GPS新技術(shù)在石油物探測量及油田建設(shè)中的應(yīng)用分析

季中華

東方地球物理勘探有限責(zé)任公司大慶物探一公司 黑龍江大慶 163000

近年來，我國衛(wèi)星GPS技術(shù)發(fā)展良好，滿足了地球物理測量的要求，幾乎取代了傳統(tǒng)的物探測量，特別是在石油部門和油田建設(shè)領(lǐng)域，這對中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要。在石油開發(fā)和油田建設(shè)領(lǐng)域，新的全球定位系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用可以有效地提高石油開發(fā)，滿足社會發(fā)展需求，改進(jìn)油田建設(shè)。

1 GPS新技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，越來越明顯的是能源供應(yīng)方面出現(xiàn)沖突。因此，探索新領(lǐng)域和尋找新能力是目前研究工作的核心。近年來，GPS新技術(shù)不斷發(fā)展，以解決與傳統(tǒng)石油物探研究有關(guān)的問題[1]。

1.1 相對定位精度技術(shù)

數(shù)據(jù)處理通常從建立精確的星歷和聯(lián)測IGS站開始。IGS免費發(fā)布準(zhǔn)確的觀測數(shù)據(jù)和星歷，并以ITRF為基礎(chǔ)計算和分析GPS中的數(shù)據(jù)。通常，可以使用高精度的數(shù)據(jù)軟件。為了提高GPS基線的質(zhì)量，使長基線模糊化，大大提高GPS控制網(wǎng)的質(zhì)量，必須處理IGS跟蹤站及其基本網(wǎng)點的數(shù)據(jù)，并根據(jù)精確星歷確定軌道。

1.2 精確定位點定位技術(shù)

需要利用世界各地多個基站的數(shù)據(jù)計算衛(wèi)星軌道參數(shù)和時間誤差。因此，處理單點定位的非差分相位數(shù)據(jù)，并確定位置的確切坐標(biāo)。

1.3 差分廣域技術(shù)

創(chuàng)建多個GPS定位系統(tǒng)，形成綜合差分GPS基準(zhǔn)網(wǎng)，確定GPS觀測的誤差源，并對所有誤差源進(jìn)行建模。無線通信數(shù)據(jù)鏈隨后將計算出的故障點傳送給用戶，校正用戶的GPS觀測值，減少故障點，提高位置精度，并去除1000公里的作用范圍。

1.4 網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)

系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)中心與基站連接起來，合并多個基站的數(shù)據(jù)，計算或消除流層和電離層的影響，從而提高RTK定位的準(zhǔn)確性和可靠性。由于GPS天線、處理器等內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。無線電通訊范圍有限，而且通過改善通訊。

1.5 區(qū)分標(biāo)記技術(shù)

它利用現(xiàn)有的海洋無線電站，在發(fā)射信號中添加子載波信號，并發(fā)送GPS差分信號。該技術(shù)的定位和導(dǎo)航可以設(shè)置為米的精度。

2 GPS新技術(shù)在石油物探測量及油田建設(shè)中的應(yīng)用

2.1 石油物探測量研究中GPS新技術(shù)的應(yīng)用

大多數(shù)油田地理位置復(fù)雜。用傳統(tǒng)緯度和經(jīng)度及航空器測量油井的坐標(biāo)和高度不僅效率較低，測量工作相對密集，而且不足以滿足油田勘探和開發(fā)的實際需要。GPS技術(shù)的開發(fā)為油田的勘探和建設(shè)開辟了新的可能性。GPS定位技術(shù)的使用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)測量方法，給石油勘探和油田建設(shè)帶來了巨大的優(yōu)越性。定位網(wǎng)包括數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、數(shù)據(jù)處理和精度評估。GPS網(wǎng)形主要設(shè)計用于優(yōu)化GPS監(jiān)控網(wǎng)形結(jié)構(gòu)，同時考慮到網(wǎng)形的可靠性以及GPS系統(tǒng)的質(zhì)量和效率。全球定位系統(tǒng)網(wǎng)形設(shè)計的主要原因是其可靠性[2]。必須確保有適當(dāng)?shù)尿炞C標(biāo)準(zhǔn)和多余觀測，并通過傳輸網(wǎng)形式的公共點和公共邊之間的連接同步觀測值。還會計算同步環(huán)電路的閉合誤差，以確保觀測到的GPS網(wǎng)質(zhì)量。一般來說，在井位和基線周圍長度最長為20公里的靜態(tài)測量GPS坐標(biāo)應(yīng)是一個閉合網(wǎng)型，在測量區(qū)域中選擇盡可能多的GPS控制點，并將其用作靜態(tài)GPS測量的控制點，以此作為復(fù)雜的系統(tǒng)元素。需要可靠的約束來確保GPS測量的準(zhǔn)確性。在現(xiàn)場收集數(shù)據(jù)時，必須嚴(yán)格遵守要求，以提高原始觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和質(zhì)量。使用基線向量后，必須選擇參與無約束調(diào)整的向量，并分析調(diào)整結(jié)果以確定網(wǎng)中是否存在粗差。如果存在粗差差異，則需要快速處理以確保網(wǎng)中的所有基線向量均滿足質(zhì)量要求。在此基礎(chǔ)上，為調(diào)整三維約束和調(diào)整每個觀測點的WGS84坐標(biāo)選擇了不同的解決方案。最后，選取最佳平差結(jié)果。

