4、钻孔测斜与测斜数据的鉴别

四、钻孔测斜与测斜数据的鉴别

读者对象：地质、探矿技术人员

完稿时间：2007年8月18日

提示：

钻孔弯曲，即钻孔在施工过程中顶角与方位角的变化，具有一定的规律性。下入钻孔测斜的仪器需要校正、监测。作为钻孔编录的地质人员和技术负责人，在你看到施工单位提供的测斜数据时，你是否能够及时鉴别这些数据的真实性和可靠性？这份技术指导材料希望能对你有所启发，有所帮助，并使你的鉴别能力不断在实践中得到提高。

正文：

一、目前存在的问题

从收回的完工《钻孔技术文件》中发现，在机械岩心钻探工程钻孔的六项质量指标中，钻孔弯曲度的测量指标，质量矛盾比较突出，存在的主要问题大体如下：

1．测斜仪无人校正

不校正，则不了解仪器的灵活性、可靠性和仪器本身存在的误差。虽然仪器在出厂时进行过校正，并标有经校正后的误差，但在使用过程中也必须校正。甚至说有的新仪器下孔使用不久，就可能产生新的误差。更何况目前的仪器下孔使用多次、几个钻孔，甚至几个月，一年也不校正一次。

2．孔内只下一个仪器

一个仪器，不能实现仪器之间的相互对比、监测，更不能实现同类仪器在允许误差范围内取平均值。所以，仪器所提供的数据是否准确，令人可疑。

3．顶角和方位角不符合钻孔自然弯曲规律

从收回的钻孔资料表明：部分钻孔测斜资料，不符合钻孔的自然弯曲规律，也不符合仪器本身所存在的精度与误差应显示的规律。

4．无超差钻孔

多个矿区、数十个钻孔，甚至千米孔，孔孔不超差，当然是件好事。但是，考虑到地层本身的导斜因素，技术工艺因素，综合分析，资料的真实性值得质疑。

5．斜孔钻孔方位角测斜数据和设计参数完全一致

设计钻孔方位角85°，几百米的钻孔，50米测斜一次，测得的数据也一直是85°，一度不差，实属罕见。就是经过校正的仪器，也存在精度误差，不可能一度不差。

6．测斜资料的填写与整理也存在问题

如：某矿区某孔，终孔孔深315.86米，全孔测斜7次，测斜结果如下：

该孔资料存在的问题为：

（1）倾角90°不会有方位角，仪器磁针停在某一位置，并不是钻孔的方位，前两个测点，资料中填340°，无实际意义；

（2）顶角不大于1°，不提供方位角。因为磁针式测斜仪（如：XJL-42型）本身的测量精度，顶角为1°。即所测顶角为1°时，很可能实际为0°，所以当顶角在≤1°，没必要提供方位角。该孔的前4个测点，顶角均≤1°，可资料中均把方位角填为340°，没必要。

（3）该孔5、6、7三个测点，方位角均为340°，也不够正常，因磁针式测斜仪自身的方位角精度在2－4°之间。即便是340°，读数可能是336°或344°，不可能1°不差。全孔方位角都是340°，此资料则缺乏真实性。

7.0°也是方位角

有的钻孔，顶角为0°时，资料中方位角也填0°。可能填写者的意思知道无方位角，但不知道0°也是方位角。

8.方位角多孔一个值

某矿区施工7个钻孔，其中∶三个钻孔的方位角都是190°，两个钻孔的方位角都是210°，是巧合还是造假?

9.多点方位角一个值

某矿区斜孔，设计方位角85°，设计倾角80°，终孔孔深433.20m,共测斜23次。前6个测点方位角都是81°，倾角都是78.5°; 7～23个测点(至终孔),方位角全是85°，倾角全是80°。该孔资料说明什么：

（1）如果资料真实，说明开孔安装时就出现错误。为什么不按设计方位角85°，倾角80°安装？

（2）多个测点方位角、倾角都是一个值，可信度低，不真实。

（3）不符合钻孔自然造斜规律。

总而言之，问题多多。需要规范，需要提高施工人员的素质，需要提高钻孔地质编录人员对测斜资料的鉴别能力和监督水平。

二.应当如何测斜

1．仪器的解读

ＸJL－42型，即：Ｘ－小口径，J－金刚石钻孔用，L－罗盘磁针式测斜仪，42－仪器外径42ｍｍ。该仪器可测方位角，也可测顶角，是目前小口径钻孔常用的测斜仪。

XJD－42型，即：X－小口径，J－金刚石钻孔用，D－定盘测斜仪，42－仪器外径为42ｍｍ。该仪器专测钻孔顶角，精度较高。因不能测方位角，近年很少采用。

2．严格的要求

（1）如从严要求，一次应下孔4只仪器：

即：两只XJL－42型和两只XJD－42型。原地矿部勘查技术司，曾向全国推广此测斜方法。

因为，这样可以实现两只同类仪器之间的相互监测：即，两只同类仪器测得的误差，在仪器本身精度范围内，可取平均值。如，两只XJD－42型，所测顶角相差1°，可取平均值；两只XJL－42型，所测方位角相差2－4°，可取平均值。

