定向钻进轨迹控制误差矢量分析方法及工程应用

[摘 要] 定向钻进中,实钻轨迹与设计控制目标之间往往存在误差,误差的定量分析对轨迹调整 与精度控制至关重要。论文依据定向钻进矢量控制原理,分析研究了造斜工具实钻矢量与设计轨迹控 制矢量之间的误差,根据实际钻进轨迹参数,得出了一种误差定量化分析、产生误差综合作用方向角度 和强度的简便计算方法。如果可以确知误差产生于地层自然造斜作用,该方法还可用于地层的各向异 性分析和自然造斜作用分析。该方法在地质勘探多回次、短钻程定向钻进工程实践中取得了很好的应 用效果,在随钻测量大钻程定向钻进轨迹的快速准确调整中也具有应用价值。     

国内外星-空-地遥感数据地面应用系统综述

遥感地面系统主要实现遥感数据的接收、处理、管理和分发功能。为了研发面向地质调查的、能够处理多源海量高光谱数据的、星-空-地一体化地质勘查遥感系统, 对国内外已有的小卫星、航空、地面岩芯等遥感地面系统的特点、组成和发展方向进行了调研和分析, 调研结果可为地质勘查遥感系统的研发提供技术基础和理论支持。      

岩芯定向钻探在工程中的应用

岩芯定向技术是一项能借助钻探手段。从孔内取出定向岩芯,并进而计算出钻孔穿越岩体的各种结构面产状数据的新技术,此项技术可广泛用于工程岩体研究;水电、石油及固体矿产的地质构造分析;海洋地质调查及古地磁研究等。 本文介绍了作者研制的两种定向钻具和仪器。分别可用于完整及较破碎地层。文中介绍了钻具的原理、结构及从1984年起在工程岩体研究中的应用情况。最后根据几年来的施工经验、对几个技术问题进行了探讨。     

数字钻孔摄像在周集铁矿深部普查中的应用

在安徽霍邱周集铁矿深部普查项目中,采用了数字钻孔摄像技术,并获得了大量铁矿区地质资料。数字钻孔摄像技术形成的钻孔围岩三维立体摄像图像清晰可辨,能够直观识别出铁矿典型区域孔壁,通过优化算法精确计算出结构面产状和隙宽,并划分出优势结构面,确定出结构面的变化规律,与实际岩芯对比基本一致,获取的钻孔信息资料可靠、直观,为深部普查提供了重要参数依据。从中可以得出的结论为:1数字钻孔摄像系统在铁矿深部普查中能够发挥重要作用;2数字钻孔摄像系统能够准确有效地勘测出铁矿钻孔内地质特征;3数字钻孔摄像系统能够划分出优势结构面和确定结构面的变化规律。     

钻探方法确定岩体结构面产状

在许多地下工程中,均需确定岩体结构面产状。文章阐述了确定岩体结构面产状的两类方法及其主要特点。岩芯定向方法需专门的仪器设备,成本较高,工序多;钻探直接计算方法,属常规方法钻探,故成本低,但需要3个钻孔测斜资料。文章提出了采用立体解析几何法,依据3点钻孔测斜资料、岩芯层面角,确定岩体结构面产状的方法。该方法分为两种情况:①3点测斜资料——钻孔顶角和方位角不完全相同情况下,3点测斜资料取自1孔、2孔或3个钻孔均可以,可以采用2个向量的数量积方法确定岩石结构面产状;①来自3孔的3点测斜资料——钻孔顶角和方位角完全相同情况下,可以采用两个向量的向量积方法确定岩石结构面产状。该方法准确,简单、成本低、适用性强。进一步完善并发展了以往确定岩石结构面产状的方法。此方法得到了很好的验证。     

三维地质结构模型精度评估理论与误差修正方法研究

三维地质模型精度评估与误差修正问题已成为制约三维地质模拟技术深入发展应用的瓶颈。在综合国内外研究现状与发展趋势的基础上,提出了三维地质结构模型精度评估、误差检测、动态修正的总体研究框架。在模型精度评估方面,提出分别构建三维地质结构模型精度评估的一般理论模型、面向特定地质体的实际操作模型和地质结构构造不确定性的三维空间分布模型的研究思路,指出应重点研究地质实体自身特性、三维地质建模方法对三维地质结构模型精度的影响,解决由一般地质界面的内插误差和特殊地质体的外推误差引起的精度评估问题。在模型误差修正方面,提出基于建模初始数据的模型误差修正方法和基于建模中间结果的模型误差修正方法,在具体实现时,引入“数据 模型的可视化交互技术”。这些研究成果为建立一套完整的三维地质结构模型精度评估与误差修正的理论体系和方法体系奠定了基础,有助于完善复杂地质条件下三维地质模拟的方法与技术。     

