GPS在油田建設中的應用

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在油田建設中的應用

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技術在油田勘探、開發、井位測量、井場及道路建設、油田車輛運行管理中的應用情況進行了介紹，對GPS技術在油田生產經營管理中的前景進行了展望。

GPS;油田勘探開發;井場、道路建設;車輛運行管理

全球定位系統(Global Positioning System，簡稱GPS)是隨著現代科學技術的迅速發展而建立起來的新一代精密衛星導航定位系統，它利用導航衛星進行測時和測距，以構成全球定位系統，它具有全球性、全天候、連續性、實時性導航定位和定時功能，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接收機性能和數據處理技術逐漸完善，使它在許多相關學科和行業中受到普遍的重視和關注。GPS系統已經廣泛應用于建立高精度的全國性大地測量控制網、進行高精度的海島陸地聯測及海洋測繪、監測地球板塊運動狀態和地殼形變及工程測量等方面，近年來GPS技術在油田勘探開發生產和經營管理中也展現出了極其廣闊的應用前景。

1 GPS技術在油田勘探、開發中的應用

大多數油田地理條件復雜，如果采用傳統的經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的需要，隨著GPS技術的發展，在油田勘探開發生產中采用GPS靜態測量技術，建立獨立的GPS控制網，具有傳統測量不可比擬的優越性。GPS定位網的建立一般包括網形設計、數據采集與處理和精度評價。

GPS網形設計即對GPS觀測網形結構進行優化。它既要考慮網的可靠性又要考慮GPS的工作效率。網的可靠性是GPS網形設計的首要問題，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，然后計算各同步環的閉合差，以檢核GPS網的觀測質量。油田勘探開發井位測量中，GPS靜態測量基線長度一般小于20km，應使全網成閉合網型，在測區選擇盡可能多的GPS控制點作為約束點，以控制全網的精度。

GPS靜態測量從數據采集到基線處理及網平差，整個過程是一個系統、復雜的工程，因此要獲得精確的GPS成果，首先必須要有可靠的約束條件，且野外數據采集必須嚴格按照規范要求操作，以保證高質量的原始觀測數據，基線向量處理后，挑選高質量的向量參與無約束平差，并對結果進行分析，判別網中是否存在粗差，如發現含有粗差，及時進行處理，以保證網中所有基線向量均可滿足質量要求，并在此基礎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坐標轉換成北京54坐標或西安80坐標，并對各基線精度、同步環閉合差、點位中誤差等指標進行精度分析，然后選擇最優的平差結果。

2 RTK技術在井位測量中的應用

RTK(實時動態，real time kinematic)測量技術，是GPS技術發展中一個新的突破，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星信號，基準站把其連續觀察到的衛星數據實時的傳送至流動站，流動站對兩站觀測數據實時進行差分處理，解算流動站點的三維坐標及精度，當坐標精度達到預設精度時，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，應先搜集、整理測區已有的GPS點資料，再結合采油廠提供的井位設計相關圖件，完成前期準備工作。外業觀測時，首先在選定的已知控制點上布設基準站，在GPS接收機上進行相關參數設置，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是否正常等。基準站布設完成后，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。正式測量前應按RTK測量規范要求先聯測1到2個已知控制點，根據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技術還可用于井場道路修建、土方量計算及各種場站建設的測量。

3 GPS動態測量在油田道路建設中的應用

GPS測量具有快速、高效的優點，在控制測量領域得到了廣泛的應用。隨著GPS技術的不斷發展和完善，其應用領域也在不斷拓寬。實時GPS動態測量在油田道路建設工程中也可完成多種工作。

用傳統方法進行選線測圖，先要建立控制網，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動態測量，只需要采集碎部點的坐標和輸入其屬性信息，在室內即可由繪圖軟件成圖，速度非常快，大大降低了測圖的難度，既省時又省力。用GPS動態測量進行線路中線測設時，在高等級控制點上布設靜態GPS接收機作為基準站，各流動站可根據設計坐標，實時、快速的找出其對應的實地點位，每個點位均是獨立的完成的，不會產生累積誤差，測設精度較傳統方法大大提高，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據和中線樁點坐標，通過繪圖軟件，即可繪出路線縱斷面和各樁點的橫斷面，不需要再進行現場縱、橫斷面測量，大大減少了外業工作，在精度、經濟、實用性等方面都有明顯的優勢。

4 GPS在油田車輛運行管理中的應用

隨著油田生產規模的不斷擴大，各種車輛不斷增加，車輛調度、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技術進行車輛運行管理，是今后發展的一個趨勢。

油田GPS車輛運行管理系統將GPS定位技術與移動通信技術、地理信息技術(GIS)及計算機網絡結合在一起，在GPRS通信基礎上開發出的一套集遠程通信、監控、調度于一體的管理系統。基于GPS技術的油田車輛運行管理系統由衛星、車載GPS、GPRS網絡及監控中心等部分組成。其工作原理是在運行車輛上安裝車載GPS接收機，接收GPS衛星信號，獲取車輛運行速度及位置信息。通過GPRS網絡將車輛運行信息發送到監控中心，監控中心的軟件處理系統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系統中，然后利用GIS系統對車輛運行數據進行分析，并根據運行狀況實時對車輛進行監控、調度。

利用GPS車輛運行管理系統可實時、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，是否按規定的安全行駛速度行駛，有無可疑現象等，車輛在運行過程中如果出現故障停運時，通過GPS車輛監控系統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;調度中心還可以根據各車輛目前的運行狀況隨時調動車輛，用最近的車輛、最短的距離、最少的時間完成任務，可避免車輛資源的浪費，節約車輛運行成本，大大提高工作效率。基于GPS的油田車輛運行管理系統，實現了油田車輛管理的現代化、規范化，解決了油田車輛的安全監管問題，具有良好的經濟和社會效益。

5 結語與展望

GPS技術具有全球性、實時性的導航定位、測速等優勢，發展前景非常廣闊，必將會在各領域中得到越來越廣泛的應用，在油田的勘探、開發生產和管理中建立GPS綜合服務網絡，可極大的提高工作效率，降低生產成本，此外，GPS與地理信息技術(GIS)、遙感技術(RS)集成的3S技術可實現油田地面信息的實時采集與可視化管理，為油田信息化建設奠定了堅實的基礎。隨著石油行業信息化的發展，GPS技術將會在“數字油田”建設中作出更大的貢獻，對增強石油企業競爭力具有巨大的推進作用。

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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］