梁小蓮（中海油信息科技有限公司湛江分公司，廣東湛江 524057）

簡(jiǎn)述微波通信技術(shù)在南海西部海域油氣田的應(yīng)用及發(fā)展

梁小蓮
（中海油信息科技有限公司湛江分公司，廣東湛江 524057）

2016年微波通信技術(shù)南海西部海域潿洲油田群首次應(yīng)用，傳輸距離為60km以內(nèi)，帶寬為2M。隨著微波通信技術(shù)的發(fā)展，南海西部環(huán)海南島海域的四個(gè)油氣田在2012至2015年間完成了微波通信網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋，實(shí)現(xiàn)了90-130km的微波傳輸，且?guī)拞蜗蚩蛇_(dá)20M。十年來(lái)，南海西部海域油氣田深入研究微波通信技術(shù)在海上的建設(shè)并成功應(yīng)用，為油氣田的勘探開(kāi)發(fā)提供信息化高速公路。

微波通信技術(shù)；南海西部海域油氣田；發(fā)展

1　微波通信技術(shù)簡(jiǎn)介

微波是指頻率為300MHz～300GHz的電磁波，是無(wú)線電波中一個(gè)有限頻帶的簡(jiǎn)稱，即波長(zhǎng)在1m（不含1m）到1mm之間的電磁波，是分米波、厘米波、毫米波和亞毫米波的統(tǒng)稱。微波通信具有通信容量大，建設(shè)速度快，質(zhì)量穩(wěn)定，通信可靠，維護(hù)方便，費(fèi)用相對(duì)較低，易于跨越復(fù)雜地形等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代通信的一種重要傳輸手段。

隨著微波通信技術(shù)的發(fā)展及成熟應(yīng)用，十年來(lái)，南海西部海域油氣田深入研究微波通信技術(shù)在海上的建設(shè)并成功應(yīng)用，為油氣田的勘探開(kāi)發(fā)提供信息化高速公路。

2　潿洲油田群微波通信技術(shù)的應(yīng)用

2.1潿洲油田群無(wú)線通信發(fā)展需求

潿洲油田群三個(gè)海上采油平臺(tái)W12-1、自強(qiáng)號(hào)、W11-4的主要通信路由在2006年之前只有衛(wèi)星通信，三個(gè)平臺(tái)的衛(wèi)星通信帶寬均為512K，在這個(gè)帶寬中需要傳輸話音業(yè)務(wù)，以及Maximo、Lotus和 Internet等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，隨著生產(chǎn)作業(yè)以及平臺(tái)業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，迫切需要一種無(wú)線寬帶通信技術(shù)的推廣和應(yīng)用。綜合考慮和分析了當(dāng)前的無(wú)線寬帶技術(shù)，結(jié)合海上通信應(yīng)用的復(fù)雜情況，采用了數(shù)字微波技術(shù)。

2.2微波通信技術(shù)解決方案

數(shù)字微波技術(shù)在陸地上的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是，由于海面?zhèn)鬏敆l件的惡劣性，每天的潮汐、波浪的起伏都會(huì)引起信號(hào)的深衰落以及多徑干擾，同時(shí)超遠(yuǎn)的海面距離受到地球曲率半徑的影響，因此在海面上建立數(shù)字微波通信系統(tǒng)，必須經(jīng)過(guò)實(shí)地的調(diào)研、軟件模擬、系統(tǒng)實(shí)地試驗(yàn)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集分析等步驟，再綜合考慮頻率規(guī)劃、天線掛高、傳播余隙、衰落儲(chǔ)備余量、路徑計(jì)算、傳輸容量設(shè)計(jì)、系統(tǒng)接口、周圍氣候和環(huán)境狀況等因素后，對(duì)于海面?zhèn)鬏斶@樣一個(gè)特殊的傳輸空間進(jìn)行一個(gè)整體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成之后選擇最合適的微波設(shè)備，規(guī)劃整體的數(shù)字微波網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件模擬的結(jié)果，海上三個(gè)采油平臺(tái)W12-1、W11-4A、W103分別和湛江基地建立獨(dú)立的通信業(yè)務(wù)，因此需要建立三套獨(dú)立的微波通信系統(tǒng)，即海上每個(gè)點(diǎn)單獨(dú)通過(guò)微波傳輸?shù)綕迧u上，再通過(guò)潿洲島上運(yùn)營(yíng)商的傳輸干線傳輸?shù)秸拷貦C(jī)房，所選擇的微波系統(tǒng)設(shè)備型號(hào)為MDS LEDR 400 MHz，平臺(tái)與陸地的數(shù)據(jù)通信的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示：（以W12-1為例，其他兩個(gè)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與W12-1類似）。

