3S技术在LG地区油气勘探中的应用.pdf

天然气工业 2 0 0 9 年 1 O 月 3 S技术在 L G地 区油气勘探中的应用 杨 柳 刘文荣 周 彬 王南力 邹光彬 川 庆钻 探 工程 公 司地 球 物 理勘 探 公 司 杨柳等． 3 s技术在 I G地 区油气勘探 中的应用． 天然气工业， 2 0 0 9 ， 2 9 1 0 3 4 3 7 ． 摘 要 I ； 地 区三维地震勘探是 中国石油的重 点勘 探工程 ， 三维满覆 盖面积为2 5 0 0 k m。 、 连 附加 段施工 面 积约 5 0 0 0 k m ； 需测 各类控 制点近 千个 、 导 线 5 2 2 7 k m， 放样激发 、 接 收 点近 4 O万个 。为此 ， 全 面地采 用 了 3 S R S 、 G P S 、 G I S 技术， 一方面从 总体上运用卫星遥感 R S 影像 成 图技术 和数 字高程模 型系统 D E M ， 实现室 内对 地震勘探的精确设计和对野外施工质量过程监控； 用 G P S卫星定位技术采 取“ 首级控制 、 分期 区 布 网、 首分 网整 平差” 方法布测 物探 G P S控制 点， 采用 曲面拟合技术建立 区域高程异常改正的数字模 型； 应 用 GP S RT K和全 站 仪 导线测量等方法实现激发、 接 收点放样测量 ， 利用 区域高程异 常改正数 字模 型对 G P S R T K 测量 的激发 、 接收 点 进行高程拟合。另一方面在引进 地震勘探信息管理 系统 S e i s P I MS 物探 专用 GI S系统对测 量等施工 信息进行 管理 的基础上 ， 对这 些技 术数据的相互链接进行周 密设计 ， 并进行 科 学合 理 的施 工组织 ， 优质 、 高效地 完成 了这 一 庞 大 的 物探 测 量 工 程 。 关键词 四川 盆地 地震勘探 采 集数据 遥感 图像 卫星定位 信息管理 技术 应用 DOI l 0 ． 3 7 8 7 ／ ． i s s n ． 1 0 0 0 0 9 7 6 ． 2 0 0 9 ． 1 0 ． 0 1 0 0 引言 1 物探 GP S控 制测量 I G地 区油气 勘探 是 中国石 油 的重点 勘探 工 程 ， 包括迄 今 为止 国 内最大 的 陆上 山地 三 维地 震 勘探 项 目 满覆 盖 面 积 2 5 0 0 k m 、 连 附 加 段 施 工 面 积 约 5 0 0 0 k m 和 二 维 勘 探 项 目 剖 面 总 长 度 超 过 6 0 0 k m 。勘探 区 域 位 于 四川 盆 地 东 北 部 ， 由川 庆 钻 探 T 程公 司地球 物 理 勘 探公 司独 立 承 担 资料 采 集 、 处 理 和解释 工作 。测 量 上 共投 人 双频 G P S定 位 仪 9 8 台 ， 其 中物 探 控 制 点 布 测 2 O台 ， 物 探 放 样 测 量 7 8 台 ； L e i c a Tp s l 1 0 0 、 1 2 0 0系列 全 站 仪 4 3台 ， 其 中二 维 勘探 l O台 、 三 维 勘 探 3 3台 。参 与测 量 施 工 的 人 员近 1 0 0 0 人 。按 工程 进度 总体要 求 ， 测 量必 须 在 4 个 多月 的时间 内完成 各类 控制 点近 千个 ， 导 线 5 2 2 7 k m 以及 近 4 O万 个 激 发 、 接 收 的 放 样 工 作 。工 作 量 之 大 、 j 二 期 之 短 、 投 入 设 备 之 多 ， 前 所 未 有 。要 组 织 好 这一 庞大 的测 量 工程 ， 实 属 不 易 。