海洋油气开发中北斗星基增强技术运用研究

摘  要：随着人们对资源需求的不断增加，海洋油气开发越来越重要，但海洋油气开发工程较为繁杂，如果能良好运用北斗星基增强技术，则可以良好切合海洋石油工程的一应需求，加强海洋油气开发工程的效益。基于此，本文分析了北斗星基增强技术的概念以及海洋油气开发工程的特点，探讨了当前海洋油气开发工程中的问题，提出了运用北斗星基增强技术在油田开发、采油技术、水平井与深水开发中的各项运用，希望为有关部门提供参考。

关键词：海洋油气开发;北斗星基增强技术;改善对策;应用策略

当前包括我国在内，各个国家都面临着资源短缺的问题，因此为了缓解资源问题，应加强海洋油气开发的收益，合理运用北斗星基增强技术可为海洋油气开发实现降本增产的功效，并通过其高精度的位置服务来解决海洋油气开发中的各项问题，从而为我国经济发展提供有力帮助。

一、北斗星基增强技术的概念

当前在卫星定位方式中，主要可运用地基增强技术与星基增强技术，且二者均有着较大的国际垄断性。其中地基增强技术可通过通信网络在地面布设的地基增强基站中相互连接，并在连接过程中通过地面基站的各项数据进行高精度定位，再由辅助终端使用RTK算法进行辅助定位，全方位保证定位的准确性，最精确可精确到毫米，但地基增强技术虽然在精度方面有着极高的建树，却由于各个基站所辐射范围有限，覆盖距离较短，因此在定位范围方面存在着较大的短板，且在双向沟通的过程中也容易泄露用户的隐私，成本由较高，也无法在海洋资源开发中发挥较大的作用。而星基增强技术也是通过在地面布设的卫星基站，通过这些站点来接收卫星的信号，并通过信号转发器来为用户修正各项误差信息，进一步改进原有的定位精度，弥补地基增强系统的各项不足，还可以解决与地域限制等有关的问题，但其本身也有着隐私泄露与成本较高等各项风险。

为了应对定位系统的各项问题，打破国际垄断的现状，我国特开发了专属于我国的北斗星基增强技术，通过我国的北斗导航系统，在全球范围布設上百个星基增强站点，并通过北斗导航卫星发射的实时监测、多频载波来进行定位与信息分析，将每一颗卫星的运行轨道加以计算，实现最高精度的定位与最低的延迟。这项技术可以分为连续运行基站、系统控制中心、数据通信以及用户应用等多个分系统。在连续运行基站中，又运用VPN、跟踪接收机等实现对卫星信号的采集与跟踪;在系统控制中心又通过防火墙、高性能服务器、显示设备等全方位监测总体基站的稳定性与网络状态;在数据通信中，可通过VPN、专用线路、波段卫星接收器等进行总体数据的传输与接收;用户应用系统中通过高精度定位接收、车载终端、智能设备等多种设备相结合，为用户提供满足不同需求的定位。

北斗星基增强技术的应用可全方位打破其他定位技术的国际垄断地位，并摆脱对国际上其他技术的依赖，是当前国际上首款融合RDSS与RNSS技术的卫星导航系统，具备监控、数字通信、导航定位等多种功能的一体化，通过GPS与WAAS系统的结合加强定位数据的精准性，其精度是普通GPS定位的一倍以上，若能得到良好的运用，则可以为海洋油气开发提供支撑，为我国经济建设与资源产出提供全方位的保障。

二、海洋油气开发的特点

海洋油气的开发可满足人们日常对资源的需求，但在高回报的同时，又伴随着高风险、高技术要求与高成本的特性，因此在开发工程中，对时间方面的限制性是很大的。海洋油气的开发需要前期对海底的勘探来做好准备工作，包括对海洋的地质、海底构造、地质结构以及所蕴含的油气资源等方面的明确找寻，又需要结合钻井定位并绘制出可行性图纸，其不同于地面油田开采，海洋的开采更为复杂，但高收益带来的高成本也促使了其对工期的严格限制。