圖1　平臺(tái)與陸地的數(shù)據(jù)通信的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

無(wú)線傳輸系統(tǒng)的容量取決于每個(gè)平臺(tái)的用戶數(shù)量和平臺(tái)的業(yè)務(wù)種類，考慮到平臺(tái)數(shù)量的增加和業(yè)務(wù)的增加，應(yīng)在初期基礎(chǔ)上保留一定的富余，潿洲油田群各平臺(tái)微波帶寬容量為2M。

2.3潿洲油田群微波通信技術(shù)實(shí)施應(yīng)用效果

自微波開(kāi)通以來(lái)，潿洲油田群的微波數(shù)據(jù)鏈路對(duì)平臺(tái)的生產(chǎn)和生活中發(fā)揮了巨大的積極作用，其帶寬和網(wǎng)絡(luò)速度發(fā)生了質(zhì)的變化，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

1）很好地保證了油田與生產(chǎn)密切相關(guān)的MAXIMO和LOTUS等軟件的應(yīng)用，保證了鉆井完井實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)和WEB辦公自動(dòng)化等業(yè)務(wù)，為平臺(tái)上的生產(chǎn)提供了信息支持，大大提高了生產(chǎn)辦公效率，原先衛(wèi)星通信狀態(tài)下的MAXIMO、LOTUS等辦公軟件的使用速度提高了幾十倍、甚至幾百倍。

2）為一些新技術(shù)的應(yīng)用提供了支持，例如會(huì)議電視、視頻監(jiān)控和圖象傳輸業(yè)務(wù)等等。

3　環(huán)海南島微波通信技術(shù)的研究與應(yīng)用

3.1環(huán)海南島海域油氣田通訊狀態(tài)

中海油環(huán)海南島海域分布著四個(gè)油氣田，分別為文昌油田、、東方氣田、樂(lè)東氣田、崖城氣田。隨著海上平臺(tái)信息化建設(shè)的快速發(fā)展，原有以衛(wèi)星為主的通訊模式已經(jīng)越來(lái)越不能滿足要求，四個(gè)油氣田分別于2012年-2015年間引入超遠(yuǎn)距離微波通訊方式，建成了環(huán)海南島微波網(wǎng)，滿足了海上平臺(tái)日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)通訊需求。

3.2環(huán)海南島微波網(wǎng)建設(shè)的解決方案

上面講述到的潿洲油田群的微波系統(tǒng)傳輸距離一般不超過(guò)60km。環(huán)海南島油氣田距離陸地為90-130km，原有微波系統(tǒng)無(wú)法滿足傳輸需求，因此需要對(duì)原有系統(tǒng)加以研究、優(yōu)化和二次開(kāi)發(fā)，提高鏈路的傳輸距離和穩(wěn)定性。

3.3原有微波系統(tǒng)的優(yōu)化

對(duì)衰落的控制：使用自適應(yīng)調(diào)制及多波速空時(shí)編碼方式克服衰落。有8種調(diào)制方式（BPSK-64QAM）自動(dòng)調(diào)節(jié)而不丟包，克服由于阻擋物快速移動(dòng)或短暫的信號(hào)快衰落；多波束空時(shí)編碼技術(shù)將信號(hào)發(fā)送多次并重新合并，以消除不同相位信號(hào)之間相互抵消的作用；

對(duì)信號(hào)色散的控制：通智能OFDM技術(shù)來(lái)解決信號(hào)色散問(wèn)題。信號(hào)以更長(zhǎng)的時(shí)間發(fā)送，回波到達(dá)時(shí)原始信號(hào)還在被處理；頻譜被劃分為多個(gè)獨(dú)立的、互相正交的子載波，每個(gè)子載波的波峰對(duì)應(yīng)其他子載波的零值；

