GPS在油田建设中的应用

陈玉宝，白远瞩

(1.延长油田股份有限公司 科技部，陕西 延安 716000;2.延长油田股份有限公司 子长采油厂，陕西 子长 717300)

GPS在油田建设中的应用

陈玉宝1，白远瞩2

(1.延长油田股份有限公司 科技部，陕西 延安 716000;2.延长油田股份有限公司 子长采油厂，陕西 子长 717300)

对GPS技术在油田勘探、开发、井位测量、井场及道路建设、油田车辆运行管理中的应用情况进行了介绍，对GPS技术在油田生产经营管理中的前景进行了展望。

GPS;油田勘探开发;井场、道路建设;车辆运行管理

全球定位系统(Global Positioning System，简称GPS)是随着现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代精密卫星导航定位系统，它利用导航卫星进行测时和测距，以构成全球定位系统，它具有全球性、全天候、连续性、实时性导航定位和定时功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。近年来，随着GPS接收机性能和数据处理技术逐渐完善，使它在许多相关学科和行业中受到普遍的重视和关注。GPS系统已经广泛应用于建立高精度的全国性大地测量控制网、进行高精度的海岛陆地联测及海洋测绘、监测地球板块运动状态和地壳形变及工程测量等方面，近年来GPS技术在油田勘探开发生产和经营管理中也展现出了极其广阔的应用前景。

1 GPS技术在油田勘探、开发中的应用

大多数油田地理条件复杂，如果采用传统的经纬仪和水准仪测量油井坐标和高程，不仅测量工作量大、效率低而且测量精度无法满足油田勘探开发的需要，随着GPS技术的发展，在油田勘探开发生产中采用GPS静态测量技术，建立独立的GPS控制网，具有传统测量不可比拟的优越性。GPS定位网的建立一般包括网形设计、数据采集与处理和精度评价。

GPS网形设计即对GPS观测网形结构进行优化。它既要考虑网的可靠性又要考虑GPS的工作效率。网的可靠性是GPS网形设计的首要问题，它必须保证多余观测和充分的检核条件，采用传输布网方法，各同步观测图形之间通过公共点或边相连接，然后计算各同步环的闭合差，以检核GPS网的观测质量。油田勘探开发井位测量中，GPS静态测量基线长度一般小于20km，应使全网成闭合网型，在测区选择尽可能多的GPS控制点作为约束点，以控制全网的精度。

GPS静态测量从数据采集到基线处理及网平差，整个过程是一个系统、复杂的工程，因此要获得精确的GPS成果，首先必须要有可靠的约束条件，且野外数据采集必须严格按照规范要求操作，以保证高质量的原始观测数据，基线向量处理后，挑选高质量的向量参与无约束平差，并对结果进行分析，判别网中是否存在粗差，如发现含有粗差，及时进行处理，以保证网中所有基线向量均可满足质量要求，并在此基础上选择不同的方案进行三维约束平差，解算各观测点的 WGS84坐标，并将各点的WGS84坐标转换成北京54坐标或西安80坐标，并对各基线精度、同步环闭合差、点位中误差等指标进行精度分析，然后选择最优的平差结果。

2 RTK技术在井位测量中的应用

RTK(实时动态，real time kinematic)测量技术，是GPS技术发展中一个新的突破，其主要由基准站和流动站组成，测量时两个站点上同时接收卫星信号，基准站把其连续观察到的卫星数据实时的传送至流动站，流动站对两站观测数据实时进行差分处理，解算流动站点的三维坐标及精度，当坐标精度达到预设精度时，测量人员及时进行记录。在观测条件好的情况下，RTK可在5秒内确定出较高精度坐标成果，定位精度达到厘米级，可完全满足油井井位坐标测量的要求。

在进行RTK野外观测前，应先搜集、整理测区已有的GPS点资料，再结合采油厂提供的井位设计相关图件，完成前期准备工作。外业观测时，首先在选定的已知控制点上布设基准站，在GPS接收机上进行相关参数设置，依次输入接收机天线高及已知点坐标，检查接收机电台收发是否正常等。基准站布设完成后，在流动站接收机上选择与基准站匹配的频率，即可开始进行测量。正式测量前应按RTK测量规范要求先联测1到2个已知控制点，根据测量坐标与已知坐标的比较来检查和评定RTK测量精度，当精度满足要求后开始井位坐标的测量。由于RTK测量可达到厘米级精度要求，由此可完全满足油田井位测量工作，除此之外RTK技术还可用于井场道路修建、土方量计算及各种场站建设的测量。

