GNSS 新技術(shù)在石油物探測量及油田建設(shè)中的應(yīng)用探討

楊平，王志聰，廖建軍

(中國石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司西南物探分公司，成都 610213)

1 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)水平的快速發(fā)展，在當(dāng)前石油事業(yè)發(fā)展過程中石油供需矛盾越來越突出，為了解決石油供需矛盾，需要發(fā)現(xiàn)新區(qū)塊尋找新的石油儲量，這就為當(dāng)前的石油物探測量工作提出了更高的要求。而面對越來越復(fù)雜的施工條件以及石油勘探工作量的不斷增加，傳統(tǒng)的RTK 技術(shù)以及全站儀測量技術(shù)已經(jīng)不能滿足當(dāng)前石油物探測量及油田建設(shè)要求。因此，必須對新的技術(shù)及施工設(shè)備進(jìn)行研究和利用，才能保證石油物探測量工作的效率及質(zhì)量，提高油田建設(shè)開發(fā)水平。

2 傳統(tǒng)石油物探測量技術(shù)存在的問題

在傳統(tǒng)的石油物探測量過程中存在一些問題，對石油物探測量的效率及質(zhì)量產(chǎn)生極大的影響，主要表現(xiàn)在兩個方面：

1）傳統(tǒng)石油物探測量施工方法以及施工設(shè)備性能比較落后，已經(jīng)不能滿足當(dāng)前石油物探測量的要求。在傳統(tǒng)石油物探測量過程中，對地形比較復(fù)雜的山區(qū)以及林地進(jìn)行測量時(shí)，所使用的測量儀器設(shè)備主要是以全站儀為主，在測量過程中需要逐點(diǎn)布設(shè)。這種施工方法的放樣精度比較低，且工作量較大，會嚴(yán)重影響測量效率，加大生產(chǎn)成本的投入。而在對傳統(tǒng)RTK 測量方法進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，因RTK 作業(yè)范圍受到極大限制，只能在20km 以內(nèi)進(jìn)行操作，需建立大量的基準(zhǔn)站，距離太遠(yuǎn)還需要架設(shè)中繼站，效率太低。隨著石油物探工作量的成倍增加，現(xiàn)有的設(shè)備以及測量技術(shù)已不能滿足物探作業(yè)需求。

2）傳統(tǒng)的石油物探測量技術(shù)出現(xiàn)瓶頸。例如，RTK 電臺數(shù)據(jù)傳輸距離比較短，影響數(shù)據(jù)傳輸效果。衛(wèi)星軌道自身的誤差比較大，影響測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。RTK 系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，解算方式不可靠，也會對最終數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性產(chǎn)生極大影響【1】。

3 GNSS 新技術(shù)概述

近年來，利用GNSS 新技術(shù)能夠解決傳統(tǒng)石油物探測量過程中存在的問題，提高石油物探測量的效率、質(zhì)量及油田建設(shè)開發(fā)水平。主要內(nèi)容如下：

1）精密相對定位技術(shù)。在這一技術(shù)應(yīng)用過程中對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，是以精密星歷及IGS 站點(diǎn)聯(lián)測作為起算數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的。IGS 能夠免費(fèi)發(fā)布站點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)及精密星歷，可以對GNSS 數(shù)據(jù)的坐標(biāo)框架進(jìn)行分析。利用空間衛(wèi)星技術(shù)只需要使用精密星歷完成定軌作業(yè)，可以保證基線質(zhì)量得到極大提升，從而獲取準(zhǔn)確的長基線整周模糊度，提高GNSS 控制網(wǎng)的質(zhì)量。

2）網(wǎng)絡(luò)RTK 技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)RTK 主要由GNSS 基準(zhǔn)站網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心、通信網(wǎng)絡(luò)、流動站組成。GNSS 基準(zhǔn)站按規(guī)定的采樣率進(jìn)行連續(xù)觀測，并通過專用網(wǎng)絡(luò)將觀測資料實(shí)時(shí)傳回CORS數(shù)據(jù)中心。流動站將當(dāng)前的概略位置發(fā)給CORS 數(shù)據(jù)中心，CORS 數(shù)據(jù)中心根據(jù)流動站的實(shí)際位置，虛擬一個參考站，并將消除了系統(tǒng)誤差的差分信號發(fā)送給流動站【2】，這樣的差分信號通過對若干個基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)解算進(jìn)行有效聯(lián)合，消除了對流層、電離層和大氣折射產(chǎn)生的影響，提高了RTK 定位的精確性及可靠性。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)RTK 技術(shù)應(yīng)用時(shí)，對GNSS 天線以及處理器進(jìn)行完善能夠突破傳輸范圍小的限制。

4 在石油物探測量中對GNSS 新技術(shù)的應(yīng)用

在現(xiàn)代石油物探測量中，對網(wǎng)絡(luò)RTK 技術(shù)及精密相對定位技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，必須建立數(shù)據(jù)處理中心、基準(zhǔn)站及通信網(wǎng)絡(luò)，才能對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)處理和分析。利用CORS 系統(tǒng)可以為物探網(wǎng)絡(luò)RTK 測量作業(yè)提供便利，提高石油物探測量作業(yè)的效率，大大降低生產(chǎn)成本。