K型衰落及波導(dǎo)型衰落的控制：用空間分集克服。在兩端天線的垂直端放置多個(gè)天線，提高天線增益，增加提供不相關(guān)的冗余路徑；

干擾：智能動(dòng)態(tài)頻率選擇，ARQ及以太網(wǎng)壓縮克服。動(dòng)態(tài)頻率選擇，增加頻譜分析功能，持續(xù)監(jiān)聽(tīng)所有信道，采用TDD和TDD+FDD兩種方式，若產(chǎn)生干擾，自動(dòng)切換到最可靠信道[1]。

3.4微波雙工濾波功放的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

在微波傳輸過(guò)程中，需要通過(guò)微波天線將微波信號(hào)進(jìn)行傳輸和接收，目前現(xiàn)有的微波系統(tǒng)只能完成0-60km之間的距離傳輸工作，對(duì)于長(zhǎng)距離的傳輸，由于空氣對(duì)微波信號(hào)的衰減，現(xiàn)有天線的無(wú)法實(shí)現(xiàn)傳輸。另外，現(xiàn)有的微波傳輸設(shè)備只能實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)的單向傳輸，雙向傳輸必須設(shè)置兩套設(shè)備，一套負(fù)責(zé)輸出，另外一套負(fù)責(zé)輸入，造成設(shè)備傳輸?shù)陌惭b較為復(fù)雜。

圖2　微波雙工濾波功放內(nèi)部結(jié)構(gòu)

雙工濾波收發(fā)裝置由信號(hào)發(fā)射器、雙工器、功率放大器、隔離器、低噪聲放大器濾波器和天線組成。兩個(gè)雙工器配合功率放大器和低噪聲放大器及濾波器工作，在同一端口將頻率A的微波信號(hào)放大并發(fā)射出去，同時(shí)可在同一端口將頻率為B的信號(hào)接收并放大傳入設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)收發(fā)在同一設(shè)備內(nèi)完成，從而實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)的長(zhǎng)距離傳輸功能，可實(shí)現(xiàn)130km以上的傳輸距離。目前環(huán)海南島微波網(wǎng)的建設(shè)已經(jīng)全部完成，微波系統(tǒng)設(shè)備選型PTP 5800/6000，帶寬可達(dá)單向20M，為環(huán)海南島的油氣田已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了微波網(wǎng)的全覆蓋，極大提高了各油氣田的信息化水平，為數(shù)字化油田建設(shè)提供了可靠的信息化通道。

4　南海西部海域油氣田平臺(tái)微波系統(tǒng)發(fā)展展望

隨著南海西部深水勘探開(kāi)發(fā)的大發(fā)展，環(huán)海南島微波實(shí)現(xiàn)向深水的覆蓋是我們下一步需要進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)的課題，研究可以在150km以上穩(wěn)定運(yùn)行的微波系統(tǒng)。合理利用目前已有的陸地基站資源，采用一跳或者多跳接力模式，研究解決150-300km的深水油氣田的微波覆蓋問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)深水油氣田微波網(wǎng)的全覆蓋，為南海西部海域油氣田平臺(tái)提供信息化高速公路。

[1] 劉成林，羅東紅，張麗萍.半潛式平臺(tái)ESP試油新工藝與測(cè)試方法[J].油氣井測(cè)試，2009，（02）.

Application Brief Microwave Communication Technology and Development in the South China Sea Oil and Gas Fields of the Western

Liang Xiao-lian

2016 Weizhou oilfields microwave communication technology applications Western South China Sea for the first time，the transmission distance is less than 60km，bandwidth is 2M.With the development of microwave communication technology，the four South China Sea oil and gas fields in West Central Hainan waters in 2012 and 2015 to complete the full coverage of the microwave communication network，microwave transmission to achieve a 90-130KM，and one-way bandwidth of up to 20M.For decades，Western South China Sea oil and gas fields in-depth study of microwave communication technology in the construction of the sea and the successful application，provide information highway for the exploration and development of oil and gas fields.

microwave communication technology；Western South China Sea oil and gas fields；development

TE53

A

1003-6490（2016）03-0020-02

2016-03-16

梁小蓮（1979—），女，廣東湛江人，工程師，主要從事海上油氣田通訊網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)管理工作。