專利名稱：非定向巖心地面定向法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于巖土工程、土木建筑、采礦、石油鉆采、地質(zhì)勘探、地震、水利水電、交通隧道及地下工程等的非定向巖心地面定向法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有傳統(tǒng)的巖心定向方法(參考“ KepHO-MeTpHfl”，IOm κ ο B A.C.，c . 33-102, Ηθαρ a , 1989。)都是基于未與巖體分開的巖心,米用孔內(nèi)的定向工具在巖心端面或側(cè)面進(jìn)行刻痕或標(biāo)記完成。其缺點(diǎn)是不能判定巖心是否斷根，可靠性差；需要中斷生產(chǎn)過程，需專用工具，因此成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種操作簡單，測量精度高，實(shí)現(xiàn)成本低的非定向巖心地面定向法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明是基于巖心軸與鉆孔軸一致，通過連環(huán)測斜的逆過程恢復(fù)巖心柱(含巖心試樣)的原位產(chǎn)狀。利用已知3個(gè)測斜數(shù)據(jù)，計(jì)算另3個(gè)未知數(shù)據(jù)，然后再在測斜儀校檢臺(tái)上恢復(fù)巖心的原位產(chǎn)狀。非定向巖心地面定向法是連環(huán)測斜的逆過程。連環(huán)測斜就是由已知測斜數(shù)據(jù)天頂角Qi、天頂角ei+1、終點(diǎn)角一般值Ji - Cti和終點(diǎn)角一般值Φ +1 (Δ Φ = Φ +1 - Cti)使鉆孔恢復(fù)原位(定向)。其逆過程就是已知天頂角Q1、天頂角02和方位角改變值Λ α，求出全彎曲角Y、終點(diǎn)角特殊值η -小1和終點(diǎn)角特殊值Φ2，終點(diǎn)角特殊值η - 和終點(diǎn)角特殊值Φ2與其它4個(gè)元素(Θ P θ2、y和Λ α )構(gòu)成唯一球面三角形的值。再利用測斜儀校驗(yàn)臺(tái)恢復(fù)巖心的原位產(chǎn)狀。凡斷面吻合的相鄰巖心，具有共同母線其原位產(chǎn)狀可類推為一致。而對(duì)鉆孔缺失巖心的孔段，可用數(shù)學(xué)內(nèi)插入法算得到其原位產(chǎn)狀。非定向巖心地面定向法，包括如下步驟
①采樣由鉆探現(xiàn)場或巖心庫采取圓柱狀巖心，要求有上下順序未顛倒、長徑比大于5^10的完整巖心；有所在孔段(即鉆孔的相鄰上、下二測程)的孔深、鉆孔(含垂直孔)方位角和天頂角；有結(jié)構(gòu)面特性和標(biāo)志；在運(yùn)輸和檢測中保持巖心原有完整狀態(tài)。另外對(duì)所取巖心上面和下面斷口吻合的巖心，再多取一或多段巖心。有助于測量精度的提聞;
②獲取巖心試樣已有孔斜數(shù)據(jù)目前地質(zhì)鉆探鉆孔孔斜測量測程為50m，石油鉆井測程小于50m，用數(shù)學(xué)內(nèi)插入法或赤平投影一球面三角法取得所采取各個(gè)巖心試樣的天頂角Θ和方位角α值；
③采用球面三角正、余弦公式計(jì)算全彎曲角Y、終點(diǎn)角特殊值η- 和終點(diǎn)角特殊值Φ2 ;④采用JJG-I型測斜儀校驗(yàn)臺(tái)、測斜儀殼及與巖心間同軸式夾具，小口徑測斜儀或定盤測斜儀進(jìn)行測試
