简述微波通信技术在南海西部海域油气田的应用及发展

梁小莲（中海油信息科技有限公司湛江分公司，广东湛江 524057）

简述微波通信技术在南海西部海域油气田的应用及发展

梁小莲
（中海油信息科技有限公司湛江分公司，广东湛江 524057）

2016年微波通信技术南海西部海域涠洲油田群首次应用，传输距离为60km以内，带宽为2M。随着微波通信技术的发展，南海西部环海南岛海域的四个油气田在2012至2015年间完成了微波通信网络的全覆盖，实现了90-130km的微波传输，且带宽单向可达20M。十年来，南海西部海域油气田深入研究微波通信技术在海上的建设并成功应用，为油气田的勘探开发提供信息化高速公路。

微波通信技术；南海西部海域油气田；发展

1　微波通信技术简介

微波是指频率为300MHz～300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1m（不含1m）到1mm之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波的统称。微波通信具有通信容量大，建设速度快，质量稳定，通信可靠，维护方便，费用相对较低，易于跨越复杂地形等优点，是现代通信的一种重要传输手段。

随着微波通信技术的发展及成熟应用，十年来，南海西部海域油气田深入研究微波通信技术在海上的建设并成功应用，为油气田的勘探开发提供信息化高速公路。

2　涠洲油田群微波通信技术的应用

2.1涠洲油田群无线通信发展需求

涠洲油田群三个海上采油平台W12-1、自强号、W11-4的主要通信路由在2006年之前只有卫星通信，三个平台的卫星通信带宽均为512K，在这个带宽中需要传输话音业务，以及Maximo、Lotus和 Internet等数据业务，随着生产作业以及平台业务的不断发展，迫切需要一种无线宽带通信技术的推广和应用。综合考虑和分析了当前的无线宽带技术，结合海上通信应用的复杂情况，采用了数字微波技术。

2.2微波通信技术解决方案

数字微波技术在陆地上的应用已经相当成熟，但是，由于海面传输条件的恶劣性，每天的潮汐、波浪的起伏都会引起信号的深衰落以及多径干扰，同时超远的海面距离受到地球曲率半径的影响，因此在海面上建立数字微波通信系统，必须经过实地的调研、软件模拟、系统实地试验、试验数据采集分析等步骤，再综合考虑频率规划、天线挂高、传播余隙、衰落储备余量、路径计算、传输容量设计、系统接口、周围气候和环境状况等因素后，对于海面传输这样一个特殊的传输空间进行一个整体的系统设计。在系统设计完成之后选择最合适的微波设备，规划整体的数字微波网络。

根据系统设计和软件模拟的结果，海上三个采油平台W12-1、W11-4A、W103分别和湛江基地建立独立的通信业务，因此需要建立三套独立的微波通信系统，即海上每个点单独通过微波传输到涠洲岛上，再通过涠洲岛上运营商的传输干线传输到湛江基地机房，所选择的微波系统设备型号为MDS LEDR 400 MHz，平台与陆地的数据通信的拓扑结构如图1所示：（以W12-1为例，其他两个平台的网络拓扑结构与W12-1类似）。

图1　平台与陆地的数据通信的拓扑结构

无线传输系统的容量取决于每个平台的用户数量和平台的业务种类，考虑到平台数量的增加和业务的增加，应在初期基础上保留一定的富余，涠洲油田群各平台微波带宽容量为2M。

2.3涠洲油田群微波通信技术实施应用效果

自微波开通以来，涠洲油田群的微波数据链路对平台的生产和生活中发挥了巨大的积极作用，其带宽和网络速度发生了质的变化，主要表现在以下几点：

1）很好地保证了油田与生产密切相关的MAXIMO和LOTUS等软件的应用，保证了钻井完井实时传输系统和WEB办公自动化等业务，为平台上的生产提供了信息支持，大大提高了生产办公效率，原先卫星通信状态下的MAXIMO、LOTUS等办公软件的使用速度提高了几十倍、甚至几百倍。

2）为一些新技术的应用提供了支持，例如会议电视、视频监控和图象传输业务等等。

3　环海南岛微波通信技术的研究与应用

3.1环海南岛海域油气田通讯状态

中海油环海南岛海域分布着四个油气田，分别为文昌油田、、东方气田、乐东气田、崖城气田。随着海上平台信息化建设的快速发展，原有以卫星为主的通讯模式已经越来越不能满足要求，四个油气田分别于2012年-2015年间引入超远距离微波通讯方式，建成了环海南岛微波网，满足了海上平台日益增长的数据通讯需求。