为 此 ， 全 面 、 充 分地采 用 了 3 S RS 、 G P S 、 G I S 等技 术 RS另 有专 题 论述 ， 进行 了科 学 、 细 致 、 准 确 地 设 计 和 组 织 施 工 ， 优质 、 高效 、 按期 地完成 了测 量_T作 。 物探 GP S控 制 测 量 [ 按 石 油 物 探 测 量 规 范 S Y／ T5 1 7 1 石 油行业 标 准 ， 使 用 2 0台双 频 GP S定 位 仪 ， 采 用静 态相位 差分 相对 定 位 、 边 网 连接 模 式 布 测控制 点 ， 作 为激 发 、 接 收点 放样 测量 的依据 。 1 ． 1放样 测量对 物探 G P S控制 点 的要求 1 及 时分 期 、 分 片提 供 地 震 资 料 采 集 所需 的激 发 、 接 收点放 样测 量成 果 。 2 7 8台 G P S和 4 3台全 站 仪 同时 铺 开 实 施 激 发 、 接 收 点 放 样 测 量 ， 在 工 区 内需 要 大 量 的物 探 控 制点 。 3 山地地势起伏 较大、 植被发育， G P S R TK数 据链 电 台信 号 传输 距 离 受 限 制 ， 采 用 符合 导 线 测 量 时导 线应尽 快 闭合平 差处 理 。 4 便 于 GP S R TK 放样 测 量 时对 基 准 站使 用 控 制点 及参 数输入 正 确性检 校 和常 规导 线 测 量启 闭 点 的需 要 ， 在 每处 布测 1 对 GP S控制 点 两点 距 离 8 0 0 ～ 1 5 0 0 m， 并通 视 。 基 于 以 上 诸 多 因 素 ， 提 出 了 “ 首 级 控 制 、 分 期 区 布 网 ， 首 分 网整 体 平 差 ” 的施 工 原 则 。即 首先 作者简介 杨柳 ， 1 9 6 4 年生 ， 高级工程师 ； 从事油气勘探测量 的方法研究 、 工程软件的开发应用工作 。 省 成 都 市 双 流 华 阳 大道 一段 l号 。 电话 0 2 8 8 5 6 0 8 1 5 7 。E ma i l s v 8 8 0 4 1 6 3 ． c o m 3 4 第 2 9 卷第 1 O 期 天然气工业 在整 个 工 区建 立 GP S骨 架 网 ， 根 据施 工 顺 序在 骨 架 网基 础上 分 两 期 区 进 行 GP S控 制 点 加 密 ； 两 期 区 加 密 GP S网分 别 连 接 骨 架 网 的布 测 数 据 进 行 平差 处 理 。这样 既能 及 时提 供施 工 所 需 的 物探 控 制 点 ， 又能 保证 整个 网点精 度 的一致 性 。 1 ． 2国控点 的联 测检 校 探 区可 用 的 国家 I、 Ⅱ等 级 三 角 点 1 3个 、 国家 B级 GP S控 制点 2个 和 国家 Ⅱ级 水 准 点 2个 图 1 、 2 ， 图 中绿色 三 角 为三 角 点 、 五 角 星为 GP S点 、 蓝 色 圆圈为 水准 点 。 图 1一 期 区 物 探 GP S网 点 分 布 图 图 2二期 区 物探 GP S控 制点分布图 为 验 证 这 些 国家控 制 点精 度 的一 致 性 ， 对 上 述 所 有点 进行 了 GP S静 态 同步 4 h连 续 观 测 ， 并 分 别 进 行 了 以下 3方 面 检验 1 1 3个 三 角点 间 平 面 坐标 基 于 B J 5 4系 统 精 度 符合 性检 验 。 2 2个 B级 GP S控 制 点 坐 标 基 于 wG 8 4系 统 精度 符合 性检 验 。 3 采 用 固定 8个 点 建立 高 程模 型拟 合 推算 其 他 7个 点 的高程 ， 将 推 算 高程 与 已知 高程 值 进 行 对 比 ， 验 证 1 3个 三 角点 和 2个水 准 点高 程 基 于 HH6 5系 统 精 度符 合性 检 验 。 