GPS定位技術在油田井位測量中的應用

張新果

【摘要】井位測量是油田勘探開發(fā)中最具基礎性和不可替代性的工作，它為勘探開發(fā)人員提供各種比例尺的井位圖，并把設計人員在井位圖上設計的井位在現(xiàn)場放樣出來，完井后并為他們提供最終的準確的三維坐標，以供做下一步設計。近幾年，GPS-RTK（RealTimeKinematic）技術的不斷完善，提高了井位測量工作的效率和測量成果的精度。在井位測量中，利用RTK無需點間通視，觀測時間短，定位精度高的特點，在較短的時間內，配合地質人員完成了探井和開發(fā)井的測量工作，為油田生產提供了優(yōu)質高效的技術服務。

【關鍵詞】油氣田地面工程 數(shù)字化 RTK PPK 數(shù)據處理

1油田地面工程數(shù)字化的重大意義

油氣田地面工程數(shù)字化是為油氣田地理信息系統(tǒng)提供地面工程涉及到的系統(tǒng)、專業(yè)、流程及實體的空間數(shù)據和屬性數(shù)據，集計算機技術、地理信息系統(tǒng)技術、數(shù)據庫技術、網絡技術、現(xiàn)代測繪技術和工程設計文件數(shù)據處理技術為一體。

2GPS-RTK定位的基本原理

RTK測量是根據GPS的相對定位理論，將一臺接收機設置在已知點上（基準站），另一臺或幾臺接收機放在待測點上（移動站），同步采集相同衛(wèi)星的信號?；鶞收驹诮邮誈PS信號并進行載波相位測量的同時，通過數(shù)據鏈將其觀測值、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)和測站坐標信息一起傳送給移動站；移動站通過數(shù)據鏈接收來自基準站的數(shù)據，然后利用GPS控制器內置的隨機實時數(shù)據處理軟件與本機采集的GPS觀測數(shù)據組成差分觀測值進行實時處理，實時給出待測點的坐標、高程及實測精度，并將實測精度與預設精度指標進行比較，一旦實測精度符合要求，手簿將提示測量人員記錄該點的三維坐標及其精度。作業(yè)時，可在已知點上先進行初始化后再進入動態(tài)作業(yè)，也可在動態(tài)條件下直接開機，并在動態(tài)環(huán)境下完成整周模糊值的搜索求解。在整周模糊值固定后，即可進行每個歷元的實時處理，只要能保持4顆以上衛(wèi)星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形，則移動站可隨時給出待測點的厘米級的三維坐標。

3井位測量的作業(yè)流程

內業(yè)準備在實施RTK外業(yè)測量前，首先應以設計單位所提供的井位條件與所附的井位圖為基礎，以井位測量特點為要求，進行內業(yè)的準備工作，其主要內容如下：

（1）如果井位條件直接提供的是要放樣的井位的三維坐標，那么把它用Excel編輯并保存成YDD.CSV形式。（2）如果設計人員只提供井位圖和相對位置，而沒有直接坐標，那么利用Mapinfo等輔助工具，把井位坐標讀出來并存成YDD.CSV形式。（3）整理測區(qū)的已知點資料，控制點應盡量均勻分布在測區(qū)的周圍，使得所測點均在已知點的范圍之內，盡可能避免從一端向另一端無限制的外推，控制點所處的位置和周圍條件應符合GPS作業(yè)的要求，并把已知控制點保存成XYZ.CSV形式。（4）如果該測區(qū)以前求定過轉換參數(shù)和地方坐標系統(tǒng)，把該坐標系統(tǒng)、YDD.CSV和XYZ.CSV一同上傳到GPS接收機內。

求定測區(qū)的轉換參數(shù)GPS衛(wèi)星定位所使用的坐標是WGS-84坐標系統(tǒng)，而井位測量是在地方坐標系統(tǒng)上進行的，這就需要進行坐標轉換。不同的坐標系統(tǒng)之間存在著平移和旋轉的關系（在無SA影響下，WGS-84坐標系與54北京坐標系之間的誤差約為50m，54坐標y值東偏30m左右，x值南偏40m左右），測區(qū)轉換參數(shù)的求解過程如下：WGS-84坐標系與我國國家坐標系轉換通常是在空間直角坐標系中進行的。為此，必須首先將兩坐標系各自的大地坐標（B，L，H），按下列關系式轉換為相應的空間直角坐系（X，Y，Z）：

4GPS-RTK在井位測量中應注意的問題和對策

（1）因為RTK測量精度會受到衛(wèi)星分布精度因子與數(shù)據鏈性能的作用，同時各個觀測值是在獨立觀測的基礎上得到的，因而正式測量前應對其它已知點進行聯(lián)測，并對比測量結果，進而對參考站與流動站的各參數(shù)設置進行判斷，并對數(shù)據鏈通訊的正常性進行判斷，保證觀測成果應有的可靠性。

（2）白天的狀態(tài)下，衛(wèi)星信號傳輸中受電離層的影響比較大，尤其是在共用衛(wèi)星數(shù)量少的情況下，無法對5顆衛(wèi)星進行接受，進而會導致初始化時間長的情況，嚴重的甚至無法進行初始化，不能進行測量，因而應用GPS-RTK測量作業(yè)的時間不應選擇中午。

（3）障礙物容易對RTK數(shù)據傳輸鏈路產生影響，如山峰丘陵等障礙物，油田中存在的大沙梁就會造成數(shù)據鏈傳輸信號的額外衰減。面對這些問題，解決的方法主要有兩種，一種是將參考站架設到測區(qū)中央的高點，若沒有高點可通過搬站的方式來解決問題，把參考站搬到適合作業(yè)的范圍內；另外一種通過把流動站中的天線利用加長桿升高的方式來提高接收信號的強度，同時應避免由于電臺電量不足而造成性能下降的出現(xiàn)。

（4）控制點比較稀少或者較難到達的區(qū)域，從便捷RTK測量成果檢核與預防作業(yè)盲點出現(xiàn)的要求出發(fā)，應在測區(qū)內存在的環(huán)境不良的區(qū)域增加控制點。

5結語

GPS-RTK技術的應用，促使石油地質勘探與開發(fā)中井位測量工作發(fā)生了極大的進步，促進了石油行業(yè)測量工作的發(fā)展。在實踐中，應不斷的克服不利因素，因地制宜的確定合理的作業(yè)方案，進而達到事半功倍的效果。應用中的一些體會存在局限性是必然的，僅希望對行業(yè)內利用GPS-RTK技術進行井位測量工作有一定的參考作用。

參考文獻

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