微波技术在海洋石油生产中的应用

张海波

【摘要】 随着经济的飞速发展，人类对能源的需求越来越大，海洋石油勘探开发已上升为国家重要的能源战略。在海洋石油开采过程中，勘探开发数据以及视频图像传输在海洋石油生产、日常管理以及应急指挥过程中发挥着举足轻重的作用，受限于海上作业环境的复杂性和通讯方式的局限性，满足大带宽承载需求的微波技术已成为海陆间主要的通讯手段。

【关键词】 微波技术 海洋石油生产 数据传输目前海上油气生产主要有卫星通讯、微波通讯、短波通讯等几种数据传输手段，相比卫星通讯延时较大、性价比相对较低以及短波通讯稳定性较差的劣势，微波通讯所具备的建设快、投资小、应用灵活、满足大带宽承载要求等特点无疑成为海洋油气生产最重要的传输手段。本文将从技术应用的角度出发，通过对微波技术的研究和探讨，详细阐述微波技术在海洋石油生产过程中发挥的重要作用。

一、微波传输原理

我国微波通信广泛应用L、S、C、X诸频段，K频段的应用尚在开发之中。微波通信的主要方式是视距通信，超过视距以后需要中继转发。主要原因是：一方面微波波长短，具有视距传播特性。而地球表面是个曲面，电磁波长距离传输时，会受到地面的阻挡。为了延长通信距离，需要在两地之间设立若干中继站，进行电磁波转接；另一方面微波传播有损耗，随着通信距离的增加信号衰减，有必要采用中继方式对信号逐段接收、放大后发送给下一段，延长通信距离。

二、微波系统主要设备

微波系统的主要设备室外传输天线、室外单元、馈线、室内单元等。为了把电波聚集起来成为波束，送至远方，一般都采用抛物面天线，其聚焦作用可大大增加传送距离。

三、微波技术在海洋石油生产中的应用现状

以渤海湾为例，目前海上共有几十个油田群，每个油田群由一个中心平台和几个井口平台（小平台）组成，油田群的主平台和井口平台之间通过微波或海底光缆进行通信，主平台与陆地之间的通信采用微波和卫星双链路，互为冗余和备份。

3.1视频图像传输

由于海上油气生产设施属于高危作业环境，为加强生产和安全管理，在生活区、井口生产区均已安装了一定数量的高清摄像头，如何确保作业图像实时传输到陆地指挥中心，以便专家及时进行决策成为海陆间信息交互的一个重要关注点。

目前国内的近海油田群基本上是由一个中心生产平台和若干个小生产平台组成，小平台的视频图像通过海底光缆或支线微波链路传输到中心平台视频服务器，最终由中心平台将视频信号传输到陆地作业中心，以720P高清摄像头为例，单路复合流带宽占用值为2～4Mbps左右；以总部同时调取油田群三路视频图像为例，为保证图像传输的流畅性，总体传输带宽要求至少要在10M以上。卫星传输的延迟特点会导致图像出现卡顿现象，显然不适合多路高清视频流的同步传输。而大带宽微波技术则很好的解决了视频流传输的问题，通过微波中继与专线传输相结合的方式，即可将海上各类视频流数据实时传输到远端作业中心。

3.2生产数据传输

由于海洋石油生产的复杂性，其生产成本远高于陆地开采成本，为确保海上油气生产的顺利开展，陆地指挥人员需要对油井生产及其相关设备运行状态的实时数据进行统计、分析、预警，以保证生产设备正常运转并及时制定出合理的维修计划。微波技术在海洋石油勘探开发领域大范围应用之前，海上油气生产设施多年来仍在一直沿用98年以来实现的卫星通信建立海上与陆地间的唯一数据通信链路，但由于卫星信道费用较高，大部分油气生产设施从控制成本的角度出发只能选择租用低带宽卫星信道，往往数据量比较小的报表也要花费几分钟才能传送到陆地，海上油田的各种生产信息化应用及推广遇到了传输瓶颈。随着微波技术的应用和推广，海上油气生产设施的注水泵、电潜泵、透平发电机以及中控DCS等大量油气生产数据及设备数据逐步回传到陆地，传输能力的提升有力的推动了各种生产信息化业务在海洋石油勘探开发领域的推广应用，为海洋石油生产提供了新的发展动力。

3.3语音传输

微波技术的推广应用也推动了海上语音传输业务的变革，IP电话与模电话相比，具有通话清晰、安装灵活、可移动性好等诸多优势，但对传输带宽有一定的要求，正是基于大带宽微波在海上油田的应用，推动了海上各油田生产设施IP电话应用的大范围推广。

四、结束语

微波技术的应用搭建起了海陆间信息传输的高速公路，油井远程监测、远程专家诊断等一系列应用大大提升了海洋石油开采效率。随着技术的进一步发展，远距离大带宽微波将引起新一轮技术变革，无人值守远程监控的油田生产模式将逐渐变为现实。