海洋油氣開(kāi)發(fā)中北斗星基增強(qiáng)技術(shù)運(yùn)用研究

摘 ?要：隨著人們對(duì)資源需求的不斷增加，海洋油氣開(kāi)發(fā)越來(lái)越重要，但海洋油氣開(kāi)發(fā)工程較為繁雜，如果能良好運(yùn)用北斗星基增強(qiáng)技術(shù)，則可以良好切合海洋石油工程的一應(yīng)需求，加強(qiáng)海洋油氣開(kāi)發(fā)工程的效益。基于此，本文分析了北斗星基增強(qiáng)技術(shù)的概念以及海洋油氣開(kāi)發(fā)工程的特點(diǎn)，探討了當(dāng)前海洋油氣開(kāi)發(fā)工程中的問(wèn)題，提出了運(yùn)用北斗星基增強(qiáng)技術(shù)在油田開(kāi)發(fā)、采油技術(shù)、水平井與深水開(kāi)發(fā)中的各項(xiàng)運(yùn)用，希望為有關(guān)部門(mén)提供參考。

關(guān)鍵詞：海洋油氣開(kāi)發(fā);北斗星基增強(qiáng)技術(shù);改善對(duì)策;應(yīng)用策略

當(dāng)前包括我國(guó)在內(nèi)，各個(gè)國(guó)家都面臨著資源短缺的問(wèn)題，因此為了緩解資源問(wèn)題，應(yīng)加強(qiáng)海洋油氣開(kāi)發(fā)的收益，合理運(yùn)用北斗星基增強(qiáng)技術(shù)可為海洋油氣開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)降本增產(chǎn)的功效，并通過(guò)其高精度的位置服務(wù)來(lái)解決海洋油氣開(kāi)發(fā)中的各項(xiàng)問(wèn)題，從而為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有力幫助。

一、北斗星基增強(qiáng)技術(shù)的概念

當(dāng)前在衛(wèi)星定位方式中，主要可運(yùn)用地基增強(qiáng)技術(shù)與星基增強(qiáng)技術(shù)，且二者均有著較大的國(guó)際壟斷性。其中地基增強(qiáng)技術(shù)可通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)在地面布設(shè)的地基增強(qiáng)基站中相互連接，并在連接過(guò)程中通過(guò)地面基站的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度定位，再由輔助終端使用RTK算法進(jìn)行輔助定位，全方位保證定位的準(zhǔn)確性，最精確可精確到毫米，但地基增強(qiáng)技術(shù)雖然在精度方面有著極高的建樹(shù)，卻由于各個(gè)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(guò)程中也容易泄露用戶(hù)的隱私，成本由較高，也無(wú)法在海洋資源開(kāi)發(fā)中發(fā)揮較大的作用。而星基增強(qiáng)技術(shù)也是通過(guò)在地面布設(shè)的衛(wèi)星基站，通過(guò)這些站點(diǎn)來(lái)接收衛(wèi)星的信號(hào)，并通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器來(lái)為用戶(hù)修正各項(xiàng)誤差信息，進(jìn)一步改進(jìn)原有的定位精度，彌補(bǔ)地基增強(qiáng)系統(tǒng)的各項(xiàng)不足，還可以解決與地域限制等有關(guān)的問(wèn)題，但其本身也有著隱私泄露與成本較高等各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)。

