字技术提高海上作业运营效率

时间:2020-06-16 17:12 来源:石油与装备杂志


直到最近,增强现实(AR)和虚拟现实(VR)技术主要用作游戏产业的娱乐产品。然而,在过去12个月里,为了降低成本和提高运营效率,石油公司和服务公司增加了AR/VR的应用,将其纳入了协助解决问题、规划和设计方面的专业应用。AR代表一些利用增强的可视化硬件、手段和方法等方面的技术。各种技术的结合创造了新的环境,其中数字与物理对象及其数据共存与技术间的相互影响,增强了现实世界的用户体验。哈里伯顿公司Baroid率先采用了VR这项技术,在此战略中,通过降低成本和提高运营效率来帮助推动行业的数字转型,从而实现公司资产价值的最大化。


挑战与数字方案

传统的海上钻井平台的勘察需要长达10天的专家时间,其中实际只有3天在钻机现场,随后的7天为报告和生成钻机布局的时间。此外,还有与钻机迁移及恶劣天气延误、以及向客户介绍和由客户评估的时间。等待审批、与工程团队合作进行产品定制及部署准备等工作也会产生额外的延误,这些可能会导致数周的时间延误,增加数千甚至数万美元的勘察成本。石油公司或运营商们需要新的技术来降低成本,提高海上恶劣环境的运营效率。

为了解决这些问题,哈里伯顿Baroid开发了沉浸式AR和VR解决方案。这样,石油公司可以提高海上作业固控和流体管控设备钻机勘察和审核的准确性,提高运营效率可以节省多天的钻机时间、消除不确定性和降低成本。通过采用沉浸式AR和VR解决方案,可将勘察分配给钻机人员,让专家们同时管理多个项目。工程与运营商之间的审核、报告生成和参与、共享实时数据或点查阅记录等都可以同时进行,非实时情况下,可在请求后的96小时内为客户提供一个完整详细且可操作的模型。通过这种方法,从设计到施工所用的时间可以大大缩短。

实现这一新的“现实”的第一步是使用一个头盔安装的微软全息透镜,该装置配有AR和VR技术的软件应用程序。一位呆在平台上的非专业用户可以使用这项技术,利用沉浸式全息模型查看器,按1:1比例构建的设备模型数字式地精确叠加到现有物理钻机空间之中。见图1,使用一个头盔安装的查看器,钻机人员可以数字式地将设备的比例模型叠加到现有的物理钻机空间中。
 
 一种专有的转换方法从已构建的3D模型中除去无关的几何图形,而不至于损失分辨率,确保3D全息物体对象文件迅速加载,并能轻松操控。文件转换的效率还可确保大量的设备清单能够存放在头盔的组件中,从而消除海上环境常见的有限或零带宽条件下的运行挑战。

应用软件借助一个定制的用户界面通过语音或手势进行访问。微软全息透镜能够解释超过25万多个离散的手势动作;用户可在三维空间中实现精准的物体操控,同时可以虚拟地测量所有物体的净空间隔,以确保最佳的设备布局和安置。用户还可通过钻机平台的点查阅来记录所有真实和增强的对象的照片、视频和音频,以及与工程人员或运营商的管理层一同查阅。同时,采用沉浸式虚拟映射系统中的快速广域扫描功能,用户可以做到对钻机相应的各个空间进行一个1厘米分辨率的扫描,并可访问其路径,以便后续建模与仿真。曾经要求一个专业的第三方团队将昂贵和复杂的激光扫描硬件运送到钻机现场,而现在只需一名工人就可做到类似的结果,作为常规作业的一部分,只需一个简单的任务指令即可。见图2,一名非技术用户采用快速广域扫描功能,即可扫描钻机的各个空间。
 
沉浸式虚拟映射技术采用一种基于专利的方法。该方法利用微软全息透镜的本机空间位置功能在用户视觉视场内连续自动地扫描所在的周围环境。该应用允许用户激活和控制这一本机功能,创建一种多面或多角的网格,网格可以每平方米1200个多边形的最佳分辨率被保存。

效益化的实现

在过去的12个月里,该公司已对沉浸式AR/VR技术进行了测试,并商业化地将该技术运用到了美国和英国陆上钻机和海上钻井平台的布局中。增强现实AR可实现更快的决策。在位于英国一个码头附近的两部海上钻井平台上,沉浸式AR/VR解决方案得到了良好的运用,以评估一组钻机固控设备和分离装置安装的可能性。演练对除气器和振动筛区域、固井动力装置、固井泵装置、旋转钻台、以及管子甲板进行了完整的扫描。AR/VR技术生成了一个钻机现场的3D全息模型展示,捕获了精准和详细的测量值和准确无误面积展示。见图3,使用该系统的全息模型查看器,分离和复原装置被虚拟地放置在了平台上。
 
使用微软全息透镜,现场专家对该区域进行了总计5小时的扫描。使用沉浸式全息模型查看器,用户能够快速评估位置的适宜性,估量安全性和维护间隙,以及记录点查阅的视频和音频评论,供BaraSolve工程团队在不到60分钟内使用。接着,提取扫描并生成一个AR和VR就绪的原始网格花费了1小时,4小时用于将结果处理成一个完全沉浸式的VR就绪模型。由于扫描是由一名现场技术人员完成的,这部自升式钻井平台的部署证明,即使是对设备熟悉程度最低的人员也能轻松地对钻机环境进行一个功能性的扫描,并且能快速创建出该平台空间精准的3D - VR模型。

能够将设备放置在钻机现场的3D全息图中是为运营商提供的一个主要区分手段,所需设备从一个3D模型库中以1:1的比例放置就位,随着3D全息图被固定于一个位置,技术人员就能环游设备与空间,获得一个设备空间看上去形态如何的真实体验。在佩戴耳机时,用户可以识别任何潜在的冲突并模拟设备提升与放置,从而在布置物理设备的安放之前提供更大的信心。此外,技术人员还拍摄了照片和视频,并与办公室的工程师们进行了分享,从而能够实现实时决策,节省运营商的时间和金钱,同时还能提高运营效率。图4,钻机人员使用虚拟映射技术开发了一个德克萨斯州陆上钻机优化的AR和VR模型。
 
 陆上能力。在德克萨斯州,人们花费了4小时成功扫描了固控设备、钻台、钻井岩屑处理系统、动力装置、泥浆循环系统、固体岩屑倾泻、防喷器BOP设备、以及钻机地面设施,见图4。通过扫描,创建和优化了原始网格,生成了一个固控设备和占地范围的AR和VR就绪模型。通过与运营商合作,对新的热泥浆回收系统的布局实时地进行了优化,从而加快了决策效率。增值效益。沉浸式增强现实AR和虚拟现实VR解决方案为非技术钻井人员提供了支持,同时又提高了运营效率、准确性和交流能力。沉浸式AR/VR技术独特的组合增强了服务商和运营商之间的协作,同时,对最佳系统设计的高效交付和安装提振了强有力的信心,同时还减少了重复和失误。该技术可缩短整体的执行时间、降低成本,使资产价值最大化。

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