GPS定位技术在油田井位测量中的应用

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GPS定位技术在油田井位测量中的应用
张新果
(大庆钻探工程公司钻进二公司钻井技术服务分公司井位测量队，黑龙江大庆1 6341 3)
【摘要】井位测量是油田勘探开发中最具基础性和不可替代性的工作，它为勘探开发人员提供各种比例尺的井住图，并把设计人员在井位图
上设计的井位在现场放样出来，完井后并为他们提供最终的准确的三维坐标，以供做下一步设计。近几年，GPS—RTK(Keal Time Kinematic)技术的
不断完善，提高了井位测量工作的效率和测量成果的精度。在井位测量中，利RTK．~需点间通视，观测时间短，定位精度高的特点，在较短的时间内1
配合地质人员完成了探井和开发井的测量工作，为油田生产提供了优质高效的技术服务。
【若键词】油气田地面工程数字化RTK PPK 数据处理
1油田地面工程数字化的重大意义
油气田地面工程数字化是为油气田地理信息系统提供地面工
程涉及到的系统、专业、流程及实体的空间数据和属性数据，集计算
机技术、地理信息系统技术、数据库技术、网络技术、现代测绘技术
和工程设计文件数据处理技术为一体。
2 GPS—RTK定位的基本原理
RTK~JJ量是根据GPS的相对定位理论，将一台接收机设置在
已知点上(基准站)，另一台或几台接收机放在待测点上(移动站)，
同步采集相同卫星的信号。基准站在接收GPS信号并进行载波相位
测量的同时，通过数据链将其观测值、卫星跟踪状态和测站坐标信
息一起传送给移动站；移动站通过数据链接收来自基准站的数据，
然后利用GPS控制器内置的随机实时数据处理软件与本机采集的
GPS观测数据组成差分观测值进行实时处理，实时给出待测点的坐
标、高程及实测精度，并将实测精度与预设精度指标进行比较，一旦
实测精度符合要求，手簿将提示测量人员记录该点的三维坐标及其
精度。作业时，可在已知点上先进行初始化后再进入动态作业，也可
在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成整周模糊值的搜索求
解。在整周模糊值固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保
持4颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则移动站可
随时给出待测点的厘米级的三维坐标。
3井位测量的作业流程
内业准备在实施RTK~'b业测量前，首先应以设计单位所提供
的井位条件与所附的井位图为基础，以井位测量特点为要求，进行
内业的准备工作，其主要内容如下：
(1)如果井位条件直接提供的是要放样的井位的三维坐标，那
么把它用Excel编辑并保存成YDD．CSV形式。(2)如果设计人员只
提供井位图和相对位置，而没有直接坐标，那么利用Mapinfo等辅助
工具，把井位坐标读出来并存成YDD．CSV形式。(3)整理测区的已
知点资料，控制点应尽量均匀分布在测区的周围，使得所测点均在
已知点的范围之内，尽可能避免从一端向另一端无限制的外推，控
制点所处的位置和周围条件应符合GPS作业的要求，并把已知控制
点保存成XYZ．CSV形式。(4)如果该测区以前求定过转换参数和地
方坐标系统，把该坐标系统、YDD．CSV和XYZ．csV一同上传到
GPS接收机内。
求定测区的转换参数GPS卫星定位所使用的坐标是WGS一84
坐标系统，而井位测量是在地方坐标系统上进行的，这就需要进行
坐标转换。不同的坐标系统之间存在着平移和旋转的关系(在无SA
影响下，WGS-84坐标系与54北京坐标系之间的误差约为50m，54
坐标y值东偏30m左右，x值南偏40m左右)，测区转换参数的求解过
程如下：WGS-84坐标系与我国国家坐标系转换通常是在空间直角
坐标系中进行的。为此，必须首先将两坐标系各自的大地坐标(B，L，
H)，按下列关系式转换为相应的空间直角坐系(X， ，Z)：
(N
?
+／／)cod
Y
1 ， )~inB．I
I l 威nL I
L剧 ? 。 ?
其中，N为椭球卯酉圈曲率半径(N=a／(1-e2sin2B)l／2，a为采
用的参考椭球长半轴；e：((a2一b2)／a2)l／2为第一偏心率；b为采用
的参考椭球短半轴；H=h+ (该处H为该点我国坐标系中的大地
高，h为正常高，为高程异常值。
4 GPS—RTK在井位测量中应注意的问题和对策
(1)因为RTK测量精度会受到卫星分布精度因子与数据链性能
的作用，同时各个观测值是在独立观测的基础上得到的，因而正式
测量前应对其它已知点进行联测，并对比测量结果，进而对参考站
与流动站的各参数设置进行判断，并对数据链通讯的正常性进行判
断，保证观测成果应有的可靠性。
(2)白天的状态下，卫星信号传输中受电离层的影响比较大，尤
其是在共用卫星数量少的情况下，无法对5颗卫星进行接受，进而会
导致初始化时间长的情况，严重的甚至无法进行初始化，不能进行
测量，因而应用GPS—RTK测量作业的时间不应选择中午。
(3)障碍物容易对RTK数据传输链路产生影响 如山峰丘陵等
障碍物，油田中存在的大沙梁就会造成数据链传输信号的额外衰
减。面对这些问题，解决的方法主要有两种，一种是将参考站架设到
测区中央的高点，若没有高点可通过搬站的方式来解决问题，把参
考站搬到适合作业的范围内；另外一种通过把流动站中的天线利用
加长杆升高的方式来提高接收信号的强度，同时应避免由于电台电
量不足而造成性能下降的出现。
(4)控制点比较稀少或者较难到达的区域，从便捷RTKi~{量成
果检核与预防作业盲点出现的要求出发，应在测区内存在的环境不
良的区域增加控制点。
5结语
GPS～RTK技术的应用，促使石油地质勘探与开发中井位测量
工作发生了极大的进步，促进了石油行业测量工作的发展。在实践
中，应不断的克服不利因素，因地制宜的确定合理的作业方案，进而
达到事半功倍的效果。应用中的一些体会存在局限性是必然的，仅
希望对行业内利用GPS—RTK技术进行井位测量工作有一定的参
考作用。
参考文献
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2014-9-30 07:33 上传

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