胡濤

摘? 要：在石油勘探開發(fā)鉆井施工中，鉆前工程的實施首先要確定工程用地范圍，這就涉及到征地，如何快速、高效地確定征地范圍，向土地管理部門提交準確的征地坐標，是一項必須要開展的測繪工作。該文通過分析井口位置、井場方位與井場各關鍵節(jié)點的關系，與鉆前現(xiàn)場踏勘實際情況和GPS RTK的快速高效定位相結合，采用坐標解析的方法，建立計算模型，實現(xiàn)了鉆前征地坐標的快速高效推算。

關鍵詞：GPS RTK? 鉆前工程? 征地坐標? 坐標推算

中圖分類號：P228.4 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）07（c）-0021-02

在石油勘探開發(fā)鉆井施工中，鉆前工程是首先要實施的一項工程，鉆前工程由道路建設、井場建設、井隊生活區(qū)建設等幾部分組成，其中井場建設是其中最重要的組成部分，井場建設包括井場、放噴坑、應急場地3部分。鉆前工程的實施首先要確定工程用地范圍，這就涉及到征地，要準確確定征地范圍，就需要提供征地點坐標。征地坐標不準確或者誤差太大，將導致征地過大或過小，征地范圍過大時帶來征地費用成本過高;征地范圍過小時，將導致工程因超出征地范圍而違法違規(guī)。因此，向國土資源管理部門提供準確的征地坐標，是保證征地范圍準確的前提。

我們知道，整個鉆前工程是圍繞著井口位置來實施的，尤其是井場建設完全以井口位置為基準，也就是說一旦井口位置確定了，只要給定了井場的擺放方位，那么整個井場位置包括放噴坑、應急場地等也就確定了。因此，要提供準確的征地坐標，不能采用現(xiàn)場采集坐標的方法，那樣效率太低，且施工難度較大，因為無論是RTK測量，還是全站儀測量，都很難剛好測出一個標準的井場。

1? 解決方案

GPS RTK技術即實時動態(tài)測量技術，是全球衛(wèi)星導航定位技術與數(shù)據(jù)通信技術相結合的載波相位實時動態(tài)差分定位技術[1]，它能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結果。運用RTK技術能快速、高精度測量放樣坐標的這一優(yōu)勢，現(xiàn)場采集測量一部分關鍵點數(shù)據(jù)，然后根據(jù)關鍵點數(shù)據(jù)與鉆前工程各部分的關系，推算出整個鉆前工程的征地范圍坐標，才是解決這個問題的方法。

鉆前工程施工前，首先要到現(xiàn)場進行井位放樣和踏勘，以獲取井口初測坐標[2]，來確定勘探開發(fā)部門提供的設計井口位置是否滿足鉆前工程施工要求，如果滿足要求，就需要確定井場的方位和井場道路接路口坐標位置。實際上，井場方位是由井場道路接路口位置確定的，用RTK采集井場接路口的準確坐標，再結合井口初測坐標，就可以運用幾何學和測繪學的原理，推算出其他所有部分的準確坐標。

首先根據(jù)井場的尺寸及各部分的關系建立計算模型。中國石化集團西北油田分公司在塔里木盆地部署的井位，井場的尺寸一般分為兩種，一種是85m×115m，另一種是90m×120m。由分析可知，井場征地坐標點的相對位置是固定的，共有28個點構成，也就是要提供28組坐標。井場具體尺寸示意圖見圖1。

2? 推算方法

采用坐標解析計算方法，根據(jù)井位坐標和道路接路口坐標確定的井場方位，及井口與井場、放噴坑、應急場地、生活區(qū)等之間的數(shù)學關系，推算出井場四角點、永久征地四角點、放噴坑四角點、應急場地四角點、放噴坑道路、生活區(qū)四角點等的坐標。具體步驟如下：

（1）建立坐標系。為便于分析和計算，建立的坐標系以井口位置為坐標系原點（X0，Y0），井口至道路接路口連線方向為X軸，北方向為正，過原點與X軸垂直的方向為Y軸，東方向為正。這樣建立的坐標系能與測繪坐標系保持一致，減少了坐標轉換。坐標系見圖1。

（2）計算各點的位置參數(shù)。根據(jù)井場各部分的尺寸及相互之間的數(shù)學關系，以井口為原點，以X軸為起始方向，根據(jù)幾何學原理，逐一計算井口至各點的水平距離s和方位角θ，方位角可以通過反三角函數(shù)計算，為便于計算，角度應以弧度表示。我們把井口位于坐標系原點，接路口方向為正北的情況，稱為標準模型。標準模型各點的方位角和距離是固定值。因為位于其他位置和方向的井，只不過是在標準模型下的旋轉和平移。

（3）根據(jù)位置參數(shù)建立計算模型。計算方法采用的是測繪學上坐標正算[3]的原理，即：已知一點坐標，根據(jù)水平距離s和方位角θ，計算另一點坐標。計算公式為：

（1）

（4）根據(jù)鉆前現(xiàn)場踏勘采集的井場道路接路口坐標（X1，Y1）和井口坐標（X0，Y0），利用坐標反算的原理，計算該井的井場方位角α。計算公式為：

（2）

（5）坐標系平移和旋轉。把式（1）中方位角θ加上α，原點坐標替換為實際井口坐標，即可計算出各點的坐標。

井隊生活區(qū)的計算也可采用上面原理。為了實現(xiàn)計算自動化和批量化，可以采用Excel辦公軟件里的函數(shù)計算功能，將上述步驟編寫成公式，或直接編寫小軟件，實現(xiàn)計算自動化和批量化，以提高計算效率。

3? 實際應用

成熟的GPS RTK技術采用的是以載波相位技術為基礎的相對定位原理，能達到厘米級的定位精度[4]。在塔河油田2018年第3批、第4批共計39口開發(fā)井的鉆前征地坐標采集中，該方法得到了實際應用。通過現(xiàn)場踏勘確定道路接路口位置和井場方位，再采用RTK現(xiàn)場采集井場方位關鍵點坐標和井口坐標，內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理人員根據(jù)采集的關鍵點數(shù)據(jù)，用建立好的Excel計算表格快速推算出了各井的鉆前工程征地坐標，并交給了施工單位進行放線，經(jīng)現(xiàn)場測量驗證，推算出來的坐標標準、精確，既兼顧了GPS RTK測量的精度，又實現(xiàn)了與現(xiàn)場探勘的情況的吻合，計算成果提交至地方土地管理部門得到了認可，取得了很好的效果。

4? 結語

理論和實踐表明，將GPS RTK技術和現(xiàn)場踏勘的實際情況相結合，采用坐標解析計算的方法，快速、高效、準確地推算鉆前工程征地坐標是可行的，既保證了提交坐標成果的精度和準確性，又兼顧了施工現(xiàn)場的實際情況，降低了技術人員的作業(yè)強度，提高了工作效率，具有參考借鑒意義。

參考文獻

[1] 胡濤.長距離GPS RTK測量的精度檢核方法與實例[J].全球定位系統(tǒng)，2018，43（3）：67-69.

[2] 胡濤.小區(qū)域內(nèi)用大地高差代替正常高差探究[J].全球定位系統(tǒng)，2015，40（2）：96-97.

[3] 潘正風，楊正堯，程曉軍，等.數(shù)字測圖原理與方法[M].武漢：武漢大學出版社，2007：180-181.

[4] 胡濤.基于數(shù)理統(tǒng)計學的手持GPS測量精度測定[J].全球定位系統(tǒng)，2017，42（3）：87-89.