云顶集团·(中国)官方网站钻孔弯曲测量的原理及其方位角测量原理

　　云顶集团·(中国)官方网站钻孔弯曲测量的原理及其方位角测量原理图 悬锤测量钻孔顶角的原理示意图 框架可绕 a 轴灵活转动,b 轴与 a 轴垂直相交,在 b 轴中点 0 悬挂一能灵活 转动的弧形刻度盘, 刻度盘转动面与钻孔弯曲平面一致,刻度盘因重力作用永远 下垂.当仪器在垂直孔内时,刻度盘上的 0 °正对准弧形竖板了上的标线 °;当仪器在倾斜孔内时,弧形竖板倾斜一个角度,此角度就是钻孔顶角 θ. 二,方位角测量原理 根据钻孔方位角的定义,方位角的测量必须满足两个条件:一是该角度必须 是钻孔轴线上某点的切线方向与地北的夹角,其二该角度必须是水平面上的角 度. 在无磁性干扰或干扰很小的孔段中,可利用地磁场定向原理;在有磁屏蔽( 如 在套管内) 或磁干扰较大( 如存在磁性矿体) 的孔段中,因为磁针失去定向能力, 可用地面定向原理. 1 ,地磁场定向原理 地磁场定向原理是利用罗盘磁针的指北特性或磁敏感元件( 磁通门) 确定倾斜 钻孔的方位角.因此,测量时罗盘必须处于水平状态,并且罗盘上 0 °线必须指 向钻孔弯曲方向.为了满足这些要求,罗盘的转动轴应垂直于钻孔弯曲平面,并 且在其下部装有重块,使罗盘保持水平.此外,罗盘上 0 °与 10 8°连线及框架 上的偏重块都在框架的垂直平分平面内( 即钻孔弯曲平面内) ,偏重块与 10 8°线 同侧.这样一来,在倾斜钻孔中 10 8°线必定指向钻孔弯曲方向.此时,0 °线 与磁针指北方向的夹角就是钻孔的磁方位角( 1-) 图 74.

　　钻孔弯曲测量的原理及其方位角测量原理 为了随时掌握与控制钻孔空间位置的变化,预防与纠正钻孔弯曲,在钻进中 必须测量钻孔轨迹各孔段上的基本参素即:顶角,方位角和孔深.这一工作称为 钻孔弯曲度测量简称测斜. 一,钻孔弯曲测量的原理 钻孔弯曲的测量原理包括顶角测量原理和方位角测量原理,孔深测量一般只 是借助电缆(测绳)或钻杆将测斜仪下入到指定深度来控制. (一)顶角测量原理 根据钻孔顶角定义,测量顶角度必须符合两个条件:一是该角度代表测点钻 孔轴线与铅垂线的夹角;其二是该角度在钻孔弯曲平面内.目前,顶角测量原理 是利用地球的重力场,有液面水平原理和悬锤原理等. 1 ,液面水平原理(氢氟酸测斜) 氢氟酸测斜仪就是利用液面水平原理来测量钻孔的顶角.把 2～3% 0 0浓度的 氢氟酸注入长度为 10 5m 内径为 1～2m 的玻璃试管中. 0～10m 5 5m 注入量为试管长 度的 13 / 左右.然后,将盛有氢氟酸的玻璃试管装在特制的接头内,用橡胶塞加 以密封. 用钻杆将其下到孔内待测位置, 静止停留 1～2mn 提钻取出试管. 5 5i 后, 由于氢氟酸对玻璃的腐蚀作用,在试管上留有液面痕迹.根据液面的高低,就可 算出顶角.

　　图 1-5地面定向原理测钻孔方位角示意图 7 根据投影几何,可有以下关系: tα=tфCS g g Oθ 式中:α-已知定位方向与钻孔倾斜方向间的方位角差; ф终点角; θ-测点处钻孔顶角. 目前采用地面定向原理测钻孔方位角的具体方法有钻杆定向法,环测定向法 和陀螺惯性定向法.

　　由于有毛细管的作用, 试管形成了如图 242 所示的蚀痕曲面.由此测出的 --7 顶角必须校正,按下式可求出实际顶角 θ: θ= θ′ E 式中 θ-钻孔的实际顶角,θ′-玻璃试管上实测顶角,E-校正角. 为了避免计算和校正上的麻烦,可以利用倾斜仪来直接测定. 2 ,悬锤原理 悬锤测量钻孔顶角的原理如图.

　　2 ,地面定向原理 在地面将一定位方向设法传到孔内各个测点.如图 175所示,若取地面定 位方向为 O,其方位角为 α0 A A ,O 在圆 O ′上的投影为 O ′.钻孔弯曲平面的 ′A 方向为 O, B 其方位角为 α1 令∠AB , O=α1 α0 , B O 在圆 O ′上的投影为 O ′. ′B 若令∠A ′B ′O ′=ф,则此在钻孔横截面上的 ф 角,即为终点角.