浅析GPS技术在石油勘测中的应用

刘伟 程某存

【摘要】GPS技术应用于石油勘测中，是在当今石油需求量和探测量急剧上升的情况下迫切产生的。相对于传统勘测技术来比较，GPS的广泛应用，是当今定位技术的进步和发展的必然趋势。本文首先阐述了GPS技术的基本定位模式来明确GPS定位技术的优势，而后简单介绍了目前GPS综合网络建设的原则，最后从发展的角度就可移动GPS网络服务系统建立在石油地震勘探测量中的应用做了简要论述。

【关键词】GPS技术 石油勘测 应用

随着我国经济的高速发展，对于能源的需求也不断增加。而在众多能源中，我国对石油的依赖度更是高达75%。石油已经发展成为当之无愧的“工业血液”，为我国以及世界的经济发展提供了源源不断的资源支持。石油作为重要的能源，其勘探与开发对于我国的经济发展有着深远的影响 。目前，随着GPS定位技术的不断发展完善，为石油勘探工作提供了良好的技术支持。

1 GPS测量技术最基本的定位模式

1.1 静态定位

静态定位（Static positioning）是指将全球卫星定位系统（Globle Positioning System，GPS）接收机静置在固定测站上，观测数分钟至2小时或更长时间，以确定测站位置的卫星定位，是不考虑轨道的有无、决定点位置的定位应用。静态定位包括三种类型：

（1）绝对静态定位，以三维地心坐标来确定单点为目的；

（2）相对静态定位，将在几个固定测站上安置两台或两台以上的GPS接收机，进行同步观测，来获取测量站点间基线向量；

（3）快速静态定位，利用快速整周模糊度解算法原理，依靠计算方法的改进和相应的软件实现快速定位。在仅使用单频接收机情况下仅需同步观测15分钟左右，在使用双频接收机情况下只需5～10分钟，因定位快速而被广泛应用。

目前在在石油地震勘探等野外生产中，静态定位的方法有着广泛的应用。在工区内建立GPS控制网，同时应用GPS快速静态定位的方法来建立相应的检查点或者加密、延伸控制点等，来寻找目标坐标。其中在野外施工放样测量中，快速静态测量一直被广泛运用，通过等级控制点相对测量后，经过较短时间的同步观测，即可得到目标测点的相对坐标。

2 动态定位

动态定位（Dynamic positioning）是以确定与各观测站相应的、运动中的、接收机载体的位置或轨迹的卫星定位。运用动态定位时要求至少有一台接收机处于运动状态当中，即在运动载体上安设GPS信号接收装置，实时地测量GPS信号接收天线所在的位置。

定位元素不同可划分为：

（1）绝对动态定位，以确定运动中的单个接收机载体的三维地心坐标或轨迹为目的；

（2）相对动态定位，通过对流动站（安置在运动载体上的接收机）与基准站（安置在基准点上的接收机）进行同步观测，在差分处理后，即可获得流动站的轨迹或坐标。

观测数据处理时间不同可划分为：

（1）实时动态定位，运动中接收机载体的位置数据可实时测量获得；

（2）非实时动态定位，运动中接收机载体的位置数据不能实时获得，而必须经事后处理方可获得。

接收机运动状态的不同可划分为：

（1）连续动态定位，指按规定的时间间隔、经自动观测运动中接收机载体的位置而获得的数据测量；

（2）准动态定位，在选定的一系列流动站上，各观测若干时间后，在流动的接收机上依次获得的定位。

在石油地震勘探测量野外生产中，主要用实时动态测量（Real-time Kinematic，简称RTK）/伪距差分的实时动态定位（Real-time Differential，简称RTD）技术实时测定流动站GPS信号接收天线的位置，从而把已经设计好的接收点和激发点准确的放样在野外实地上，来定位寻找的目标坐标。

2 石油物探测量中GPS技术应用现状

目前，石油勘探GPS综合网络的建立主要是服务于石油的勘探和开发过程中，其应用需要考虑以下几个方面：

（1）设备资本节约，尽可能使用现有的设备，设备资金投入精简化。

（2）成熟技术参考，对于目前国内外已经成熟的勘探技术，尽可能借鉴以及应用，以降低技术风险；稳定以及可靠的系统运行，能满足未来几年内对石油勘探和开发中技术的要求。

（3）提升勘测精准性，尽可能提高地形复杂地区勘测和开发的精准性，有效提升施工效率；同时针对现有技术匮乏的深海勘探和开发工作，有效的进行技术探索和深入开发项目的促进。

（4）经济效益提升，GPS技术的应用是以创造良好的经济和综合效益为前提，在技术升级改造和应用过程中，应充分考虑技术实施过程中的性价比，以经济效益最大，技术及设备可延续性最佳为出发点。

（5）基础建设简洁，对于基础建设投入以规模小、周期短、方便维护、检修和搬迁等因素为主。

3 可移动GPS网络服务系统构想

可移动GPS网络服务系统主要由监控中心、移动用户以及移动式参考站三个要素组成。

3.1 监控中心

监控中心，针对数据进行处理以及对通讯进行总控制的中心，是整个系统的核心组成部分。它可以通过无线或有线的方式，与移动用户和所有移动式参考站实现通讯。监控中心同样依靠软件系统来运行，系统管理软件以及数据处理软件作为监控中心软件的核心运行软件，对整个系统进行实时监控运行。

3.2 移动用户

在用户接收机上安装无线通讯的调制解调器设备，随时随地反馈监控中心信号，以产生位置信息数据的应用。

3.3 移动式参考站

通过临时布设的GPS接收系统，通过数据传输与监控中心之间时时刻刻保持数据通讯，来确保监控中心及时有效的接受到采集来的数据。移动式参考站设施以规模小、方便维护、检修和搬迁等因素为可移动GPS网络系统提供了设备成本的节约。

在石油勘探作业已遍及全球的时代，建立局部或者广域的GPS定位服务的网络，能够为石油探测和开发过程中测量作业提供精准和有效的数据，从而提高生产效率、降低勘测和开发成本。可移动网络GPS服务系统，不但能够实现在开发油田中高精度的油田坐标位置的测量，还能够应用于监测环境、交通等领域的管理。因而针对可移动网络GPS服务系统的开发和建设有着极好地应用前景。

4 结语

为了进一步满足经济发展对石油量的需求，在对未来的石油勘探中，我们每一个测量勘探技术人员都在积极主动的探索新技术、新方法，以使得石油勘探工作更加精准和便捷。可移动网络GPS服务系统构想的提出，目的在于抛砖引玉，希望能与广大同仁一起深入研究，尽快将其全面应用到石油勘探中，为我国石油勘探工作带来更好的技术前景。

作者简介

刘伟（1982-），男，助理工程师，2008年毕业于西安石油大学电气与自动化专业，主要从事石油管道输送以及管理工作。