楊平,王志聰,廖建軍
(中國石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司西南物探分公司,成都 610213)
隨著社會經(jīng)濟(jì)水平的快速發(fā)展,在當(dāng)前石油事業(yè)發(fā)展過程中石油供需矛盾越來越突出,為了解決石油供需矛盾,需要發(fā)現(xiàn)新區(qū)塊尋找新的石油儲量,這就為當(dāng)前的石油物探測量工作提出了更高的要求。而面對越來越復(fù)雜的施工條件以及石油勘探工作量的不斷增加,傳統(tǒng)的RTK 技術(shù)以及全站儀測量技術(shù)已經(jīng)不能滿足當(dāng)前石油物探測量及油田建設(shè)要求。因此,必須對新的技術(shù)及施工設(shè)備進(jìn)行研究和利用,才能保證石油物探測量工作的效率及質(zhì)量,提高油田建設(shè)開發(fā)水平。
在傳統(tǒng)的石油物探測量過程中存在一些問題,對石油物探測量的效率及質(zhì)量產(chǎn)生極大的影響,主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:
1)傳統(tǒng)石油物探測量施工方法以及施工設(shè)備性能比較落后,已經(jīng)不能滿足當(dāng)前石油物探測量的要求。在傳統(tǒng)石油物探測量過程中,對地形比較復(fù)雜的山區(qū)以及林地進(jìn)行測量時(shí),所使用的測量儀器設(shè)備主要是以全站儀為主,在測量過程中需要逐點(diǎn)布設(shè)。這種施工方法的放樣精度比較低,且工作量較大,會嚴(yán)重影響測量效率,加大生產(chǎn)成本的投入。而在對傳統(tǒng)RTK 測量方法進(jìn)行應(yīng)用時(shí),因RTK 作業(yè)范圍受到極大限制,只能在20km 以內(nèi)進(jìn)行操作,需建立大量的基準(zhǔn)站,距離太遠(yuǎn)還需要架設(shè)中繼站,效率太低。隨著石油物探工作量的成倍增加,現(xiàn)有的設(shè)備以及測量技術(shù)已不能滿足物探作業(yè)需求。
2)傳統(tǒng)的石油物探測量技術(shù)出現(xiàn)瓶頸。例如,RTK 電臺數(shù)據(jù)傳輸距離比較短,影響數(shù)據(jù)傳輸效果。衛(wèi)星軌道自身的誤差比較大,影響測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。RTK 系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí),解算方式不可靠,也會對最終數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性產(chǎn)生極大影響【1】。
近年來,利用GNSS 新技術(shù)能夠解決傳統(tǒng)石油物探測量過程中存在的問題,提高石油物探測量的效率、質(zhì)量及油田建設(shè)開發(fā)水平。主要內(nèi)容如下:
1)精密相對定位技術(shù)。在這一技術(shù)應(yīng)用過程中對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí),是以精密星歷及IGS 站點(diǎn)聯(lián)測作為起算數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的。IGS 能夠免費(fèi)發(fā)布站點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)及精密星歷,可以對GNSS 數(shù)據(jù)的坐標(biāo)框架進(jìn)行分析。利用空間衛(wèi)星技術(shù)只需要使用精密星歷完成定軌作業(yè),可以保證基線質(zhì)量得到極大提升,從而獲取準(zhǔn)確的長基線整周模糊度,提高GNSS 控制網(wǎng)的質(zhì)量。
2)網(wǎng)絡(luò)RTK 技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)RTK 主要由GNSS 基準(zhǔn)站網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心、通信網(wǎng)絡(luò)、流動站組成。GNSS 基準(zhǔn)站按規(guī)定的采樣率進(jìn)行連續(xù)觀測,并通過專用網(wǎng)絡(luò)將觀測資料實(shí)時(shí)傳回CORS數(shù)據(jù)中心。流動站將當(dāng)前的概略位置發(fā)給CORS 數(shù)據(jù)中心,CORS 數(shù)據(jù)中心根據(jù)流動站的實(shí)際位置,虛擬一個(gè)參考站,并將消除了系統(tǒng)誤差的差分信號發(fā)送給流動站【2】,這樣的差分信號通過對若干個(gè)基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)解算進(jìn)行有效聯(lián)合,消除了對流層、電離層和大氣折射產(chǎn)生的影響,提高了RTK 定位的精確性及可靠性。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)RTK 技術(shù)應(yīng)用時(shí),對GNSS 天線以及處理器進(jìn)行完善能夠突破傳輸范圍小的限制。
在現(xiàn)代石油物探測量中,對網(wǎng)絡(luò)RTK 技術(shù)及精密相對定位技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí),必須建立數(shù)據(jù)處理中心、基準(zhǔn)站及通信網(wǎng)絡(luò),才能對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)處理和分析。利用CORS 系統(tǒng)可以為物探網(wǎng)絡(luò)RTK 測量作業(yè)提供便利,提高石油物探測量作業(yè)的效率,大大降低生產(chǎn)成本。