如果，两只同类仪器所测误差，超过仪器本身精度值，甚至差别较大，则不能取平均值，说明其中一只仪器或两只仪器需要校正或修理。应在校正或修理后，在该测点重测。为实现一次下孔4只仪器，厂家配有专供安放4只仪器的测筒。

（2）一次下孔两只仪器

即：同时下孔两只XJL－42型磁针式测斜仪，也可实现同类仪器之间的相互监测。所测数据在不超过仪器本身精度误差的前提下，取平均值。

（3）一次下孔一只仪器

即：仅下孔一只XJL－42型磁针式测斜仪（目前多数施工单位均采用这一测斜方法）。在这种情况下，如何严格要求：

A.要求仪器校正

下孔仪器，要求经常校正，认为灵活、可靠，方可下孔使用。仪器箱内应有校正记录单，注明校正误差值、校正时间。每次下孔测斜时，所测资料应在＋或－去误差值后，作为正规资料填入《钻探班报表》和《钻孔弯曲度测量记录表》。

B.现场监督检查

未经校正的仪器，应加强现场监督检查，地质编录人员要经常抽检（检查仪器的灵活性、下孔前仪器定了多长时间、测斜后仪器提出时检查仪器顶卡是否顶死、读数是否符合钻孔弯曲规律）。

C.要求重新测斜

在测斜数据无规律或忽大忽小时，可要求第二次在同一孔深重测。若两次测斜数据差别较大，应要求对仪器进行校正或修理。

D.进行测点抽检

现场地质编录人员，应有意思地进行测点抽检。300－500米的钻孔，抽检2－3个测点；500－1000米的钻孔，抽检4－6个测点；不足300米的钻孔抽检1个测点。这不但必要，也是必须行使的监督职权。

E.终孔要求复测

若在施工过程中未抽检，可在终孔后按孔深不同复测2－3个或4－6个测点。复测时，地质编录人员必须在现场监督。复测后的数据若与原提供的资料比较吻合，则可信之；与原资料差别较大时，则应要求将仪器校正后，全孔复测，以复测值作为正规资料。

F.资料签字齐全

《钻孔弯曲度测量记录表》为《钻孔技术文件》之一，表中要求机长和地质编录员都要签字。签字，意味着“认可”，也是责任。

3．测斜仪的校正

（1）校正台的用途

测斜仪校正，是在校正台上进行的。目前，很多施工单位不具备这一条件。在校正台上，可校正方位角，也可校正顶角的精度。经校正后，方位角或顶角在允许误差范围内，仪器可继续使用；经校正，误差值过大，超过允许精度，应对仪器修理或更换配件后，再经校正，方可使用。

（2）校正台的型号

目前，我国生产的校正台，为JJG－1型或JYG－1型，原上海地质仪器厂和辽宁营口冶金机械厂生产。

（3）校正的前提

由于仪器在下孔过程中，总要受到一定程度的震动，或密封不严进水，仪器机械部分、磁针、顶卡等，均可能发生机械故障，影响仪器的灵活性和精度，所以必须经常校正。至少使用5－10个测点，或1－2个钻孔，也要校正一次。否则，测得的数据可信度就很差。

（4）校正台的配备

开动多台钻机的地勘单位，甚至开动多台钻机的矿区，专业地质调查队(院)，均应配备校正台。或用于自己校正，或用于检查监督。应有专业技术人员负责校正和修理工作。

（5）目前的现状

目前，这项技术工作已经被人忽略，很少有地勘单位配备校正台。原因很清楚：由于地勘单位的体制原因，无专门的监理公司和监理人员从事机械岩心钻探工程质量的监理工作。不像其他建设工程（铁路、公路、水利、建筑等工程），有专门的监理公司对施工中的工程质量进行质量监督。未形成真正的市场机制，可能有的钻孔未测斜也提供了测斜资料。

