陳玉寶，白遠矚

(1.延長油田股份有限公司 科技部，陜西 延安 716000;2.延長油田股份有限公司 子長采油廠，陜西 子長 717300)

GPS在油田建設(shè)中的應(yīng)用

陳玉寶1，白遠矚2

(1.延長油田股份有限公司 科技部，陜西 延安 716000;2.延長油田股份有限公司 子長采油廠，陜西 子長 717300)

對GPS技術(shù)在油田勘探、開發(fā)、井位測量、井場及道路建設(shè)、油田車輛運行管理中的應(yīng)用情況進行了介紹，對GPS技術(shù)在油田生產(chǎn)經(jīng)營管理中的前景進行了展望。

GPS;油田勘探開發(fā);井場、道路建設(shè);車輛運行管理

全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，簡稱GPS)是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展而建立起來的新一代精密衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，它利用導(dǎo)航衛(wèi)星進行測時和測距，以構(gòu)成全球定位系統(tǒng)，它具有全球性、全天候、連續(xù)性、實時性導(dǎo)航定位和定時功能，而且具有良好的抗干擾性和保密性，能為各類用戶提供精密的三維坐標、速度和時間。近年來，隨著GPS接收機性能和數(shù)據(jù)處理技術(shù)逐漸完善，使它在許多相關(guān)學(xué)科和行業(yè)中受到普遍的重視和關(guān)注。GPS系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于建立高精度的全國性大地測量控制網(wǎng)、進行高精度的海島陸地聯(lián)測及海洋測繪、監(jiān)測地球板塊運動狀態(tài)和地殼形變及工程測量等方面，近年來GPS技術(shù)在油田勘探開發(fā)生產(chǎn)和經(jīng)營管理中也展現(xiàn)出了極其廣闊的應(yīng)用前景。

1 GPS技術(shù)在油田勘探、開發(fā)中的應(yīng)用

大多數(shù)油田地理條件復(fù)雜，如果采用傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀和水準儀測量油井坐標和高程，不僅測量工作量大、效率低而且測量精度無法滿足油田勘探開發(fā)的需要，隨著GPS技術(shù)的發(fā)展，在油田勘探開發(fā)生產(chǎn)中采用GPS靜態(tài)測量技術(shù)，建立獨立的GPS控制網(wǎng)，具有傳統(tǒng)測量不可比擬的優(yōu)越性。GPS定位網(wǎng)的建立一般包括網(wǎng)形設(shè)計、數(shù)據(jù)采集與處理和精度評價。

GPS網(wǎng)形設(shè)計即對GPS觀測網(wǎng)形結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。它既要考慮網(wǎng)的可靠性又要考慮GPS的工作效率。網(wǎng)的可靠性是GPS網(wǎng)形設(shè)計的首要問題，它必須保證多余觀測和充分的檢核條件，采用傳輸布網(wǎng)方法，各同步觀測圖形之間通過公共點或邊相連接，然后計算各同步環(huán)的閉合差，以檢核GPS網(wǎng)的觀測質(zhì)量。油田勘探開發(fā)井位測量中，GPS靜態(tài)測量基線長度一般小于20km，應(yīng)使全網(wǎng)成閉合網(wǎng)型，在測區(qū)選擇盡可能多的GPS控制點作為約束點，以控制全網(wǎng)的精度。

GPS靜態(tài)測量從數(shù)據(jù)采集到基線處理及網(wǎng)平差，整個過程是一個系統(tǒng)、復(fù)雜的工程，因此要獲得精確的GPS成果，首先必須要有可靠的約束條件，且野外數(shù)據(jù)采集必須嚴格按照規(guī)范要求操作，以保證高質(zhì)量的原始觀測數(shù)據(jù)，基線向量處理后，挑選高質(zhì)量的向量參與無約束平差，并對結(jié)果進行分析，判別網(wǎng)中是否存在粗差，如發(fā)現(xiàn)含有粗差，及時進行處理，以保證網(wǎng)中所有基線向量均可滿足質(zhì)量要求，并在此基礎(chǔ)上選擇不同的方案進行三維約束平差，解算各觀測點的 WGS84坐標，并將各點的WGS84坐標轉(zhuǎn)換成北京54坐標或西安80坐標，并對各基線精度、同步環(huán)閉合差、點位中誤差等指標進行精度分析，然后選擇最優(yōu)的平差結(jié)果。

