海洋油氣開發中北斗星基增強技術運用研究

摘 ?要：隨著人們對資源需求的不斷增加，海洋油氣開發越來越重要，但海洋油氣開發工程較為繁雜，如果能良好運用北斗星基增強技術，則可以良好切合海洋石油工程的一應需求，加強海洋油氣開發工程的效益。基于此，本文分析了北斗星基增強技術的概念以及海洋油氣開發工程的特點，探討了當前海洋油氣開發工程中的問題，提出了運用北斗星基增強技術在油田開發、采油技術、水平井與深水開發中的各項運用，希望為有關部門提供參考。

關鍵詞：海洋油氣開發;北斗星基增強技術;改善對策;應用策略

當前包括我國在內，各個國家都面臨著資源短缺的問題，因此為了緩解資源問題，應加強海洋油氣開發的收益，合理運用北斗星基增強技術可為海洋油氣開發實現降本增產的功效，并通過其高精度的位置服務來解決海洋油氣開發中的各項問題，從而為我國經濟發展提供有力幫助。

一、北斗星基增強技術的概念

當前在衛星定位方式中，主要可運用地基增強技術與星基增強技術，且二者均有著較大的國際壟斷性。其中地基增強技術可通過通信網絡在地面布設的地基增強基站中相互連接，并在連接過程中通過地面基站的各項數據進行高精度定位，再由輔助終端使用RTK算法進行輔助定位，全方位保證定位的準確性，最精確可精確到毫米，但地基增強技術雖然在精度方面有著極高的建樹，卻由于各個基站所輻射范圍有限，覆蓋距離較短，因此在定位范圍方面存在著較大的短板，且在雙向溝通的過程中也容易泄露用戶的隱私，成本由較高，也無法在海洋資源開發中發揮較大的作用。而星基增強技術也是通過在地面布設的衛星基站，通過這些站點來接收衛星的信號，并通過信號轉發器來為用戶修正各項誤差信息，進一步改進原有的定位精度，彌補地基增強系統的各項不足，還可以解決與地域限制等有關的問題，但其本身也有著隱私泄露與成本較高等各項風險。

為了應對定位系統的各項問題，打破國際壟斷的現狀，我國特開發了專屬于我國的北斗星基增強技術，通過我國的北斗導航系統，在全球范圍布設上百個星基增強站點，并通過北斗導航衛星發射的實時監測、多頻載波來進行定位與信息分析，將每一顆衛星的運行軌道加以計算，實現最高精度的定位與最低的延遲。這項技術可以分為連續運行基站、系統控制中心、數據通信以及用戶應用等多個分系統。在連續運行基站中，又運用VPN、跟蹤接收機等實現對衛星信號的采集與跟蹤;在系統控制中心又通過防火墻、高性能服務器、顯示設備等全方位監測總體基站的穩定性與網絡狀態;在數據通信中，可通過VPN、專用線路、波段衛星接收器等進行總體數據的傳輸與接收;用戶應用系統中通過高精度定位接收、車載終端、智能設備等多種設備相結合，為用戶提供滿足不同需求的定位。

北斗星基增強技術的應用可全方位打破其他定位技術的國際壟斷地位，并擺脫對國際上其他技術的依賴，是當前國際上首款融合RDSS與RNSS技術的衛星導航系統，具備監控、數字通信、導航定位等多種功能的一體化，通過GPS與WAAS系統的結合加強定位數據的精準性，其精度是普通GPS定位的一倍以上，若能得到良好的運用，則可以為海洋油氣開發提供支撐，為我國經濟建設與資源產出提供全方位的保障。

二、海洋油氣開發的特點

海洋油氣的開發可滿足人們日常對資源的需求，但在高回報的同時，又伴隨著高風險、高技術要求與高成本的特性，因此在開發工程中，對時間方面的限制性是很大的。海洋油氣的開發需要前期對海底的勘探來做好準備工作，包括對海洋的地質、海底構造、地質結構以及所蘊含的油氣資源等方面的明確找尋，又需要結合鉆井定位并繪制出可行性圖紙，其不同于地面油田開采，海洋的開采更為復雜，但高收益帶來的高成本也促使了其對工期的嚴格限制。

