论文部分内容阅读
摘 要：在石油勘探过程中，虚拟现实技术的应用越来越广泛，应用的主要内容有三维地震资料“体解释”，钻井轨迹的设计与实施，多学科协同工作等，具有多数据类型一体化的显示环境，也是一种多学科协同式的、全新的工作方式，对油气的开发具有举足轻重的作用。本文主要论述了石油勘探中虚拟现实技术的内涵、优势和意义。
关键词：石油勘探 虚拟现实技术 内涵 优势 意义
虚拟现实技术的英文全称是Virtual Reality，简称VR，最早应用在美国的军事和航空领域，还有进行各种武器系统的模拟训练。虚拟现实技术水平不断提高，这也促使其广泛应用到各种领域中来，包括建筑规划与设计行业、工业产品的设计与制造、汽车模拟碰撞技术、政府文化部门宣传工作、气象与环境的检测预报工作、医疗与生命科学的研究与应用、数字媒体和网络技术、石油天然气资源的开发与利用技术等等，为各种项目的研究奠定了技术基础。
一、虚拟现实技术的内涵
虚拟现实技术是指通过运用信息技术、显示技术等的最新科技成果，把一些运用传统方法在计算机屏幕上显示的各种图像信息，立体化、虚拟化地呈现在一定的空间环境中来，创造出和客观现实接近的虚拟化的人机环境系统。在这样的虚拟环境中，用户可以充分调动各种感官来体会虚拟现实技术的魅力。
具体来说，虚拟现实技术的系统构成主要包括三个部分，一是高性能图像服务器，它又可以称作虚拟现实引擎，具体功能是存储和管理相关数据，同时处理一定的图像图形信息等，另外还处理一些音频视频等的信号，所以该系统服务器具有高性能的图像图形处理能力，通常情况下，支持多通道的图形输出。在虚拟现实系统中，往往要求所生成和显示的立体图像具有场景幅面大的特点，故而必须通过使用多图像图形加速器经过渲染之后再通过多通道输出合成大幅面场景的显示。二是虚拟现实投影显示系统，该系统又具体包括投影系统、显示系统、音频视频切换器、可视化设备、交互控制设备等，其中投影系统、显示系统占据主体地位。三是虚拟现实软件，又分为操作系统软件、多种虚拟现实的三维图像研究开发编程接口软件、专业应用软件等。这三部分构成了有机统一的虚拟现实技术的整体结构，形成了其所独具的特点，包括实时性、沉浸性、交互性。所谓实时性的特点意在强调虚拟现实系统可以根据用户当前的观察点位置和观察方向，对显现在用户眼前的虚拟环境画面进行实时地改动，以满足用户的视觉要求，并可以在用户的耳边和手上实时地创造出适宜当前虚拟画面的听觉和视觉的反应，这就充分利用了人的各种感觉来体验虚拟现实技术的逼真性。沉浸性的特点意在强调用户所可以感知到的虚拟環境画面是一种三维、立体的虚拟场景，而且感知到的信息也是通过很多种渠道得来的，这才能够给用户带来身临其境的感觉和逼真的效果，使得用户真有一种现实存在感。交互性的特点意在强调所有用户都可以选择在日常生活中比较熟悉和习惯的方式来对虚拟现实环境中的对象实施必要的操控，同时也可以根据需要改变这些操纵对象的位置、属性和当前的运动状态。
二、虚拟现实技术在石油勘探中的应用优势
在石油勘探中，虚拟现实技术的应用优势主要有两个方面：
一方面，在显示环境上具有突出的优势。虚拟现实技术的“体渲染”技术手段非常高超，这就使得石油勘探中的各个学科和专业的数据分析和相应结果可以同时显示在一个虚拟环境下，数据中当然也包括相应的地震数据，那么也就形成了多种地震属性数据体与多种学科数据的综合显示效果，这些数据能够起到相互印证的作用，在一定程度上弥补了传统勘探手段和技术造成的对具有隐蔽性油气田勘探和研究的不足之处。
