岩心定向检测仪的设计与实验研究.pdf

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1、第46卷第3期巴匈勘抹2010年5月GE0L0GYANDEXPL0RAT10NMay，2010岩心定向检测仪的设计与实验研究路桂英乌效呜王院生(1．中国地质大学(武汉)S-程学院，武汉430074，2．中国地质大学(武汉)机诫与电子信息学院，武汉430074)[摘要]本文设计了一种基于机械法的岩心定向仪机械部分采用三把刻刀在岩心上刻标记线，作为岩心方位的基准线；电路部分以ATmega8单片机为控制核心，用HMR3300传感器随钻测得靠近岩心管的仪器仓的俯仰角和侧滚角，间接测得岩心的俯仰角和侧滚角，存于u盘。介绍了HMR3

2、300与刻刀的安装关系，推导了高边工具面角的计算方法，并通过实验找到HMR3300不同安装方式下，高边工具面角真值‘P与计算值‘P间的关系，岩心方位角与测井得到的孔斜方位角和高边工具面角真值‘p的关系，依此PC机编程计算得岩心方位角实验表明，在井眼顶角大于1。时，其测量平均误差能够控制在3。以内，并可稳定工作，基本满足工程要求。[关键词]岩心定向高边工具面角岩心方位角检测仪[中图分类号]P634．7[文献标识码]A[文章编号]0495—5331(2010)03—0537—05LuGui-ying，WuXiao-ming，

3、WangYuan-sheng．Designandtestofthedrillcoreorientationde·tector[J]．GeologyandExploration，2010，46f3)：0537-0541．0引言l测量原理岩心定向是固体矿产钻探与开采、石油天然气岩心定向检测仪用于绳索取心钻机。岩心方位勘探与开发、大陆和大洋科学钻探的重要工作角的测量过程如下：如图1(a)刻刀短接母线方向上(Goldbergeta1．，2004；LotteretⅡ／．，2003；Tamanyuet焊接三把刻刀，用于在岩心进入岩心

4、管的过程中在a1．，2002)。岩心定向常用方法有机械法、测井法和其表面刻线。刻刀短接和仪器一起通过螺纹与取心古地磁法(范翔宇等，2007；李洪奇等，2009；马克新，钻具内管连接。传感器电路如图l(b)。在仪器外1999；张家振，2009)。测井法和古地磁法操作较复表面母线方向刻一条标记线(以下简称标记线)，且杂、费用较高，需专业技术人员方可使用，不能及时标记线与x轴或Y轴相交(石永泉，2004)。一把取得结果，阻碍了其应用；机械法利用工具和仪表对刻刀刀刃在过标记线和仪器轴线的平面上，用这把岩心实行定向，较适合于野外操

5、作、投资少、见效快、刻刀在岩心上刻线的方位标识岩心的方位。这样岩切实可行、容易推广(Paulseneta1．，2002；Rogerset心的方位同时可以通过标记线的方位标识。a1．，2000；Scotteta1．，2004；周策等，2008；李学森仪器作为取心钻具内管总成的一部分，随内管等，2006；薛继刚等，2006)。为有助解决牡丹江某金下入井底，从下钻开始，经预定的等待时问后，自动矿的判层问题，本文设计了一种基于机械法的岩心启动，测量开始；在卡断岩心前，钻机停止大约30s，定向仪，以ATmega8单片机为控制核心，

6、利用此期问不断测量岩心的俯仰角和侧滚角并将其存储HMR3300传感器随钻测得的岩心的俯仰角和侧滚在U盘中；此30s为有效测量时间，测量数据平稳。角，结合测井得到的方位角，经计算得岩心方位。随后卡断岩心，提钻。测量结束后，在PC机中读取u盘存储的数据，结合测井得到的孔斜方位[收稿日期]2009—09-14；[修订日期]2010-04—16；[责任编辑]郑杰。[第一作者简介]路桂英(1975年一)，女，讲师，在职博t，t要从事j_程测试技术的教学和研究工作，Ehoo．COWt．cn537地质Lj勘探2010正图1部分实物图F

7、ig．1Diagramshowingtwocomponents(a)刻刀短接；(b)HMR3300传感器电路板(a)Shortconnectorforgraveri(b)HMR3300circuitboardassemblywiththebasicdimensions角，由软件计算出岩心的实际方位角。高边工具面角定义为：俯视井眼时，钻孔母线朝向相对于孔眼高边顺时针旋转的角度。孑L斜方位角为：自正北方向顺时针旋转至钻孔高边在水平面上投影的夹角。采用以下算法将孔斜方位角高边具面角合当标记线过Y轴时，如式(3)：成，得到标记线

8、相对于正北方向的方位角，即岩心的方位角建立仪器坐标系如图2：x，Y坐标即为传感器，●cc一，．1的X，y轴，实际原点的位置通过试验测出：MN为<><><><>仪器的高边，反映井斜方向，MNO所在的0面即0是高00000O可见，当算得丁具面角在一、四象限时，标记边工具面。MNO在xOz面上的投影是MAO，在yOz<<>