2 RTK技術(shù)在井位測量中的應(yīng)用

RTK(實時動態(tài)，real time kinematic)測量技術(shù)，是GPS技術(shù)發(fā)展中一個新的突破，其主要由基準站和流動站組成，測量時兩個站點上同時接收衛(wèi)星信號，基準站把其連續(xù)觀察到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)實時的傳送至流動站，流動站對兩站觀測數(shù)據(jù)實時進行差分處理，解算流動站點的三維坐標及精度，當坐標精度達到預(yù)設(shè)精度時，測量人員及時進行記錄。在觀測條件好的情況下，RTK可在5秒內(nèi)確定出較高精度坐標成果，定位精度達到厘米級，可完全滿足油井井位坐標測量的要求。

在進行RTK野外觀測前，應(yīng)先搜集、整理測區(qū)已有的GPS點資料，再結(jié)合采油廠提供的井位設(shè)計相關(guān)圖件，完成前期準備工作。外業(yè)觀測時，首先在選定的已知控制點上布設(shè)基準站，在GPS接收機上進行相關(guān)參數(shù)設(shè)置，依次輸入接收機天線高及已知點坐標，檢查接收機電臺收發(fā)是否正常等。基準站布設(shè)完成后，在流動站接收機上選擇與基準站匹配的頻率，即可開始進行測量。正式測量前應(yīng)按RTK測量規(guī)范要求先聯(lián)測1到2個已知控制點，根據(jù)測量坐標與已知坐標的比較來檢查和評定RTK測量精度，當精度滿足要求后開始井位坐標的測量。由于RTK測量可達到厘米級精度要求，由此可完全滿足油田井位測量工作，除此之外RTK技術(shù)還可用于井場道路修建、土方量計算及各種場站建設(shè)的測量。

3 GPS動態(tài)測量在油田道路建設(shè)中的應(yīng)用

GPS測量具有快速、高效的優(yōu)點，在控制測量領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著GPS技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓寬。實時GPS動態(tài)測量在油田道路建設(shè)工程中也可完成多種工作。

用傳統(tǒng)方法進行選線測圖，先要建立控制網(wǎng)，然后進行碎部測量，繪制成大比例尺地形圖，其工作量非常大，且速度很慢，采用GPS動態(tài)測量，只需要采集碎部點的坐標和輸入其屬性信息，在室內(nèi)即可由繪圖軟件成圖，速度非?？?，大大降低了測圖的難度，既省時又省力。用GPS動態(tài)測量進行線路中線測設(shè)時，在高等級控制點上布設(shè)靜態(tài)GPS接收機作為基準站，各流動站可根據(jù)設(shè)計坐標，實時、快速的找出其對應(yīng)的實地點位，每個點位均是獨立的完成的，不會產(chǎn)生累積誤差，測設(shè)精度較傳統(tǒng)方法大大提高，可達厘米級。另外在線路中線確定后，可利用已有的地形圖數(shù)據(jù)和中線樁點坐標，通過繪圖軟件，即可繪出路線縱斷面和各樁點的橫斷面，不需要再進行現(xiàn)場縱、橫斷面測量，大大減少了外業(yè)工作，在精度、經(jīng)濟、實用性等方面都有明顯的優(yōu)勢。

4 GPS在油田車輛運行管理中的應(yīng)用

隨著油田生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，各種車輛不斷增加，車輛調(diào)度、運行及管理方面將會面臨一系問題，為了加強車輛管理，提高車輛利用率，確保車輛運行安全，采用GPS技術(shù)進行車輛運行管理，是今后發(fā)展的一個趨勢。

