張海波

【摘要】 隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人類對(duì)能源的需求越來越大，海洋石油勘探開發(fā)已上升為國家重要的能源戰(zhàn)略。在海洋石油開采過程中，勘探開發(fā)數(shù)據(jù)以及視頻圖像傳輸在海洋石油生產(chǎn)、日常管理以及應(yīng)急指揮過程中發(fā)揮著舉足輕重的作用，受限于海上作業(yè)環(huán)境的復(fù)雜性和通訊方式的局限性，滿足大帶寬承載需求的微波技術(shù)已成為海陸間主要的通訊手段。

【關(guān)鍵詞】 微波技術(shù) 海洋石油生產(chǎn) 數(shù)據(jù)傳輸目前海上油氣生產(chǎn)主要有衛(wèi)星通訊、微波通訊、短波通訊等幾種數(shù)據(jù)傳輸手段，相比衛(wèi)星通訊延時(shí)較大、性價(jià)比相對(duì)較低以及短波通訊穩(wěn)定性較差的劣勢(shì)，微波通訊所具備的建設(shè)快、投資小、應(yīng)用靈活、滿足大帶寬承載要求等特點(diǎn)無疑成為海洋油氣生產(chǎn)最重要的傳輸手段。本文將從技術(shù)應(yīng)用的角度出發(fā)，通過對(duì)微波技術(shù)的研究和探討，詳細(xì)闡述微波技術(shù)在海洋石油生產(chǎn)過程中發(fā)揮的重要作用。

一、微波傳輸原理

我國微波通信廣泛應(yīng)用L、S、C、X諸頻段，K頻段的應(yīng)用尚在開發(fā)之中。微波通信的主要方式是視距通信，超過視距以后需要中繼轉(zhuǎn)發(fā)。主要原因是：一方面微波波長短，具有視距傳播特性。而地球表面是個(gè)曲面，電磁波長距離傳輸時(shí)，會(huì)受到地面的阻擋。為了延長通信距離，需要在兩地之間設(shè)立若干中繼站，進(jìn)行電磁波轉(zhuǎn)接；另一方面微波傳播有損耗，隨著通信距離的增加信號(hào)衰減，有必要采用中繼方式對(duì)信號(hào)逐段接收、放大后發(fā)送給下一段，延長通信距離。

二、微波系統(tǒng)主要設(shè)備

微波系統(tǒng)的主要設(shè)備室外傳輸天線、室外單元、饋線、室內(nèi)單元等。為了把電波聚集起來成為波束，送至遠(yuǎn)方，一般都采用拋物面天線，其聚焦作用可大大增加傳送距離。

三、微波技術(shù)在海洋石油生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

以渤海灣為例，目前海上共有幾十個(gè)油田群，每個(gè)油田群由一個(gè)中心平臺(tái)和幾個(gè)井口平臺(tái)（小平臺(tái)）組成，油田群的主平臺(tái)和井口平臺(tái)之間通過微波或海底光纜進(jìn)行通信，主平臺(tái)與陸地之間的通信采用微波和衛(wèi)星雙鏈路，互為冗余和備份。

3.1視頻圖像傳輸

由于海上油氣生產(chǎn)設(shè)施屬于高危作業(yè)環(huán)境，為加強(qiáng)生產(chǎn)和安全管理，在生活區(qū)、井口生產(chǎn)區(qū)均已安裝了一定數(shù)量的高清攝像頭，如何確保作業(yè)圖像實(shí)時(shí)傳輸?shù)疥懙刂笓]中心，以便專家及時(shí)進(jìn)行決策成為海陸間信息交互的一個(gè)重要關(guān)注點(diǎn)。

目前國內(nèi)的近海油田群基本上是由一個(gè)中心生產(chǎn)平臺(tái)和若干個(gè)小生產(chǎn)平臺(tái)組成，小平臺(tái)的視頻圖像通過海底光纜或支線微波鏈路傳輸?shù)街行钠脚_(tái)視頻服務(wù)器，最終由中心平臺(tái)將視頻信號(hào)傳輸?shù)疥懙刈鳂I(yè)中心，以720P高清攝像頭為例，單路復(fù)合流帶寬占用值為2～4Mbps左右；以總部同時(shí)調(diào)取油田群三路視頻圖像為例，為保證圖像傳輸?shù)牧鲿承?，總體傳輸帶寬要求至少要在10M以上。衛(wèi)星傳輸?shù)难舆t特點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致圖像出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象，顯然不適合多路高清視頻流的同步傳輸。而大帶寬微波技術(shù)則很好的解決了視頻流傳輸?shù)膯栴}，通過微波中繼與專線傳輸相結(jié)合的方式，即可將海上各類視頻流數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端作業(yè)中心。

3.2生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸

由于海洋石油生產(chǎn)的復(fù)雜性，其生產(chǎn)成本遠(yuǎn)高于陸地開采成本，為確保海上油氣生產(chǎn)的順利開展，陸地指揮人員需要對(duì)油井生產(chǎn)及其相關(guān)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、預(yù)警，以保證生產(chǎn)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)并及時(shí)制定出合理的維修計(jì)劃。微波技術(shù)在海洋石油勘探開發(fā)領(lǐng)域大范圍應(yīng)用之前，海上油氣生產(chǎn)設(shè)施多年來仍在一直沿用98年以來實(shí)現(xiàn)的衛(wèi)星通信建立海上與陸地間的唯一數(shù)據(jù)通信鏈路，但由于衛(wèi)星信道費(fèi)用較高，大部分油氣生產(chǎn)設(shè)施從控制成本的角度出發(fā)只能選擇租用低帶寬衛(wèi)星信道，往往數(shù)據(jù)量比較小的報(bào)表也要花費(fèi)幾分鐘才能傳送到陸地，海上油田的各種生產(chǎn)信息化應(yīng)用及推廣遇到了傳輸瓶頸。隨著微波技術(shù)的應(yīng)用和推廣，海上油氣生產(chǎn)設(shè)施的注水泵、電潛泵、透平發(fā)電機(jī)以及中控DCS等大量油氣生產(chǎn)數(shù)據(jù)及設(shè)備數(shù)據(jù)逐步回傳到陸地，傳輸能力的提升有力的推動(dòng)了各種生產(chǎn)信息化業(yè)務(wù)在海洋石油勘探開發(fā)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，為海洋石油生產(chǎn)提供了新的發(fā)展動(dòng)力。

3.3語音傳輸

微波技術(shù)的推廣應(yīng)用也推動(dòng)了海上語音傳輸業(yè)務(wù)的變革，IP電話與模電話相比，具有通話清晰、安裝靈活、可移動(dòng)性好等諸多優(yōu)勢(shì)，但對(duì)傳輸帶寬有一定的要求，正是基于大帶寬微波在海上油田的應(yīng)用，推動(dòng)了海上各油田生產(chǎn)設(shè)施IP電話應(yīng)用的大范圍推廣。

四、結(jié)束語

微波技術(shù)的應(yīng)用搭建起了海陸間信息傳輸?shù)母咚俟?，油井遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程專家診斷等一系列應(yīng)用大大提升了海洋石油開采效率。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，遠(yuǎn)距離大帶寬微波將引起新一輪技術(shù)變革，無人值守遠(yuǎn)程監(jiān)控的油田生產(chǎn)模式將逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。