張新果

【摘要】井位測量是油田勘探開發(fā)中最具基礎(chǔ)性和不可替代性的工作，它為勘探開發(fā)人員提供各種比例尺的井位圖，并把設(shè)計(jì)人員在井位圖上設(shè)計(jì)的井位在現(xiàn)場放樣出來，完井后并為他們提供最終的準(zhǔn)確的三維坐標(biāo)，以供做下一步設(shè)計(jì)。近幾年，GPS-RTK（RealTimeKinematic）技術(shù)的不斷完善，提高了井位測量工作的效率和測量成果的精度。在井位測量中，利用RTK無需點(diǎn)間通視，觀測時(shí)間短，定位精度高的特點(diǎn)，在較短的時(shí)間內(nèi)，配合地質(zhì)人員完成了探井和開發(fā)井的測量工作，為油田生產(chǎn)提供了優(yōu)質(zhì)高效的技術(shù)服務(wù)。

【關(guān)鍵詞】油氣田地面工程 數(shù)字化 RTK PPK 數(shù)據(jù)處理

1油田地面工程數(shù)字化的重大意義

油氣田地面工程數(shù)字化是為油氣田地理信息系統(tǒng)提供地面工程涉及到的系統(tǒng)、專業(yè)、流程及實(shí)體的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，集計(jì)算機(jī)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代測繪技術(shù)和工程設(shè)計(jì)文件數(shù)據(jù)處理技術(shù)為一體。

2GPS-RTK定位的基本原理

RTK測量是根據(jù)GPS的相對(duì)定位理論，將一臺(tái)接收機(jī)設(shè)置在已知點(diǎn)上（基準(zhǔn)站），另一臺(tái)或幾臺(tái)接收機(jī)放在待測點(diǎn)上（移動(dòng)站），同步采集相同衛(wèi)星的信號(hào)?；鶞?zhǔn)站在接收GPS信號(hào)并進(jìn)行載波相位測量的同時(shí)，通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)和測站坐標(biāo)信息一起傳送給移動(dòng)站；移動(dòng)站通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，然后利用GPS控制器內(nèi)置的隨機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理軟件與本機(jī)采集的GPS觀測數(shù)據(jù)組成差分觀測值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，實(shí)時(shí)給出待測點(diǎn)的坐標(biāo)、高程及實(shí)測精度，并將實(shí)測精度與預(yù)設(shè)精度指標(biāo)進(jìn)行比較，一旦實(shí)測精度符合要求，手簿將提示測量人員記錄該點(diǎn)的三維坐標(biāo)及其精度。作業(yè)時(shí)，可在已知點(diǎn)上先進(jìn)行初始化后再進(jìn)入動(dòng)態(tài)作業(yè)，也可在動(dòng)態(tài)條件下直接開機(jī)，并在動(dòng)態(tài)環(huán)境下完成整周模糊值的搜索求解。在整周模糊值固定后，即可進(jìn)行每個(gè)歷元的實(shí)時(shí)處理，只要能保持4顆以上衛(wèi)星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形，則移動(dòng)站可隨時(shí)給出待測點(diǎn)的厘米級(jí)的三維坐標(biāo)。

3井位測量的作業(yè)流程

內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備在實(shí)施RTK外業(yè)測量前，首先應(yīng)以設(shè)計(jì)單位所提供的井位條件與所附的井位圖為基礎(chǔ)，以井位測量特點(diǎn)為要求，進(jìn)行內(nèi)業(yè)的準(zhǔn)備工作，其主要內(nèi)容如下：

（1）如果井位條件直接提供的是要放樣的井位的三維坐標(biāo)，那么把它用Excel編輯并保存成YDD.CSV形式。（2）如果設(shè)計(jì)人員只提供井位圖和相對(duì)位置，而沒有直接坐標(biāo)，那么利用Mapinfo等輔助工具，把井位坐標(biāo)讀出來并存成YDD.CSV形式。（3）整理測區(qū)的已知點(diǎn)資料，控制點(diǎn)應(yīng)盡量均勻分布在測區(qū)的周圍，使得所測點(diǎn)均在已知點(diǎn)的范圍之內(nèi)，盡可能避免從一端向另一端無限制的外推，控制點(diǎn)所處的位置和周圍條件應(yīng)符合GPS作業(yè)的要求，并把已知控制點(diǎn)保存成XYZ.CSV形式。（4）如果該測區(qū)以前求定過轉(zhuǎn)換參數(shù)和地方坐標(biāo)系統(tǒng)，把該坐標(biāo)系統(tǒng)、YDD.CSV和XYZ.CSV一同上傳到GPS接收機(jī)內(nèi)。

