一種鉆孔巖心方位恢復(fù)方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于高放廢物地質(zhì)處置研究領(lǐng)域和工程地質(zhì)研究領(lǐng)域深部巖體構(gòu)造特征研究的技術(shù)，具體涉及一種鉆孔巖心方位恢復(fù)方法。包括以下步驟：①巖心基線劃定；②巖心結(jié)構(gòu)面編錄；③鉆孔電視測(cè)量和解譯，獲得鉆孔孔壁分布圖；④巖心校對(duì)并確定基準(zhǔn)面，確定各基準(zhǔn)面的傾向；⑤確定基線方向：根據(jù)鉆孔電視測(cè)量結(jié)果獲取基準(zhǔn)面傾向值Zi，隨后根據(jù)基準(zhǔn)面與基線的相對(duì)位置，按下式可獲得各基線的方向；⑥巖心結(jié)構(gòu)面傾向確定：根據(jù)每條基線范圍內(nèi)各結(jié)構(gòu)面與基線的相對(duì)位置，按以下方程確定每條基線范圍內(nèi)各結(jié)構(gòu)面的傾向值。采用本發(fā)明技術(shù)方案中的方法，可以實(shí)現(xiàn)深鉆孔巖心結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀的系統(tǒng)恢復(fù)，進(jìn)而為深部地質(zhì)環(huán)境研究提供技術(shù)支撐。
【專利說(shuō)明】一種鉆孔巖心方位恢復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高放廢物地質(zhì)處置研究領(lǐng)域和工程地質(zhì)研究領(lǐng)域深部巖體構(gòu)造特征研究的技術(shù)，具體涉及一種鉆孔巖心方位恢復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]深部巖體結(jié)構(gòu)面的方位、規(guī)模是深部地質(zhì)環(huán)境調(diào)查的重要內(nèi)容，也是進(jìn)行深部地下工程可行性分析和工程設(shè)計(jì)所必需的關(guān)鍵信息。對(duì)于高放廢物地質(zhì)處置工程，巖體結(jié)構(gòu)面的分布不僅會(huì)影響巖體力學(xué)特性，還可以為發(fā)射性核素提供潛在的遷移通道，是影響工程穩(wěn)定性和長(zhǎng)期安全性的關(guān)鍵因素。
[0003]為了獲取深部巖體的構(gòu)造特征，深鉆孔施工是最為直接和有效的技術(shù)手段。鉆孔電視測(cè)井技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用為巖體深部地質(zhì)特征研究提供了有力工具。但受測(cè)量信息解譯率的限制，僅僅依靠鉆孔電視技術(shù)不能完整準(zhǔn)確地獲得深部巖體構(gòu)造特征。
[0004]作為巖體深部地質(zhì)特征最直接的載體，鉆孔巖心是深部構(gòu)造特征研究的重要依據(jù)。但是在鉆孔施工過(guò)程中，由于巖石破碎、破損等原因，鉆孔巖心往往不能實(shí)現(xiàn)完整拼接，導(dǎo)致無(wú)法確定深部鉆孔巖心結(jié)構(gòu)面的準(zhǔn)確方位，造成了巖心中關(guān)于巖體深部構(gòu)造特征的大量有價(jià)值信息的遺失。因此，目前急需開(kāi)發(fā)一種能夠準(zhǔn)確恢復(fù)深鉆孔巖心方位的技術(shù)方法，為深部地質(zhì)工程的相關(guān)研究提供技術(shù)支撐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種鉆孔巖心方位恢復(fù)方法，綜合巖心結(jié)構(gòu)面編錄和高分辨率聲波鉆孔電視測(cè)量技術(shù)，建立鉆孔巖心方位恢復(fù)技術(shù)，從而準(zhǔn)確揭不深部巖心結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀等重要信息，解決目前在深部巖體構(gòu)造特征研究領(lǐng)域的技術(shù)難題。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種鉆孔巖心方位恢復(fù)方法，包括以下步驟:
[0007]①巖心基線劃定:以靠近地表方向?yàn)樯?，將巖心按照從上到下的順序進(jìn)行連接；在每個(gè)巖心完整拼接段劃定基線，并標(biāo)明深度標(biāo)識(shí)；
[0008]②巖心結(jié)構(gòu)面編錄:對(duì)每個(gè)基線范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)面進(jìn)行編錄:記錄結(jié)構(gòu)面下頂點(diǎn)的深度、傾角、垂距、以及結(jié)構(gòu)面與基線的相對(duì)方位；
