三分量磁測井投影矢量的應(yīng)用

孫冠石++史殿勝++田玉民++孫建宏

摘要：通過實(shí)踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)：磁異?？偸噶?在鉆孔所在垂直礦體走向剖面（稱橫剖面）中的投影 ，在平行礦體走向剖面（稱縱剖面）中的投影矢量 ，按解釋要求繪制成的矢量圖，異常在空間上的關(guān)系更加明朗，結(jié)合地質(zhì)資料進(jìn)行綜合分析可使解釋工作簡化。

關(guān)鍵詞：磁異?？偸噶?，投影矢量，解釋

1、引言

井中三分量磁測資料的解釋以巖礦石的磁性差異為物理基礎(chǔ)，通過儀器測定鉆孔中磁場強(qiáng)度，利用實(shí)測三分量磁測曲線形態(tài)特征、矢量線特征，結(jié)合成礦地質(zhì)規(guī)律進(jìn)行解釋。在實(shí)際工作中，現(xiàn)場解釋占很大一部分比例，為節(jié)省中間等待時(shí)間，節(jié)省經(jīng)濟(jì)費(fèi)用，現(xiàn)場需要快速做出初步解釋，并給予建議。因此，在保證質(zhì)量前提下，對所測鉆孔磁異常的推斷解釋，急需快速、準(zhǔn)確的推斷解釋方法。通過實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)磁異?？偸噶吭跈M、縱剖面的投影矢量判別法是一種簡單快捷的方法。

2、井中三分量磁測

2.1井中三分量磁測原理

空間中任一點(diǎn)的磁場強(qiáng)度 ，是由地磁場的正常場 和與磁化體有關(guān)的異常場 所組成（ ）。

從地質(zhì)找礦觀點(diǎn)出發(fā)有意義的是磁場的異常部分，而目前觀測井中磁場異常常用的方法為三分量磁測，即是測量鉆孔中不同深度磁場的 、 、 三個(gè)分量，通過計(jì)算得出磁異常，并對磁異常進(jìn)行判斷，井旁或者井下有無磁性體，并解決磁性體空間位置和產(chǎn)狀的問題。

在知道空間正常場 的前提下，磁異常向量 在直角坐標(biāo)系中的三分量，若用坐標(biāo)單位矢量表示 和 ，則有如下形式：

；

；

觀測點(diǎn)磁異常 是 和 之差

；

其中 、 、 是井中實(shí)測值； 、 、 是地面基點(diǎn)上地面磁場正常場的測量值。

2.2 數(shù)據(jù)采集

現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集采用重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的JGS-1B綜合數(shù)字測井系統(tǒng)。三分量探管測量的參數(shù)是地磁場的三個(gè)分量 、 、 ，井孔的頂角 及井斜方位角 ；同時(shí)應(yīng)采集井孔的磁北剖面方位角A、磁測區(qū)域正常場的水平分量 和垂直分量 。三分量探管主要技術(shù)指標(biāo)：

測量范圍：-99999nT～+99999nT；

技術(shù)指標(biāo)：

X、Y磁敏元件轉(zhuǎn)向差 400nT；

Z磁敏元件轉(zhuǎn)向差 300nT；

傾角測量范圍0～45°，誤差 <0.2°；

方位角測量范圍0～360°，誤差<2°；

按照設(shè)計(jì)要求設(shè)置采樣間隔，根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)一般采樣間隔設(shè)置為1m，這樣可以減少工作量，且有較詳細(xì)的曲線參數(shù)，觀測的曲線形態(tài)更完整。提升測量做檢查觀測，采樣間隔亦為1m。

3、井場磁測初步成果及解釋

為了不延誤野外施工的需要，和節(jié)省不必要的工作量，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的處理，盡快得出初步成果，進(jìn)行現(xiàn)場解釋，從而指導(dǎo)鉆孔鉆進(jìn)與否。

3.1圖形繪制

確定測區(qū)正常場的水平磁場分量 、垂直磁場分量 。結(jié)合三分量磁測井所測三個(gè)分量X、Y、Z及頂角，通過公式：

計(jì)算，通過“三分量磁測數(shù)據(jù)及成圖軟件”求取推斷解釋和確定旁側(cè)礦體所需曲線：

⑴ 磁異常垂直分量 曲線；

⑵ 水平分量模差 曲線；

⑶ 由磁異常垂直分量 、水平分量模差 兩者合成的磁異常矢量近似地在磁北剖面中的投影；

⑷ 磁異常總矢量 在橫剖面（垂直礦體走向）中的投影矢量圖 和縱剖面（平行于礦體走向）中的投影矢量圖 。

在AUTOCAD繪圖軟件平臺上加載上述形成的編程文件，直接在AUTOCAD中繪制出成果圖如下：

圖1 鉆孔三分量磁測曲線及解釋圖

a磁異常垂直分量（紅）、水平分量模差（藍(lán)）及其兩者合成的矢量向線簇圖（青）在同一坐標(biāo)系中；b磁異常在橫剖面中沿井軸的矢量分布圖 ；c磁異常在縱剖面中沿井軸的矢量分布 。