通过 上述 检 校 ， 各 项 参 数 均 符合 S Y／ T 5 1 7 1 { 石 油物探测量规范 的技术要求 ， 3类 1 7 个 国家控制点 可作 为 GP S控制 网的起 算依 据 。 1 ． 3骨 架 GP S网的 建立 为保证分期 区 G P S网具有同等精度， 及时提 供 GP S整 网平 差 后 的控制 点 成 果 ， 便 于野 外施 工 组 织 和 GP S设 备 、 车 辆 等 资 源 的合 理 调 配 ， 在 工 区 内 布设 了包括 1 7个 国家 控制 点在 内的共 4 9个 GP S骨 架 网点 见 图 1 、 2中 较 为 分 散 的绿 色 小 圆点 ， 该 网 承担 了 以下 两 方 面工 作 ① 建 立 整 个 探 区 高程 异 常 改正 数 学模 型 ； ② 作 为 两 期 区 GP S网 的共 同起 算 数据 ， 该 网的 GP S观测 数 据 将 纳 入 后 两 期 区 G P S 网各 自进行 整体 平 差 。 1 ． 4分期 区 GP S网 1 ． 4 ． 1 一 期 区 网 要 求在 探 区 西 北 部 放 样 测 量 开 始 前 ， 完 成 该 区 的 GP S网 的加 密 布 测 。一 期 区 网共 加 密 5 6 8个 物 探控 制 点 ， 其 观 测 数据 与 骨 架 GP S网点 的观 测 数 据 实 施 整 体 平 差 ， 作 为 该 区域 物 探 控 制 点 的 最终 测 量 成果 。 1 ． 4 ． 2 二 期 区 网 、 采 用类 似 一 期 区 网 的方 法 ， 完 成 探 区东 南 三 维 勘探 及 周 边 二 维 勘 探 放 样 测 量 所 需 的 GP S控 制 点 布测 。二期 区 网 共 加 密 物 探 控 制 点 4 1 8个 ， 该 网观 测数 据 与 首 级 GP S网 点 的观 测 数 据 实施 整 体 平 差 ， 如期 提供 了物探 控制 点 最终 测量 成果 。 采用两期 区 物 探 GP S控制测量 的施 工和各 自与骨架 GP S网观测数据进行整体平差的方法 ， 使 两期 成 果互 不影 响 ， 既及 时 提供 了高 精 度 的控 制 点 ， 且两 期 区 GP S加 密 网 点 的 精 度 具 有 高 度 的 一 致性 。 1 ． 5 GP S控 制测 量 的数 据处 理及 精度 分析 在 施 工 及 数 据 处 理 过 程 中 为及 时发 现 、 整 改 问 题 ， GP S测 量 基线 解 算 等 处 理 均 采 用 两 套 软 件 各 自 并行 处 理 ， 即 以 L e i c a Ge o 0f f i c e 软 件 处 理 结 果 为 主 ， 以 Ge o Ge n i u s 2 0 0 0软件 处 理结果 作 为检 校 。 处 理 流 程 为 GP S观 测 数 据 下 载 及 质 量 检 查 一 基线处理一基线及闭合环精度分析一 无约 束、 约束 网平差及精度分析一质量检核 提交 成果 。 通 过两 期 区 骨 架 GP S网点 的 两 套 处 理 成 果 35 天然气工业 2 0 0 9 年 1 0 月 比较 表 明 ， 其 差 值 最 大 为 △ 一0 ． 0 5 m、 A y一0 ． 0 1 I n 、 A h 一一0 ． 0 9 m。可 以看 出 ， 两期 区 成 果精 度 的 一 致 性 。 1 ． 6建 立高 程异常 改正数 字模 型_ 2 ] 根 据 国控 点 的 两 套 不 同 高 程 系 统 WGS 8 4及 HH5 6 的高程 成 果 ， 采 用 二次 曲面 建立 探 区高 程 异 常 改正数 学模 型 。 