另一方面，在工作环境上存在很大的优势。以虚拟现实技术为依托的石油勘探工程可以有效提高整个团队的工作效率。这是因为该技术是综合多种学科知识成果的一体化显示，它不但在高层次上实现了知识共享，而且给相关的工作人员提供了进行协同式工作的必要条件。该系统可以同时为不同学科的工作人员服务，诸如地震勘测、岩石物理性质研究、石油钻井等的学科，这就形成了和谐的协同式工作模式，彻底改变了以往的学科孤立研究的状态，并加强了人员间的交流，有助于资源共享和相互学习。
三、虚拟现实技术在石油勘探中的应用意义
石油勘探中应用虚拟现实技术已经得到的了广泛的推广，包括运用在比较复杂的探区内来对地质地震状况进行三维空间可视化的解释，也运用到石油井眼和井位的研究和设计方面，还运用到对比较成熟探区的进一步综合开发利用方面等等，实践证明，虚拟现实技术对推动石油勘探领域的继续发展和创新意义重大，作用不可低估。
虚拟现实技术在对三维地震数据的显示与研究上与传统的地震解释手段与技术相比，实现了巨大的突破，主要体现在以下几点：一是虚拟现实技术实现了三维地质模型的建构，并可以让多种勘探数据进行立体化的动态效果展示，有助于解释人员更清楚地认识地质模型和各类数值之间的相关关系，加深对地震的理解和分析，并能够通过体渲染，在进行地震解释之前就可以对地下构造的轮廓有一个大致的了解。二是通过三维空间的展示，对地震相关数据可以直接进行体解释，这就最大限度地运用了三维地震数据体本身的地质构造闭合的有效信息，不需要再使用二维的剖面解释之后的断层闭合与组合等步骤，非常高效精准。同时基于体元的自动化追踪模式还能够实现三维层的自动解释，可以极大地提高地震解释的效率。三是利用透明体渲染和薄层雕刻等的先进技术能够比较迅速并非常直观地发现地层异常体和岩性异常体，还可以通过对属性体的子体追踪工作，快速圈定异常体，准确定出其空间形态和体积，并研究它的内部变化。
虚拟现实技术在钻井轨迹设计优化和钻探跟踪决策上也具有重要的作用，它能够将油井的轨迹以及各种井的相关数据一起显示在同一个虚拟的三维立体空间中，作为一种具有实效性的工具来对井眼轨迹的设计和钻探实行跟踪和必要的决策，具体操作包括以下几个方面：其一是利用该技术顺着井眼的轨迹所在的剖面显示有关的地震数据剖面，这就可以将钻井的成果同新解释的地质模型作为对比信息加以验证。其二是基于对精确三维可视化解释以及储层检测之上来优选钻探靶点，同时还可以根据所钻探地质的情况对三维井眼的轨迹加以科学的论证和分析，必要的时候做出及时修改。其三是利用虚拟现实技术可以实现地质人员与钻井人员的协同合作，这就使得在进行地质设计的时候，同时也完成了对定向井工程的优化设计，为石油勘探工程提供了更加牢靠的工程施工设计保障。其四是虚拟现实技术还结合了网络和井场实时监控分析设备和软件，能够把钻井数据及时地传输到虚拟的现实系统中去，从而达到对石油勘探项目的施工人员和施工过程的实时监控，便于及时了解最新的状况。
四、总结
综上所述，虚拟现实技术在石油勘探领域中的应用意义不可小觑，它在很大程度上加快了石油勘探技术的创新与发展的步伐，随着虚拟现实技术的应用成本的不断降低，以及其系统平台的不断完善，该技术在未来的石油勘探中的应用范围会越来越广阔，优势也越来越突出。
参考文献
[1]赵庆国，赵华，湛林福，邢小龙．虚拟现实技术在石油勘探中的应用[J]．石油大学学报，2005(1).
[2]赵改善．勘探开发中虚拟现实技术的应用于展望[J]．勘探地球物理进展，2002(4).
[3]杨立强，董宁，邬长武，赵廷寿．虚拟现实技术在塔河油田油气勘探中的应用[J]．新疆石油地质，2006(5).
[4]田福清，韩天宝，沈华，张万福，洪月关．虚拟现实技术在东部成熟区精细勘探中的应用[J]．中国石油勘探，2008(2).