為了應(yīng)對(duì)定位系統(tǒng)的各項(xiàng)問(wèn)題，打破國(guó)際壟斷的現(xiàn)狀，我國(guó)特開(kāi)發(fā)了專(zhuān)屬于我國(guó)的北斗星基增強(qiáng)技術(shù)，通過(guò)我國(guó)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，在全球范圍布設(shè)上百個(gè)星基增強(qiáng)站點(diǎn)，并通過(guò)北斗導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、多頻載波來(lái)進(jìn)行定位與信息分析，將每一顆衛(wèi)星的運(yùn)行軌道加以計(jì)算，實(shí)現(xiàn)最高精度的定位與最低的延遲。這項(xiàng)技術(shù)可以分為連續(xù)運(yùn)行基站、系統(tǒng)控制中心、數(shù)據(jù)通信以及用戶(hù)應(yīng)用等多個(gè)分系統(tǒng)。在連續(xù)運(yùn)行基站中，又運(yùn)用VPN、跟蹤接收機(jī)等實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的采集與跟蹤;在系統(tǒng)控制中心又通過(guò)防火墻、高性能服務(wù)器、顯示設(shè)備等全方位監(jiān)測(cè)總體基站的穩(wěn)定性與網(wǎng)絡(luò)狀態(tài);在數(shù)據(jù)通信中，可通過(guò)VPN、專(zhuān)用線路、波段衛(wèi)星接收器等進(jìn)行總體數(shù)據(jù)的傳輸與接收;用戶(hù)應(yīng)用系統(tǒng)中通過(guò)高精度定位接收、車(chē)載終端、智能設(shè)備等多種設(shè)備相結(jié)合，為用戶(hù)提供滿(mǎn)足不同需求的定位。

北斗星基增強(qiáng)技術(shù)的應(yīng)用可全方位打破其他定位技術(shù)的國(guó)際壟斷地位，并擺脫對(duì)國(guó)際上其他技術(shù)的依賴(lài)，是當(dāng)前國(guó)際上首款融合RDSS與RNSS技術(shù)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，具備監(jiān)控、數(shù)字通信、導(dǎo)航定位等多種功能的一體化，通過(guò)GPS與WAAS系統(tǒng)的結(jié)合加強(qiáng)定位數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，其精度是普通GPS定位的一倍以上，若能得到良好的運(yùn)用，則可以為海洋油氣開(kāi)發(fā)提供支撐，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與資源產(chǎn)出提供全方位的保障。

二、海洋油氣開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)

海洋油氣的開(kāi)發(fā)可滿(mǎn)足人們?nèi)粘?duì)資源的需求，但在高回報(bào)的同時(shí)，又伴隨著高風(fēng)險(xiǎn)、高技術(shù)要求與高成本的特性，因此在開(kāi)發(fā)工程中，對(duì)時(shí)間方面的限制性是很大的。海洋油氣的開(kāi)發(fā)需要前期對(duì)海底的勘探來(lái)做好準(zhǔn)備工作，包括對(duì)海洋的地質(zhì)、海底構(gòu)造、地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及所蘊(yùn)含的油氣資源等方面的明確找尋，又需要結(jié)合鉆井定位并繪制出可行性圖紙，其不同于地面油田開(kāi)采，海洋的開(kāi)采更為復(fù)雜，但高收益帶來(lái)的高成本也促使了其對(duì)工期的嚴(yán)格限制。

此外在風(fēng)險(xiǎn)方面，由于進(jìn)行海洋油田開(kāi)采過(guò)程中是對(duì)海床與海面的工作，其環(huán)境復(fù)雜，海底環(huán)境比地底環(huán)境更是要惡劣許多，也存在著較大的風(fēng)險(xiǎn)。施工過(guò)程中經(jīng)常需要面對(duì)各種極端天氣，且隨著深度的加深，采油勘探也會(huì)愈發(fā)困難，且開(kāi)采過(guò)程中，也需要工程人員考慮強(qiáng)風(fēng)、對(duì)流、海浪沖擊等多方面因素，如在我國(guó)東南部地區(qū)，每年都會(huì)出現(xiàn)頻繁的十二級(jí)以上的臺(tái)風(fēng)侵襲事件，特別是在凍冰期間，在超過(guò)50厘米厚的冰層進(jìn)行鉆井時(shí)本就困難，在臺(tái)風(fēng)等惡劣環(huán)境的影響下更加顯著，極容易為鉆井隊(duì)員等其他工作人員造成危險(xiǎn)，相較于陸地采油來(lái)說(shuō)，海洋油氣的開(kāi)采的投入往往是其五倍到十倍，且有時(shí)也會(huì)由于勘探不利與環(huán)境因素等難以獲得預(yù)期的回報(bào)，增強(qiáng)了不確定性。