先將小口徑測斜儀或定盤測斜儀放置在JJG-I型測斜儀校驗(yàn)臺(tái)的巖心間同軸式夾具內(nèi)固定，校準(zhǔn)天頂角Θ和方位角α值，松動(dòng)巖心間同軸式夾具，轉(zhuǎn)動(dòng)測斜儀和與之同軸固 定的巖心，校準(zhǔn)終點(diǎn)角特殊值η - Ct1和終點(diǎn)角特殊值Φ2，在巖心上按鉛垂力方向(即測斜儀重錘所指方向)標(biāo)記一條短母線，然后再按上述做法測相鄰的下一個(gè)巖心試樣，標(biāo)出短母線；
這兩條母線就構(gòu)成全彎曲角所在平面與巖心柱面的交匯線；
在巖心圓柱面上標(biāo)記了鉛垂力方向，在過鉛垂力標(biāo)記點(diǎn)的水平橢圓上按方位角的值標(biāo)記北(N)的方向。進(jìn)一步，所述小口徑測斜儀選用JXK-2小口徑測斜儀，定盤測斜儀選用JDP-I定盤測斜儀。本發(fā)明可運(yùn)用于聲發(fā)射地面測量地應(yīng)力，小口徑鉆孔巖心地面物探測量，塊塊巖心定向提高了地質(zhì)編錄質(zhì)量，為科學(xué)化巖土力學(xué)及數(shù)字化地層學(xué)提供技術(shù)手段，確定巖石結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀，可建立具有完全代表性巖心的永久保存庫。本發(fā)明方法克服了傳統(tǒng)方法因判定巖心是否斷根時(shí)不可靠的缺點(diǎn)，具有操作簡單，數(shù)據(jù)單解準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。隨著測斜儀的改進(jìn)，其精度仍有提高的潛力。


圖I為本發(fā)明一球面三角說明圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。參照圖1，PP,為過球心O的直立直徑，OP1 AP和OP^ BP為二直立大圓，OAB為傾斜大圓。OA和OB為鉆孔的相鄰上、下二測程(孔段)，O1 θ2為天頂角，y為全彎曲角，二直立大圓的二面夾角Λ α為方位角的改變值，二直立大圓與傾斜大圓的二面夾角小工和Φ2為上、下測程的終點(diǎn)角特殊值。球面三角形ABP的三個(gè)邊為Y,三個(gè)角為Ji —α。已知任意的3個(gè)參數(shù)可求另外3個(gè)。非定向巖心地面定向法，包括如下步驟
①采樣由鉆探現(xiàn)場或巖心庫采取圓柱狀巖心，要求有上下順序未顛倒、長徑比大于5^10的完整巖心；有所在孔段(即鉆孔的相鄰上、下二測程)的孔深、鉆孔(含垂直孔)方位角和天頂角；有結(jié)構(gòu)面特性和標(biāo)志；在運(yùn)輸和檢測中保持巖心原有完整狀態(tài)；
另外對(duì)所取巖心上面和下面斷口吻合的巖心，再多取一或多段巖心。有助于測量精度的提聞。②獲取巖心試樣已有孔斜數(shù)據(jù)目前地質(zhì)鉆探鉆孔孔斜測量測程為50m，石油鉆井測程小于50m，用數(shù)學(xué)內(nèi)插入法或赤平投影一球面三角法取得所采取各個(gè)巖心試樣的天頂角Θ和方位角α值；③采用球面三角正、余弦公式計(jì)算全彎曲角Y、終點(diǎn)角特殊值η- 和終點(diǎn)角特殊值Φ2 ;
④采用JJG-I型測斜儀校驗(yàn)臺(tái)、測斜儀殼及與巖心間同軸式夾具，JXK-2小口徑測斜儀或JDP-I定盤測斜儀進(jìn)行測試