（6）“土法”校正

这里提出“土法”校正，是针对目前的现状和野外条件而言，在野外无校正台的情况下：一方面，为野外地质技术人员提供一个鉴别测斜仪灵活性、可靠性和误差的方法；另一方面，也为野外施工钻机提供一个简易校正测斜仪的方法。

A.“土法”校正的工具：罗盘、量角器、办公桌。

B.“土法”校正的方法：先在测斜仪上划一条垂直底面的母线，再将仪器用木板或书本垫不大于10°的倾斜度（垫时应注意母线放在仪器正上方），将仪器定15－20分钟即可。20分钟后，仪器的顶卡已经顶死，即可读数。在读数之前，先至上而下沿母线向桌面的延伸方向，用罗盘测量方位角。再用量角器测量母线与垂线的夹角，即顶角。所测量结果与从仪器上读得的方位角、顶角对比，视以下三种情况处理：

第一种，校正结果在仪器精度误差范围内（顶角误差在1°之内，方位角误差在2－4o之内）。说明仪器较准，可以继续使用，使用中注意消除误差值即可。

第二种，校正结果误差值稍大，经修理、校正后仍可继续使用。

第三种，校正结果误差值较大，经修理、校正后仍无大的改变，应更换某些易损配件，经校正后使用，或更换新测斜仪。

三．测斜数据的鉴别

1．应略知钻孔的自然弯曲规律

钻孔的弯曲，于地层因素、工艺因素、操作因素有密切关系，自然弯曲规律仅指地层引起的弯曲规律：

（1）钻孔顶角的自然弯曲规律

A. 设计钻孔方向或已钻成的钻孔方向，与岩层产状（倾向）方向相反的斜孔，钻孔顶角会增大或上漂，俗称顶层斜。

B.设计钻孔方向顺着岩层产状（倾向）方向的斜孔，钻孔顶角同样会增大或上漂，俗称顺层斜。

C.垂直钻孔在穿越岩层时，遇层角为锐角（10°＜γ＜90°），钻孔顶角同样会增大或上漂，俗称顶层斜。

D.设计的钻孔方向与岩层的遇层角为锐角，但γ﹤10°-15°，顺着岩层产状的斜孔，可能产生两种情况：

a.可能会沿着岩层接触面钻进，称顺层斜；

b.起初减少顶角的弯曲，当钻孔轴线经过铅垂线位置后，顶角向着方位相反的方向偏斜，使顶角继续增大，即变为顶层斜。

E.设计钻孔方向实际与岩层层面、片理平行，或遇层角小于5-10°的钻孔，会沿层面下滑。而当遇层角达到临界值时，钻孔可能继续下滑，顺层斜；也可能向相反方向发展，顶层斜。

F.钻孔顶角的变化，和遇层角关系密切。

G.金刚石钻进钻孔的弯曲规律，基本从属于以上规律，但也有其自身特点：

a.当顶角数值不大时，如：10°左右，钻孔顶角弯曲强度，随着顶角的增大而大；

b.当顶角增至40°－50°时，随着顶角的继续增大，顶角的弯曲强度逐步减小；

c.钻孔顶角弯曲强度，随孔深的增加而增大。

（2）钻孔方位角的弯曲规律：

A.当斜孔垂直岩层走向线（即遇层角γ为90°）或顺着岩层层面走向钻进（即遇层角γ为0°），其方位角变化不大，但这类情况很少，因遇层角γ很少刚好为90°或0°。在此情况下若出现偏斜，有两种情况：

a.采用回转钻进方法时，钻孔方位主要向右偏斜；

b.采用冲击回转钻进方法时，则向左偏斜。

B.如果斜孔向着岩层层面且与岩层走向呈锐角相交（即遇层角γ在0°－90°之间），其遇层角γ数值接近临界值，则钻孔的方位变化较大。在钻进过程中，钻孔将向着与岩层层面直交的方向偏斜。

C.当钻孔与岩层走向线以锐角相交，遇层角到一定数值时，钻孔会顺着岩层走向或向着岩层层面钻进。

D.如果钻孔顺着岩层倾向的方向，而与其走向线直交，则钻孔方位的变化范围可能在90°－180°之间，但最可能沿着顺时针方向变化。

E．垂直钻孔，在整体均质岩层或较厚的水平岩层中钻进，多向顺时针方向偏斜，方位变化呈伸长的螺旋线状。

在金刚石钻进中，方位角变化的总体规律是：钻孔多沿着顺时针方向，向右偏斜，有时也向左偏斜。钻孔方位的弯曲强度约在1°－7°∕100米之间。随着钻孔的不断加深，钻孔方位的变化通常趋于减小。