经最小二乘法平差处理后建立的高程异常数值 模 型 展绘 的等 值 线 与 国家 测 绘 局提 供 的 1 1 0 0万 高程异 常等值 图是一致 的， 但局部刻 画更 为准确。 同时 以数 字模 型 方 式 建立 的高 程 异 常改 正 系 统 ， 便 于计算 软件 对观测 点 WG S 8 4大 地高 的统一 改 正 。 经 空点法 验证用 此数 学模 型解算 的 HH5 6高程 与 已知 高 程 最 大 差 值 一 期 区 为 0 ． 1 】I T I 、 二 期 区 为 O ． 0 4 6 i n ， 完 全满 足物探 GP S RT K 放样 测量 高程异 常改 正 的精 度要 求 。 2物探 放 样 测 量 探 区属 山地 地形 ， 最 大相 对 高差 7 6 0 m， 陡崖 遍 布工 区 ， 地 形 较 为 平缓 地 段 又 多 为 民居 及 其 他建 筑 物 。既要 安全 施 工 又要 均 匀覆 盖 ， 因此 在放 样 测 量 前需 确定激 发 、 接收点 放样 范 围 。 2 ． 1 GP S RTK物探 放样 测量 为更 好 的协调 生产 ， 将 7 8台 G P S分 为 3个作 业 组 ， 每作 业组 2 6台 GP S ， 按 3套 1 个基 准站 7 个 流 动站 基 本组 合形 式 组 织 实 施 。在 施 工 前 对 所 有 GP S数据链 电台 的频 点进 行 统 一 ， 要 求 在 各 自施 工 区 内使 用 自己的 频 段 ； 在 交 界 的 区域 流 动 的 电 台可 使 用邻 区作 业 组 G P S基 准站 的频 点 ， 如此 既 各 自为 战又相 互兼顾 ， 也 提高 了生产 时效 。 2 ． 1 ． 1 施 工技 术措施 1 根据 GP S控 制 测 量 求 解 转 换 参 数 和 建 立 区 域 高程 异常 改正模 型 。 2 利 用 G P S R TK 相对 定位 技 术 特 点 ， 基 准站 的 GP S参数 中输入 g J 5 4平 面坐标和 WGS 8 4大地 高 ； 流 动 站 与基 准 站输 入 同样 的 WG S 8 4与 B J 5 4坐 标 系统 的转 换参 数 ， 这样 流 动 站 在 实 时放 样 测 量 时 可 获得 B J 5 4平面 坐标 ， 及时 检校 放 样标 定 的 坐标 位 置是 否满 足设 计 的要 求 。 3 放样激发、 接收点的高程基于 WG S 8 4系统的 大地高 ， 通过 高程 异常改 正数 字模 型对 所 有激 发 、 接 收点 的 WGS 8 4 系 统 大 地 高 的 改 正 ， 获 得 准 确 的 HH5 6高程值 。 36 2 ． 1 ． 2 RT K 测 量资料 处理 L e i c a G P S定位测量资料 以其特有的数据库形 式保 存 ， 因 此 需 先 采 用 L e i c a Ge o Of f i c e软 件 对 R TK测 量数 据 处 理 并 导 出激 发 、 接 收 点 的 B J 5 4平 面坐 标 和 wO 8 4大地 高 。 使用 川庆 钻探 工程 公司 地球 物 理勘 探 公 司 自主 开发 的 物探 测 量 工 具 软件 对 激 发 、 接 收 点 平 面 坐 标 放样 是 否 符 合 设 计要 求 进 行 判 定 ， 对 符合 放 样 要 求 的激 发 、 接 收点 统一进 行 WGS 8 4大地 高的改 正 。 2 ． 2全 站仪 导线 、 极坐 标放样 测 量[ 3 由 于 受 山 地 地 形 及 植 被 影 响 ， 区 内 部 分 地 段 GP S RT K 无法施 工 或施工 效 率极 低 ， 因此在 L G 工 程中仍投入了一定数量的全站仪施工。 