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字技術(shù)提高海上作業(yè)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(xiàn)實（AR）和虛擬現(xiàn)實（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個月里，為了降低成本和提高運營效率，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)計方面的專業(yè)應(yīng)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(shù)。各種技術(shù)的結(jié)合創(chuàng)造了新的環(huán)境，其中數(shù)字與物理對象及其數(shù)據(jù)共存與技術(shù)間的相互影響，增強了現(xiàn)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(shù)，在此戰(zhàn)略中，通過降低成本和提高運營效率來幫助推動行業(yè)的數(shù)字轉(zhuǎn)型，從而實現(xiàn)公司資產(chǎn)價值的最大化。
挑戰(zhàn)與數(shù)字方案
傳統(tǒng)的海上鉆井平臺的勘察需要長達(dá)10天的專家時間，其中實際只有3天在鉆機現(xiàn)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(chǎn)品定制及部署準(zhǔn)備等工作也會產(chǎn)生額外的延誤，這些可能會導(dǎo)致數(shù)周的時間延誤，增加數(shù)千甚至數(shù)萬美元的勘察成本。石油公司或運營商們需要新的技術(shù)來降低成本，提高海上惡劣環(huán)境的運營效率。
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)備鉆機勘察和審核的準(zhǔn)確性，提高運營效率可以節(jié)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(shù)據(jù)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(nèi)為客戶提供一個完整詳細(xì)且可操作的模型。通過這種方法，從設(shè)計到施工所用的時間可以大大縮短。
實現(xiàn)這一新的“現(xiàn)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(shù)的軟件應(yīng)用程序。一位呆在平臺上的非專業(yè)用戶可以使用這項技術(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(shù)字式地將設(shè)備的比例模型疊加到現(xiàn)有的物理鉆機空間中。
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行挑戰(zhàn)。
應(yīng)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(xiàn)精準(zhǔn)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(shè)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(tǒng)中的快速廣域掃描功能，用戶可以做到對鉆機相應(yīng)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(xù)建模與仿真。曾經(jīng)要求一個專業(yè)的第三方團隊將昂貴和復(fù)雜的激光掃描硬件運送到鉆機現(xiàn)場，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，只需一個簡單的任務(wù)指令即可。見圖2，一名非技術(shù)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(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空間位置功能在用戶視覺視場內(nèi)連續(xù)自動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個多邊形的最佳分辨率被保存。
效益化的實現(xiàn)
在過去的12個月里，該公司已對沉浸式AR/VR技術(shù)進行了測試，并商業(yè)化地將該技術(shù)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(xiàn)實AR可實現(xiàn)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(shè)備和分離裝置安裝的可能性。演練對除氣器和振動篩區(qū)域、固井動力裝置、固井泵裝置、旋轉(zhuǎn)鉆臺、以及管子甲板進行了完整的掃描。AR/VR技術(shù)生成了一個鉆機現(xiàn)場的3D全息模型展示，捕獲了精準(zhǔn)和詳細(xì)的測量值和準(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上。
使用微軟全息透鏡，現(xiàn)場專家對該區(qū)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(nèi)使用。接著，提取掃描并生成一個AR和VR就緒的原始網(wǎng)格花費了1小時，4小時用于將結(jié)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(xiàn)場技術(shù)人員完成的，這部自升式鉆井平臺的部署證明，即使是對設(shè)備熟悉程度最低的人員也能輕松地對鉆機環(huán)境進行一個功能性的掃描，并且能快速創(chuàng)建出該平臺空間精準(zhǔn)的3D - VR模型。
能夠?qū)⒃O(shè)備放置在鉆機現(xiàn)場的3D全息圖中是為運營商提供的一個主要區(qū)分手段，所需設(shè)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(shù)人員就能環(huán)游設(shè)備與空間，獲得一個設(shè)備空間看上去形態(tài)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(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行了分享，從而能夠?qū)崿F(xiàn)實時決策，節(jié)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(shù)開發(fā)了一個德克薩斯州陸上鉆機優(yōu)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(shè)備、鉆臺、鉆井巖屑處理系統(tǒng)、動力裝置、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，生成了一個固控設(shè)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(tǒng)的布局實時地進行了優(yōu)化，從而加快了決策效率。增值效益。沉浸式增強現(xiàn)實AR和虛擬現(xiàn)實VR解決方案為非技術(shù)鉆井人員提供了支持，同時又提高了運營效率、準(zhǔn)確性和交流能力。沉浸式AR/VR技術(shù)獨特的組合增強了服務(wù)商和運營商之間的協(xié)作，同時，對最佳系統(tǒng)設(shè)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(fù)和失誤。該技術(shù)可縮短整體的執(zhí)行時間、降低成本，使資產(chǎn)價值最大化。
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