2．测斜数据如何鉴别

（1）首先了解矿区岩层的产状：

进入一个新矿区，或设计一个钻孔，应首先了解该矿区岩层的产状，即岩层的走向、倾向、倾角。具体到某一个钻孔，也应首先了解该孔所处岩层的产状。

（2）推测钻孔的自然弯曲规律：

矿区与钻孔岩层的产状基本清楚后，根据所设计的钻孔，直孔还是斜孔，穿过各类岩层的遇层角是多少，钻孔顶角和方位角可能如何变化，根据钻孔的自然弯曲规律进行推测，做到胸中有数。

（3）根据推测结果鉴别：

钻孔的测斜数据提供后，对照推测结果鉴别，是否有出入，还是出入很大，找出原因。确认自己的推测结果基本正确时，可实际测斜数据出入较大，应在地质编录员在现场的情况下，要求施工单位进行复测，以复测结果为依据，随着钻孔的不断加深，进一步分析测斜数据是否呈规律性。

（4）单点抽检：

对无规律性的测斜数据，如测斜仪灵活可靠，钻孔较浅（不足400米），顶角不超差，全孔在终孔孔深处抽检一个测点即可，看是否和原测斜数据吻合。若基本吻合，其资料即可放心使用；若出入较大，应在地质编录人员监督下全孔复测，使用复测后的资料。

（5）全孔复测：

A.钻孔较深（超过500米），提供的顶角超差或部分孔段超差，但方位角无规律性，应全孔复测验证。

B.钻孔较深（超过500米），提供的方位角一直在一个或两个方位上，顶角超差、不超差，均应要求全孔复测，因该资料缺乏真实性。

C．钻孔顶角超过4o以上，后来随钻孔的不断加深，顶角反而减小，或一大一小，一般属不真实资料，也应要求全孔复测。

D.所提供资料，顶角和方位角均无规律性，也应要求全孔复测。

E.检查测斜仪的灵活性、可靠性和精度误差，检查结果证明仪器不可靠时，应让施工单位尽快修理、校正后再用，修理、校正前测得的资料，也应复测。

（6）识别弄虚作假的手段与对策：

A．设计钻孔开孔前，应检查机台是否配有测斜仪。

B. 是否按《岩心钻探规程》和设计要求测斜，并提供有相应孔深的钻孔弯曲资料？

C.是否全孔未测斜，或部分测点未测斜，以造假的手段提供了资料？若对此有怀疑时，终孔后，封孔前应复测1－2个测点检查，检查结果与原资料不符时，要求全孔复测。

D.另一种弄虚作假的手段是:仪器在下孔前就已经定好了方位角和顶角，即便地质编录人员在场，有时也意思不到这一问题。特别机长在发现某一测点的顶角超差后，怕影响质量验收，可能会采用这一手段。为避免这一情况的发生，测斜时，地质编录人员应有意思的抽检，抽检的方法是：在仪器下孔前，检查仪器定时器，定了多长时间(测点越深，所定时间越长)，而后才能下孔。