3.2环海南岛微波网建设的解决方案

上面讲述到的涠洲油田群的微波系统传输距离一般不超过60km。环海南岛油气田距离陆地为90-130km，原有微波系统无法满足传输需求，因此需要对原有系统加以研究、优化和二次开发，提高链路的传输距离和稳定性。

3.3原有微波系统的优化

对衰落的控制：使用自适应调制及多波速空时编码方式克服衰落。有8种调制方式（BPSK-64QAM）自动调节而不丢包，克服由于阻挡物快速移动或短暂的信号快衰落；多波束空时编码技术将信号发送多次并重新合并，以消除不同相位信号之间相互抵消的作用；

对信号色散的控制：通智能OFDM技术来解决信号色散问题。信号以更长的时间发送，回波到达时原始信号还在被处理；频谱被划分为多个独立的、互相正交的子载波，每个子载波的波峰对应其他子载波的零值；

K型衰落及波导型衰落的控制：用空间分集克服。在两端天线的垂直端放置多个天线，提高天线增益，增加提供不相关的冗余路径；

干扰：智能动态频率选择，ARQ及以太网压缩克服。动态频率选择，增加频谱分析功能，持续监听所有信道，采用TDD和TDD+FDD两种方式，若产生干扰，自动切换到最可靠信道[1]。

3.4微波双工滤波功放的开发与应用

在微波传输过程中，需要通过微波天线将微波信号进行传输和接收，目前现有的微波系统只能完成0-60km之间的距离传输工作，对于长距离的传输，由于空气对微波信号的衰减，现有天线的无法实现传输。另外，现有的微波传输设备只能实现微波信号的单向传输，双向传输必须设置两套设备，一套负责输出，另外一套负责输入，造成设备传输的安装较为复杂。

图2　微波双工滤波功放内部结构

双工滤波收发装置由信号发射器、双工器、功率放大器、隔离器、低噪声放大器滤波器和天线组成。两个双工器配合功率放大器和低噪声放大器及滤波器工作，在同一端口将频率A的微波信号放大并发射出去，同时可在同一端口将频率为B的信号接收并放大传入设备中，实现了信号收发在同一设备内完成，从而实现微波信号的长距离传输功能，可实现130km以上的传输距离。目前环海南岛微波网的建设已经全部完成，微波系统设备选型PTP 5800/6000，带宽可达单向20M，为环海南岛的油气田已经实现了微波网的全覆盖，极大提高了各油气田的信息化水平，为数字化油田建设提供了可靠的信息化通道。

4　南海西部海域油气田平台微波系统发展展望

随着南海西部深水勘探开发的大发展，环海南岛微波实现向深水的覆盖是我们下一步需要进行技术攻关的课题，研究可以在150km以上稳定运行的微波系统。合理利用目前已有的陆地基站资源，采用一跳或者多跳接力模式，研究解决150-300km的深水油气田的微波覆盖问题，最终实现深水油气田微波网的全覆盖，为南海西部海域油气田平台提供信息化高速公路。

[1] 刘成林，罗东红，张丽萍.半潜式平台ESP试油新工艺与测试方法[J].油气井测试，2009，（02）.

Application Brief Microwave Communication Technology and Development in the South China Sea Oil and Gas Fields of the Western

Liang Xiao-lian

2016 Weizhou oilfields microwave communication technology applications Western South China Sea for the first time，the transmission distance is less than 60km，bandwidth is 2M.With the development of microwave communication technology，the four South China Sea oil and gas fields in West Central Hainan waters in 2012 and 2015 to complete the full coverage of the microwave communication network，microwave transmission to achieve a 90-130KM，and one-way bandwidth of up to 20M.For decades，Western South China Sea oil and gas fields in-depth study of microwave communication technology in the construction of the sea and the successful application，provide information highway for the exploration and development of oil and gas fields.

microwave communication technology；Western South China Sea oil and gas fields；development

TE53

A

1003-6490（2016）03-0020-02

2016-03-16

梁小莲（1979—），女，广东湛江人，工程师，主要从事海上油气田通讯网络信息技术管理工作。