專利名稱：：多點(diǎn)巖芯定向取芯系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及石油鉆探領(lǐng)域，尤其涉及一種多點(diǎn)巖芯定向取芯裝置的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
：巖芯定向取芯技術(shù)是確定巖芯在地層里的原始產(chǎn)狀的技術(shù)，國(guó)內(nèi)外地質(zhì)勘查歷來(lái)都十分重視定向取芯的研究，并把它視為勘查關(guān)鍵技術(shù)之一。它不僅可以迅速、方便地確定地下巖土層和結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀，而且還可以判斷沉積物及有害化學(xué)物質(zhì)的移運(yùn)方向，放射源的方位，了解地下巖石的各種物理特征，地應(yīng)力場(chǎng)，以及預(yù)報(bào)鉆孔彎曲的趨勢(shì)。在地質(zhì)臾害領(lǐng)域，常常利用定向取芯參數(shù)確定地下巖層層面和斷裂后的產(chǎn)狀，地下流體運(yùn)動(dòng)和滲漏方向，巖體中潛在的分離面和滑動(dòng)面的傾角和傾斜方向等等，為地質(zhì)突害的預(yù)警、礦山的勘查、巖土工程的施工等提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。在我國(guó)環(huán)境工程地質(zhì)勘查、巖土層滑坡防治與監(jiān)測(cè)、地質(zhì)調(diào)查、礦山詳勘、礦山開(kāi)采、石油勘探、水利水電、及其它巖土工程領(lǐng)域里，巖芯定向取芯技術(shù)也有著廣泛的應(yīng)用前景。在固體礦產(chǎn)鉆:探與開(kāi)采，石油天然勘探開(kāi)發(fā)，大陸和大洋科學(xué)鉆探等方面，也把巖芯定向取芯列為一項(xiàng)重要工作。目前國(guó)內(nèi)普遍采用的繩索取芯方式，取得的巖芯到地面后，產(chǎn)狀剖面無(wú)法還原，不能判斷地層的走向，仍然需要再次鉆孔取芯，增加了推廣應(yīng)用困難。國(guó)內(nèi)也研制了單點(diǎn)磁性巖芯定向儀，但是由于每次取芯達(dá)長(zhǎng)度到達(dá)lm以上，發(fā)生巖芯斷裂后，仍然不能確定破碎為多段的巖芯的產(chǎn)狀。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種多點(diǎn)巖芯定向取芯系統(tǒng)及方法，可以在取芯的過(guò)程中，記錄多段巖芯在fc芯時(shí)，其刻線相對(duì)于^f茲北的方向。本發(fā)明提供的一種多點(diǎn)巖芯定向取芯系統(tǒng)，包括繩索取芯部分，井下定向儀、探管定向單元、PC機(jī)及配套軟件、打印機(jī)、地面絞車和深度測(cè)量系統(tǒng)組成。所述井下定向儀由巖芯劃痕器和探管定向單元組成，使用前只需要把探管固定在巖芯管(或稱內(nèi)管)提取端，再把巖芯刮痕器固定在內(nèi)管靠近鉆頭的一端，即可開(kāi)始取芯。所述探管定向單元由外管和套置于外管內(nèi)的內(nèi)管組成，在外管的一端設(shè)置有鉆頭。所述探管使用磁通門傳感器和加速度傳感器來(lái)測(cè)量巖芯姿態(tài)信息，要求外管為無(wú)》茲外管，亦即無(wú)》茲性干護(hù)G的外管。在地面上，井深測(cè)量裝置同時(shí)記錄不同深度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘。本發(fā)明提供一種多點(diǎn)巖芯定向取芯方法，包括通過(guò)巖芯定向儀的實(shí)時(shí)時(shí)鐘及井深裝置的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，確定相同時(shí)刻巖芯的位置及其相對(duì)于磁北的方位的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因而能夠正確推算出整個(gè)取芯管內(nèi)巖芯的方^f立；即使巖芯斷裂為多段，依據(jù)其在取芯管中的排列順序和刻痕位置，仍然能夠準(zhǔn)確還原其原始狀態(tài)的巖芯的方位；在鉆進(jìn)取樣過(guò)程中，鉆桿帶動(dòng)外管及位于外管另一端的鉆頭旋轉(zhuǎn)，并使巖芯逐漸進(jìn)入套置于外管之內(nèi)的內(nèi)管。在靠近鉆頭端的內(nèi)管固定有巖芯劃痕器。劃痕器相對(duì)探管的位置是固定的，在整個(gè)鉆進(jìn)過(guò)程中，巖芯劃痕器在巖芯上劃痕；探管上裝置有磁通門傳感器加速度傳感器，單片機(jī)和存儲(chǔ)芯片。它能夠定時(shí)采集巖芯的姿態(tài)信息并存儲(chǔ)在芯片上。取芯過(guò)程中巖芯定向儀不斷的采集劃痕的方位及當(dāng)是的實(shí)時(shí)時(shí)間。圖l是本發(fā)明實(shí)施例1中井下定向儀的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明實(shí)施例2過(guò)程示意圖3是本發(fā)明多點(diǎn)巖芯定向取芯工作流程圖4是本發(fā)明取芯復(fù)原示意圖5是本發(fā)明內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式為了使本
技術(shù)領(lǐng)域：