E.钻孔测斜后，当测斜仪在起钻后刚取出时，及时观察仪器上的读数，即方位角与顶角，记录下来，分析和钻孔其它测点的数据是否有规律性，以鉴别真伪。

总而言之，根据目前情况分析，地质项目负责人、技术负责人、和现场地质编录员，均需掌握这方面的知识和提高鉴别能力，这只有在实践中不断提高。

四．其它需要说明的问题

1．钻孔测斜仪的种类很多，以上介绍的仅以目前金属矿小口径钻孔常用的磁针式测斜仪为主。

2．煤田勘探钻孔，在施工过程中，也可采用以上方法测斜，测得的数据作为控制钻孔弯曲的参考。终孔后，供使用的钻孔弯曲资料，以电测结果为准。

参考文献：

1．《金刚石钻探手册》，中国工程院院士刘广志主编，1991年12月“地质出版社”北京第一版。

2．《地质岩心钻探规程》，2010年12月31日，中华人民共国国土资源部新颁布的《地质岩心钻探规程》DZ/T 0227-2010中的六项质量标准。

3．《钻孔弯曲及定向钻进>,成都地质学院吴光琳/汤顺德主编,1984年10月新疆地矿局出版

Excel计算钻孔测斜成果

用Excel计算钻孔测斜成果 1 前言 在水利水电和其它工程地质勘察中，为了探明地层岩性、构造的分布情况和了解岩层的透水性，在钻孔钻进过程中，保证钻孔的铅直钻进是非常重要的。尤其对于帷幕灌浆孔，保证钻孔的铅直钻进更为重要，因为如果钻孔偏斜率超过了规程、规范允许值，则在灌浆之后，不能形成连续有效的帷幕，这就达不到防渗目的，失去了帷幕灌浆的意义。 在钻孔钻进过程中是通过测斜及时了解钻孔的偏斜情况，若钻孔偏斜超过了规程、规范或设计的要求，则应分析其偏斜的原因，采取相应的措施，即时纠正，以便使以后的钻孔在钻进过程中能保持铅直或依照规程、规范或设计要求的钻孔方向钻进。在帷幕灌浆中，保证钻孔的铅直或达到规程、规范和设计要求的允许值，是保证形成连续有效帷幕的前提。 为了达到上述要求，则必须按测斜计算公式算出其钻孔钻进过程中的钻孔偏斜值。随着计算机技术的不断发展和进步，尤其便携式计算机的出现，给我们带来了很大的方便。本人通过多个工程的实践，自己认为用Execl电子表格制作钻孔测斜成果图表，计算钻孔测斜结果非常方便和实用，现作如下介绍，以供同行共享，若有不足之处，请给予批评指教。

2 钻孔偏斜率的有关计算方法和公式 钻孔为铅直孔的连续分段测斜见图1，孔斜的计算方法如表1，计算钻孔的偏斜率和其它数据如以下公 式： 钻孔偏距： 钻孔立面投影长度： 钻孔偏斜的方位角： 钻孔的偏斜率： 钻孔的偏斜角： 表1 钻孔测斜计算方法表

3 用Excel制作钻孔测斜成果表 首先用Excel制作出如图2的表格，在表格中的段号、段位（顶、底）、段长、测点位置、观测值（偏斜角、方位角）各栏中，输入通过测斜仪测得的各项数据，而偏距（东西向、南北向）及垂直投影孔深、全孔测斜成果（偏距、偏斜率、偏斜角、方位角）各列中分别输入公式。如： 在H6中输入=D6*(SIN(PI()*F6/3600/180)*SIN(PI()*G6/180))； 在I6中输入=D6*(SIN(PI()*F6/3600/180)*COS(PI()*G6/180))； 在J6中输入 =D6*COS(PI()*F6/3600/180)+D7*COS(PI()*F7/3600/180)+D8*C OS(PI()*F8/3600/180)+D9*COS(PI()*F9/3600/180)+D10*COS(PI()* F10/3600/180)+D11*COS(PI()*F11/3600/180)+D12*COS(PI()*F12/3 600/180)+…+Dn*COS(PI()*Fn*3600/180) 在K6中输入 =SQRT(POWER(SUM(H6:Hn),2)+POWER(SUM(I6:In),2))；

钻孔偏斜率的计算公式为

钻孔偏斜率的计算公式为: δ= 、即δ=tg θ (7.1) 式中 d ——实钻钻孔的水平投影长度，亦即孔底偏距，也可称偏差； L ——实钻钻孔的立面投影长度； L 1——实钻钻孔的长度。 2001年制定的水泥灌浆施工技术规范DL/T5148-2001对于钻孔偏斜率的规定中考虑了帷幕排数因素，见表7-1。 表7-1 帷幕灌浆孔孔底允许偏差 （单位：m ） 注：①深孔钻进，孔深20m 以内，孔向应尽量保证铅直，偏斜率小于1%。 、保证孔向的主要措施 欲保证钻孔方向，在钻孔工作中应做好以下几项工作： (1)孔口段的孔向要正确，这是保证全孔能按设计孔向钻进的关键，故孔口段或安设的孔口管必须符合设计孔向的要求，可通过测斜来验证。对孔斜精度要求高的钻孔，一般均采取装设孔口管的措施。 (2)钻机立轴方向要正确，机座要稳固，如因需要，钻机需往返移动时，应采取能正确对准原孔位和孔向的可靠措施。 (3)钻进时，使用长的钻具。钻铅直孔，必要时，还可使用钻铤。 (4)变孔径时，采用导向设施。 (5)在岩石比较完整、孔内很少掉块的情况下，可在每一根或每两根钻杜间加用“导向箍”。 (6)在钻进工艺操作上，要正确地控制压九适量地给水，钻具超过一定重量时，还需考虑减压措施。 七、钻孔工作中应注意的事项 (1)按照设计规定定好孔位，孔位的偏差一般不宜大于10cm 。当遇到难于依照设计要求布置孔位阶情况时，应及时与设计部门或有关部门联系，若允许变更孔位时，则应依照新的通知，重新布测孔位。在钻孔原始记录中一定要注明新钻孔的桩号和位置，以便分析查用。 (2)在钻孔工作进行中，要严格按照规定的孔向钻进，并采取一切措施保证钻孔方向正确。 ( 3)孔径力求均匀，不要忽大忽小， 以免灌浆或压水时灌浆塞堵塞不严，漏水返浆，造成施工困难。 (4)在各钻孔中，均要计算岩芯采取率。第Ⅱ、Ⅲ次序孔和检查孔中，要注意采取岩芯，并观察岩芯裂隙中有无水泥结石、其填充和胶结的情况如何，以便逐序反映灌浆质量和效果。 (5)检查孔的岩芯可暂于保留。保留时间长短，由设计单位确定，一般讲，时间不宜过长。灌浆孔的岩芯，在描述，即可进行处理，是否要有选择性的保留，应在灌浆技术要求文件中加以说明。 (6)凡未灌完的孔，在不工作时，一定要把孔口盖住，并保护好，以免掉入物件。 (7)应准确、详细、清楚地记好钻孔记录。 d L

