钻孔方位角测量条件与方法

钻孔方位角测量条件

根据钻孔方位角的定义，方位角的测量必须满足两个条件：一是该角度必须是钻孔轴线上某点的切线方向与地北的夹角，二是该角度必须是水平面上的角度。

钻孔方位角测量方法

在无磁性干扰或干扰很小的孔段中，可利用地磁场定向原理；在有磁屏蔽（如在套管内）或磁干扰较大（如存在磁性矿体）的孔段中，因为磁针失去定向能力，可用地面定向原理。

（1）地磁场定向原理

地磁场定向原理是利用罗盘磁针的指北特性或磁敏感元件（磁通门）确定倾斜钻孔的方位角。因此，测量时罗盘必须处于水平状态，并且罗盘上0º线必须指向钻孔弯曲方向。为了满足这些要求，罗盘的转动轴应垂直于钻孑L弯曲平面，并且在其下部装有重块，使罗盘保持水平。此外，罗盘上0º与180º连线及框架上的偏重块都在框架的垂直平分平面内（即钻孔弯曲平面内），偏重块与180º线同侧。这样一来，在倾斜钻孔中180º线必定指向钻孔弯曲方向。

此时，0º线与磁针指北方向的夹角就是钻孔的磁方位角。

（2）地面定向原理

在地面将一定位方向设法传到孔内各个测点。采用地面定向原理测钻孔方位角的具体方法有钻杆定向法、环测定向法和陀螺惯性定向法。 2100433B

钻孔方位角（azimuthal angle of hole）是指自钻孔轴在水平面投影上的某点指北方向起，顺时针方向与通过该点切线之间的夹角，称作该点或该孔深处的钻孔方位角，是确定钻孔在地下空间位置一项参数。由于弯曲钻孔在不同深度的方位角均不同，故在实际施工中，必须每隔一定的深度进行测定。

大地方位角基本概念

大地方位角是大地坐标系中表示方向的角量，是参考椭球面上过某点的子午圈与过该点某一方向的大地线间的夹角，大地方位角由子午圈北方向起按顺时针方向计算，通常用A表示。它不能直接测得，而是由天文方位角按拉普拉斯方程换算而得。

大地方位角方向的确定

一条直线有正反两个方向。如图1所示，直线MN的方向可用用在M点的方位角

根据地质或工程要求，利用钻探设备，在岩层中钻凿的直径远小于其深度的柱形圆孔。钻孔的最上部称孔口，钻孔的底面称孔底，由孔口至孔底的整个柱状侧面称孔壁。整个钻孔有时也称为孔身。根据工程目的不同，钻孔可分为地质勘探钻孔、水文钻孔、工程钻孔等。

钻孔测量钻孔要素

钻孔直径、钻孔深度、钻孔方向是一个钻孔的三要素。钻孔要素取决于工程目的和施工条件。煤田地质勘探钻孔的直径通常在75～172mm范围内；直径小于75mm的称小口径钻孔;直径大于172mm的称大口径钻孔或钻井。煤田地质勘探钻孔的深度通常不超过1500m，深度在300m以内的钻孔称浅孔；深度在300～800m的称中深孔；深度超过800m的称深孔。钻孔方向即钻孔轴线的指向。地面钻孔有直孔和斜孔（钻孔轴线同铅垂线间夹角小于45°的钻孔。坑道钻孔的方向可变性很大，可以从垂直向下到垂直向上，但多数是接近水平的钻孔。

钻孔测量钻孔结构

又称孔身结构，指钻孔由开孔到终孔的孔径变化。通常在施工前对钻孔结构进行设计，即提出对整个钻孔与一定深度相对应的孔径变化要求，并以剖面图的形式绘出。设计内容包括埋设孔口管的直径及深度、开孔直径和钻进深度、各个需变径孔段的直径和钻进深度。如须下入套管，还应绘出套管规格、下入位置、层数及固定方法，并附文字说明以及终孔直径和终孔深度等。孔身结构剖面又称钻孔技术剖面，它作为《钻孔地质技术指示书》的重要内容之一，是钻孔施工的主要依据。设计时，综合考虑钻孔的工程目的、岩层特点、最大深度、合理的终孔直径以及钻进方法、护孔措施、设备能力等，并在满足地质或工程要求的前提下力求简化孔身结构；尽量缩小整个钻孔的直径;尽少变换孔径，不下或少下套管，以加快钻进速度、降低钻探成本。常用的设计方法是先根据钻孔工程目的及最大钻进深度确定合理的最小终孔直径，再据穿过的岩层性质、孔壁稳定情况及合理利用设备功率等因素，自下而上逐段推出变径位置以及开孔直径。对于较复杂的孔段应考虑进行技术处理或下入套管的可能，保留进行扩孔或下入套管的备用直径，不强求简化。

钻孔测量钻孔功能

①获取岩心、岩屑或煤层气样品，必要时从孔壁补取岩样。

②作为煤田测井通道，获取岩层各种地球物理信息。

③简易观测地下含水层水文地质动态。

④有的钻孔可探采结合，开采地下水、煤成气，地热等。