岩芯定向技术问题

采用岩芯定向技术,可以确定地下岩层(结构面)的产状.介绍了岩芯定向技术的工序,包括打定向标记、测量定向标记和孔斜、钻取岩芯和求解地下岩层的产状工序.提出了求解地下岩层产状的立体几何方法,依据测量孔段的顶角、方位角、刻痕方位角、层面椭圆长轴方向面与钻孔轴线方向面的夹角--层面椭圆长轴终点角、层面椭圆长轴与钻孔轴线的夹角,便可求解地下岩层产状.阐述了该方法的原理和应用过程,这种求解岩层产状的方法计算原理.立体几何法与复位测量法进行了比较,二者结果比较接近.     

岩芯光谱扫描仪在紫金山矿产勘查中的应用

<正>钻探是固体矿产和能源勘查最重要的投入项目,也是矿山地质人员获取深部地质信息和品位控制的重要手段,CMS(Core Mineral Scanner)岩芯光谱扫描仪是国家重大科学仪器专项基金支持,我国首次自主研发,面向工业应用的地面高光谱设备,能够帮助勘查工作者最大限度地获得岩芯和岩屑中的地质信息。它集成了近红外     

依据测井成像资料确定岩石结构面产状

在许多地下工程中,都需要确定岩石结构面的产状。笔者叙述了岩芯定向法、钻探计算法和物探测井或井内电视法三类确定岩石结构面产状的方法及其主要特点,提出了利用立体几何数学方法,依据成像测值、井斜参数确定岩石结构面产状方法,并实现计算机编程计算。理论推导和实验均表明:计算原理正确,具有方法简单、准确的特点。     

岩芯定向技术概况及发展前景

岩芯定向技术概况地质工作者依靠钻探工程来获取地质资料已是一个大量使用的传统手段.在钻探及其他工作的基础上,他们根据三点定一平面的方法,借助多个钻孔的资料,对地下岩、矿层产状进行推断,并进一步研究地下构造.但它的可靠性是受到多种因素干扰的,而且又需要用较多的钻孔.在这个基础上,人们进一步研究如何使现用的钻探手段为地质工作者提供更多、更确切的资料问题.近代物理技术用于测井就是一个办法.但这些技术的使用是有一定局限性的.正在研究的岩芯定向技术,就是有效的措施之一.该技术是把取上来     

高分辨率中子俘获伽马能谱测井

叙述了NCGS测井的原理及元素含量计算方法;解决了现场测井中计算元素含量时必须得到的参数,如等效相对探测效率曲线的刻度、探管和井液中干扰(Fe、Ti、H)份额的扣除。用自己研制的仪器经山东几个煤田钻孔实测资料验证.计算的元素含量与岩芯化学分析对照结果,其精度不低于美国PGT公司和Schlumberger公司制造的仪器。此外,还介绍了连续测量获得的谱,经处理绘制成连续曲线,首次推出S_(511)、S_B、S_H/S_B等曲线,提供多种有用地质信息。     

面波勘探及其在沙漠地区表层地质结构调查中的应用

反射波地震勘探中面波常被视为干扰波而加以去除 ,但它却包含了丰富的有用地质信息 ;面波勘探在地形及地质条件复杂的沙漠地区浅层地质结构调查中独具优势。介绍了在新疆准噶尔沙漠地区应用面波勘探进行地层地质结构调查的技术方法及其成功实例。由于合理地选取了采集、处理参数 ,面波勘探深度超过 2 50 m,取得了满意的勘探效果。     

无人机摄影测量在矿山地质环境调查中的应用

为解决传统的人工野外矿山地质环境调查易受交通、地形影响,且劳动强度大、效率低、成本高等问题,将无人机摄影测量技术应用在矿山地质环境调查中。以长春市净月东升采石场为研究区,利用RTK（实时动态差分技术）获取地面控制点坐标,采用大疆精灵4无人机进行航空摄影,在Pix4Dmapper建立的研究区三维模型上经量测、解译等,提取研究区内矿坑面积、边坡方位、长度、高度、体积和表面积以及滑坡、崩塌堆积体和断层等矿山地质环境相关的几何信息,制作了研究区地形图、DOM（数字正射影像）和DSM（数字表面模型）,同时解译了边坡大量随机结构面迹线和产状信息。结果表明,基于无人机摄影测量技术的矿山地质环境调查可以快速获取矿山地质环境信息,获取的结构面倾向、倾角误差分别在5°和4°以内,可满足矿山地质环境调查精度要求。     

