[發明專利]一種鉆孔巖心方位恢復方法

有效

• 申請號: 201210323213.9
• 申請日: 2012-09-04
• 公開（公告）號: CN103670382A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 陳偉明;陳亮;王駒;蘇銳;宗自華;王錫勇;羅輝;李亞偉;田霄
• 申請（專利權）人: 核工業北京地質研究院
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/09;E21B47/002
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

技術領域

本發明屬于高放廢物地質處置研究領域和工程地質研究領域深部巖體構造特征研究的技術，具體涉及一種鉆孔巖心方位恢復方法。

背景技術

深部巖體結構面的方位、規模是深部地質環境調查的重要內容，也是進行深部地下工程可行性分析和工程設計所必需的關鍵信息。對于高放廢物地質處置工程，巖體結構面的分布不僅會影響巖體力學特性，還可以為發射性核素提供潛在的遷移通道，是影響工程穩定性和長期安全性的關鍵因素。

為了獲取深部巖體的構造特征，深鉆孔施工是最為直接和有效的技術手段。鉆孔電視測井技術的發明和應用為巖體深部地質特征研究提供了有力工具。但受測量信息解譯率的限制，僅僅依靠鉆孔電視技術不能完整準確地獲得深部巖體構造特征。

作為巖體深部地質特征最直接的載體，鉆孔巖心是深部構造特征研究的重要依據。但是在鉆孔施工過程中，由于巖石破碎、破損等原因，鉆孔巖心往往不能實現完整拼接，導致無法確定深部鉆孔巖心結構面的準確方位，造成了巖心中關于巖體深部構造特征的大量有價值信息的遺失。因此，目前急需開發一種能夠準確恢復深鉆孔巖心方位的技術方法，為深部地質工程的相關研究提供技術支撐。

發明內容

本發明的目的是提供一種鉆孔巖心方位恢復方法，綜合巖心結構面編錄和高分辨率聲波鉆孔電視測量技術，建立鉆孔巖心方位恢復技術，從而準確揭示深部巖心結構面產狀等重要信息，解決目前在深部巖體構造特征研究領域的技術難題。

為了實現這一目的，本發明的技術方案如下：一種鉆孔巖心方位恢復方法，包括以下步驟：

①巖心基線劃定：以靠近地表方向為上，將巖心按照從上到下的順序進行連接；在每個巖心完整拼接段劃定基線，并標明深度標識；

②巖心結構面編錄：對每個基線范圍內的結構面進行編錄：記錄結構面下頂點的深度、傾角、垂距、以及結構面與基線的相對方位；

其中，結構面是巖體內具有一定方向、延展較大、厚度較小的面狀地質界面；傾角是結構面與水平面的夾角；深度是巖心結構面下頂點至地面的深度；垂距是巖心結構面上頂點和下頂點之間的垂直距離；結構面與基線的相對方位是指巖心結構面下頂點距基線的最短弧長；

③鉆孔電視測量和解譯：采用高分辨率聲波鉆孔電視測井技術，獲得鉆孔孔壁直觀圖像和孔壁各點的三維磁坐標和傾斜坐標參數；通過數據解譯，獲得鉆孔孔壁分布圖；

④巖心校對并確定基準面：將鉆孔電視測量結果與巖心進行比對，根據結構面的深度、形態以及和鄰近結構面的相互關系，在每個基線范圍內確定巖心結構與鉆孔電視解譯結果一一對應的典型結構面為基準面；基于鉆孔電視獲得的結構面數據，確定各基準面的傾向；

⑤確定基線方向：根據鉆孔電視測量結果獲取基準面傾向值Z_i，隨后根據基準面與基線的相對位置，按下式可獲得各基線的方向Y_i：Y_i=Z_i-l_B/r，其中，基線方向為巖心的軸線和基線所確定的平面與水平面的交線的方向；l_B為基準面下頂點和基線之間的最短弧長，l_B在基線的左側為正，l_B在基線的右側為負；r為巖心半徑；

⑥巖心結構面傾向確定：根據每條基線范圍內各結構面與基線的相對位置，按以下方程確定每條基線范圍內各結構面的傾向值：X_i，j=Y_i+l_Bi，j/r，其中，X_i，j代表第i條基線范圍內第j條結構面傾向；Y_i為第i條基線的方向值；l_Bi，j代表第i條基線范圍內第j條結構面下頂點距基線的最短弧長。

進一步的，如上所述的一種鉆孔巖心方位恢復方法，步驟①中進行基線劃定時，同一基線范圍內巖心無縫拼接；對于由于巖心破碎或破損導致無法拼接的情況，該基線結束并進行標記，在下部巖心完整拼接段標記新的基線。每間隔10～30m標注一次深度標識，更優化的，每間隔20m標注一次深度標識。

采用本發明技術方案中的方法，可以實現深鉆孔巖心結構面產狀的系統恢復，進而為深部地質環境研究提供技術支撐。該方法已在我國高放廢物候選場址深部地質環境研究中進行了成功應用，實現了多個深鉆孔巖心產狀的恢復。結果表明，在600m深度范圍內，該方法巖心產狀恢復誤差在15°以內。

附圖說明

圖1為鉆孔巖心方位恢復技術流程圖；

圖2為鉆孔巖心基線劃定方法示意圖；