此外在风险方面，由于进行海洋油田开采过程中是对海床与海面的工作，其环境复杂，海底环境比地底环境更是要恶劣许多，也存在着较大的风险。施工过程中经常需要面对各种极端天气，且随着深度的加深，采油勘探也会愈发困难，且开采过程中，也需要工程人员考虑强风、对流、海浪冲击等多方面因素，如在我国东南部地区，每年都会出现频繁的十二级以上的台风侵袭事件，特别是在冻冰期间，在超过50厘米厚的冰层进行钻井时本就困难，在台风等恶劣环境的影响下更加显著，极容易为钻井队员等其他工作人员造成危险，相较于陆地采油来说，海洋油气的开采的投入往往是其五倍到十倍，且有时也会由于勘探不利与环境因素等难以获得预期的回报，增强了不确定性。

最后，海洋油田的开采还具备着较高的复杂性。由于海洋油气开发工作的自身特性，很多陆地开采工具都无法使用，同时陆地开采的各项方法也不利于在海洋开采中运用，存在着较大的局限性，因此在海洋工程中，就需要特殊的钻井平台与新型勘探技术，且各个流程都需要更高性能的机械，完成海洋油气的开采，这就对于技术、设备与相关人员的素质提出了更为苛刻的要求，只有达成多种条件的满足才可以实现对海洋油气开采的增产与促进。

三、海洋油气开发中存在的问题

（一）产业分布问题

在海洋油气开发过程中，这项产业本身就面临着市场因素、价格趋势波动等多种问题，例如南海油气开采中，由于其风险高、难度高等特性，我国在炼油采油的大型企业如中石油、中石化、中海油等大部分还是面向北海域进行开采，很少将目光投注到南部或中部海域，因此在价格方面，中海、南海区域的价格也较为低迷，难以促进市场的活跃，对国内各企业与民间资本的投资造成了限制，并影响了相关地区的油气产业链，使得中海与南海区域的整体油气普遍不如北部海域，对我国经济的平衡性造成了阻碍。

（二）海洋环境问题

在海洋油气开发中，由于我国自改革开放后经济与科技的飞速发展，油气开发领域也随着我国民生问题而日渐增产，其占有比率也在不断加大，特别是油气开发属于一项重要能源，也具有极其重要的战略性地位，但由于产业分布问题，中部与南部海域的油液达不到理想预期，也使得周边地区对于海洋环境的保护越来越轻视，当地居民也普遍认为油气开发都是北部海域的事情，因此也越发不注重对海洋环境的保护。众多的污染问题严重破坏了海床的结构，并加速了海底地质灾害的发生，又由于油气的泄漏，对海底的生态环境也造成了大面积破坏，影响了滨海地区的渔业，造成了对社会多方面的影响。

（三）政治问题

海洋油气开发工程除了受到产业分布于环境的影响外，还会受到政治因素的影响，虽然海洋区域也早已被划分了国家领域，但在公海上还是随处可见资源抢夺问题，各个国家都会为了公海上的资源而发生争端。在临近我国公海区域，包括文莱、越南等在内的众多印尼国家，不顾我国主权与警告，依旧在对我国区域进行着侵犯，为了资源占有而不断挑衅我国底线，这也使得发生了大量的资源泄露以及争端问题，大大影响着海洋油气的开发过程，对我国造成了不小的影响，因此周边地区也应积极认识到对海洋权益的维护，发挥出各个省市的战略作用。

四、运用北斗星基增强技术对海洋油气开发的改善对策

（一）勘探分析技术

北斗星基增强技术的运用可以为海洋油气的开发提供更为精确的定位，同时降低海洋油气的开发成本，为海洋油气开发工程提供助力，且经过严格测试后，其可靠性与稳定性均达到了投入使用的标准要求，打破国际上在海洋油气开发定位中的垄断与控制。油气勘探与分析是海洋油气开发工程中的基础工作，整体工程都需要工程勘探所统计出的各项数据作为依据，如海床结构、地质结构、油气分布等，而北斗星基增强技术在油气勘探中发挥着重要作用，其可以通过自身具备的海洋工程导航定位系统以及工程预后调查系统，为钻井船、工程安装、船位监控等提供定位与导航服务，并对水深测量、地质结构等勘探工程提供更为准确的定位服务，大幅度改善了以往在海洋油气开发过程中定位系统的不足，促进了海洋油气探测过程的发展，为海洋油田开发工程奠定了坚实的基础。

