石油勘探的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用

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摘要：盡管現(xiàn)階段在石油勘探中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使石油勘探開發(fā)獲得廣闊前景，但實(shí)際應(yīng)用水平并不高，所以有必要加強(qiáng)對(duì)石油勘探中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的探究，促使虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能在石油勘探中更充分地發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，提高石油勘探工作的效率與準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；石油勘探；應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種新技術(shù)，它將數(shù)字圖像處理、多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)以及傳感器技術(shù)等信息技術(shù)分支融為一體，利用計(jì)算機(jī)和虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言構(gòu)建三維虛擬世界，形成逼真的環(huán)境，依據(jù)自然技能使用傳感設(shè)備并發(fā)生相互作用。一旦人置于虛擬環(huán)境里，就仿佛在游覽真實(shí)世界，空間認(rèn)同感很強(qiáng)。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在新聞傳播、虛擬制造等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，將其應(yīng)用于石油勘探越來越受到重視。下面就從石油勘探中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)著手，探討其具體的應(yīng)用，并展望其應(yīng)用前景。

1石油勘探中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于石油勘探的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建石油勘探的協(xié)同工作模式。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具備交互性、實(shí)時(shí)性和沉浸性等特征，將其應(yīng)用于石油勘探時(shí)徹底改變其傳統(tǒng)的工作模式，構(gòu)建出一種協(xié)同式的全新工作模式[1]。在實(shí)踐中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)能在地質(zhì)、地震、鉆井、巖石物理等類型不同的工程人員之間構(gòu)造協(xié)同式工作的模式與環(huán)境，這突破過去類別不同的工作之間因?qū)I(yè)限制而形成的分割，使人們對(duì)地下石油資源的認(rèn)識(shí)更可靠、更全面，最終為類別不同的石油工程技術(shù)人員交流知識(shí)、共享資源等創(chuàng)造便利。該協(xié)同式工作模式的構(gòu)建不僅大大了提高石油勘探工作的效率，還提高了石油勘探的準(zhǔn)確性，對(duì)石油工業(yè)的發(fā)展具有重要的促進(jìn)作用。另一方面，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)全面顯示石油勘探的三維環(huán)境?；谌S可視化技術(shù)對(duì)多種數(shù)據(jù)實(shí)施一體化展示，這是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最顯著的優(yōu)勢(shì)，從而使石油勘探中類別不同的工程技術(shù)人員能在共同的環(huán)境里分析數(shù)據(jù)，形成整體性的、宏觀的認(rèn)識(shí)。就拿地震勘探與解釋來說，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過全過程三維地震解釋就能使石油勘探工作人員脫離過去那種狹小的工作站顯示屏區(qū)域，獲得宏觀研究石油凹陷、坳陷以及所有盆地的重要手段。與此同時(shí)，工作類別不同的數(shù)據(jù)分析結(jié)果也能得到相互印證、聯(lián)合顯示，擺脫過去類別單一的工作視界形成的局限，這種協(xié)同的、聯(lián)合的數(shù)據(jù)分析與顯示模式對(duì)當(dāng)前突破石油勘探局限也有重要的研究意義和現(xiàn)實(shí)意義。