先將JXK-2小口徑測斜儀或JDP-I定盤測斜儀放置在JJG-I型測斜儀校驗(yàn)臺(tái)的巖心間同軸式夾具內(nèi)固定，校準(zhǔn)天頂角Θ和方位角α值，松動(dòng)巖心間同軸式夾具，轉(zhuǎn)動(dòng)測斜儀和與之同軸固定的巖心，校準(zhǔn)終點(diǎn)角特殊值η -小工和終點(diǎn)角特殊值Φ2，在巖心上按鉛垂力方向(即測斜儀重錘所指方向)標(biāo)記一條短母線，然后再按上述做法測相鄰的下一個(gè)巖心試樣，標(biāo)出短母線；
這兩條母線就構(gòu)成全彎曲角所在平面與巖心柱面的交匯線；
在巖心圓柱面上標(biāo)記了鉛垂力方向，在過鉛垂力標(biāo)記點(diǎn)的水平橢圓上按方位角的值標(biāo)記北(N)的方向。
權(quán)利要求
1.非定向巖心地面定向法，其特征在于包括如下步驟①采樣由鉆探現(xiàn)場或巖心庫采取圓柱狀巖心，要求有上下順序未顛倒、長徑比大于5 10的完整巖心；有所在孔段的孔深、鉆孔方位角和天頂角；有結(jié)構(gòu)面特性和標(biāo)志；在運(yùn)輸和檢測中保持巖心原有完整狀態(tài)；②獲取巖心試樣已有孔斜數(shù)據(jù)地質(zhì)鉆探鉆孔孔斜測量測程為50m，石油鉆井測程小于50m，用數(shù)學(xué)內(nèi)插入法或赤平投影一球面三角法取得所采取各個(gè)巖心試樣的天頂角Θ和方位角α值；③采用球面三角正、余弦公式計(jì)算全彎曲角Y、終點(diǎn)角特殊值η- 和終點(diǎn)角特殊值Φ2 ;④采用JJG-I型測斜儀校驗(yàn)臺(tái)、測斜儀殼及與巖心間同軸式夾具，小口徑測斜儀或定盤測斜儀進(jìn)行測試先將小口徑測斜儀或JDP-I定盤測斜儀放置在JJG-I型測斜儀校驗(yàn)臺(tái)的巖心間同軸式夾具內(nèi)固定，校準(zhǔn)天頂角Θ和方位角α值，松動(dòng)巖心間同軸式夾具，轉(zhuǎn)動(dòng)測斜儀和與之同軸固定的巖心，校準(zhǔn)終點(diǎn)角特殊值η - Φ^Ρ終點(diǎn)角特殊值Φ2，在巖心上按鉛垂力方向標(biāo)記一條短母線，然后再按上述做法測相鄰的下一個(gè)巖心試樣，標(biāo)出短母線；這兩條母線就構(gòu)成全彎曲角所在平面與巖心柱面的交匯線；在巖心圓柱面上標(biāo)記了鉛垂力方向，在過鉛垂力標(biāo)記點(diǎn)的水平橢圓上按方位角的值標(biāo)記北N的方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非定向巖心地面定向法，其特征在于所述小口徑測斜儀選用JXK-2小口徑測斜儀，定盤測斜儀選用JDP-I定盤測斜儀。
全文摘要
非定向巖心地面定向法，包括如下步驟①采樣；②獲取巖心試樣已有孔斜數(shù)據(jù)③采用球面三角正、余弦公式計(jì)算全彎曲角γ、終點(diǎn)角特殊值π-φ1和終點(diǎn)角特殊值φ2；④采用JJG-1型測斜儀校驗(yàn)臺(tái)、測斜儀殼及與巖心間同軸式夾具，小口徑測斜儀或定盤測斜儀進(jìn)行測試，實(shí)現(xiàn)巖心定向。本發(fā)明方法克服了傳統(tǒng)方法因判定巖心是否斷根時(shí)不可靠的缺點(diǎn)，具有操作簡單，數(shù)據(jù)單解準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。隨著測斜儀的改進(jìn)，其精度仍有提高的潛力。
文檔編號(hào)G01C1/00GK102937436SQ20121041977
公開日2013年2月20日 申請日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者高森, 高潮 申請人:高森