[0009]其中，結(jié)構(gòu)面是巖體內(nèi)具有一定方向、延展較大、厚度較小的面狀地質(zhì)界面；傾角是結(jié)構(gòu)面與水平面的夾角；深度是巖心結(jié)構(gòu)面下頂點(diǎn)至地面的深度；垂距是巖心結(jié)構(gòu)面上頂點(diǎn)和下頂點(diǎn)之間的垂直距離；結(jié)構(gòu)面與基線的相對(duì)方位是指巖心結(jié)構(gòu)面下頂點(diǎn)距基線的最短弧長(zhǎng)；
[0010]③鉆孔電視測(cè)量和解譯:采用高分辨率聲波鉆孔電視測(cè)井技術(shù)，獲得鉆孔孔壁直觀圖像和孔壁各點(diǎn)的三維磁坐標(biāo)和傾斜坐標(biāo)參數(shù)；通過(guò)數(shù)據(jù)解譯，獲得鉆孔孔壁分布圖；
[0011]④巖心校對(duì)并確定基準(zhǔn)面:將鉆孔電視測(cè)量結(jié)果與巖心進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)結(jié)構(gòu)面的深度、形態(tài)以及和鄰近結(jié)構(gòu)面的相互關(guān)系，在每個(gè)基線范圍內(nèi)確定巖心結(jié)構(gòu)與鉆孔電視解譯結(jié)果一一對(duì)應(yīng)的典型結(jié)構(gòu)面為基準(zhǔn)面；基于鉆孔電視獲得的結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)，確定各基準(zhǔn)面的傾向；
[0012]⑤確定基線方向:根據(jù)鉆孔電視測(cè)量結(jié)果獲取基準(zhǔn)面傾向值Zi,隨后根據(jù)基準(zhǔn)面與基線的相對(duì)位置，按下式可獲得各基線的方向Yi其中，基線方向?yàn)閹r心的軸線和基線所確定的平面與水平面的交線的方向；1B為基準(zhǔn)面下頂點(diǎn)和基線之間的最短弧長(zhǎng)，Ib在基線的左側(cè)為正，Ib在基線的右側(cè)為負(fù)為巖心半徑；
[0013]⑥巖心結(jié)構(gòu)面傾向確定:根據(jù)每條基線范圍內(nèi)各結(jié)構(gòu)面與基線的相對(duì)位置，按以下方程確定每條基線范圍內(nèi)各結(jié)構(gòu)面的傾向值其中，Xy代表第i條基線范圍內(nèi)第j條結(jié)構(gòu)面傾向A為第i條基線的方向值；Ibm代表第i條基線范圍內(nèi)第j條結(jié)構(gòu)面下頂點(diǎn)距基線的最短弧長(zhǎng)。
[0014]進(jìn)一步的，如上所述的一種鉆孔巖心方位恢復(fù)方法，步驟①中進(jìn)行基線劃定時(shí)，同一基線范圍內(nèi)巖心無(wú)縫拼接；對(duì)于由于巖心破碎或破損導(dǎo)致無(wú)法拼接的情況，該基線結(jié)束并進(jìn)行標(biāo)記，在下部巖心完整拼接段標(biāo)記新的基線。每間隔10?30m標(biāo)注一次深度標(biāo)識(shí)，更優(yōu)化的，每間隔20m標(biāo)注一次深度標(biāo)識(shí)。
[0015]采用本發(fā)明技術(shù)方案中的方法，可以實(shí)現(xiàn)深鉆孔巖心結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀的系統(tǒng)恢復(fù)，進(jìn)而為深部地質(zhì)環(huán)境研究提供技術(shù)支撐。該方法已在我國(guó)高放廢物候選場(chǎng)址深部地質(zhì)環(huán)境研究中進(jìn)行了成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)深鉆孔巖心產(chǎn)狀的恢復(fù)。結(jié)果表明，在600m深度范圍內(nèi)，該方法巖心產(chǎn)狀恢復(fù)誤差在15°以內(nèi)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為鉆孔巖心方位恢復(fù)技術(shù)流程圖；
[0017]圖2為鉆孔巖心基線劃定方法示意圖；
[0018]圖3為鉆孔巖心柱狀圖；
[0019]圖4為鉆孔巖心平面展開(kāi)示意圖；
[0020]圖5為巖心結(jié)構(gòu)面編錄示意圖。