2石油勘探中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的具體應(yīng)用

（1）石油勘探階段的井位決策。通過應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，三維可視化中心和一般的石油勘探工作站實(shí)現(xiàn)無縫連接，確保數(shù)據(jù)體能順利從工作站向虛擬現(xiàn)實(shí)中心傳輸，尤其是在虛擬現(xiàn)實(shí)中心正常顯示海量數(shù)據(jù)體，這是一般的工作站不可能實(shí)現(xiàn)的[2]。如此一來，各決策者、專業(yè)人員就可身臨其境地、全方位地了解目標(biāo)，從地震的剖面到時(shí)間切片，從解釋層到砂體描述，從設(shè)計(jì)井位到現(xiàn)實(shí)鉆井軌跡，使目標(biāo)決策達(dá)到高效率。例如：在某油田中，先全方位實(shí)施觀察和研究，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的透明度顯示技術(shù)和斷層并進(jìn)行研究；針對(duì)油田的特征，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的自動(dòng)跟蹤解釋系統(tǒng)，追蹤含油砂巖并描述。通過應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，看到砂體所反映的古河道特點(diǎn)，綜合地質(zhì)、地震、測井等資料進(jìn)行進(jìn)一步的研究，做出井位決策。（2）鉆井軌跡與鉆探跟蹤決策。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅可顯示地震數(shù)據(jù)和各種屬性體，還能在同一個(gè)虛擬的立體空間同時(shí)顯示鉆井軌跡、鉆井?dāng)?shù)據(jù)，變成設(shè)計(jì)鉆井軌跡、進(jìn)行鉆探跟蹤決策的有力工具。具體包括：沿井眼軌跡所在的剖面或多井任意連線的剖面將地震數(shù)據(jù)剖面顯示出來，相互驗(yàn)證鉆井成果、新解釋地質(zhì)模型；基于精確三維可視化解釋、儲(chǔ)層檢測，優(yōu)選鉆探靶點(diǎn)，并按照鉆探的地質(zhì)目標(biāo)實(shí)施三維井眼軌跡的論證設(shè)計(jì)，或修正已有井眼軌跡設(shè)計(jì)；石油勘探中的地質(zhì)人員與鉆井人員在虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)協(xié)同工作，設(shè)計(jì)地質(zhì)的同時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)定向井工程；在鉆探環(huán)節(jié)持續(xù)使用最新的鉆井成果，并及時(shí)對(duì)原有地質(zhì)認(rèn)識(shí)模型進(jìn)行修改，反過來指導(dǎo)后續(xù)的石油勘探鉆井進(jìn)程，科學(xué)調(diào)整方案決策；結(jié)合網(wǎng)絡(luò)、井場實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件與分析設(shè)備，及時(shí)向虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)傳輸鉆井?dāng)?shù)據(jù)，促使石油勘探項(xiàng)目組的工作人員實(shí)時(shí)監(jiān)控鉆井過程。尤其是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的實(shí)時(shí)隨鉆決策系統(tǒng)，它是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的一項(xiàng)核心技術(shù)[3]。在石油勘探鉆井中，通過衛(wèi)星將鉆井?dāng)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給三維可視化中心，再基于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)三維立體化顯示石油鉆井的構(gòu)造特征、正在進(jìn)行的鉆井軌跡及其數(shù)據(jù)體，之后把石油勘探的專家聚集起來，實(shí)時(shí)監(jiān)控鉆井軌跡情況，進(jìn)行隨鉆調(diào)整、及時(shí)優(yōu)化井位。例如：在某油田的某鉆井中，當(dāng)開發(fā)井已經(jīng)打到1500m時(shí)，在其三開鉆進(jìn)環(huán)節(jié)鉆到110m處，物性好的油層也只有50m。于是多專業(yè)決策小組就在三維可視化中心通過實(shí)時(shí)隨鉆分析、研究，認(rèn)為該水平段還處于石油儲(chǔ)層的頂部，因儲(chǔ)層物性變差而造成儲(chǔ)層增多?；谌S可視化綜合顯示，并和鄰井進(jìn)行對(duì)比分析，認(rèn)為水平段下部是物性較好的石油儲(chǔ)層，而垂向上距離油水界面較大，約30m，擁有加深側(cè)鉆的條件。所以隨鉆項(xiàng)目組最終決定側(cè)鉆，也就是向預(yù)測部位的斜下方進(jìn)行鉆探，提高主井眼的石油儲(chǔ)層鉆遇率，滿足鉆前設(shè)計(jì)要求。最終的側(cè)鉆結(jié)果很明顯，有良好物性的石油儲(chǔ)層鉆遇率達(dá)到85%。所以通過應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，鉆井調(diào)整效率大大高于傳統(tǒng)方式。（3）隱蔽性石油儲(chǔ)層勘探應(yīng)用。巖土物理研究是隱蔽性石油儲(chǔ)層勘探最主要的研究方向，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)其有重要的積極作用[4]。隨著石油勘探開發(fā)面臨越來越復(fù)雜的地質(zhì)條件，傳統(tǒng)的地震采集、數(shù)據(jù)處理以及解釋技術(shù)已無法滿足實(shí)際需求，尤其是分析地震數(shù)據(jù)，已經(jīng)從單純構(gòu)造解釋演變成預(yù)測巖性、飽和度、孔隙度等儲(chǔ)層參數(shù)，并為石油開采監(jiān)測提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。對(duì)此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過將高精度三維地震、井中地震、多分量地震延時(shí)地震等技術(shù)綜合在一起，從構(gòu)造、巖性和物性、流體性質(zhì)等方面全方位預(yù)測并解釋油藏，得到三維立體化油藏模型，監(jiān)測石油開發(fā)生產(chǎn)過程，使開發(fā)方案更科學(xué)、開采效率更高。例如，在某石油勘探工程中，通過結(jié)合巖性測試分析的成果，針對(duì)地震資料解釋和反演，從現(xiàn)有鉆井資料的認(rèn)識(shí)向未知區(qū)域橫向預(yù)測時(shí)存在盲目性，適時(shí)提出一種和常規(guī)地震儲(chǔ)層預(yù)測不一樣的技術(shù)方法。這種技術(shù)方法就是綜合巖石物理模型和巖心物性參數(shù)，在正演結(jié)果的指導(dǎo)下研究隱蔽性石油儲(chǔ)層的地震響應(yīng)特點(diǎn)，預(yù)測儲(chǔ)層。也就是基于實(shí)際測井、巖心物性參數(shù)實(shí)施虛擬井分析，依據(jù)合成地震記錄對(duì)巖石物性變化形成的地震響應(yīng)變化進(jìn)行分析，建立與實(shí)際地質(zhì)特征更相符的石油儲(chǔ)層地質(zhì)模型，優(yōu)選地震屬性，并通過自組織映射分類地震屬性，再通過實(shí)際地震資料預(yù)測隱蔽性石油儲(chǔ)層，驗(yàn)證確定性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在巖石物理研究中的作用綜合石油地質(zhì)勘探基礎(chǔ)理論和模型試驗(yàn)技術(shù)等，推動(dòng)石油地質(zhì)勘探的發(fā)展和進(jìn)步，并對(duì)因石油開采的地質(zhì)恢復(fù)起到參考作用。