的人員更好地理解本發(fā)明實(shí)施例的方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。首先，參照?qǐng)D1是本發(fā)明實(shí)施例1中井下定向儀的結(jié)構(gòu)示意圖，井下定向儀由巖芯劃痕器2和探管定向單元3組成，使用前只需要把探管固定在巖芯管(或稱內(nèi)管)提取端，再把巖芯刮痕器固定在內(nèi)管靠近鉆頭1的一端，即可開(kāi)始取芯。參照?qǐng)D2是本發(fā)明實(shí)施例2過(guò)程示意圖，取滿一筒巖芯后，鉆具保持靜止一分鐘以上，并記錄下靜止時(shí)時(shí)間。參照?qǐng)D3是本發(fā)明多點(diǎn)巖芯定向取芯工作流程圖，包括步驟步驟l,將探管固定在巖芯管(或稱內(nèi)管)提取端。步驟2，將巖芯刮痕器固定在內(nèi)管靠近鉆頭的一端。步驟3,同步探管和電腦的時(shí)間，啟動(dòng)探管工作，開(kāi)始取芯操作。步驟4,投入儀器，記錄取芯開(kāi)始時(shí)間和開(kāi)始深度。步驟5，取芯鉆進(jìn)。外管每鉆進(jìn)30隨，記錄當(dāng)前的深度和時(shí)間信息。共十組數(shù)據(jù)，則內(nèi)管取芯已滿。步驟6,投放打撈器。記錄取芯結(jié)束時(shí)間和取芯結(jié)束深度。步驟7,讀取探管信息，保存巖芯樣本。步驟8,打印取芯定位信息保存。步驟9，啟動(dòng)纟笨管，開(kāi)始下一次取芯操作，返回步驟4。參照?qǐng)D4是本發(fā)明取芯復(fù)原示意圖，參照?qǐng)D5是本發(fā)明內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，包括4打撈矛，5鉆井取心儀，6外管，7內(nèi)管，8卡簧和9鉆頭組成。本發(fā)明實(shí)施過(guò)程中，巖芯深度和時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系如表l所示:<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表l其中H=H10-Hl=3m,H取芯內(nèi)管總長(zhǎng)度，記錄過(guò)程中深度間隔保持一致。從表2可以看到讀取探管信息，即可以根據(jù)取芯時(shí)間和深度恢復(fù)巖芯在地層里的原始產(chǎn)狀。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的系統(tǒng)及方法；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。權(quán)利要求1、一種多點(diǎn)巖芯定向取芯系統(tǒng)，其特征在于，包括繩索取芯部分，井下定向儀、探管定向單元、PC機(jī)及配套軟件、打印機(jī)、地面絞車和深度測(cè)量系統(tǒng)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，繩索取芯部分在繩索取芯的同時(shí)，以固定的時(shí)間間隔記錄繩索取芯時(shí)取芯工具與》茲北的夾角，以及該測(cè)量點(diǎn)的實(shí)時(shí)時(shí)間。3、沖艮據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述井下定向儀由巖芯劃痕器和探管定向單元組成。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述探管定向單元由外管和套置于外管內(nèi)的內(nèi)管組成。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述地面井深測(cè)量裝置，實(shí)時(shí)記錄耳又芯深度與實(shí)時(shí)時(shí)鐘的對(duì)應(yīng)關(guān)系。6、根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述探管定向單元在外管的一端設(shè)置有鉆頭。7、根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述探管定向單元使用磁通門傳感器和加速度傳感器來(lái)測(cè)量巖芯姿態(tài)信息，要求外管為無(wú)磁外管，亦即無(wú)磁性干擾的外管。8、一種多點(diǎn)巖芯定向取芯系統(tǒng)，其特征在于，其特征在于，包括步驟所述方法通過(guò)巖芯定向儀的實(shí)時(shí)時(shí)鐘及井深裝置的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，確定相同時(shí)刻巖芯的位置及其相對(duì)于磁北的方位的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因而能夠正確推算出整個(gè)取芯管內(nèi)巖芯的方位；即使巖芯斷裂為多段，依據(jù)其在取芯管中的排列順序和刻痕位置，仍然能夠準(zhǔn)確還原其原始狀態(tài)的巖芯的方位；所述方法在鉆進(jìn)取樣過(guò)程中，鉆桿帶動(dòng)外管及位于外管另一端的鉆頭旋轉(zhuǎn)，并使巖芯逐漸進(jìn)入套置于外管之內(nèi)的內(nèi)管。在靠近鉆頭端的內(nèi)管固定有巖芯劃痕器。劃痕器相對(duì)探管的位置是固定的，在整個(gè)鉆進(jìn)過(guò)程中，巖芯劃痕器在巖芯上劃痕；所述方法探管上裝置有磁通門傳感器加速度傳感器，單片機(jī)和存儲(chǔ)芯片。它能夠定時(shí)采集巖芯的姿態(tài)信息并存儲(chǔ)在芯片上。取芯過(guò)程中巖芯定向儀不斷的采集劃痕的方位及當(dāng)是的實(shí)時(shí)時(shí)間。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種多點(diǎn)巖芯定向取芯系統(tǒng)及方法，包括繩索取芯部分，井下定向儀、探管定向單元、PC機(jī)及配套軟件、打印機(jī)、地面絞車和深度測(cè)量系統(tǒng)組成。本發(fā)明還公開(kāi)一種多點(diǎn)巖芯定向取芯方法，包括通過(guò)巖芯定向儀的實(shí)時(shí)時(shí)鐘及井深裝置的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，確定相同時(shí)刻巖芯的位置及其相對(duì)于磁北的方位的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因而能夠正確推算出整個(gè)取芯管內(nèi)巖芯的方位。文檔編號(hào)E21B25/00GK101532373SQ200910135770公開(kāi)日2009年9月16日申請(qǐng)日期2009年4月28日優(yōu)先權(quán)日2009年4月28日發(fā)明者馮建宇申請(qǐng)人:北京六合偉業(yè)科技有限公司