雷達預(yù)警技術(shù)在油田技防領(lǐng)域的應(yīng)用探討

宋成功（大慶油田有限責任公司第十采油廠，黑龍江 大慶 163000）

雷達預(yù)警技術(shù)在油田技防領(lǐng)域的應(yīng)用探討

宋成功（大慶油田有限責任公司第十采油廠，黑龍江 大慶 163000）

A、B轉(zhuǎn)油站位于某廠產(chǎn)油主力區(qū)塊，油井分布“點多面廣”，區(qū)域內(nèi)有江河流經(jīng)，環(huán)保指標要求較高，油井防盜依賴于人工巡檢，保衛(wèi)人員勞動強度高、打擊難度大。針對上述問題開展了雷達預(yù)警技術(shù)研究，研究成果應(yīng)用在A、B轉(zhuǎn)油站后，不僅提高了油田技防管理效率，減少杜絕生產(chǎn)設(shè)施破壞、盜油帶來的環(huán)境污染，而且大幅降低油田生產(chǎn)管理成本，為油田技防系統(tǒng)建設(shè)提供借鑒思路。

雷達;預(yù)警;油田;技防;應(yīng)用

S廠某區(qū)塊A、B兩座轉(zhuǎn)油站管轄油區(qū)面積16.57平方公里，油水井大部分井處于國堤內(nèi)漫灘行洪區(qū)，建設(shè)區(qū)域地類以低洼耕地為主，局部為水稻田地，共有油井273口，水井81口，計量間6座，年產(chǎn)量8.84萬噸，約占S廠年產(chǎn)量的11%。

A、B轉(zhuǎn)油站油井分布“點多面廣”環(huán)保指標要求較高，盜油及油水井破壞嚴重。據(jù)調(diào)查，盜油犯罪分子主要有井上伺機放油，雇車、雇船隨機運油，輸油管線栽閥等偷油方式，油井防盜僅僅依賴于人工巡查，存在著勞動強度高、打擊難度大，職工巡井危險系數(shù)大等一系列問題，因此開展了雷達預(yù)警技術(shù)應(yīng)用研究。

1 油田安防預(yù)警雷達技術(shù)優(yōu)化

1.1 油田適應(yīng)性分析

為選擇合適的雷達設(shè)備，從雷達性能方面入手，開展油田適應(yīng)性分析測試，測試過程中，分別對艦載雷達、海防雷達、步兵雷達、相控雷達開展基于油田復雜地形地面下移動目標偵測誤報率分析，得出測試報告，優(yōu)選相控雷達作為預(yù)警雷達本體，開展技術(shù)優(yōu)化。

表1：測試結(jié)果

1.2 雷達預(yù)警技術(shù)優(yōu)化

軟件方面：針對相控電掃雷達測角精度高于3°，大于4km低速目標定位偏差大的現(xiàn)狀，采取了微帶漏波天線代替原貼片式天線，重組耿氏震蕩、肖特基混頻二極管，優(yōu)化后天線測角精度小于2°，4km目標定位偏差小于20m。針對“切向方向”運動的低速目標（＜1.8km∕h），發(fā)現(xiàn)率低于27%的現(xiàn)狀。使用低頻帶通濾波器將原有X波段升級為K波段，提高地面低速目標的探測率。針對地雜波抑制難度大，動目標不能自動編號問題，使用C++編程語言，對目標關(guān)聯(lián)起批算法二次開發(fā)，提升了油田復雜地面環(huán)境低速目標捕獲、數(shù)據(jù)處理能力。

硬件方面：改進了雷達發(fā)射頻率，結(jié)合微帶漏波頻率電掃描天線、固態(tài)發(fā)射機射頻組件、應(yīng)用DSP+FPGA的信號處理平臺和ARM9的總控系統(tǒng)，使單次預(yù)掃描雷達波束照射區(qū)內(nèi)的地物形成多條多普勒頻率反饋鏡像，并自動篩選出高分辨率圖像，對目標物性精確分析。