Excel计算钻孔测斜成果

的偏斜率和其 它数据如以下公式: 钻孔偏距： d - ^sin a) 2 +(V /sin 钻孔立面投影长度： L = 用Excel 计算钻孔测斜成果 i 前言 在水利水电和其它工程地质勘察中，为了探明地层岩性、构造的分布情况和 了解岩层的透水性，在钻孔钻进过程中，保证钻孔的铅直钻进是非常重要的。尤 其对于帷幕灌浆孔，保证钻孔的铅直钻进更为重要，因为如果钻孔偏斜率超过了 规程、规范允许值，则在灌浆之后，不能形成连续有效的帷幕，这就达不到防渗 目的，失去了帷幕灌浆的意义。 在钻孔钻进过程中是通过测斜及时了解钻孔的偏斜情况， 若钻孔偏斜超过了 规程、规范或设计的要求，则应分析其偏斜的原因，采取相应的措施，即时纠正， 以便使以后的钻孔在钻进过程中能保持铅直或依照规程、 规范或设计要求的钻孔 方向钻进。在帷幕灌浆中，保证钻孔的铅直或达到规程、规范和设计要求的允许 值，是保证形成连续有效帷幕的前提。 为了达到上述要求，则必须按测斜计算公式算出其钻孔钻进过程中的钻孔偏 斜值。随着计算机技术的不断发展和进步，尤其便携式计算机的出现，给我们带 来了很大的方便。本人通过多个工程的实践，自己认为用Execl 电子表格制作钻 孔测斜成果图表，计算钻孔测斜结果非常方便和实用，现作如下介绍， 以供同行 共享，若有不足之处，请给予批评指教。 2钻孔偏斜率的有关计算方法和公式 钻孔为铅直孔的连续分段测斜见图 1,孔斜的计算方法如表1,计算钻孔 ?i 粘孔偏斛的木平股話与立百投影乐厳團 171,, 1.-^测稱段的粘孔长度I 勲、日；、们洛测斜段的钻孔的嗝斜角； 弗、务、X 窃观懈段的钻孔水平抵誓的方位期 J ■钻孑U7L 底悅距： 卜帖礼的立面抵影也度.