GNSS 新技術(shù)在石油物探測量中的具體應(yīng)用體現(xiàn)在以下方面:
1)對精密相對定位技術(shù)的充分應(yīng)用。目前,在國內(nèi)外的工程測量過程中對該技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛。精密相對定位技術(shù)在一些比較貧窮、沒有地方坐標(biāo)的地區(qū)或者國家進(jìn)行應(yīng)用時(shí),可以與IGS 進(jìn)行聯(lián)測,能夠在極大程度上提高GNSS 控制網(wǎng)的應(yīng)用效率及準(zhǔn)確性。目前,精密相對定位技術(shù)在俄羅斯、美國等國家已經(jīng)建立了專門的服務(wù)網(wǎng)絡(luò),我國很多大學(xué)以及科研機(jī)構(gòu)都利用實(shí)驗(yàn)對其進(jìn)行驗(yàn)證,在實(shí)際生產(chǎn)過程中也開始逐步地推廣和應(yīng)用。
2)對網(wǎng)絡(luò)RTK 技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用具有突出的優(yōu)勢。在我國對網(wǎng)絡(luò)RTK 技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí),主要是建立國家GNSS 連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng),能夠?yàn)榻?jīng)濟(jì)發(fā)展以及工程建設(shè)提供基礎(chǔ)性服務(wù),特別是在石油物探測量中已經(jīng)廣泛應(yīng)用【3】。
以GNSS 新技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建石油物探以及油田建設(shè)綜合服務(wù)網(wǎng)絡(luò),在油田建設(shè)過程中首先要進(jìn)行有效性分析:
1)利用現(xiàn)有的成熟技術(shù)時(shí)要注意對技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效規(guī)避,保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性及穩(wěn)定性,才能確保GNSS 新技術(shù)與油田開發(fā)建設(shè)的未來規(guī)劃相適應(yīng)。
2)對現(xiàn)有的設(shè)備要進(jìn)行充分利用,減少重復(fù)的資金投入,從而降低GNSS 新技術(shù)在應(yīng)用過程中的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用。
應(yīng)用優(yōu)勢有:(1)能夠彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備在施工過程中存在的缺陷,滿足深??碧绞┕ば枨?,能夠有效提高在復(fù)雜地區(qū)的施工效率。(2)利用GNSS 新技術(shù)對油田進(jìn)行建設(shè)能夠縮短建設(shè)周期,減少基礎(chǔ)建設(shè)的投入資金,提高油田開發(fā)建設(shè)的綜合效益。
將GNSS 新技術(shù)應(yīng)用在油田建設(shè)過程中主要是在測量范圍內(nèi)建立臨時(shí)可移動的基準(zhǔn)站,然后利用無線網(wǎng)絡(luò)對基準(zhǔn)站進(jìn)行互聯(lián),可以形成網(wǎng)絡(luò)化的GNSS 測量參考系統(tǒng)。GNSS測量參考系統(tǒng)主要包括控制中心、可移動參考站及移動用戶3部分。其中,控制中心是測量參考系統(tǒng)的核心部分,是對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的中心??刂浦行脑谶\(yùn)行過程中利用有線或者無線方式對所有可移動參考站進(jìn)行通信,同時(shí)利用無線網(wǎng)絡(luò)可以與移動用戶進(jìn)行通信。在構(gòu)建控制中心的過程中,要注意對軟件系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和研發(fā),利用數(shù)據(jù)處理軟件及系統(tǒng)管理軟件可以對整個(gè)控制中心的運(yùn)行狀況進(jìn)行有效控制??梢苿訁⒖颊臼桥R時(shí)設(shè)置的GNSS 接收器,利用與控制中心之間的通信網(wǎng)絡(luò),能夠確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性及準(zhǔn)確性。移動用戶指的是用戶接收機(jī)通過無線電臺與控制中心、可移動參考站進(jìn)行通信,利用差分信號可以生成厘米級的位置信息。
在當(dāng)前的石油物探測量過程中,對GNSS 新技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用能夠提高石油物探測量的效率以及準(zhǔn)確性,這就需要測量技術(shù)人員對GNSS 新技術(shù)進(jìn)行研究,充分掌握GNSS 新技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢以及應(yīng)用要點(diǎn),才能夠保證GNSS 新技術(shù)在石油物探測量過程中充分發(fā)揮作用。除此之外,將GNSS 新技術(shù)應(yīng)用在油田建設(shè)過程中,利用GNSS 綜合服務(wù)網(wǎng)站,可以及時(shí)掌握油田開發(fā)建設(shè)過程中的相關(guān)信息資料,提高油田建設(shè)水平。這對促進(jìn)我國油田開采事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展有重要意義。