（二）海底电缆卫星定位系统

海洋油气的开发过程中，水下电缆的铺设极为重要，而在日常工程中，海底电缆也往往容易发生故障，且其故障排除工作较为困难，很多定位设施在海底的误差较大，难以准确核查出故障发生区域与修复。再加上海洋环境相比于陆地较为险恶，容易受到外界环境，如飓风、潮汐与水流的影响，因此普通物理定位极为困难，为电缆打捞修复工作造成诸多不便。当前进行该项工作时，普遍都是根据油田平台距离与海底电缆的长度进行估算，预估出海底电缆的故障区域，根据估算值与油田走向，布设打捞船只，或是根据海底电缆的轨迹来铺设轨迹坐标，大致计算故障点坐标，这种方式普遍难以确保精准性。而在打捞过程中，也仅仅采取潜水员下水盲猜，在一定范围内摸索，如果找不到就更换位置，纵然找到也难以通过船锚勾住并打捞，往往耗费巨大金额与时间成本。

而北斗星基增强技术的运用，则可以通过卫星定位的方式准确定位海底电缆故障区域，实践中可通过连接信号放散器与GPS放大器的连接，接收无线信号，运用卫星定位准确捕捉到故障信息，并结合水下接收器直观地描绘出海底的卫星视觉图，当海底电缆发生故障时，将一端卫星信号封闭，另一头开始传播数据，通过分段排查的方式，直接测试出每个区间的接收情况，判断GPS信号的接收，并通过互换器进行无线信号的测试，通过卫星信号方式直接对故障区域进行精准定位，大大降低了传统中故障区域的摸索与排查时间，提高了电缆修复的施工效率，且有效降低成本。

（三）水井开采技术

在海洋油气开发工程中，钻井技术的进步也让得海洋油气水井工作得到了进步，水井技术在油气开发中较为重要，如油气工程需要地质导向钻井、水平井优化、深水井等，但由于海洋油气开发工程范围的扩大，对于资源的收益也提出了更高的要求，因此传统的钻井技术已经难以适应当前的要求。

北斗星基增强技术可通过无人机巡检服務，通过工作人员拿着北斗平板对管道设施的信息与故障情况进行收集，通过无人机实时传输数据，对地下设施进行监控，还可以通过小型北斗定位终端，对施工人员的工作情况进行检查，并将各项数据传输给指挥中心，既可以减少钻井工作中对地下设施的破坏，又可以帮助钻井技术提前规避地下的各项问题，完善海洋油气的勘探技术体系。

此外，深水井开采作为一项较为困难的技术，如果成功运用也将会对油气开采的产量作出重大的帮助，但由于其技术颇具难度，当前国际上只有极少数国家可以落实，我国在引进时也由于其成本过高而产生一些问题，而运用北斗星基增强技术自身的高性能系统，则可以为深水井技术提供一定的辅助，解决地下油气层深度勘测以及海底地质结构环境的问题，全方位提升我国海洋油气开发的工程收益。

五、结语

总而言之，北斗星基增强技术具有多项功能，其本身具备着精准的定位系统，并通过网络监测全方位保证用户使用安全，大幅度降低海洋油气开发过程中的投入成本，达到提高产量、节约资源等多种帮助，合理运用于海洋油气开发的各项流程中，可为我国经济发展提供帮助。

参考文献：

[1]刘云天，别玉霞，刘慧超.基于北斗/5G的航空应急救援信息优化处理技术研究[J/OL].电子测量技术：1-7[2022-02-15].

[2]彭强. “深海一号”轻叩海洋强国之门  中国油气开发迈入“超深水时代”[N]. 21世纪经济报道，2021-06-30（002）.

作者简介：邬佳（1982年12月），男，上海人，本科，助理工程师，地球物理方向.