自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发与应用

为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题，提高钻探装备的自动化、智能化水平，启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作，通过钻机装备、钻探器具研制，钻探工艺技术研究并经试验示范验证，取得多项创新成果，形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配，形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系；基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制，实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化，形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术；基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究，形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术；基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制，形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术；研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术，形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。     

自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发与应用

为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题，提高钻探装备的自动化、智能化水平，启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作，通过钻机装备、钻探器具研制，钻探工艺技术研究并经试验示范验证，取得多项创新成果，形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配，形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系；基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制，实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化，形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术；基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究，形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术；基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制，形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术；研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术，形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。     

国内外岩芯数字化信息发布平台建设进展

岩芯数字化是以岩芯为对象,通过采用现代信息技术(表面图像扫描、物理参数扫描、化学参数扫描(高光谱矿物扫描、XRF岩芯扫描)、互联网技术等),开展岩芯信息提取、整合、研究、发布服务等,为地质工作者科学研究、找矿等开发利用提供实体和信息资源,本文通过梳理国内外岩芯数字化信息发布服务工作进展,介绍了各国岩芯数字化信息发布平台案例,总结对比了我国岩芯数字化信息建设存在的问题,提出了下一步制定岩芯数字化标准、搭建一个平台、加强岩芯多参数数字化的工作建议。     

浙江省大梁山隧道出口边坡稳定性分析

研究表明,大多数工程岩体失稳以结构面的剪切破坏为主,因此结构面的抗剪强度就成为影响工程岩体稳定性的决定性因素。通常结构面抗剪强度参数的获取可通过直剪试验及经验估算获得,但在岩石工程稳定性的分析、计算中所用的结构面抗剪强度参数的获取基本上都通过直剪试验获得。经验估算方法同直剪试验相比,有费用低、考虑工程岩体的实际工程条件及尺寸效应等优点,用其估算结构面抗剪强度参数具有较大经济价值及工程意义。在野外结构面定向统计测量基础上,用结构面抗剪强度经验估算方法获得其抗剪强度参数,再利用详细的工程地质资料、赤平投影定性分析及确定工程岩体的破坏模式,选用与破坏模式相匹配的数学力学模型,定量计算分析工程岩体的稳定性。理论分析及工程实践表明,该边坡总体上是稳定的,但楔形体处容易失稳,须处理。     

CX—56型高精度定向仪

是由CX-56型测斜仪改制而成的单点定向仪。敏感元件为气泡式玻璃质球缺。它依据水泡永恒趋上的规律,借助参照线,将反映钻孔孔斜参数的气泡,通过光-电-光转换显示在地面显示屏上,以确定孔内造斜工具母线的方向,从而实现钻孔造斜定向。经过现场生产试验,解决了小顶角钻孔定向问题,定向纠斜成功率达100%。      

高分辨率FMS成像测井资料在科学大洋钻探中的应用

FMS地层微电阻率扫描成像测井技术诞生于1986年,1989年首次在大洋钻探中获得应用。它采用纽扣电极阵列沿井壁纵向扫描方式采集地层的电阻率信息,经过适当的数字和图像处理后转化为井壁地层的二维微电阻率图像。FMS资料具有分辨率高(理论分辨率为5 mm)、连续原位测量及定向性等特点,是科学大洋钻探中岩芯地质分析方法的重要补充,具有其他地球物理方法难以替代的作用。从岩芯归位和定向、岩性岩相识别及地层剖面重建、沉积构造和古流方向分析、地层旋回性与古气候周期分析、浊积层厚度统计分析、构造和应力场分析及洋壳研究等7个方面对FMS在科学大洋钻探中的应用现状进行综述,对目前FMS成像测井资料应用中存在的问题及发展方向进行分析,包括利用率不高、定量分析成果欠缺、研究深度和广度有待拓展等。     

矿山露采边坡岩心定向钻探工程新进展

中国有色金属工业总公司矿产地质研究院和辽宁有色地质勘探公司共同合作,于1986年6月完成了北京有色冶金设计研究院负责设计的铜录山露采边坡岩心定向钻探工程。同年10月提交了全部技术资料,获得了较好的经济枝术效果。施工区地层复杂,岩体破碎,给施工带来了很大困难。他们根据不同地质条件,采用不同型号的多点随钻定向仪器,使回次和进尺定向成功率分别达到75～81％和84～89％,岩心采取率大于95％,终孔时钻孔偏离设计靶点的距离达到了设计要求,按时提供了勘察技术报告及各项工程