2.2 GPS新技術(shù)在井位測量中的應(yīng)用

RTK測量技術(shù)是GPS新技術(shù)的重大突破。該技術(shù)包括兩個主要部分：參考站和移動站。作為測量工作的一部分，兩個臺站同時接收衛(wèi)星信號。地面站將觀測到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳送到移動站。移動表格分割兩個樁號的觀測資料，并計算移動站點的三維座標(biāo)和精確度。如果座標(biāo)精確度達(dá)到預(yù)期的精確度，測量人員必須儲存。在觀測條件允許的情況下，RTK可以確定5S范圍內(nèi)的坐標(biāo)結(jié)果，并可以確保坐標(biāo)結(jié)果的高精度，直至厘米，以滿足測井位置坐標(biāo)的實際需要。在使用這種技術(shù)進(jìn)行實地觀測之前，必須收集和整理測量區(qū)內(nèi)現(xiàn)有的全球定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并根據(jù)采油廠提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)備。在觀測過程中，應(yīng)在選定的控制點設(shè)置基準(zhǔn)站，確定GPS接收機的相關(guān)參數(shù)，連續(xù)確定接收機和已知點的天線高度系統(tǒng)可以檢查接收器的初始功能?；鶞?zhǔn)站布置完畢后，我們必須選擇移動站接收機頻率，確保其與基準(zhǔn)站相匹配，才能進(jìn)行測量。根據(jù)RTK測量要求，一起測量1-2個已知檢查點。對RTK測量的準(zhǔn)確性以及測量和已知的坐標(biāo)進(jìn)行了核查和評估。達(dá)到精度后，將測量井的位置坐標(biāo)。此外，由于這種技術(shù)的精確度可達(dá)到厘米級，因此也可應(yīng)用于公路建設(shè)。

2.3 GPS新技術(shù)在石油公路建設(shè)中的應(yīng)用

在GPS新技術(shù)中，動態(tài)測量是一個非常重要的因素，具有高效快速的特點，廣泛應(yīng)用于控制測量領(lǐng)域。近年來，隨著新的全球定位系統(tǒng)技術(shù)的迅速發(fā)展，動態(tài)測量的范圍也有所擴(kuò)大。這項技術(shù)可以用于許多領(lǐng)域。通過GPS動態(tài)測量，可以制作選擇線卡，這比傳統(tǒng)方法好得多。只需輸入斷點的坐標(biāo)并輸入斷點的屬性信息，即可使用繪圖軟件進(jìn)行內(nèi)部繪制。繪圖速度更快，節(jié)省了時間和精力。使用GPS動態(tài)測量線中心線時，只需將靜態(tài)GPS接收機置于高電平控制點上，作為參考站，每個移動站即可組合設(shè)計坐標(biāo)。快速準(zhǔn)確地識別適當(dāng)?shù)恼军c并獨立運行，從而減少累積錯誤。

3 結(jié)語

在國際石油物探市場競爭日益激烈的情況下，了解和理解技術(shù)是一項前瞻性的掌握市場的工作。隨著石油勘探，特別是國際和海洋活動的日益擴(kuò)散，目前的測量方法已不再適合未來石油勘探的需要。積極監(jiān)測、控制和傳播新的測量技術(shù)是每個測量技術(shù)人員的責(zé)任。本文簡要概述了相關(guān)的新測量技術(shù)，并給出了石油綜合全球定位系統(tǒng)的設(shè)想。，希望能有更多的共同經(jīng)驗，共同應(yīng)用于開發(fā)新技術(shù)，盡快應(yīng)用于石油開發(fā)和油田建設(shè)。