shè)備、以及鉆機(jī)地面設(shè)施，見圖4。通過掃描，創(chuàng)建和優(yōu)化了原始網(wǎng)格，生成了一個(gè)固控設(shè)備和占地范圍的AR和VR就緒模型。通過與運(yùn)營(yíng)商合作，對(duì)新的熱泥漿回收系統(tǒng)的布局實(shí)時(shí)地進(jìn)行了優(yōu)化，從而加快了決策效率。增值效益。沉浸式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR和虛擬現(xiàn)實(shí)VR解決方案為非技術(shù)鉆井人員提供了支持，同時(shí)又提高了運(yùn)營(yíng)效率、準(zhǔn)確性和交流能力。沉浸式AR/VR技術(shù)獨(dú)特的組合增強(qiáng)了服務(wù)商和運(yùn)營(yíng)商之間的協(xié)作，同時(shí)，對(duì)最佳系統(tǒng)設(shè)計(jì)的高效交付和安裝提振了強(qiáng)有力的信心，同時(shí)還減少了重復(fù)和失誤。該技術(shù)可縮短整體的執(zhí)行時(shí)間、降低成本，使資產(chǎn)價(jià)值最大化。
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