GNSS 新技術(shù)在石油物探測量中的具體應(yīng)用體現(xiàn)在以下方面：

1）對精密相對定位技術(shù)的充分應(yīng)用。目前，在國內(nèi)外的工程測量過程中對該技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛。精密相對定位技術(shù)在一些比較貧窮、沒有地方坐標(biāo)的地區(qū)或者國家進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，可以與IGS 進(jìn)行聯(lián)測，能夠在極大程度上提高GNSS 控制網(wǎng)的應(yīng)用效率及準(zhǔn)確性。目前，精密相對定位技術(shù)在俄羅斯、美國等國家已經(jīng)建立了專門的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，我國很多大學(xué)以及科研機(jī)構(gòu)都利用實(shí)驗(yàn)對其進(jìn)行驗(yàn)證，在實(shí)際生產(chǎn)過程中也開始逐步地推廣和應(yīng)用。

2）對網(wǎng)絡(luò)RTK 技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用具有突出的優(yōu)勢。在我國對網(wǎng)絡(luò)RTK 技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，主要是建立國家GNSS 連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)，能夠?yàn)榻?jīng)濟(jì)發(fā)展以及工程建設(shè)提供基礎(chǔ)性服務(wù)，特別是在石油物探測量中已經(jīng)廣泛應(yīng)用【3】。

5 在油田建設(shè)中對GNSS 新技術(shù)的應(yīng)用

5.1 GNSS 新技術(shù)在油田建設(shè)中的有效性分析及應(yīng)用優(yōu)勢

以GNSS 新技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建石油物探以及油田建設(shè)綜合服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，在油田建設(shè)過程中首先要進(jìn)行有效性分析：

1）利用現(xiàn)有的成熟技術(shù)時(shí)要注意對技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效規(guī)避，保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性及穩(wěn)定性，才能確保GNSS 新技術(shù)與油田開發(fā)建設(shè)的未來規(guī)劃相適應(yīng)。

2）對現(xiàn)有的設(shè)備要進(jìn)行充分利用，減少重復(fù)的資金投入，從而降低GNSS 新技術(shù)在應(yīng)用過程中的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用。

應(yīng)用優(yōu)勢有：（1）能夠彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備在施工過程中存在的缺陷，滿足深海勘探施工需求，能夠有效提高在復(fù)雜地區(qū)的施工效率。（2）利用GNSS 新技術(shù)對油田進(jìn)行建設(shè)能夠縮短建設(shè)周期，減少基礎(chǔ)建設(shè)的投入資金，提高油田開發(fā)建設(shè)的綜合效益。

5.2 GNSS 新技術(shù)在油田建設(shè)中的應(yīng)用

將GNSS 新技術(shù)應(yīng)用在油田建設(shè)過程中主要是在測量范圍內(nèi)建立臨時(shí)可移動的基準(zhǔn)站，然后利用無線網(wǎng)絡(luò)對基準(zhǔn)站進(jìn)行互聯(lián)，可以形成網(wǎng)絡(luò)化的GNSS 測量參考系統(tǒng)。GNSS測量參考系統(tǒng)主要包括控制中心、可移動參考站及移動用戶3部分。其中，控制中心是測量參考系統(tǒng)的核心部分，是對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的中心。控制中心在運(yùn)行過程中利用有線或者無線方式對所有可移動參考站進(jìn)行通信，同時(shí)利用無線網(wǎng)絡(luò)可以與移動用戶進(jìn)行通信。在構(gòu)建控制中心的過程中，要注意對軟件系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和研發(fā)，利用數(shù)據(jù)處理軟件及系統(tǒng)管理軟件可以對整個控制中心的運(yùn)行狀況進(jìn)行有效控制。可移動參考站是臨時(shí)設(shè)置的GNSS 接收器，利用與控制中心之間的通信網(wǎng)絡(luò)，能夠確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性及準(zhǔn)確性。移動用戶指的是用戶接收機(jī)通過無線電臺與控制中心、可移動參考站進(jìn)行通信，利用差分信號可以生成厘米級的位置信息。

6 結(jié)語

在當(dāng)前的石油物探測量過程中，對GNSS 新技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用能夠提高石油物探測量的效率以及準(zhǔn)確性，這就需要測量技術(shù)人員對GNSS 新技術(shù)進(jìn)行研究，充分掌握GNSS 新技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢以及應(yīng)用要點(diǎn)，才能夠保證GNSS 新技術(shù)在石油物探測量過程中充分發(fā)揮作用。除此之外，將GNSS 新技術(shù)應(yīng)用在油田建設(shè)過程中，利用GNSS 綜合服務(wù)網(wǎng)站，可以及時(shí)掌握油田開發(fā)建設(shè)過程中的相關(guān)信息資料，提高油田建設(shè)水平。這對促進(jìn)我國油田開采事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展有重要意義。