小直径测斜仪的应用研究.pdf

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1、2010年第37卷第l2期探矿工程(岩土钻掘工程)29小直径测斜仪的应用研究周策，陈文俊，刘一民，汤国起(中国地质科学院探矿工艺研究所，四川成都610081)摘要：介绍了研制的深孔用小直径测斜仪的构成、数据计算过程及处理原理、仪器的机械结构、测斜工艺流程及野外试验情况。关键词：深孔；小直径测斜仪；数据处理中图分类号：P634．7文献标识码：A文章编号：1672—7428(2010)12—0029—03ApplicationStudyonSmallDiameterDeviationInclinometer／ZHOUCe。CHENWen~un

2、，L，Yi—rain，TANGGuo～qi(TheInstituteofExplorationTechnologyofCAGS，ChengduSichuan610081，China)Abstract：Thepaperintroducedthesmalldiameterdeviationinclinometerfordeepholeaboutitscomposition，datacalcula—tionprocess&treatmentprinciple．instrumentstructure．deviationmeasuringproce

3、ssandthefieldtest．Keywords：deephole；smalldiameterdeviationinclinometer；dataprocessing0前言钻孔测斜技术是我国地质勘查关键技术之一，在我国地质调查和国民经济其他领域有着广泛的应用前景，特别是我国地质勘查，需打很多钻孔才能评价和确定矿产储量。而我国地勘现用钻孔测斜仪不能配套用于将要开始或有的地区已经开始的深部找矿勘探需求，现用钻孔测斜仪外径都大，均不能通过图lCM测斜仪原理结构框图现场常规钻探所用钻杆内径，不能用钻杆保护进行l(3)数据存储器用于数据存储；钻

4、孔测斜，将面临中深部裸眼钻孑L测斜不安全性和(4)笔记本电脑用于地面数据提取与处理。风险，且地勘现用钻孔测斜仪没有考虑与钻探工艺相结合多功能多用性。现用钻孔测斜仪不能融合定2数据计算处理过程原理向钻进、定向取心和绳索取心测斜等多种钻探工艺2．1坐标系与角度定义测斜和定向的需求。小直径测斜技术不仅可避免事(1)坐标系：原始位置两个坐标系重合，=0，0故，操作简单，还可在钻进回次下钻过程中，测斜仪下入钻杆内进行测斜，因此节约测量时间，提高测斜=0，=0，如图2所示。效益，增加钻进的时间，提高效率和质量，保证快速钻探的需求，融合定向钻进、定向取

5、心和绳索取心测斜等多种钻探工艺测斜和定向的需求。1cxJ型小直径测斜仪构成图2坐标系本系统由传感器和单片机为核心组成，原理结(2)倾角：OZ与OD之间的夹角0，即平面OXY构框图如下图1。与OEN之间的夹角。沿Y轴逆时针旋转为正，即向(1)测量传感器有三维加速度计和三维磁阻下为正。计，用于测量顶角、方位角、工具面向角，电压传感器(3)方位角：OED平面与OYZ平面之间的夹角用于电源的监控；OL，从北向东转为正。沿Z轴顺时针旋转。(2)单片机用于数据采集与初步处理；(4)工具面角：OZD平面与OXZ平面之间的夹收稿日期：2010—09～10

6、作者简介：周策(1965一)，男(汉族)，四川成都人，中国地质科学院探矿工艺研究所教授级高级工程师，探矿工程专业，从事钻探和地质灾害机电仪器仪表设备研制开发工作，四川省成都市一环路北二段1号30探矿工程(岩土钻掘工程)2010年第37卷第12期角，沿轴顺时针为正。Gx-Gy-Gz-2．2采集数据处理(1)找出4，A；4¨ni，A；4j，A；(10)计算顶角：(2)计算：△A，△A，：arctg——一(3)修正与：：。~／G十GA=KA+(11)计算工具面角：其中：=AA／AA，Yo=A一KA--arctg(一)-arctg(一等)同理：4

7、=KzA+其中：=AA／，Zo=A一4卢根据G与G。情况计算为0—360。，计算如(4)求中心偏移值：下：A。。=Ai+△4／290。：G=0，G>0(5)测量值中心偏移：270。：G：=0，G<0A⋯=A一A。ffs。t180一artg(一G／G)：<0A：A一。慨。t一artg(一G／G)：Gz>0，G>0A⋯：A一A。t360一artg(一G／G)：G>0，G<0(6)，，的计算：(12)计算方位角：①将，，在水平状态(AS—Z最大时)下G×(G一G)旋转一周，得到⋯，Mx；My⋯，My。在垂arctg-_直状态(AS—最大时)下旋

8、转一周，得到⋯，sincosf~+日ysisinT+sicosTg———一。并由此计算出△，△，△，并找出其中最大的为△。3小直径钻孔测斜仪机械结构△=M一一一⋯小直径钻孔测斜仪组装图见图3。