淺析GPS技術(shù)在石油勘測(cè)中的應(yīng)用

劉偉 程某存

【摘要】GPS技術(shù)應(yīng)用于石油勘測(cè)中，是在當(dāng)今石油需求量和探測(cè)量急劇上升的情況下迫切產(chǎn)生的。相對(duì)于傳統(tǒng)勘測(cè)技術(shù)來比較，GPS的廣泛應(yīng)用，是當(dāng)今定位技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文首先闡述了GPS技術(shù)的基本定位模式來明確GPS定位技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，而后簡(jiǎn)單介紹了目前GPS綜合網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的原則，最后從發(fā)展的角度就可移動(dòng)GPS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)建立在石油地震勘探測(cè)量中的應(yīng)用做了簡(jiǎn)要論述。

【關(guān)鍵詞】GPS技術(shù) 石油勘測(cè) 應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對(duì)于能源的需求也不斷增加。而在眾多能源中，我國對(duì)石油的依賴度更是高達(dá)75%。石油已經(jīng)發(fā)展成為當(dāng)之無愧的“工業(yè)血液”，為我國以及世界的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了源源不斷的資源支持。石油作為重要的能源，其勘探與開發(fā)對(duì)于我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響 。目前，隨著GPS定位技術(shù)的不斷發(fā)展完善，為石油勘探工作提供了良好的技術(shù)支持。

1 GPS測(cè)量技術(shù)最基本的定位模式

1.1 靜態(tài)定位

靜態(tài)定位（Static positioning）是指將全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（Globle Positioning System，GPS）接收機(jī)靜置在固定測(cè)站上，觀測(cè)數(shù)分鐘至2小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間，以確定測(cè)站位置的衛(wèi)星定位，是不考慮軌道的有無、決定點(diǎn)位置的定位應(yīng)用。靜態(tài)定位包括三種類型：

（1）絕對(duì)靜態(tài)定位，以三維地心坐標(biāo)來確定單點(diǎn)為目的；

（2）相對(duì)靜態(tài)定位，將在幾個(gè)固定測(cè)站上安置兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的GPS接收機(jī)，進(jìn)行同步觀測(cè)，來獲取測(cè)量站點(diǎn)間基線向量；

（3）快速靜態(tài)定位，利用快速整周模糊度解算法原理，依靠計(jì)算方法的改進(jìn)和相應(yīng)的軟件實(shí)現(xiàn)快速定位。在僅使用單頻接收機(jī)情況下僅需同步觀測(cè)15分鐘左右，在使用雙頻接收機(jī)情況下只需5～10分鐘，因定位快速而被廣泛應(yīng)用。

目前在在石油地震勘探等野外生產(chǎn)中，靜態(tài)定位的方法有著廣泛的應(yīng)用。在工區(qū)內(nèi)建立GPS控制網(wǎng)，同時(shí)應(yīng)用GPS快速靜態(tài)定位的方法來建立相應(yīng)的檢查點(diǎn)或者加密、延伸控制點(diǎn)等，來尋找目標(biāo)坐標(biāo)。其中在野外施工放樣測(cè)量中，快速靜態(tài)測(cè)量一直被廣泛運(yùn)用，通過等級(jí)控制點(diǎn)相對(duì)測(cè)量后，經(jīng)過較短時(shí)間的同步觀測(cè)，即可得到目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)。

2 動(dòng)態(tài)定位

動(dòng)態(tài)定位（Dynamic positioning）是以確定與各觀測(cè)站相應(yīng)的、運(yùn)動(dòng)中的、接收機(jī)載體的位置或軌跡的衛(wèi)星定位。運(yùn)用動(dòng)態(tài)定位時(shí)要求至少有一臺(tái)接收機(jī)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)當(dāng)中，即在運(yùn)動(dòng)載體上安設(shè)GPS信號(hào)接收裝置，實(shí)時(shí)地測(cè)量GPS信號(hào)接收天線所在的位置。

定位元素不同可劃分為：

（1）絕對(duì)動(dòng)態(tài)定位，以確定運(yùn)動(dòng)中的單個(gè)接收機(jī)載體的三維地心坐標(biāo)或軌跡為目的；

（2）相對(duì)動(dòng)態(tài)定位，通過對(duì)流動(dòng)站（安置在運(yùn)動(dòng)載體上的接收機(jī)）與基準(zhǔn)站（安置在基準(zhǔn)點(diǎn)上的接收機(jī)）進(jìn)行同步觀測(cè)，在差分處理后，即可獲得流動(dòng)站的軌跡或坐標(biāo)。

觀測(cè)數(shù)據(jù)處理時(shí)間不同可劃分為：

（1）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位，運(yùn)動(dòng)中接收機(jī)載體的位置數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)測(cè)量獲得；

（2）非實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位，運(yùn)動(dòng)中接收機(jī)載體的位置數(shù)據(jù)不能實(shí)時(shí)獲得，而必須經(jīng)事后處理方可獲得。

接收機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的不同可劃分為：

（1）連續(xù)動(dòng)態(tài)定位，指按規(guī)定的時(shí)間間隔、經(jīng)自動(dòng)觀測(cè)運(yùn)動(dòng)中接收機(jī)載體的位置而獲得的數(shù)據(jù)測(cè)量；

（2）準(zhǔn)動(dòng)態(tài)定位，在選定的一系列流動(dòng)站上，各觀測(cè)若干時(shí)間后，在流動(dòng)的接收機(jī)上依次獲得的定位。