在施工 中， 使用 了“ 物探专用全站仪” 一基于 L e i c a TP S系列用 户软 件开 发 平 台 Ge o B a s i c ， 这 是 专 为物 探测 量开 发 的导 线测 量 及极 坐 标放 样 测 量机 载软件 ～ “ 石 油 物 探 T P S G e o S v ” ， 实 现 了 野 外 测 量 、 数据记录、 计算及质量检核等功能于一体 ， 不合 格 的观 测 数 据 能在 施 工 现 场发 现 和 返 测 ， 杜 绝 了事 后返 工 ， 提 高 了质量 和效 率 。 常规导 线测 量及 激发 、 接 收点 放 样测 量 资 料 ， 统 一 采 用川 庆钻探 工程 公 司地球 物 理勘 探 公 司 自主 研 发 的 Wi n Ge o S v物探 导线 资料处 理 软件进 行处 理 ， 流程 如下 建立 文件名一控 制 点引用一磁 卡数 据 录入一原 始数 据站 点 名 编 辑一数 据 检 查一导 线平 差计 算一支导线 计算 及检 校一激发 、 接 收点 平面及工程坐标推算一检核激发 、 接 收点的放样 范 围一处 理报 告 。 由于该 软件 自动化 、 智 能化 程度 高 ， 可 很 快 完成 资料 的分析 、 处理 。 2 ． 3 完成 工作量 及质 量分 析 I G工 程实 际放样 测 量激 发 点 l 1 2 7 7 5个 、 接收 点 2 6 7 6 5 7个 ， 采用 G P S R T K 放 样 的激 发 、 接 收点 2 6 4 6 7 1个 ， 占总工 作量 的 6 9 ． 5 7 。 GP S RTK放样 测量 点位 中误 差 0 ． 0 6 m， 高 程 中误 差 0 ． 0 5 I T I 。 测线 交叉 联测 9 0 4 6 点 ， 联 测点位 中误 差 0 ． 4 6 I T I ， 高程 中误差 0 ． 1 9 m； 各 级复测 检查 8 6 0 8 点 ， 复 检 点位 中误差 0 ． 2 7 1T i、 高程 中误 差 0 ． 1 3 1T I 。 3 S e i s P I MS系统 的运 用 S e i s P l MS系统 全称 为“ 地震 勘探 信息管 理 系 第 2 9 卷第 1 0 期 天然气工业 统 ” ， 是 专 为油 气 勘 探 实 现计 算 机 辅 助 设 计 、 野 外 施 工 数据 管理 、 生 产过 程监 控 、 质 量分 析 及 辅 助 决 策 开 发的一套物探专 用 GI S系统平 台， 该 系统不 只是 针 对 某一 个勘 探 项 目做 的 GI S ， 而 是 作 为 对 项 目数 据 信 息进 行综 合 管理 建立 的一 个基 础 平 台E 4 5 ] 。 通 过 S e i s P I MS系统 的使 用 ， 实现 了以 下 6方 面 的管理 1 项 目基 础数 据管 理 ， 包 括测 线 设 计 坐 标 、 物 探 参数 、 测量 控 制点 、 障碍 物 及 图形 管 理 。系统 直 接 引 用 J P G 等格 式 的 图形 文 件 作 为底 图 ， 直 接 导 人 或 手 工输 入测线设计 坐标 、 控制点 坐标、 障碍边界 坐标 可来源于手持 G P S文件 等数据， 实现可视化勘探 信息 管理 。 2 以测线 为单 位建 立 激 发 、 接 收点 测 量 成 果 、 探 钻信 息 、 资料 采集 激 发 、 接 收 信息 库 。 3 建立 二 、 三 维勘 探炮 检关 系 、 推 算 二 维测 线 覆 盖次数 ， 并实现可视化管理三维束线及排列片的炮 、 检关 系 ， 辅助 验证 施工 炮 、 检关 系 的正 确性 。 