此外在風險方面，由于進行海洋油田開采過程中是對海床與海面的工作，其環境復雜，海底環境比地底環境更是要惡劣許多，也存在著較大的風險。施工過程中經常需要面對各種極端天氣，且隨著深度的加深，采油勘探也會愈發困難，且開采過程中，也需要工程人員考慮強風、對流、海浪沖擊等多方面因素，如在我國東南部地區，每年都會出現頻繁的十二級以上的臺風侵襲事件，特別是在凍冰期間，在超過50厘米厚的冰層進行鉆井時本就困難，在臺風等惡劣環境的影響下更加顯著，極容易為鉆井隊員等其他工作人員造成危險，相較于陸地采油來說，海洋油氣的開采的投入往往是其五倍到十倍，且有時也會由于勘探不利與環境因素等難以獲得預期的回報，增強了不確定性。

最后，海洋油田的開采還具備著較高的復雜性。由于海洋油氣開發工作的自身特性，很多陸地開采工具都無法使用，同時陸地開采的各項方法也不利于在海洋開采中運用，存在著較大的局限性，因此在海洋工程中，就需要特殊的鉆井平臺與新型勘探技術，且各個流程都需要更高性能的機械，完成海洋油氣的開采，這就對于技術、設備與相關人員的素質提出了更為苛刻的要求，只有達成多種條件的滿足才可以實現對海洋油氣開采的增產與促進。

三、海洋油氣開發中存在的問題

（一）產業分布問題

在海洋油氣開發過程中，這項產業本身就面臨著市場因素、價格趨勢波動等多種問題，例如南海油氣開采中，由于其風險高、難度高等特性，我國在煉油采油的大型企業如中石油、中石化、中海油等大部分還是面向北海域進行開采，很少將目光投注到南部或中部海域，因此在價格方面，中海、南海區域的價格也較為低迷，難以促進市場的活躍，對國內各企業與民間資本的投資造成了限制，并影響了相關地區的油氣產業鏈，使得中海與南海區域的整體油氣普遍不如北部海域，對我國經濟的平衡性造成了阻礙。

（二）海洋環境問題

在海洋油氣開發中，由于我國自改革開放后經濟與科技的飛速發展，油氣開發領域也隨著我國民生問題而日漸增產，其占有比率也在不斷加大，特別是油氣開發屬于一項重要能源，也具有極其重要的戰略性地位，但由于產業分布問題，中部與南部海域的油液達不到理想預期，也使得周邊地區對于海洋環境的保護越來越輕視，當地居民也普遍認為油氣開發都是北部海域的事情，因此也越發不注重對海洋環境的保護。眾多的污染問題嚴重破壞了海床的結構，并加速了海底地質災害的發生，又由于油氣的泄漏，對海底的生態環境也造成了大面積破壞，影響了濱海地區的漁業，造成了對社會多方面的影響。

（三）政治問題

海洋油氣開發工程除了受到產業分布于環境的影響外，還會受到政治因素的影響，雖然海洋區域也早已被劃分了國家領域，但在公海上還是隨處可見資源搶奪問題，各個國家都會為了公海上的資源而發生爭端。在臨近我國公海區域，包括文萊、越南等在內的眾多印尼國家，不顧我國主權與警告，依舊在對我國區域進行著侵犯，為了資源占有而不斷挑釁我國底線，這也使得發生了大量的資源泄露以及爭端問題，大大影響著海洋油氣的開發過程，對我國造成了不小的影響，因此周邊地區也應積極認識到對海洋權益的維護，發揮出各個省市的戰略作用。