在石油地震勘探測(cè)量野外生產(chǎn)中，主要用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（Real-time Kinematic，簡(jiǎn)稱RTK）/偽距差分的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位（Real-time Differential，簡(jiǎn)稱RTD）技術(shù)實(shí)時(shí)測(cè)定流動(dòng)站GPS信號(hào)接收天線的位置，從而把已經(jīng)設(shè)計(jì)好的接收點(diǎn)和激發(fā)點(diǎn)準(zhǔn)確的放樣在野外實(shí)地上，來定位尋找的目標(biāo)坐標(biāo)。

2 石油物探測(cè)量中GPS技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，石油勘探GPS綜合網(wǎng)絡(luò)的建立主要是服務(wù)于石油的勘探和開發(fā)過程中，其應(yīng)用需要考慮以下幾個(gè)方面：

（1）設(shè)備資本節(jié)約，盡可能使用現(xiàn)有的設(shè)備，設(shè)備資金投入精簡(jiǎn)化。

（2）成熟技術(shù)參考，對(duì)于目前國內(nèi)外已經(jīng)成熟的勘探技術(shù)，盡可能借鑒以及應(yīng)用，以降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)；穩(wěn)定以及可靠的系統(tǒng)運(yùn)行，能滿足未來幾年內(nèi)對(duì)石油勘探和開發(fā)中技術(shù)的要求。

（3）提升勘測(cè)精準(zhǔn)性，盡可能提高地形復(fù)雜地區(qū)勘測(cè)和開發(fā)的精準(zhǔn)性，有效提升施工效率；同時(shí)針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)匱乏的深海勘探和開發(fā)工作，有效的進(jìn)行技術(shù)探索和深入開發(fā)項(xiàng)目的促進(jìn)。

（4）經(jīng)濟(jì)效益提升，GPS技術(shù)的應(yīng)用是以創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)和綜合效益為前提，在技術(shù)升級(jí)改造和應(yīng)用過程中，應(yīng)充分考慮技術(shù)實(shí)施過程中的性價(jià)比，以經(jīng)濟(jì)效益最大，技術(shù)及設(shè)備可延續(xù)性最佳為出發(fā)點(diǎn)。

（5）基礎(chǔ)建設(shè)簡(jiǎn)潔，對(duì)于基礎(chǔ)建設(shè)投入以規(guī)模小、周期短、方便維護(hù)、檢修和搬遷等因素為主。

3 可移動(dòng)GPS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)構(gòu)想

可移動(dòng)GPS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心、移動(dòng)用戶以及移動(dòng)式參考站三個(gè)要素組成。

3.1 監(jiān)控中心

監(jiān)控中心，針對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以及對(duì)通訊進(jìn)行總控制的中心，是整個(gè)系統(tǒng)的核心組成部分。它可以通過無線或有線的方式，與移動(dòng)用戶和所有移動(dòng)式參考站實(shí)現(xiàn)通訊。監(jiān)控中心同樣依靠軟件系統(tǒng)來運(yùn)行，系統(tǒng)管理軟件以及數(shù)據(jù)處理軟件作為監(jiān)控中心軟件的核心運(yùn)行軟件，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行。

3.2 移動(dòng)用戶

在用戶接收機(jī)上安裝無線通訊的調(diào)制解調(diào)器設(shè)備，隨時(shí)隨地反饋監(jiān)控中心信號(hào)，以產(chǎn)生位置信息數(shù)據(jù)的應(yīng)用。

3.3 移動(dòng)式參考站

通過臨時(shí)布設(shè)的GPS接收系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)傳輸與監(jiān)控中心之間時(shí)時(shí)刻刻保持?jǐn)?shù)據(jù)通訊，來確保監(jiān)控中心及時(shí)有效的接受到采集來的數(shù)據(jù)。移動(dòng)式參考站設(shè)施以規(guī)模小、方便維護(hù)、檢修和搬遷等因素為可移動(dòng)GPS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供了設(shè)備成本的節(jié)約。

在石油勘探作業(yè)已遍及全球的時(shí)代，建立局部或者廣域的GPS定位服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，能夠?yàn)槭吞綔y(cè)和開發(fā)過程中測(cè)量作業(yè)提供精準(zhǔn)和有效的數(shù)據(jù)，從而提高生產(chǎn)效率、降低勘測(cè)和開發(fā)成本?？梢苿?dòng)網(wǎng)絡(luò)GPS服務(wù)系統(tǒng)，不但能夠?qū)崿F(xiàn)在開發(fā)油田中高精度的油田坐標(biāo)位置的測(cè)量，還能夠應(yīng)用于監(jiān)測(cè)環(huán)境、交通等領(lǐng)域的管理。因而針對(duì)可移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)GPS服務(wù)系統(tǒng)的開發(fā)和建設(shè)有著極好地應(yīng)用前景。

4 結(jié)語

為了進(jìn)一步滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)石油量的需求，在對(duì)未來的石油勘探中，我們每一個(gè)測(cè)量勘探技術(shù)人員都在積極主動(dòng)的探索新技術(shù)、新方法，以使得石油勘探工作更加精準(zhǔn)和便捷?？梢苿?dòng)網(wǎng)絡(luò)GPS服務(wù)系統(tǒng)構(gòu)想的提出，目的在于拋磚引玉，希望能與廣大同仁一起深入研究，盡快將其全面應(yīng)用到石油勘探中，為我國石油勘探工作帶來更好的技術(shù)前景。

作者簡(jiǎn)介

劉偉（1982-），男，助理工程師，2008年畢業(yè)于西安石油大學(xué)電氣與自動(dòng)化專業(yè)，主要從事石油管道輸送以及管理工作。