4 测量 数据 处理 。该 系 统不 仅 对 物 探 信 息进 行 管理 ， 同 时 具 备 常 规 导 线 测 量 及 G P S RT K 放 样 测 量 资料 的处 理功 能 。用该 系 统建 立 的区 域 高程 模 型 与 我公 司 自己开 发 软 件 对 RT K 测 量 成 果 高 程 的处 理 完全 一致 。 5 可 视 化 二 维 勘 探 测 线 的 设 计 。根 据 测 线 剖 面 、 满覆 盖端 点 以及 井控 端 点等 要 求 ， 可 直 接 在 图形 上 进 行 测 线设 计 ； 同时 具 备 测 线过 障 碍 物 时对 拐 点 设计、 测线平移、 伸长缩短等变更及单点偏移设计等 功 能 。 6 G P S导 航 功 能 。与 手 持 GP S连 接 可 实 现 本 机 导航 。 除上述等功能在 L G工程实现对物探信息成功 管 理外 ， 还 测试 了 系 统 自主 导 航 、 坐 标 系 统 转 换 、 生 产进度 管 理 、 各 类报 表 图 的 输 出等 功 能 ， 取 得 了 良 好 效果 。 4 结束 语 通 过 3 S技 术 的充 分 、 合 理 运 用 及 科 学 、 严 密 的 施 工组 织 ， 按 期 、 优 质 、 高 效 完 成 了 L G 工 程 物 探 测 量 工作 ， 资料 于 2 0 0 7年 4月 2 7 ～ 2 8 日顺 利 通 过 专 家 组 的验 收 。 P 6数据 分 辨 只有 5 ． 8 m， 一 定 程 度 上 影 响 到 高 精度地震勘探激发、 接收点平面位置的精准设计 。 G P S RT K 技 术正 向 VRS 虚 拟 参 考 站 方 向发 展 ， 它 使 有 限 的设 备 覆 盖 更 大 区 域 ， 且 定 位 精 度 稳 定 、 误 差 分布 均匀 ； 但 对于 物 探测 量 这 类 设 备投 入 密 集 、 流动性大的施工方法 ， 采用 GP RS ／ C DMA 通信 建 立 单基 站 网络 RT K 测量 将 更为 高效 。 S e i s P I MS系统集 物 探 采集 数 据 处 理 、 信 息 管 理 分析 、 计算机辅助成图等功能于一体 ， 构成了一套具 备 施 工设 计 、 生 产 指 挥 、 质 量 监 控 、 领 导决 策 等 多 种 能力的物探专业综合信息管理平台。 参 考 文 献 E l i徐绍铨 ， 张华海 ， 杨 志强 ， 等． GP S测 量原 理及应 用 [ M] ． 武汉 武汉测绘科技 大学出版社 ， 1 9 9 8 ． [ 2 ]吉 渊明 ， 赵水 泉． 曲面拟 合法 求 G P S网正常 高 的几点认 识 [ J ] ． 测绘通报 ， 1 9 9 8 ， 3 4 7 1 8 - 2 0 ． E 3 ]杨柳 ， YA NG L I U． 全站仪 的二 次开发 兼谈 TP S 1 0 0 0 系列全站仪机载物探测量软件[ J ] ． 测绘通报， 2 0 0 0 ， 3 6 1 0 38 - 4 0． [ 4 ]樊 红 ， 詹小 国． Ar c ／ I n f o应用与 开发 技术[ M] ． 武 汉 武 汉 大 学出版社 ， 2 0 0 2 ． E S ]费鲜芸 ， 张志 国 ， 高祥伟 ， 等． S P O T5城 区影 像几 何精 校 正点位和面积精度研 究『 J ] ． 测绘科 学 ， 2 0 0 7 ， 3 2 1 1 0 5 】 07 ． 修改 回稿 日期 2 0 0 9 1 0 1 8 编辑韩 晓渝 3 7 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载