3.2圖形的物理意義

生成三分量磁測成果圖，首先縱觀曲線圖，判斷磁異常是否為磁性體引起，若有高頻干擾異常，剔除；次之，判斷磁異常大致位置，結(jié)合鉆孔資料判斷是否有丟礦、漏礦；最后，對孔底及未見礦磁異常進(jìn)行判斷，推斷孔底是否有盲礦。

曲線以深度為縱坐標(biāo)， 為橫坐標(biāo)，正常垂直磁場為零線， 右為正異常，向下；左邊負(fù)異常，向上。

模差曲線以深度為縱坐標(biāo)， 為橫坐標(biāo)，左負(fù)右正，負(fù)值表示偏向南，正值通常表示向北。用來配合 曲線判斷礦體與鉆孔的相對鉆孔的位置。

磁異常垂直分量 、水平分量模差 兩者合成的磁異常矢量 ，近似的當(dāng)做磁異常矢量在磁北剖面中的投影沿井軸的分布。箭頭表示為 的指向，模長表示 的強(qiáng)度大小。目前作用主要是粗略判斷磁性體與鉆孔的相對位置，只是礦體賦存方向。

磁異?？偸噶吭跈M、縱剖面的投影矢量圖 、 ，形象描述了磁力線在橫、縱剖面上的分布特征，主要用來配合 曲線推斷礦體的空間位置。

3.3井場初步解釋

對圖1進(jìn)行分析，鉆孔15m以上為套管影響，從巖心看僅有200m以上存在多層磁性體，磁測成果圖磁異常部位 曲線呈“C”型曲線， 呈反“C”型曲線， 矢量線正方向，與鉆孔成果相吻合。

余者350m后 、 有劇烈變化（圖2）， 矢量于386m后變向，且未見礦。 曲線光滑后（f圖）呈現(xiàn)‘S形，于526m處過零線，上負(fù)下正，其與軸線交點(diǎn)即零點(diǎn)，零點(diǎn)所在鉆孔深度為旁側(cè)磁性體深度位置； 曲線呈現(xiàn)‘S形，其方向?yàn)?矢量線箭頭指向，于388m處過零線，零點(diǎn)以上為礦頭方向，零點(diǎn)以下為礦尾方向； 矢量線向線簇正方向發(fā)散，反向延伸交匯于鉆孔深度526m處，亦可判斷出為礦尾。為判斷出礦尾在那個(gè)方向，需要結(jié)合磁異?？偸噶吭跈M、縱剖面的投影矢量圖（g、h）進(jìn)行判斷。endprint

圖2旁側(cè)異常段

圖3光滑三分量曲線

本孔勘探剖面方位角150°，圖g矢量線反向延伸交匯于垂直鉆孔鉆進(jìn)方向，圖h矢量線反向延伸交匯于鉆孔鉆進(jìn)方向。布設(shè)水平面圖，設(shè)X軸為磁北方向，Y軸為垂直磁北方向，以孔深526m處為坐標(biāo)原點(diǎn)。如圖：

、 為g、h圖中在孔深526m處旁側(cè)異常矢量線模長，兩者平移至使矢量線相交于原點(diǎn)位置，由勘探線剖面方位可得矢量向線圖（圖4）， 、 平行移動(dòng)X軸負(fù)方向，做矢量向線和 ，其與X軸夾角即為礦尾在井軸方向（南偏西）。與鉆孔夾角可用公式：

δ= tan （ ）-A；

δ+A= tan （ ）計(jì)算。π-A為鉆孔勘探剖面角。

此推測方法前提條件是鉆孔的勘探剖面方位，若是需要進(jìn)一步精確，則要取得 曲線與零線交點(diǎn)處的鉆孔方位。 、 長短取決于磁場總矢量在橫縱剖面投影矢量向線的長短。

4、結(jié)語

三分量測井技術(shù)是一個(gè)比較直觀、細(xì)致的工作，現(xiàn)在越來越成熟，在地質(zhì)找礦中起著越來越重要的作用。井場需要快捷準(zhǔn)確的解釋，以指導(dǎo)鉆進(jìn)。矢量坐標(biāo)能夠準(zhǔn)確簡單的對未見礦旁側(cè)異常做出判斷，并對井底盲礦進(jìn)行預(yù)判，能夠滿足井場解釋的需要。由磁異?？偸噶吭跈M、縱剖面的投影矢量的空間關(guān)系對鉆孔旁側(cè)異常方位推斷較簡單有效，以上只是筆者工作過程中獲得的一些心得、體會，存在偏頗之處，望指正。

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作者簡介：孫冠石（1984-），男，從事物探勘察作，通訊地址：河北省秦皇島市燕山大街221號。endprint