钻孔测斜_防斜和纠_造_斜系统

*原地矿部地勘高新技术项目“5000m 钻探工程技术方案研究”中的专题“深孔硬岩钻进用钻孔测斜、防斜和纠(造)斜系统”的内容之一。项目编号:9505501-6。课题研究于1997年1月开始,同年12月通过评审。 　樊腊生:男,1964年生,原地矿部探矿工艺研究所高级工程师;1986年毕业于成都地质学院探矿工程系;现从事钻孔防斜、测斜的研究工作。地址:610081成都市西北桥。　江天寿:原地矿部探矿工艺研究所教授级高级工程师。 钻孔测斜、防斜和纠(造)斜系统* 樊腊生　江天寿 摘　要　收集和总结了主要科学钻探项目和结晶岩深孔取心钻探项目采用的钻孔测斜、防斜和纠(造)斜系统。 关键词　科学钻探　深孔　测斜　防斜　纠(造)斜 Deviation Surveying ,Preventing and Controlling Systems /Fan L asheng ,J iang T ianshou (Inst itute of Ex plor ation T echnolog y,Cheng du,610081) Abstract V ar io us devia tion surv eying ,pr eventing and co ntr o lling sy stems used for continental scien-tific dr illing and deep ho le drilling in cry st alline r ock are co llected and summed. Key words scient ific dr illing,deep ho le,bo re-hole surv eying ,deviatio n contr ol,ho le str aig ht ening (deflect ing) 1　钻孔防斜系统 钻孔弯曲的原因是多方面的,其中地层因素、下部钻具组合的特性及钻压是影响孔斜的3个基本因素。为此,须采取综合性的防斜工艺技术措施,目前,主要采用合理的下部钻具组合的技术措施,辅以钻压控制来达到防斜的目的。 1.1　俄罗斯(前苏联)和德国科学钻探项目采用的防斜技术 科学钻孔垂直钻进有被动垂孔钻进系统和主动垂孔钻进系统。被动垂孔钻进系统是指在钻进过程中,井底组合钻具只有防斜、纠斜和保直功能,组合钻具中没有随钻测量仪,不能随钻、随测和随纠,如钟摆钻具和满眼钻具等。主动垂孔钻进系统是指钻具组合中配备了随钻测量和纠斜系统,钻进时能实现随钻、随测和随纠。 俄罗斯(前苏联)科学钻探采用被动垂孔钻进系统,在早期的科拉C 3井中,2100m 深以内使用了在涡轮钻具上装一个特殊扶正器的钻具组合(钟摆钻具)。目前用2个或2个以上涡轮马达并列组成的满眼钻进系统,长约12m ,最小直径394mm,从地表以11～15r/min 的转速旋转,获得在4000m 深度只偏斜1°的好效果。在钻进下部孔段采用的仍是常规的钟摆式被动垂孔钻进系统。 德国K T B 先导孔的上部10濔 in (269.9mm )牙轮取心钻进采用钟摆式被动垂孔钻进系统,6in (152.4mm)绳索取心钻进沿用了地质岩心钻进防斜 方法。KT B 主孔采用了主动垂孔钻进系统,早期使用的是ZBE 5000定向钻进系统和V DS 317濎 型垂孔钻进系统,钻进效果不够满意,此时在一定孔段采用了满眼钻具和M SS 马达转向系统(导向钻进)。后在Z BE 和V DS 3的基础上研制了V DS 414濐 型和V DS 512濎 型钻具,使用后取得了令人鼓舞的结果。V DS 5适用温度200℃,使用到7200m 孔深。K T B 主孔共使用V DS 主动垂孔钻进系统80多回次,进尺3500m 以上,钻孔顶角基本保持在1°以内,水平偏距<15m 。V DS 垂孔系统能取得这样好的效果,是因为随钻测量系统随时显示井斜参数,纠斜系统有液压柱塞等部件,一旦井眼垂直方向出现偏斜时,柱塞运动会产生一与偏斜方向相反的侧向力。1.2　其它深孔采用的防斜技术 其它国家和我国在深孔和石油深井中主要采用满眼钻具和钟摆钻具防斜。钟摆钻具是通过使用大尺寸钻铤加扶正器(稳定器)来增大钟摆纠斜力(qL sin ),以抵抗地层造斜力。满眼钻具是由几个(3～5个)外径与钻头直径相近的扶正器和一些外径较大的钻铤组成,具有刚性大和填满孔眼2个特点。 扶正器是孔底钻具组合中的重要部分,要求具有小的间隙、较多的支撑面、较高的耐磨性和足够的刚度,同时要有良好的泥浆循环通路。常用的扶正器按其结构分为可换套螺旋式、整体螺旋式、整体直棱式和滚轮式4种。 瑞士北部N agr a 核废料处理结晶岩深孔Leug gen 49 　1999年第4期探　矿　工　程

测斜计算方法

测斜计算方法 C为半径为R的孔口中心，A是测线经过孔口的位置，d=CA表示偏距，α是实钻钻孔水平投影的方位角，d和α可以在孔口直接测出，θ=arctg d/L （θ为偏斜角，度数，ξ为偏斜率，以百分数表示ξ= d/L） 钻孔偏斜率的计算： d=（∑lsinθsinα）2+（∑lsinθcosα）2（开平方） 钻孔立面投影长度：L=∑l cosθ 钻孔偏斜的方位角：α= arctg∑lsinθsinα/∑lsinθcosα 钻孔偏斜率：ξ=（∑lsinθsinα）2+（∑lsinθcosα）2（开平方）/∑l cosθ 钻孔的偏斜角：θ=arctgξ 例：孔深30m,自上而下每5m测斜一次，共测六段，各段的倾斜角为：0。30‘，0。40‘， 0。50‘，1。15‘，1。35‘，1。45‘；各段的水平投影方位角分别为：20。，40。，25。，15。，5。，10。，求该孔的偏斜率，偏距，偏斜角和方位角。 解：已知：L1= L2= L3= L4= L5= L6= 5m θ1=0。30‘，θ2=0。40‘，θ3=0。50‘，θ4=1。15‘，θ5=1。35‘，θ6=1。45‘； α1=20。，α2=40。，α3=25。，α4=15。，α5=5。，α6=10。，