求定測區(qū)的轉(zhuǎn)換參數(shù)GPS衛(wèi)星定位所使用的坐標(biāo)是WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)，而井位測量是在地方坐標(biāo)系統(tǒng)上進(jìn)行的，這就需要進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。不同的坐標(biāo)系統(tǒng)之間存在著平移和旋轉(zhuǎn)的關(guān)系（在無SA影響下，WGS-84坐標(biāo)系與54北京坐標(biāo)系之間的誤差約為50m，54坐標(biāo)y值東偏30m左右，x值南偏40m左右），測區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解過程如下：WGS-84坐標(biāo)系與我國國家坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換通常是在空間直角坐標(biāo)系中進(jìn)行的。為此，必須首先將兩坐標(biāo)系各自的大地坐標(biāo)（B，L，H），按下列關(guān)系式轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的空間直角坐系（X，Y，Z）：

4GPS-RTK在井位測量中應(yīng)注意的問題和對(duì)策

（1）因?yàn)镽TK測量精度會(huì)受到衛(wèi)星分布精度因子與數(shù)據(jù)鏈性能的作用，同時(shí)各個(gè)觀測值是在獨(dú)立觀測的基礎(chǔ)上得到的，因而正式測量前應(yīng)對(duì)其它已知點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測，并對(duì)比測量結(jié)果，進(jìn)而對(duì)參考站與流動(dòng)站的各參數(shù)設(shè)置進(jìn)行判斷，并對(duì)數(shù)據(jù)鏈通訊的正常性進(jìn)行判斷，保證觀測成果應(yīng)有的可靠性。

（2）白天的狀態(tài)下，衛(wèi)星信號(hào)傳輸中受電離層的影響比較大，尤其是在共用衛(wèi)星數(shù)量少的情況下，無法對(duì)5顆衛(wèi)星進(jìn)行接受，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致初始化時(shí)間長的情況，嚴(yán)重的甚至無法進(jìn)行初始化，不能進(jìn)行測量，因而應(yīng)用GPS-RTK測量作業(yè)的時(shí)間不應(yīng)選擇中午。

（3）障礙物容易對(duì)RTK數(shù)據(jù)傳輸鏈路產(chǎn)生影響，如山峰丘陵等障礙物，油田中存在的大沙梁就會(huì)造成數(shù)據(jù)鏈傳輸信號(hào)的額外衰減。面對(duì)這些問題，解決的方法主要有兩種，一種是將參考站架設(shè)到測區(qū)中央的高點(diǎn)，若沒有高點(diǎn)可通過搬站的方式來解決問題，把參考站搬到適合作業(yè)的范圍內(nèi)；另外一種通過把流動(dòng)站中的天線利用加長桿升高的方式來提高接收信號(hào)的強(qiáng)度，同時(shí)應(yīng)避免由于電臺(tái)電量不足而造成性能下降的出現(xiàn)。

（4）控制點(diǎn)比較稀少或者較難到達(dá)的區(qū)域，從便捷RTK測量成果檢核與預(yù)防作業(yè)盲點(diǎn)出現(xiàn)的要求出發(fā)，應(yīng)在測區(qū)內(nèi)存在的環(huán)境不良的區(qū)域增加控制點(diǎn)。

5結(jié)語

GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用，促使石油地質(zhì)勘探與開發(fā)中井位測量工作發(fā)生了極大的進(jìn)步，促進(jìn)了石油行業(yè)測量工作的發(fā)展。在實(shí)踐中，應(yīng)不斷的克服不利因素，因地制宜的確定合理的作業(yè)方案，進(jìn)而達(dá)到事半功倍的效果。應(yīng)用中的一些體會(huì)存在局限性是必然的，僅希望對(duì)行業(yè)內(nèi)利用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行井位測量工作有一定的參考作用。

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