3石油勘探中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用前景

今后石油勘探將面臨更海量的數(shù)據(jù)的可視化分析，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是理想的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，將在石油勘探中發(fā)揮出更重要的作用，應(yīng)用前景良好，主要體現(xiàn)在以下方面。一是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)構(gòu)建成本高昂，這是妨礙虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在石油勘探中推廣應(yīng)用的關(guān)鍵性因素，但隨著軟硬件技術(shù)不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的成本將越來越低，石油勘探也將逐步普及應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。二是在石油勘探中，以中低檔虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)為特征的桌面型數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)將得到廣泛的應(yīng)用，且隨著三維可視化技術(shù)不斷的快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的操作將更簡單、內(nèi)容將更豐富。三是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)銀行、決策支持、知識(shí)管理、知識(shí)挖掘等技術(shù)密切結(jié)合在一起，快速推動(dòng)石油數(shù)字化進(jìn)程，引導(dǎo)石油勘探從數(shù)據(jù)集成與應(yīng)用集成轉(zhuǎn)向知識(shí)集成。四是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和數(shù)據(jù)管理技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的密切結(jié)合將推動(dòng)數(shù)字油藏、數(shù)字油田的建設(shè)進(jìn)程，大大提高油藏管理整體水平，徹底改變傳統(tǒng)的石油勘探方式。

4結(jié)語

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種可視化的研究設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析和協(xié)作決策的平臺(tái)，在諸多領(lǐng)域的應(yīng)用中越來越廣泛而深入，特別是在石油勘探領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在井位決策、鉆井軌跡設(shè)計(jì)、鉆探跟蹤決策、開發(fā)隱蔽性石油儲(chǔ)層等方面發(fā)揮出重要作用。為進(jìn)一步提高虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在石油勘探領(lǐng)域的應(yīng)用水平，需要以石油信息化建設(shè)為基礎(chǔ)，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和各種先進(jìn)的實(shí)用技術(shù)，提高石油勘探綜合決策水平，推動(dòng)石油工業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]王芳芳.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在石油勘探中的應(yīng)用[J].化工管理，2015(36):162~163.

[2]趙金鎖.新型技術(shù)在石油地質(zhì)勘探中的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2015(13):48~49.

作者:李賦真 單位:中國石油東方地球物理勘探責(zé)任有限公司