钻孔位置测量

中文名称

钻孔位置测量

英文名称

bore-hole position survey

定　　义

在钻探工程中按设计要求将钻孔位置测设于实地，在钻探过程中检查和恢复孔位，以及钻探结束后测定孔位中心的平面坐标和高程的测量。

应用学科

测绘学（一级学科），工程测量（二级学科）

阜康黄山村钻孔测量

测区己知有16个需测钻孔，测区附近仅有4个互相不通视的GPS E级点区内地形起伏较大，有树林和田地，GPS E级点与16个需测钻孔也互不通视在这里采用常规测量，根据测量规范要求，需要引测控制点到与钻孔通视附近的位置曰完成钻孔测量工作需要4-5人、3-4天，劳动强度大，加之天气现象的因素，常规测量受到极大影响工作成本高、速度慢。

根据测区实际情况，采用GPS-RTK测量本次使用的GPS-RTK测量系统为美国产天宝5800动态GPS及商业解算软件1台套。

钻孔测量是在测区己有控制点基础上，采用Trim-b1c5800RTK1 1接收机及自动存储手簿进行测量，基准站设置在测区中心位置附近且地势较高的控制点上，流动站距离基准站小于5km，其质量存储控制水平限差0.015m；垂直限差0.020m；观测时间5秒为了避免坐标转换时投影变形过大，Trimb1c5800RTK 1 1在测量过程中加入测区3个控制点校正钻孔位置测至封孔标志中心，高程测至标石面，并提供地面高程数据整个外业工作在1天时间里就完成了，第二天就提供了测量成果GPS-RTK测量精度符合工程测量规范要求，满足地质勘查工作的需要在类似项目工程中完全可以使用GPS-RTK进行测量和复测孔位。 2100433B

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。

钻孔测量技术包括钻孔岩心编录和取样、常规地球物理测井（井径、温度、密度、伽马测井等）、钻孔雷达测量、钻孔孔壁成像测井（如声波钻孔电视测量、光学电视测量等）、多参数水化学测井、钻井液电导率测井、钻孔水文地质试验等。在工程实践中，钻孔岩心编录和取样、常规地球物理测井是常用的钻孔测量技术，国内外均有大量的研究。

钻孔测量钻孔雷达测量

钻孔雷达和地面雷达统称为探地雷达。探地雷达是20世纪70年代后期逐步发展起来的一种地球物理方法。该技术借鉴了其他地球物理方法的优点，并依托于迅速发展的电了技术、计算机技术和光纤通信技术，从仪器制造到软件设计充分显示了现代地球物理的特点。探地雷达技术具有如下显著特点：分辨率高，测量速度快（纳秒级的采样速度），信号叠加次数多（从1次至3万多次叠加，可充分抑制背景噪声），数据传输快（采用光缆传输），测量方式多样（空中、地面、钻孔、速度测量、透视测量、跨孔CT），低功耗、轻便，有一定的探测深度。

20世纪80年代，瑞典研究人员为评价高放废物地质处置库场址深部岩石的完整性，开始研究地面雷达在钻孔中的应用。到20世纪90年代，钻孔雷达技术基本成熟。同时，加拿大、瑞士和美国等国家也应用钻孔雷达评价高放废物地质处置库场址深部岩石的完整性。

钻孔雷达的测量原理是:利用宽频带短脉冲形式的高频电磁波（主频为数十至数白兆赫），以钻孔轴线为测线，固定发射和接收天线问的距离（发/收距），沿钻孔提/放天线进行测量。由于电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性及儿何形态而变化，因而，根据接收到的波的传播时问（亦称双程走时）、幅度与波形资料，通过图像处理和分析，确定钻孔侧向一定范围内的陡倾角(或垂直)裂隙等结构面和空洞的空问位置或结构。

根据钻孔雷达的测量原理可知，利用钻孔雷达开展钻孔裂隙、断裂构造调查的最大优势是可以确定这些结构面在岩体中的延仲和倾角特征。但是，通过钻孔雷达测量很难获得被测结构面的走向/倾向。另外，由于钻孔雷达测量所使用的光缆有较大的仲缩性，深度校正是一个繁琐的过程。

钻孔测量声波钻孔电视测量

声波钻孔电视测井技术作为一种小口径钻孔地球物理测井工具，由于探头采用了先进的声波束聚焦技术、数字记录技术和数字化数据处理技术等，其精度和测井速度较高，广泛运用于钻孔地质调查、水文地质调查、生产勘探和开采设计、核废物深地质处置库选址和场址评价、岩石工程等研究领域，用于开展评价断裂构造的延仲特征、岩心定位和定向排列、裂隙隙宽定量分析、钻孔偏移测量、节理裂隙统计分析等研究。

苏锐等详细介绍了声波钻孔电视测井技术的测量原理和技术特点。利用钻孔电视测量技术，可以获得钻孔孔壁连续的三维图像，进而分析被钻孔揭穿的结构面（如裂隙、断裂构造、页理、岩性分界面等）的空问结构特征和分布特征以及岩性的空问分布特征等。其技术缺陷在于钻孔电视只能“看见”钻孔孔壁特征，无法探测结构面沿垂直钻孔方向的延仲特征。

钻孔测量钻孔多参数水化学测井

深部环境水文地质特征和地下水水化学特征研究是高放废物深地质处置场址选址及评价研究的重要内容之一。为了获得深部环境水化学参数，广泛采用的方法是从深部取出地下水样品，然后现场测量和送实验室分析测量。这种方法的特点是分析精度高；可以根据需要分析地下水的水化学组分。其不足之处是取得的样品数总是有限的，测量周期长，无法获得地下水化学参数随深度变化特征曲线；受到取样技术的限制，特别是在干旱低渗透裂隙岩地区，由于含水介质非均一性、各向异性、涌水量小，获得深部有代表性的原状地下水样品既是一项技术难度大的任务，又是一项费时、费力、费钱的工作;实际工作中，实验室往往距离取样现场遥远，如果样品送回实验室分析就需要可靠的样品储存、运输技术和设备，这也是一项费时、费力、费钱的任务。多参数水化学测井技术很好地克服了这些缺点。

由于钻进过程中使用的钻井液和润滑剂会污染地下水，如果进行钻孔多参数水化学测井前没有将钻井液和润滑剂排除干净，则所获得水化学值不能反映地下水真实的水化学特征。

钻孔测量双栓塞钻孔水文地质试验

双栓塞钻孔水文地质试验是现场获得岩体渗透参数的常用的成熟的钻孔测量技术之一，广泛应用于水利水电、岩土工程、水资源评价和石油勘探等领域。其基本原理是：用双栓塞（也称为封隔器）将目标含水层/岩体与其他含水层/岩体隔离开，达到准确测量目标含水层/岩体的渗透参数的目的。

对于低渗透性含水层/岩体，普遍采用双栓塞压水试验技术获得渗透参数。其特点是设备较简单，试验历时较短，效率高。