最后，海洋油田的開(kāi)采還具備著較高的復(fù)雜性。由于海洋油氣開(kāi)發(fā)工作的自身特性，很多陸地開(kāi)采工具都無(wú)法使用，同時(shí)陸地開(kāi)采的各項(xiàng)方法也不利于在海洋開(kāi)采中運(yùn)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(tái)與新型勘探技術(shù)，且各個(gè)流程都需要更高性能的機(jī)械，完成海洋油氣的開(kāi)采，這就對(duì)于技術(shù)、設(shè)備與相關(guān)人員的素質(zhì)提出了更為苛刻的要求，只有達(dá)成多種條件的滿(mǎn)足才可以實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋油氣開(kāi)采的增產(chǎn)與促進(jìn)。

三、海洋油氣開(kāi)發(fā)中存在的問(wèn)題

（一）產(chǎn)業(yè)分布問(wèn)題

在海洋油氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中，這項(xiàng)產(chǎn)業(yè)本身就面臨著市場(chǎng)因素、價(jià)格趨勢(shì)波動(dòng)等多種問(wèn)題，例如南海油氣開(kāi)采中，由于其風(fēng)險(xiǎn)高、難度高等特性，我國(guó)在煉油采油的大型企業(yè)如中石油、中石化、中海油等大部分還是面向北海域進(jìn)行開(kāi)采，很少將目光投注到南部或中部海域，因此在價(jià)格方面，中海、南海區(qū)域的價(jià)格也較為低迷，難以促進(jìn)市場(chǎng)的活躍，對(duì)國(guó)內(nèi)各企業(yè)與民間資本的投資造成了限制，并影響了相關(guān)地區(qū)的油氣產(chǎn)業(yè)鏈，使得中海與南海區(qū)域的整體油氣普遍不如北部海域，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的平衡性造成了阻礙。

（二）海洋環(huán)境問(wèn)題

在海洋油氣開(kāi)發(fā)中，由于我國(guó)自改革開(kāi)放后經(jīng)濟(jì)與科技的飛速發(fā)展，油氣開(kāi)發(fā)領(lǐng)域也隨著我國(guó)民生問(wèn)題而日漸增產(chǎn)，其占有比率也在不斷加大，特別是油氣開(kāi)發(fā)屬于一項(xiàng)重要能源，也具有極其重要的戰(zhàn)略性地位，但由于產(chǎn)業(yè)分布問(wèn)題，中部與南部海域的油液達(dá)不到理想預(yù)期，也使得周邊地區(qū)對(duì)于海洋環(huán)境的保護(hù)越來(lái)越輕視，當(dāng)?shù)鼐用褚财毡檎J(rèn)為油氣開(kāi)發(fā)都是北部海域的事情，因此也越發(fā)不注重對(duì)海洋環(huán)境的保護(hù)。眾多的污染問(wèn)題嚴(yán)重破壞了海床的結(jié)構(gòu)，并加速了海底地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，又由于油氣的泄漏，對(duì)海底的生態(tài)環(huán)境也造成了大面積破壞，影響了濱海地區(qū)的漁業(yè)，造成了對(duì)社會(huì)多方面的影響。

