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        井中三分量磁測(cè)的高精度問(wèn)題

        2013-12-11 05:48:26王慶乙邱鋼
        地質(zhì)裝備 2013年1期
        關(guān)鍵詞:磁測(cè)測(cè)系統(tǒng)重合

        王慶乙,邱鋼

        (北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院 北京 100012)

        井中三分量磁測(cè)系統(tǒng)主要應(yīng)用于深部找礦與非磁性鉆井的井斜測(cè)量。對(duì)于找礦來(lái)說(shuō),普查找礦階段,根據(jù)物化探異?;虻刭|(zhì)學(xué)認(rèn)識(shí),初步認(rèn)定礦床的存在,通常采用鉆探進(jìn)行驗(yàn)證,一般首鉆命中率很低,一孔之間往往難以得到正確結(jié)論。在勘探階段,由于缺乏對(duì)礦床空間分布的認(rèn)識(shí),鉆探網(wǎng)度確定十分困難,需要經(jīng)過(guò)摸索與反復(fù)試驗(yàn)才能逐步奏效。因此,鉆探工程量在找礦中的擺布,不僅涉及投資風(fēng)險(xiǎn),往往成為找礦的成敗。如此高的風(fēng)險(xiǎn),如能將鉆探與井中三分量磁測(cè)相結(jié)合,則在它們的互補(bǔ)中,風(fēng)險(xiǎn)將迎刃而解。鉆探為井中三分量磁測(cè)開(kāi)辟了入地的寶貴通道,使之能深入地下成為真正深部找礦的方法和技術(shù)。井中三分量磁測(cè)的遠(yuǎn)距離找礦能力,相當(dāng)于數(shù)以千倍擴(kuò)大孔徑,克服“一孔之見(jiàn)”弊端外,還能指示隱藏礦體的空間位置。它們的結(jié)合,可以最少時(shí)間,最少的人力、物力,獲得發(fā)現(xiàn)礦床與評(píng)價(jià)礦床的全面資料。

        在無(wú)磁性鉆井中,測(cè)量井斜以了解鉆進(jìn)軌跡與終孔位置。在當(dāng)前,隱伏礦、深部礦找礦階段,鉆探深度也隨之加深,鉆探的命中率將進(jìn)一步降低。但與三分量磁測(cè)相結(jié)合,可在有礦(段)找礦,無(wú)礦(段)測(cè)斜,一舉兩得。不僅發(fā)揮鉆探的實(shí)物取證作用,更為重要的是鉆探將成為在深部找礦中的主力作用。

        鉆探與井中三分量磁測(cè)的不同學(xué)科強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合,必將形成強(qiáng)大的深部找礦實(shí)力。這是我國(guó)金屬礦找礦體制、機(jī)制改革的重點(diǎn)方向。

        大家知道,磁異常強(qiáng)度是與磁性體的距離三次方呈反比的。因此,提高井中三分量磁測(cè)系統(tǒng)的精度對(duì)找礦有重要意義?,F(xiàn)有井中三分量磁測(cè)系統(tǒng),如能找到50~100m開(kāi)外的礦體,則高精度井中三分量磁測(cè)系統(tǒng),能探測(cè)達(dá)到100~300m找礦距離。

        井中三分量磁測(cè)的精度,不是它的測(cè)磁精度。由于無(wú)論是井中找礦還是井中測(cè)斜,都需要將井軸坐標(biāo)系所測(cè)的三分量磁場(chǎng)值,通過(guò)測(cè)定三軸的傾角(由三軸重力加速度計(jì)完成),轉(zhuǎn)換至大地(垂向)坐標(biāo)系三分量磁場(chǎng)值,才能用于解釋異常進(jìn)行找礦或者求解井斜參數(shù)。因此,井中三分量磁測(cè)的精度,應(yīng)該是坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的精度。它是由系統(tǒng)的測(cè)磁、測(cè)重(重力加速度)精度,與磁、重坐標(biāo)系三軸的正交與重合的精度兩方面決定的。系統(tǒng)的測(cè)磁、測(cè)重精度它決定了校正坐標(biāo)系正交與重合能達(dá)到的最高精度,只有系統(tǒng)的測(cè)磁、測(cè)重精度與坐標(biāo)系的正交、重合校正精度,二者都達(dá)到高精度才是系統(tǒng)的高精度,而不是現(xiàn)有產(chǎn)品所述的今天指標(biāo)好于昨天,就稱之為所謂的高精度。