[5]刘兵，刘怀山，姜绍辉．虚拟现实技术在石油勘探开发中的应用[J]．西北地质，2004(4).
关键词：石油勘探 虚拟现实技术 内涵 优势 意义
虚拟现实技术的英文全称是Virtual Reality，简称VR，最早应用在美国的军事和航空领域，还有进行各种武器系统的模拟训练。虚拟现实技术水平不断提高，这也促使其广泛应用到各种领域中来，包括建筑规划与设计行业、工业产品的设计与制造、汽车模拟碰撞技术、政府文化部门宣传工作、气象与环境的检测预报工作、医疗与生命科学的研究与应用、数字媒体和网络技术、石油天然气资源的开发与利用技术等等，为各种项目的研究奠定了技术基础。
一、虚拟现实技术的内涵
虚拟现实技术是指通过运用信息技术、显示技术等的最新科技成果，把一些运用传统方法在计算机屏幕上显示的各种图像信息，立体化、虚拟化地呈现在一定的空间环境中来，创造出和客观现实接近的虚拟化的人机环境系统。在这样的虚拟环境中，用户可以充分调动各种感官来体会虚拟现实技术的魅力。
具体来说，虚拟现实技术的系统构成主要包括三个部分，一是高性能图像服务器，它又可以称作虚拟现实引擎，具体功能是存储和管理相关数据，同时处理一定的图像图形信息等，另外还处理一些音频视频等的信号，所以该系统服务器具有高性能的图像图形处理能力，通常情况下，支持多通道的图形输出。在虚拟现实系统中，往往要求所生成和显示的立体图像具有场景幅面大的特点，故而必须通过使用多图像图形加速器经过渲染之后再通过多通道输出合成大幅面场景的显示。二是虚拟现实投影显示系统，该系统又具体包括投影系统、显示系统、音频视频切换器、可视化设备、交互控制设备等，其中投影系统、显示系统占据主体地位。三是虚拟现实软件，又分为操作系统软件、多种虚拟现实的三维图像研究开发编程接口软件、专业应用软件等。这三部分构成了有机统一的虚拟现实技术的整体结构，形成了其所独具的特点，包括实时性、沉浸性、交互性。所谓实时性的特点意在强调虚拟现实系统可以根据用户当前的观察点位置和观察方向，对显现在用户眼前的虚拟环境画面进行实时地改动，以满足用户的视觉要求，并可以在用户的耳边和手上实时地创造出适宜当前虚拟画面的听觉和视觉的反应，这就充分利用了人的各种感觉来体验虚拟现实技术的逼真性。沉浸性的特点意在强调用户所可以感知到的虚拟環境画面是一种三维、立体的虚拟场景，而且感知到的信息也是通过很多种渠道得来的，这才能够给用户带来身临其境的感觉和逼真的效果，使得用户真有一种现实存在感。交互性的特点意在强调所有用户都可以选择在日常生活中比较熟悉和习惯的方式来对虚拟现实环境中的对象实施必要的操控，同时也可以根据需要改变这些操纵对象的位置、属性和当前的运动状态。
二、虚拟现实技术在石油勘探中的应用优势
在石油勘探中，虚拟现实技术的应用优势主要有两个方面：
一方面，在显示环境上具有突出的优势。虚拟现实技术的“体渲染”技术手段非常高超，这就使得石油勘探中的各个学科和专业的数据分析和相应结果可以同时显示在一个虚拟环境下，数据中当然也包括相应的地震数据，那么也就形成了多种地震属性数据体与多种学科数据的综合显示效果，这些数据能够起到相互印证的作用，在一定程度上弥补了传统勘探手段和技术造成的对具有隐蔽性油气田勘探和研究的不足之处。
另一方面，在工作环境上存在很大的优势。以虚拟现实技术为依托的石油勘探工程可以有效提高整个团队的工作效率。这是因为该技术是综合多种学科知识成果的一体化显示，它不但在高层次上实现了知识共享，而且给相关的工作人员提供了进行协同式工作的必要条件。该系统可以同时为不同学科的工作人员服务，诸如地震勘测、岩石物理性质研究、石油钻井等的学科，这就形成了和谐的协同式工作模式，彻底改变了以往的学科孤立研究的状态，并加强了人员间的交流，有助于资源共享和相互学习。