[0021]圖中，1-巖心，2-基線，3-深度標(biāo)識(shí)，4-結(jié)構(gòu)面，5-結(jié)構(gòu)面下頂點(diǎn)，6-傾角，7_垂距,8-與基線的相對(duì)方位。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)構(gòu)附圖和實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明所提供的一種鉆孔巖體方位恢復(fù)方法作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0023]一種鉆孔巖心方位恢復(fù)方法，如圖1所示，包括以下步驟:
[0024](I)巖心基線劃定:如圖2所示，以靠近地表方向?yàn)樯?，將巖心I按照從上到下的順序進(jìn)行連接；在每個(gè)巖心完整拼接段劃定基線2，并標(biāo)明深度標(biāo)識(shí)3 ;進(jìn)行基線2劃定時(shí)，應(yīng)保證同一基線范圍內(nèi)巖心實(shí)現(xiàn)無(wú)縫拼接，以確保各結(jié)構(gòu)面與基線的相對(duì)方位8準(zhǔn)確。對(duì)于由于巖心破碎或破損導(dǎo)致巖心無(wú)法拼接的情況，該基線結(jié)束并進(jìn)行標(biāo)記。在下個(gè)巖心完整拼接段標(biāo)記新的基線。進(jìn)行基線2劃定時(shí)，每間隔10?30m標(biāo)注一次深度標(biāo)識(shí)3，更優(yōu)化的方案可以是每間隔20m標(biāo)注一次深度標(biāo)識(shí)3。
[0025](2)巖心結(jié)構(gòu)面編錄:如圖3?5所示，對(duì)每個(gè)基線2范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)面4進(jìn)行編錄:記錄結(jié)構(gòu)面下頂點(diǎn)5的深度、傾角6、垂距7、以及結(jié)構(gòu)面4與基線2的相對(duì)方位8 ;其中，結(jié)構(gòu)面4是巖體內(nèi)具有一定方向、延展較大、厚度較小的面狀地質(zhì)界面；傾角6是結(jié)構(gòu)面4與水平面的夾角；深度是巖心結(jié)構(gòu)面下頂點(diǎn)5至地面的深度；垂距7是巖心結(jié)構(gòu)面上頂點(diǎn)和下頂點(diǎn)之間的垂直距離；結(jié)構(gòu)面4與基線2的相對(duì)方位8是指巖心結(jié)構(gòu)面下頂點(diǎn)5距基線2的最短弧長(zhǎng)；
[0026](3)鉆孔電視測(cè)量和解譯:采用高分辨率聲波鉆孔電視測(cè)井技術(shù)，獲得鉆孔孔壁直觀圖像和孔壁各點(diǎn)的三維磁坐標(biāo)和傾斜坐標(biāo)參數(shù)；通過(guò)數(shù)據(jù)解譯，獲得鉆孔孔壁分布圖；
[0027](4)巖心校對(duì)并確定基準(zhǔn)面:將鉆孔電視測(cè)量結(jié)果與巖心進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)結(jié)構(gòu)面4的深度、形態(tài)以及和鄰近結(jié)構(gòu)面的相互關(guān)系，在每個(gè)基線2范圍內(nèi)確定巖心結(jié)構(gòu)與鉆孔電視解譯結(jié)果一一對(duì)應(yīng)的典型結(jié)構(gòu)面為基準(zhǔn)面；基于鉆孔電視獲得的結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)，確定各基準(zhǔn)面的傾向；
[0028](5)確定基線方向:根據(jù)鉆孔電視測(cè)量結(jié)果獲取基準(zhǔn)面傾向值Zi,隨后根據(jù)基準(zhǔn)面與基線2的相對(duì)位置，按下式可獲得各基線的方向Yi AzZ1-lVr，其中，基線方向?yàn)閹r心I的軸線和基線2所確定的平面與水平面的交線的方向；1B為基準(zhǔn)面下頂點(diǎn)和基線2之間的最短弧長(zhǎng)，Ib在基線2的左側(cè)為正，Ib在基線2的右側(cè)為負(fù)；r為巖心半徑；
[0029](6)巖心結(jié)構(gòu)面傾向確定:根據(jù)每條基線2范圍內(nèi)各結(jié)構(gòu)面4與基線2的相對(duì)位置，按以下方程確定每條基線范圍內(nèi)各結(jié)構(gòu)面4的傾向值=Xu=YJIm,/r，其中，Xi,」代表第i條基線范圍內(nèi)第j條結(jié)構(gòu)面傾向A為第i條基線的方向值；Ibm代表第i條基線范圍內(nèi)第j條結(jié)構(gòu)面下頂點(diǎn)距基線的最短弧長(zhǎng)。
【權(quán)利要求】