油田GPS車輛運行管理系統(tǒng)將GPS定位技術(shù)與移動通信技術(shù)、地理信息技術(shù)(GIS)及計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起，在GPRS通信基礎(chǔ)上開發(fā)出的一套集遠程通信、監(jiān)控、調(diào)度于一體的管理系統(tǒng)?；贕PS技術(shù)的油田車輛運行管理系統(tǒng)由衛(wèi)星、車載GPS、GPRS網(wǎng)絡(luò)及監(jiān)控中心等部分組成。其工作原理是在運行車輛上安裝車載GPS接收機，接收GPS衛(wèi)星信號，獲取車輛運行速度及位置信息。通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將車輛運行信息發(fā)送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心的軟件處理系統(tǒng)對傳送過來的車輛信息實時進行處理并把各車輛的位置顯示在中心的GIS系統(tǒng)中，然后利用GIS系統(tǒng)對車輛運行數(shù)據(jù)進行分析，并根據(jù)運行狀況實時對車輛進行監(jiān)控、調(diào)度。

利用GPS車輛運行管理系統(tǒng)可實時、準確地確定出車輛的具體位置及瞬時行駛速度，并以此判斷車輛是否按照指定的路線行使，是否按規(guī)定的安全行駛速度行駛，有無可疑現(xiàn)象等，車輛在運行過程中如果出現(xiàn)故障停運時，通過GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)可以直觀地顯示出車輛目前停留的位置和停留的時間，管理人員能隨時了解車輛運行狀況，最大限度的保障車輛運行的安全性，實效性，可有效解決油田原油外泄的問題;調(diào)度中心還可以根據(jù)各車輛目前的運行狀況隨時調(diào)動車輛，用最近的車輛、最短的距離、最少的時間完成任務(wù)，可避免車輛資源的浪費，節(jié)約車輛運行成本，大大提高工作效率?；贕PS的油田車輛運行管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了油田車輛管理的現(xiàn)代化、規(guī)范化，解決了油田車輛的安全監(jiān)管問題，具有良好的經(jīng)濟和社會效益。

5 結(jié)語與展望

GPS技術(shù)具有全球性、實時性的導(dǎo)航定位、測速等優(yōu)勢，發(fā)展前景非常廣闊，必將會在各領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)用，在油田的勘探、開發(fā)生產(chǎn)和管理中建立GPS綜合服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，可極大的提高工作效率，降低生產(chǎn)成本，此外，GPS與地理信息技術(shù)(GIS)、遙感技術(shù)(RS)集成的3S技術(shù)可實現(xiàn)油田地面信息的實時采集與可視化管理，為油田信息化建設(shè)奠定了堅實的基礎(chǔ)。隨著石油行業(yè)信息化的發(fā)展，GPS技術(shù)將會在“數(shù)字油田”建設(shè)中作出更大的貢獻，對增強石油企業(yè)競爭力具有巨大的推進作用。

［1］魏漢武.全球定位系統(tǒng)在工程測量中的應(yīng)用［J］.江漢石油職工大學(xué)學(xué)報，2005，18(6).

［2］李天文.GPS原理及應(yīng)用［M］.科技出版社，2003.

［3］楊帆，張予杰.GPS－RTK技術(shù)油田井位測量中的應(yīng)用［J］. 全球定位系統(tǒng)，2005，(2).

［4］姚雅萍.基于GPS技術(shù)的油田車輛監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計［J］.內(nèi)江科技，2006，(3).

TB2

A

1004-602X(2012)02-0084-02

2012-03-18

陳玉寶(1980—)，男，陜西眉縣人，延長油田股份有限公司工程師。

10.3969/J.ISSN.1004－602X.2012.02.084

［責任編輯 李曉霞］