（三）政治問(wèn)題

海洋油氣開(kāi)發(fā)工程除了受到產(chǎn)業(yè)分布于環(huán)境的影響外，還會(huì)受到政治因素的影響，雖然海洋區(qū)域也早已被劃分了國(guó)家領(lǐng)域，但在公海上還是隨處可見(jiàn)資源搶奪問(wèn)題，各個(gè)國(guó)家都會(huì)為了公海上的資源而發(fā)生爭(zhēng)端。在臨近我國(guó)公海區(qū)域，包括文萊、越南等在內(nèi)的眾多印尼國(guó)家，不顧我國(guó)主權(quán)與警告，依舊在對(duì)我國(guó)區(qū)域進(jìn)行著侵犯，為了資源占有而不斷挑釁我國(guó)底線，這也使得發(fā)生了大量的資源泄露以及爭(zhēng)端問(wèn)題，大大影響著海洋油氣的開(kāi)發(fā)過(guò)程，對(duì)我國(guó)造成了不小的影響，因此周邊地區(qū)也應(yīng)積極認(rèn)識(shí)到對(duì)海洋權(quán)益的維護(hù)，發(fā)揮出各個(gè)省市的戰(zhàn)略作用。

四、運(yùn)用北斗星基增強(qiáng)技術(shù)對(duì)海洋油氣開(kāi)發(fā)的改善對(duì)策

（一）勘探分析技術(shù)

北斗星基增強(qiáng)技術(shù)的運(yùn)用可以為海洋油氣的開(kāi)發(fā)提供更為精確的定位，同時(shí)降低海洋油氣的開(kāi)發(fā)成本，為海洋油氣開(kāi)發(fā)工程提供助力，且經(jīng)過(guò)嚴(yán)格測(cè)試后，其可靠性與穩(wěn)定性均達(dá)到了投入使用的標(biāo)準(zhǔn)要求，打破國(guó)際上在海洋油氣開(kāi)發(fā)定位中的壟斷與控制。油氣勘探與分析是海洋油氣開(kāi)發(fā)工程中的基礎(chǔ)工作，整體工程都需要工程勘探所統(tǒng)計(jì)出的各項(xiàng)數(shù)據(jù)作為依據(jù)，如海床結(jié)構(gòu)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、油氣分布等，而北斗星基增強(qiáng)技術(shù)在油氣勘探中發(fā)揮著重要作用，其可以通過(guò)自身具備的海洋工程導(dǎo)航定位系統(tǒng)以及工程預(yù)后調(diào)查系統(tǒng)，為鉆井船、工程安裝、船位監(jiān)控等提供定位與導(dǎo)航服務(wù)，并對(duì)水深測(cè)量、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等勘探工程提供更為準(zhǔn)確的定位服務(wù)，大幅度改善了以往在海洋油氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中定位系統(tǒng)的不足，促進(jìn)了海洋油氣探測(cè)過(guò)程的發(fā)展，為海洋油田開(kāi)發(fā)工程奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（二）海底電纜衛(wèi)星定位系統(tǒng)

海洋油氣的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，水下電纜的鋪設(shè)極為重要，而在日常工程中，海底電纜也往往容易發(fā)生故障，且其故障排除工作較為困難，很多定位設(shè)施在海底的誤差較大，難以準(zhǔn)確核查出故障發(fā)生區(qū)域與修復(fù)。再加上海洋環(huán)境相比于陸地較為險(xiǎn)惡，容易受到外界環(huán)境，如颶風(fēng)、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(fù)工作造成諸多不便。當(dāng)前進(jìn)行該項(xiàng)工作時(shí)，普遍都是根據(jù)油田平臺(tái)距離與海底電纜的長(zhǎng)度進(jìn)行估算，預(yù)估出海底電纜的故障區(qū)域，根據(jù)估算值與油田走向，布設(shè)打撈船只，或是根據(jù)海底電纜的軌跡來(lái)鋪設(shè)軌跡坐標(biāo)，大致計(jì)算故障點(diǎn)坐標(biāo)，這種方式普遍難以確保精準(zhǔn)性。而在打撈過(guò)程中，也僅僅采取潛水員下水盲猜，在一定范圍內(nèi)摸索，如果找不到就更換位置，縱然找到也難以通過(guò)船錨勾住并打撈，往往耗費(fèi)巨大金額與時(shí)間成本。

