鉆孔彎曲測(cè)量的原理及其方位角測(cè)量原理

1、鉆孔彎曲測(cè)量的原理及其方位角測(cè)量原理為了隨時(shí)掌握與控制鉆孔空間位置的變化，預(yù)防與糾正鉆孔彎曲，在鉆進(jìn)中必須測(cè)量鉆孔軌跡各孔段上的基本參素即：頂角、方位角和孔深。這一工作稱為鉆孔彎曲度測(cè)量簡(jiǎn)稱測(cè)斜。一、鉆孔彎曲測(cè)量的原理 鉆孔彎曲的測(cè)量原理包括頂角測(cè)量原理和方位角測(cè)量原理，孔深測(cè)量一般只是借助電纜（測(cè)繩）或鉆桿將測(cè)斜儀下入到指定深度來(lái)控制。（一）頂角測(cè)量原理 根據(jù)鉆孔頂角定義，測(cè)量頂角度必須符合兩個(gè)條件：一是該角度代表測(cè)點(diǎn)鉆孔軸線與鉛垂線的夾角；其二是該角度在鉆孔彎曲平面內(nèi)。目前，頂角測(cè)量原理是利用地球的重力場(chǎng)，有液面水平原理和懸錘原理等。1、液面水平原理（氫氟酸測(cè)斜） 氫氟酸測(cè)斜儀就是利用液面

2、水平原理來(lái)測(cè)量鉆孔的頂角。把2030%濃度的氫氟酸注入長(zhǎng)度為100150mm內(nèi)徑為1525mm的玻璃試管中。注入量為試管長(zhǎng)度的1/3左右。然后，將盛有氫氟酸的玻璃試管裝在特制的接頭內(nèi)，用橡膠塞加以密封。用鉆桿將其下到孔內(nèi)待測(cè)位置，靜止停留1525min后，提鉆取出試管。由于氫氟酸對(duì)玻璃的腐蝕作用，在試管上留有液面痕跡。根據(jù)液面的高低，就可算出頂角。圖 頂角校正關(guān)系圖圖 傾斜儀1量角器；2懸錘；3半園盤(pán)；4固定架；5轉(zhuǎn)動(dòng)軸；6玻璃管 由于有毛細(xì)管的作用，試管形成了如圖2-4-27所示的蝕痕曲面。由此測(cè)出的頂角必須校正，按下式可求出實(shí)際頂角：=+E式中 -鉆孔的實(shí)際頂角，-玻璃試管上實(shí)測(cè)頂角，E-

3、校正角。 為了避免計(jì)算和校正上的麻煩，可以利用傾斜儀來(lái)直接測(cè)定。2、懸錘原理懸錘測(cè)量鉆孔頂角的原理如圖。圖 懸錘測(cè)量鉆孔頂角的原理示意圖框架可繞a軸靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，b軸與a軸垂直相交，在b軸中點(diǎn)0懸掛一能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)的弧形刻度盤(pán)，刻度盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)面與鉆孔彎曲平面一致，刻度盤(pán)因重力作用永遠(yuǎn)下垂。當(dāng)儀器在垂直孔內(nèi)時(shí)，刻度盤(pán)上的0°正對(duì)準(zhǔn)弧形豎板了上的標(biāo)線，即頂角為0°；當(dāng)儀器在傾斜孔內(nèi)時(shí)，弧形豎板傾斜一個(gè)角度，此角度就是鉆孔頂角。二、方位角測(cè)量原理 根據(jù)鉆孔方位角的定義，方位角的測(cè)量必須滿足兩個(gè)條件：一是該角度必須是鉆孔軸線上某點(diǎn)的切線方向與地北的夾角，其二該角度必須是水平面上的角度。在無(wú)磁性

4、干擾或干擾很小的孔段中，可利用地磁場(chǎng)定向原理；在有磁屏蔽(如在套管內(nèi))或磁干擾較大(如存在磁性礦體)的孔段中，因?yàn)榇裴樖ザㄏ蚰芰?，可用地面定向原理?、地磁場(chǎng)定向原理地磁場(chǎng)定向原理是利用羅盤(pán)磁針的指北特性或磁敏感元件(磁通門)確定傾斜鉆孔的方位角。因此，測(cè)量時(shí)羅盤(pán)必須處于水平狀態(tài)，并且羅盤(pán)上0°線必須指向鉆孔彎曲方向。為了滿足這些要求，羅盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸應(yīng)垂直于鉆孔彎曲平面，并且在其下部裝有重塊，使羅盤(pán)保持水平。此外，羅盤(pán)上0°與180°連線及框架上的偏重塊都在框架的垂直平分平面內(nèi)(即鉆孔彎曲平面內(nèi))，偏重塊與180°線同側(cè)。這樣一來(lái)，在傾斜鉆孔中180°線必定指向鉆孔彎曲方向。此時(shí)，0°線與磁針指北方向的夾角就是鉆孔的磁方位角(圖17-4)。圖174 地磁場(chǎng)定向原理測(cè)鉆孔方位角示意圖2、地面定向原理在地面將一定位方向設(shè)法傳到孔內(nèi)各個(gè)測(cè)點(diǎn)。如圖17-5所示，若取地面定位方向?yàn)镺A，其方位角為0，OA在圓O上的投影為OA。鉆孔彎曲平面的方向?yàn)镺B，其方位角為1，令A(yù)OB1-0 ，OB在圓O上的投影為OB。若令A(yù)OB，則此在鉆孔橫截面上的角，即為終點(diǎn)角。圖175 地面定向原理測(cè)鉆孔方位角示意圖根據(jù)投影幾何，可有以下關(guān)系： tgtgCOS 式中：-