(一)鉆孔軌跡參數(shù)測(cè)量原理

1.頂角測(cè)量原理

鉆孔某點(diǎn)的頂角是該點(diǎn)鉆孔軸線的切線與鉛垂線夾角。測(cè)出的角度應(yīng)符合兩個(gè)條件:一是反映測(cè)點(diǎn)孔軸切線與鉛垂線的夾角,二是該角在鉆孔彎曲平面內(nèi)。

利用地球重力場原理測(cè)量頂角。測(cè)量敏感元件可以是自由液面、機(jī)械重錘、沿環(huán)形槽或球面自由滾動(dòng)的球體,或者在球形或環(huán)形液面上游動(dòng)的氣泡等。

2.方位角測(cè)量原理

鉆孔某點(diǎn)的方位角是該點(diǎn)鉆孔軸線的切線在水平面上投影與正北方向(真北)的夾角。而地球的正北方向與地球磁場北極(磁北)是不一致的,有一個(gè)磁偏角。磁偏角是隨地區(qū)位置而改變的。為了獲得真方位角數(shù)值,必須對(duì)羅盤測(cè)得的磁方位角進(jìn)行磁偏角校正。

α=α'±λ (7-16)

式中:α為真方位角,(°);α'為磁方位角,(°);λ為磁偏角,(°),東磁偏角為正值,西磁偏角為負(fù)值。

在無磁性干擾或干擾很小的孔段中,可直接用羅盤測(cè)得磁方位角。在有磁屏蔽(如在套管內(nèi)磁干擾極大或存在磁性礦體)的孔段中,因?yàn)榇裴樖ザㄏ蚰芰?所以必須在地面測(cè)定一方向,并將此已知方向用一定的方法引到孔內(nèi)測(cè)點(diǎn),先求出測(cè)點(diǎn)處的終點(diǎn)角,然后換算出方位角。目前主要采用陀螺慣性定向法。

(二)鉆孔測(cè)斜儀器的分類

鉆孔測(cè)斜儀類型繁多,根據(jù)測(cè)量原理可把測(cè)斜儀分為磁性測(cè)斜儀和陀螺測(cè)斜儀兩大類,如表7-1所列。

表7-1 鉆孔測(cè)斜儀分類一覽表

(三)國產(chǎn)測(cè)斜儀及主要技術(shù)性能

隨著我國鉆探技術(shù)的發(fā)展,國產(chǎn)鉆孔測(cè)斜儀的測(cè)量孔深與精度不斷提高。常規(guī)測(cè)斜儀的下孔方式有:電纜式、自浮式、鋼絲繩或投測(cè)式等;測(cè)量方式有:單點(diǎn)、多點(diǎn)、連續(xù)及單點(diǎn)、多點(diǎn)存儲(chǔ)式等;鉆孔頂角測(cè)量范圍有:小頂角高精度、大頂角及水平孔測(cè)量等。國產(chǎn)中小直徑地質(zhì)鉆探常規(guī)測(cè)斜儀及主要技術(shù)性能參數(shù)如表7-2和表7-3所列。

表7-2 部分國產(chǎn)磁性測(cè)斜儀主要技術(shù)性能表

(四)鉆孔測(cè)斜儀選擇原則

1)在磁性礦區(qū)及套管、鉆桿內(nèi)測(cè)斜,必須選用抗磁性干擾的儀器。

2)在非磁性礦區(qū)的常規(guī)地質(zhì)鉆探,盡可能選用常規(guī)的磁性測(cè)斜儀,不要盲目追求高精度儀器,以節(jié)約儀器成本及綜合費(fèi)用。

3)高精度垂直孔,應(yīng)選擇小頂角、靈敏度及分辨率高的儀器。鉆孔頂角≥60°時(shí),應(yīng)選擇大頂角測(cè)量儀器。

4)鉆孔軌跡精度要求較高,進(jìn)行導(dǎo)向鉆進(jìn)時(shí),盡量選擇隨鉆測(cè)量系統(tǒng)。

5)煤層氣、天然氣鉆孔及煤礦井下測(cè)斜,應(yīng)選用防爆型測(cè)斜儀。

6)淺孔可選單點(diǎn)測(cè)斜儀,200m以深應(yīng)選多點(diǎn)測(cè)斜儀,以提高測(cè)斜效率。

7)為提高深孔的測(cè)量精度,盡量不用氫氟酸玻璃管刻痕測(cè)量方法。

8)由于深孔溫度高,水壓大,應(yīng)選擇耐溫、密封性能滿足孔深要求的儀器。

9)所選測(cè)斜儀探管大外徑應(yīng)小于鉆孔小直徑處孔內(nèi)測(cè)量的安全直徑。

10)用電纜(或鋼絲繩)測(cè)斜時(shí)應(yīng)配孔深計(jì)數(shù)器,或在電纜(鋼絲繩)上設(shè)置孔深標(biāo)志。