油气田井口智能控制中的北斗数据传输技术分析

王学锋,蒋 瑞

（西安众望能源科技有限公司, 陕西 西安 710000)

摘 要：针对油气田井口智能控制系统在偏远地区数据传输实时性和可靠性问题，分析了北斗短报文通信技术的应用可行性。搭建实验平台测试了不同环境条件下的传输性能,获得系统平均传输时延1.25~2.158,丢包率0.08%~0.65%。结果表明,晴天条件下传输成功率达99.99%,雨天和沙尘天气下仍保持>95%;抗干扰测试中，100m处200MW干扰源下误码率<10°，脸证了该技术在油气田井口智能控制中的适用性。

关键词：油气田；井口控制；北斗导航；短报文遇信；传输性能

油气开采过程中，井口设备安全运行直接关系到生产效率和人员安全。随着油气田向偏远、复杂地区拓展，传统通信方式难以满足分散井场的数据传输需求。有线通信受地形限制，架设成本高；无线电台覆盖范围有限；移动通信网络在偏远地区信号覆盖不足。研究发现，北斗卫星导航系统凭借其全天候、全地城覆盖特性，短报文通信功能可实现复杂地理环境下的稳定数据传输。研究通过实验测试，系统分析北斗短报文通信技术在油气田井口智能控制中的性能指标，探讨恶劣环境对通信质量的影响规律，并完善天线安装、协议优化等关键技术，为油气田智能化建设提供可靠的通信解决方案。

1 油气田井口智能控制系统概述

油气田井口智能控制系统是集数据采集、监测预警、远程控制于一体的综合自动化系统。系统通过布设于井口的压力、温度、流量等传感器，实现对生产参数的实时监测，并依据采集数据对井口设备进行智能调节和控制。系统架构主要由现场层、网络层和管理层构成，现场层负责数据采集与执行控制，网络层承担数据传输任务，管理层完成数据处理与决策指令下达。智能控制系统对数据传输提出严格要求。关键生产参数的采样周期通常为100ms～1s，系统要求数据传输延迟<2s,可靠性达到>99.9%。数据传输内容包括工艺参数、设备状态、报警信息和控制指令等，数据包大小一般在50~200Byte之间。现有通信方式在油气田应用中存在明显局限。

2 北斗短报文通信技术原理

2.1 北斗导航系统构成

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段组成。空间段包括3颗地球静止轨道卫星（GEO)、3颗倾斜地球同步轨道卫星（IGSO)和24颗中圆轨道卫星（MEO)，形成了覆盖全球的导航定位网络。GEO卫星位于赤道上空35786km处，主要提供区域增强服务；IGSO卫星轨道倾角为55°,可增强亚太地区信号覆盖；MEO卫星分布在3个轨道面上,轨道高度为21528km，为全球用户提供基本服务。地面段由主控站、注入站和监测站构成，负责系统运行监控、轨道确定、时间同步等任务。用户段则包括各类北斗接收机及其应用终端，用于接收卫星信号并完成定位导航和短报文通信功能。

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