由三角函数查表得： sinθ1= sin0。30‘=0.0087，sinθ2= sin0。40‘=0.0116，sinθ3= sin0。50‘=0.0145，sinθ4= sin1。15‘=0.0218，sinθ5= sin1。35‘=0.0276，sinθ6= sin1。45‘=0.0305，sinα1= sin20。=0.3420，sinα2= sin40。=0.6428， sinα3= sin25。=0.4226，sinα4= sin15。=0.2588， sinα5= sin5。=0.0872，sinα6= sin10。=0.1736，cosθ1= cos0。30‘=1，cosθ2= cos0。40‘=0.9999，cosθ3=cos0。50‘=0.9999，cosθ4= cos1。15‘=0.9998，cosθ5=cos1。35‘=0.9996，cosθ6= cos1。45‘=0.9995，cosα1= cos20。=0.9397，cosα2= cos40。=0.7660，cosα3= cos25。=0.9063，cosα4= cos15。=0.9659，cosα5= cos5。=0.9962，cosα6= cos10。=0.9848，求定：钻孔偏距，偏斜率，偏斜角，方位角 第一测斜段： 东西向偏距：L1sinθ1sinα1=5*0.0087*0.3420=0.0157m 南北向偏距：l1sinθ1cosα1=5*0.0087*0.9397=0.041m 第二测斜段： 东西向偏距：L2sinθ2sinα2=5*0.0116*0.6428=0.037m 南北向偏距：L2sinθ2cosα2=5*0.0116*0.7660=0.044m 第三测斜段： 东西向偏距：L3sinθ3sinα3=5*0.0145*0.4226=0.031m

4、钻孔测斜与测斜数据的鉴别

四、钻孔测斜与测斜数据的鉴别 读者对象：地质、探矿技术人员 完稿时间：2007年8月18日 提示： 钻孔弯曲，即钻孔在施工过程中顶角与方位角的变化，具有一定的规律性。下入钻孔测斜的仪器需要校正、监测。作为钻孔编录的地质人员和技术负责人，在你看到施工单位提供的测斜数据时，你是否能够及时鉴别这些数据的真实性和可靠性？这份技术指导材料希望能对你有所启发，有所帮助，并使你的鉴别能力不断在实践中得到提高。 正文： 一、目前存在的问题 从收回的完工《钻孔技术文件》中发现，在机械岩心钻探工程钻孔的六项质量指标中，钻孔弯曲度的测量指标，质量矛盾比较突出，存在的主要问题大体如下： 1．测斜仪无人校正 不校正，则不了解仪器的灵活性、可靠性和仪器本身存在的误差。虽然仪器在出厂时进行过校正，并标有经校正后的误差，但在使用过程中也必须校正。甚至说有的新仪器下孔使用不久，就可能产生新的误差。更何况目前的仪器下孔使用多次、几个钻孔，甚至几个月，一年也不校正一次。 2．孔内只下一个仪器 一个仪器，不能实现仪器之间的相互对比、监测，更不能实现同类仪器在允许误差范围内取平均值。所以，仪器所提供的数据是否准确，令人可疑。 3．顶角和方位角不符合钻孔自然弯曲规律 从收回的钻孔资料表明：部分钻孔测斜资料，不符合钻孔的自然弯曲规律，也不符合仪器本身所存在的精度与误差应显示的规律。 4．无超差钻孔 多个矿区、数十个钻孔，甚至千米孔，孔孔不超差，当然是件好事。但是，考虑到地层本身的导斜因素，技术工艺因素，综合分析，资料的真实性值得质疑。 5．斜孔钻孔方位角测斜数据和设计参数完全一致 设计钻孔方位角85°，几百米的钻孔，50米测斜一次，测得的数据也一直是85°，一度不差，实属罕见。就是经过校正的仪器，也存在精度误差，不可能一度不差。 6．测斜资料的填写与整理也存在问题 如：某矿区某孔，终孔孔深315.86米，全孔测斜7次，测斜结果如下：