1.一種鉆孔巖心方位恢復(fù)方法，其特征在于:包括以下步驟: ①巖心基線劃定:以靠近地表方向?yàn)樯?，將巖心(I)按照從上到下的順序進(jìn)行連接；在每個(gè)巖心完整拼接段劃定基線(2 )，并標(biāo)明深度標(biāo)識(shí)(3 ); ②巖心結(jié)構(gòu)面編錄:對(duì)每個(gè)基線(2)范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)面(4)進(jìn)行編錄:記錄結(jié)構(gòu)面下頂點(diǎn)(5)的深度、傾角(6)、垂距(7)、以及結(jié)構(gòu)面(4)與基線(2)的相對(duì)方位(8)； 其中，結(jié)構(gòu)面(4)是巖體內(nèi)具有一定方向、延展較大、厚度較小的面狀地質(zhì)界面；傾角(6)是結(jié)構(gòu)面(4)與水平面的夾角；深度是巖心結(jié)構(gòu)面下頂點(diǎn)(5)至地面的深度；垂距(7)是巖心結(jié)構(gòu)面上頂點(diǎn)和下頂點(diǎn)之間的垂直距離；結(jié)構(gòu)面(4)與基線(2)的相對(duì)方位(8)是指巖心結(jié)構(gòu)面下頂點(diǎn)(5)距基線(2)的最短弧長(zhǎng)； ③鉆孔電視測(cè)量和解譯:采用高分辨率聲波鉆孔電視測(cè)井技術(shù)，獲得鉆孔孔壁直觀圖像和孔壁各點(diǎn)的三維磁坐標(biāo)和傾斜坐標(biāo)參數(shù)；通過(guò)數(shù)據(jù)解譯，獲得鉆孔孔壁分布圖； ④巖心校對(duì)并確定基準(zhǔn)面:將鉆孔電視測(cè)量結(jié)果與巖心進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)結(jié)構(gòu)面(4)的深度、形態(tài)以及和鄰近結(jié)構(gòu)面的相互關(guān)系，在每個(gè)基線(2)范圍內(nèi)確定巖心結(jié)構(gòu)與鉆孔電視解譯結(jié)果一一對(duì)應(yīng)的典型結(jié)構(gòu)面為基準(zhǔn)面；基于鉆孔電視獲得的結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)，確定各基準(zhǔn)面的傾向； ⑤確定基線方向:根據(jù)鉆孔電視測(cè)量結(jié)果獲取基準(zhǔn)面傾向值Zi,隨后根據(jù)基準(zhǔn)面與基線(2)的相對(duì)位置，按下式可獲得各基線的方向Yi Ai=Z1-Vr,其中，基線方向?yàn)閹r心(I)的軸線和基線(2)所確定的平面與水平面的交線的方向；1B為基準(zhǔn)面下頂點(diǎn)和基線(2)之間的最短弧長(zhǎng)，Ib在基線(2)的左側(cè)為正，Ib在基線(2)的右側(cè)為負(fù)；r為巖心半徑； ⑥巖心結(jié)構(gòu)面傾向確定:根據(jù)每條基線(2)范圍內(nèi)各結(jié)構(gòu)面(4)與基線(2)的相對(duì)位置，按以下方程確定每條基線范圍內(nèi)各結(jié)構(gòu)面(4)的傾向值A(chǔ)i,/r，其中，Xi,」代表第i條基線范圍內(nèi)第j條結(jié)構(gòu)面傾向A為第i條基線的方向值；1BM代表第i條基線范圍內(nèi)第j條結(jié)構(gòu)面下頂點(diǎn)距基線的最短弧長(zhǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆孔巖心方位恢復(fù)方法，其特征在于:步驟①中進(jìn)行基線(2)劃定時(shí)，同一基線(2)范圍內(nèi)巖心(I)無(wú)縫拼接；對(duì)于由于巖心(I)破碎或破損導(dǎo)致無(wú)法拼接的情況，該基線(2 )結(jié)束并進(jìn)行標(biāo)記，在下部巖心(2 )完整拼接段標(biāo)記新的基線(2 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆孔巖心方位恢復(fù)方法，其特征在于:步驟①中進(jìn)行基線(2)劃定時(shí)，每間隔10?30m標(biāo)注一次深度標(biāo)識(shí)(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鉆孔巖心方位恢復(fù)方法，其特征在于:步驟①中進(jìn)行基線(2)劃定時(shí)，每間隔20m標(biāo)注一次深度標(biāo)識(shí)(3)。
【文檔編號(hào)】E21B47/09GK103670382SQ201210323213
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月4日
【發(fā)明者】陳偉明, 陳亮, 王駒, 蘇銳, 宗自華, 王錫勇, 羅輝, 李亞偉, 田霄 申請(qǐng)人:核工業(yè)北京地質(zhì)研究院