而北斗星基增強(qiáng)技術(shù)的運(yùn)用，則可以通過(guò)衛(wèi)星定位的方式準(zhǔn)確定位海底電纜故障區(qū)域，實(shí)踐中可通過(guò)連接信號(hào)放散器與GPS放大器的連接，接收無(wú)線信號(hào)，運(yùn)用衛(wèi)星定位準(zhǔn)確捕捉到故障信息，并結(jié)合水下接收器直觀地描繪出海底的衛(wèi)星視覺(jué)圖，當(dāng)海底電纜發(fā)生故障時(shí)，將一端衛(wèi)星信號(hào)封閉，另一頭開(kāi)始傳播數(shù)據(jù)，通過(guò)分段排查的方式，直接測(cè)試出每個(gè)區(qū)間的接收情況，判斷GPS信號(hào)的接收，并通過(guò)互換器進(jìn)行無(wú)線信號(hào)的測(cè)試，通過(guò)衛(wèi)星信號(hào)方式直接對(duì)故障區(qū)域進(jìn)行精準(zhǔn)定位，大大降低了傳統(tǒng)中故障區(qū)域的摸索與排查時(shí)間，提高了電纜修復(fù)的施工效率，且有效降低成本。

（三）水井開(kāi)采技術(shù)

在海洋油氣開(kāi)發(fā)工程中，鉆井技術(shù)的進(jìn)步也讓得海洋油氣水井工作得到了進(jìn)步，水井技術(shù)在油氣開(kāi)發(fā)中較為重要，如油氣工程需要地質(zhì)導(dǎo)向鉆井、水平井優(yōu)化、深水井等，但由于海洋油氣開(kāi)發(fā)工程范圍的擴(kuò)大，對(duì)于資源的收益也提出了更高的要求，因此傳統(tǒng)的鉆井技術(shù)已經(jīng)難以適應(yīng)當(dāng)前的要求。

北斗星基增強(qiáng)技術(shù)可通過(guò)無(wú)人機(jī)巡檢服務(wù)，通過(guò)工作人員拿著北斗平板對(duì)管道設(shè)施的信息與故障情況進(jìn)行收集，通過(guò)無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，對(duì)地下設(shè)施進(jìn)行監(jiān)控，還可以通過(guò)小型北斗定位終端，對(duì)施工人員的工作情況進(jìn)行檢查，并將各項(xiàng)數(shù)據(jù)傳輸給指揮中心，既可以減少鉆井工作中對(duì)地下設(shè)施的破壞，又可以幫助鉆井技術(shù)提前規(guī)避地下的各項(xiàng)問(wèn)題，完善海洋油氣的勘探技術(shù)體系。

此外，深水井開(kāi)采作為一項(xiàng)較為困難的技術(shù)，如果成功運(yùn)用也將會(huì)對(duì)油氣開(kāi)采的產(chǎn)量作出重大的幫助，但由于其技術(shù)頗具難度，當(dāng)前國(guó)際上只有極少數(shù)國(guó)家可以落實(shí)，我國(guó)在引進(jìn)時(shí)也由于其成本過(guò)高而產(chǎn)生一些問(wèn)題，而運(yùn)用北斗星基增強(qiáng)技術(shù)自身的高性能系統(tǒng)，則可以為深水井技術(shù)提供一定的輔助，解決地下油氣層深度勘測(cè)以及海底地質(zhì)結(jié)構(gòu)環(huán)境的問(wèn)題，全方位提升我國(guó)海洋油氣開(kāi)發(fā)的工程收益。

五、結(jié)語(yǔ)

總而言之，北斗星基增強(qiáng)技術(shù)具有多項(xiàng)功能，其本身具備著精準(zhǔn)的定位系統(tǒng)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)全方位保證用戶(hù)使用安全，大幅度降低海洋油氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中的投入成本，達(dá)到提高產(chǎn)量、節(jié)約資源等多種幫助，合理運(yùn)用于海洋油氣開(kāi)發(fā)的各項(xiàng)流程中，可為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供幫助。

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