        以JSC-G-11型高精度井中三分量磁測(cè)系統(tǒng)為例(如圖1),說(shuō)明它的高精度。我們采用國(guó)產(chǎn)短磁通門為測(cè)磁元件,其測(cè)磁精度可達(dá)到(1~2)nT;采用國(guó)產(chǎn)小型重力加速度計(jì),其最高精度可達(dá)(1~2)/萬(wàn)。兩者都達(dá)到較高精度,這樣的精度,可使坐標(biāo)系的正交與重合的校正精度達(dá)到20秒精度。

        圖1 JSC-G-11型高精度井中三分量磁測(cè)系統(tǒng)

        校正坐標(biāo)系三軸達(dá)到正交與重合的精度,首先是在地磁與重力正常場(chǎng)(已知)中,將井中三分量磁測(cè)系統(tǒng)置于24個(gè)不同狀態(tài)下,測(cè)量磁、重三分量值求得總場(chǎng)值,通過(guò)反演求解坐標(biāo)系三軸的正交、重合差值,然后由軟件進(jìn)行校正,使之達(dá)到正交與重合的精度(20s)。經(jīng)過(guò)校正后,系統(tǒng)測(cè)量地磁總場(chǎng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度可達(dá)4nT左右,三個(gè)分量轉(zhuǎn)換精度都在10nT以內(nèi)。

        為了證實(shí)JSC-G-11所達(dá)到精度,由中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院電磁處進(jìn)行核實(shí),核查是在該院地下無(wú)磁實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的,在給定的標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)中,JSC-G-11井中三分量磁測(cè)系統(tǒng)在20個(gè)不同姿態(tài)下測(cè)得的與標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)值的平均誤差為4.1nT(見(jiàn)圖2和圖3),在給定的標(biāo)準(zhǔn)角測(cè)量中,測(cè)角誤差達(dá)到-0.0069°(0.42°)。核查結(jié)果表明,我們研制的JSC-G-11型井中三分量磁測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量精度已遠(yuǎn)高于國(guó)外同類產(chǎn)品,如 Mode 850(美國(guó))、DIP4-Arm(德國(guó),參與中國(guó)大陸深鉆測(cè)量)等。

        大幅度提高井中三分量磁測(cè)精度,不僅增大探測(cè)井外磁性礦體的距離,更重要的是擴(kuò)大找礦礦種,許多與磁鐵礦、磁黃鐵礦等有共生關(guān)系的有色金屬、稀有金屬與核原料等礦產(chǎn)資源,它們的中、弱磁性都能被發(fā)現(xiàn)。JSC-G-11在我國(guó)東川銅礦區(qū)的坑道井中磁測(cè)中,發(fā)現(xiàn)凡有弱磁異常(n*10nT)體,均為高品位銅礦體,取得很好的找銅礦效果。

        JCS-G-11型還應(yīng)用于高精度井斜測(cè)量,在隨鉆檢測(cè)中,在煤層氣、油氣田等鉆進(jìn)中,可實(shí)現(xiàn)鉆孔在深部對(duì)接的難題。

        圖2

        圖3

        [1]牛一雄,潘和平等.中國(guó)大陸科學(xué)鉆探地球物理測(cè)井[M].北京:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社,2006.

        [2]王慶乙,李學(xué)圣,徐立忠.高精度井中三分量測(cè)磁是礦山深部找礦的有效手段[J].物探與化探,2009(3).

        [3]王慶乙,李學(xué)圣.一種提高三元件磁測(cè)精度方法:中國(guó),ZL200810239618.8[P].2011-8.

        [4]850型高精度定向傳感器技術(shù)指標(biāo),應(yīng)用物理系統(tǒng)(美國(guó)).

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