3 GPS动态测量在油田道路建设中的应用

GPS测量具有快速、高效的优点，在控制测量领域得到了广泛的应用。随着GPS技术的不断发展和完善，其应用领域也在不断拓宽。实时GPS动态测量在油田道路建设工程中也可完成多种工作。

用传统方法进行选线测图，先要建立控制网，然后进行碎部测量，绘制成大比例尺地形图，其工作量非常大，且速度很慢，采用GPS动态测量，只需要采集碎部点的坐标和输入其属性信息，在室内即可由绘图软件成图，速度非常快，大大降低了测图的难度，既省时又省力。用GPS动态测量进行线路中线测设时，在高等级控制点上布设静态GPS接收机作为基准站，各流动站可根据设计坐标，实时、快速的找出其对应的实地点位，每个点位均是独立的完成的，不会产生累积误差，测设精度较传统方法大大提高，可达厘米级。另外在线路中线确定后，可利用已有的地形图数据和中线桩点坐标，通过绘图软件，即可绘出路线纵断面和各桩点的横断面，不需要再进行现场纵、横断面测量，大大减少了外业工作，在精度、经济、实用性等方面都有明显的优势。

4 GPS在油田车辆运行管理中的应用

随着油田生产规模的不断扩大，各种车辆不断增加，车辆调度、运行及管理方面将会面临一系问题，为了加强车辆管理，提高车辆利用率，确保车辆运行安全，采用GPS技术进行车辆运行管理，是今后发展的一个趋势。

油田GPS车辆运行管理系统将GPS定位技术与移动通信技术、地理信息技术(GIS)及计算机网络结合在一起，在GPRS通信基础上开发出的一套集远程通信、监控、调度于一体的管理系统。基于GPS技术的油田车辆运行管理系统由卫星、车载GPS、GPRS网络及监控中心等部分组成。其工作原理是在运行车辆上安装车载GPS接收机，接收GPS卫星信号，获取车辆运行速度及位置信息。通过GPRS网络将车辆运行信息发送到监控中心，监控中心的软件处理系统对传送过来的车辆信息实时进行处理并把各车辆的位置显示在中心的GIS系统中，然后利用GIS系统对车辆运行数据进行分析，并根据运行状况实时对车辆进行监控、调度。

利用GPS车辆运行管理系统可实时、准确地确定出车辆的具体位置及瞬时行驶速度，并以此判断车辆是否按照指定的路线行使，是否按规定的安全行驶速度行驶，有无可疑现象等，车辆在运行过程中如果出现故障停运时，通过GPS车辆监控系统可以直观地显示出车辆目前停留的位置和停留的时间，管理人员能随时了解车辆运行状况，最大限度的保障车辆运行的安全性，实效性，可有效解决油田原油外泄的问题;调度中心还可以根据各车辆目前的运行状况随时调动车辆，用最近的车辆、最短的距离、最少的时间完成任务，可避免车辆资源的浪费，节约车辆运行成本，大大提高工作效率。基于GPS的油田车辆运行管理系统，实现了油田车辆管理的现代化、规范化，解决了油田车辆的安全监管问题，具有良好的经济和社会效益。

5 结语与展望

GPS技术具有全球性、实时性的导航定位、测速等优势，发展前景非常广阔，必将会在各领域中得到越来越广泛的应用，在油田的勘探、开发生产和管理中建立GPS综合服务网络，可极大的提高工作效率，降低生产成本，此外，GPS与地理信息技术(GIS)、遥感技术(RS)集成的3S技术可实现油田地面信息的实时采集与可视化管理，为油田信息化建设奠定了坚实的基础。随着石油行业信息化的发展，GPS技术将会在“数字油田”建设中作出更大的贡献，对增强石油企业竞争力具有巨大的推进作用。

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［2］李天文.GPS原理及应用［M］.科技出版社，2003.

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［4］姚雅萍.基于GPS技术的油田车辆监控系统设计［J］.内江科技，2006，(3).

TB2

A

1004-602X(2012)02-0084-02

2012-03-18

陈玉宝(1980—)，男，陕西眉县人，延长油田股份有限公司工程师。

10.3969/J.ISSN.1004－602X.2012.02.084

［责任编辑 李晓霞］