四、運用北斗星基增強技術對海洋油氣開發的改善對策

（一）勘探分析技術

北斗星基增強技術的運用可以為海洋油氣的開發提供更為精確的定位，同時降低海洋油氣的開發成本，為海洋油氣開發工程提供助力，且經過嚴格測試后，其可靠性與穩定性均達到了投入使用的標準要求，打破國際上在海洋油氣開發定位中的壟斷與控制。油氣勘探與分析是海洋油氣開發工程中的基礎工作，整體工程都需要工程勘探所統計出的各項數據作為依據，如海床結構、地質結構、油氣分布等，而北斗星基增強技術在油氣勘探中發揮著重要作用，其可以通過自身具備的海洋工程導航定位系統以及工程預后調查系統，為鉆井船、工程安裝、船位監控等提供定位與導航服務，并對水深測量、地質結構等勘探工程提供更為準確的定位服務，大幅度改善了以往在海洋油氣開發過程中定位系統的不足，促進了海洋油氣探測過程的發展，為海洋油田開發工程奠定了堅實的基礎。

（二）海底電纜衛星定位系統

海洋油氣的開發過程中，水下電纜的鋪設極為重要，而在日常工程中，海底電纜也往往容易發生故障，且其故障排除工作較為困難，很多定位設施在海底的誤差較大，難以準確核查出故障發生區域與修復。再加上海洋環境相比于陸地較為險惡，容易受到外界環境，如颶風、潮汐與水流的影響，因此普通物理定位極為困難，為電纜打撈修復工作造成諸多不便。當前進行該項工作時，普遍都是根據油田平臺距離與海底電纜的長度進行估算，預估出海底電纜的故障區域，根據估算值與油田走向，布設打撈船只，或是根據海底電纜的軌跡來鋪設軌跡坐標，大致計算故障點坐標，這種方式普遍難以確保精準性。而在打撈過程中，也僅僅采取潛水員下水盲猜，在一定范圍內摸索，如果找不到就更換位置，縱然找到也難以通過船錨勾住并打撈，往往耗費巨大金額與時間成本。

而北斗星基增強技術的運用，則可以通過衛星定位的方式準確定位海底電纜故障區域，實踐中可通過連接信號放散器與GPS放大器的連接，接收無線信號，運用衛星定位準確捕捉到故障信息，并結合水下接收器直觀地描繪出海底的衛星視覺圖，當海底電纜發生故障時，將一端衛星信號封閉，另一頭開始傳播數據，通過分段排查的方式，直接測試出每個區間的接收情況，判斷GPS信號的接收，并通過互換器進行無線信號的測試，通過衛星信號方式直接對故障區域進行精準定位，大大降低了傳統中故障區域的摸索與排查時間，提高了電纜修復的施工效率，且有效降低成本。

（三）水井開采技術

在海洋油氣開發工程中，鉆井技術的進步也讓得海洋油氣水井工作得到了進步，水井技術在油氣開發中較為重要，如油氣工程需要地質導向鉆井、水平井優化、深水井等，但由于海洋油氣開發工程范圍的擴大，對于資源的收益也提出了更高的要求，因此傳統的鉆井技術已經難以適應當前的要求。

北斗星基增強技術可通過無人機巡檢服務，通過工作人員拿著北斗平板對管道設施的信息與故障情況進行收集，通過無人機實時傳輸數據，對地下設施進行監控，還可以通過小型北斗定位終端，對施工人員的工作情況進行檢查，并將各項數據傳輸給指揮中心，既可以減少鉆井工作中對地下設施的破壞，又可以幫助鉆井技術提前規避地下的各項問題，完善海洋油氣的勘探技術體系。

此外，深水井開采作為一項較為困難的技術，如果成功運用也將會對油氣開采的產量作出重大的幫助，但由于其技術頗具難度，當前國際上只有極少數國家可以落實，我國在引進時也由于其成本過高而產生一些問題，而運用北斗星基增強技術自身的高性能系統，則可以為深水井技術提供一定的輔助，解決地下油氣層深度勘測以及海底地質結構環境的問題，全方位提升我國海洋油氣開發的工程收益。

五、結語

總而言之，北斗星基增強技術具有多項功能，其本身具備著精準的定位系統，并通過網絡監測全方位保證用戶使用安全，大幅度降低海洋油氣開發過程中的投入成本，達到提高產量、節約資源等多種幫助，合理運用于海洋油氣開發的各項流程中，可為我國經濟發展提供幫助。

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作者簡介：鄔佳（1982年12月），男，上海人，本科，助理工程師，地球物理方向.