三、虚拟现实技术在石油勘探中的应用意义
石油勘探中应用虚拟现实技术已经得到的了广泛的推广，包括运用在比较复杂的探区内来对地质地震状况进行三维空间可视化的解释，也运用到石油井眼和井位的研究和设计方面，还运用到对比较成熟探区的进一步综合开发利用方面等等，实践证明，虚拟现实技术对推动石油勘探领域的继续发展和创新意义重大，作用不可低估。
虚拟现实技术在对三维地震数据的显示与研究上与传统的地震解释手段与技术相比，实现了巨大的突破，主要体现在以下几点：一是虚拟现实技术实现了三维地质模型的建构，并可以让多种勘探数据进行立体化的动态效果展示，有助于解释人员更清楚地认识地质模型和各类数值之间的相关关系，加深对地震的理解和分析，并能够通过体渲染，在进行地震解释之前就可以对地下构造的轮廓有一个大致的了解。二是通过三维空间的展示，对地震相关数据可以直接进行体解释，这就最大限度地运用了三维地震数据体本身的地质构造闭合的有效信息，不需要再使用二维的剖面解释之后的断层闭合与组合等步骤，非常高效精准。同时基于体元的自动化追踪模式还能够实现三维层的自动解释，可以极大地提高地震解释的效率。三是利用透明体渲染和薄层雕刻等的先进技术能够比较迅速并非常直观地发现地层异常体和岩性异常体，还可以通过对属性体的子体追踪工作，快速圈定异常体，准确定出其空间形态和体积，并研究它的内部变化。
虚拟现实技术在钻井轨迹设计优化和钻探跟踪决策上也具有重要的作用，它能够将油井的轨迹以及各种井的相关数据一起显示在同一个虚拟的三维立体空间中，作为一种具有实效性的工具来对井眼轨迹的设计和钻探实行跟踪和必要的决策，具体操作包括以下几个方面：其一是利用该技术顺着井眼的轨迹所在的剖面显示有关的地震数据剖面，这就可以将钻井的成果同新解释的地质模型作为对比信息加以验证。其二是基于对精确三维可视化解释以及储层检测之上来优选钻探靶点，同时还可以根据所钻探地质的情况对三维井眼的轨迹加以科学的论证和分析，必要的时候做出及时修改。其三是利用虚拟现实技术可以实现地质人员与钻井人员的协同合作，这就使得在进行地质设计的时候，同时也完成了对定向井工程的优化设计，为石油勘探工程提供了更加牢靠的工程施工设计保障。其四是虚拟现实技术还结合了网络和井场实时监控分析设备和软件，能够把钻井数据及时地传输到虚拟的现实系统中去，从而达到对石油勘探项目的施工人员和施工过程的实时监控，便于及时了解最新的状况。
四、总结
综上所述，虚拟现实技术在石油勘探领域中的应用意义不可小觑，它在很大程度上加快了石油勘探技术的创新与发展的步伐，随着虚拟现实技术的应用成本的不断降低，以及其系统平台的不断完善，该技术在未来的石油勘探中的应用范围会越来越广阔，优势也越来越突出。
参考文献
[1]赵庆国，赵华，湛林福，邢小龙．虚拟现实技术在石油勘探中的应用[J]．石油大学学报，2005(1).
[2]赵改善．勘探开发中虚拟现实技术的应用于展望[J]．勘探地球物理进展，2002(4).
[3]杨立强，董宁，邬长武，赵廷寿．虚拟现实技术在塔河油田油气勘探中的应用[J]．新疆石油地质，2006(5).
[4]田福清，韩天宝，沈华，张万福，洪月关．虚拟现实技术在东部成熟区精细勘探中的应用[J]．中国石油勘探，2008(2).
[5]刘兵，刘怀山，姜绍辉．虚拟现实技术在石油勘探开发中的应用[J]．西北地质，2004(4).