優(yōu)化效果：經(jīng)測試，改進后雷達預(yù)警系統(tǒng)可成功滿足油田對單一區(qū)塊定向掃測、聯(lián)動視頻監(jiān)控設(shè)備等高級別安防預(yù)警需求，具有以下技術(shù)特性：①雷達掃描識別半徑：車輛≤6km人：≤3km②雷達掃描速度：360°∕S③距離誤差：≤15m 方位誤差：≤0.5°④防護等級：IP66⑤系統(tǒng)平均無故障時間：MTBF≥7000h⑥整機耐寒：≤-40℃，耐熱：≥55℃⑦發(fā)射功率：≤50w

2 雷達預(yù)警技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用

基于上述優(yōu)化成果，構(gòu)建了A、B兩座轉(zhuǎn)油站兩套雷達預(yù)警系統(tǒng)。經(jīng)驗證，該系統(tǒng)視頻監(jiān)控范圍3km，雷達偵測范圍6km。

圖1：油田安防雷達預(yù)警系統(tǒng)

A轉(zhuǎn)油站，管轄油井151口，雷達安裝高度37.7米，雷達監(jiān)控范圍內(nèi)有油井約140口，占該區(qū)塊總井數(shù)的92.72%。

B轉(zhuǎn)油站，管轄油井122口，雷達安裝高度37.9米，視頻最遠覆蓋半徑4.2km，監(jiān)控范圍內(nèi)有江河一條，油井95口，占該區(qū)塊總井數(shù)的77.87%。

統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，自應(yīng)用該系統(tǒng)以來，原油被盜現(xiàn)象大幅下降，上述地區(qū)未發(fā)生原油被動案件，取得了顯著的經(jīng)濟效益。

3 推廣前景

（1）該雷達的優(yōu)點是白天黑夜均能探測遠距離的目標，且不受霧、云和雨的阻擋，具有全天候、全天時的特點，并有一定的穿透能力，該系統(tǒng)在洪水監(jiān)測、海冰監(jiān)測、土壤濕度調(diào)查、森林資源清查、地質(zhì)調(diào)查等方面也顯示出了很好的應(yīng)用潛力。

（2）該雷達系統(tǒng)適用于油田生產(chǎn)區(qū)大范圍區(qū)域防侵入預(yù)警、大型場站的防侵入警戒以等場合。與單井監(jiān)控系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)硬件建設(shè)在有人值守的轉(zhuǎn)油站內(nèi)，防破壞能力強，雷達聯(lián)動地理信息系統(tǒng)具有“未侵入，先預(yù)警”功能，可提前應(yīng)預(yù)警盜油案件可疑目標，挽回直接經(jīng)濟損失。

（3）國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品相比，改進后的雷達性價比高，每套設(shè)備監(jiān)控覆蓋范圍約100平方公里，未來在數(shù)字化油田建設(shè)中能夠發(fā)揮重要技術(shù)防范作用,減少油田生產(chǎn)設(shè)備及設(shè)施被人為破壞。

4 結(jié)語

項目完成了油田安防預(yù)警雷達技術(shù)參數(shù)優(yōu)化，測試了雷達探測范圍，定位精度等技術(shù)指標。開展系統(tǒng)現(xiàn)場試驗和技術(shù)優(yōu)化，提升了可疑目標識別精度，降低了系統(tǒng)誤報率。提高了油田安防管理效率，減少了A、B轉(zhuǎn)油站杜絕生產(chǎn)設(shè)施破壞、盜油帶來的環(huán)境污染，大幅降低油田生產(chǎn)管理成本，為油田安技防系統(tǒng)建設(shè)提供借鑒思路。

[1]王小謨,匡永勝,陳忠先.監(jiān)視雷達技術(shù).電子工業(yè)出版社,2008.

[2]王小謨，張光義.雷達與探測.國防工業(yè)出版社,2008.

宋成功，男，工程師，1992年7月畢業(yè)于大慶石油學校，工企電氣化專業(yè)，從事油氣田地面技術(shù)管理工作，現(xiàn)任大慶油田有限責任公司第十采油廠規(guī)劃設(shè)計研究所所長。