鉆孔定位測量簡介

鉆孔定位測量（hole position survey）是按設計要求將鉆孔位置測設于實地（初測階段）、并在平整鉆機機場后根據(jù)復測校正樁，恢復確定平整機場時被破壞的鉆孔位置（復測階段）以及在鉆探結束后測定鉆孔中心（封孔標志中心或套管頂面中心）的平面坐標和高程（定測階段）等的測量工作。 2100433B

根據(jù)地質(zhì)或工程要求，利用鉆探設備，在巖層中鉆鑿的直徑遠小于其深度的柱形圓孔。鉆孔的最上部稱孔口，鉆孔的底面稱孔底，由孔口至孔底的整個柱狀側(cè)面稱孔壁。整個鉆孔有時也稱為孔身。根據(jù)工程目的不同，鉆孔可分為地質(zhì)勘探鉆孔、水文鉆孔、工程鉆孔等。

鉆孔測量鉆孔要素

鉆孔直徑、鉆孔深度、鉆孔方向是一個鉆孔的三要素。鉆孔要素取決于工程目的和施工條件。煤田地質(zhì)勘探鉆孔的直徑通常在75～172mm范圍內(nèi)；直徑小于75mm的稱小口徑鉆孔;直徑大于172mm的稱大口徑鉆孔或鉆井。煤田地質(zhì)勘探鉆孔的深度通常不超過1500m，深度在300m以內(nèi)的鉆孔稱淺孔；深度在300～800m的稱中深孔；深度超過800m的稱深孔。鉆孔方向即鉆孔軸線的指向。地面鉆孔有直孔和斜孔（鉆孔軸線同鉛垂線間夾角小于45°的鉆孔。坑道鉆孔的方向可變性很大，可以從垂直向下到垂直向上，但多數(shù)是接近水平的鉆孔。

鉆孔測量鉆孔結構

又稱孔身結構，指鉆孔由開孔到終孔的孔徑變化。通常在施工前對鉆孔結構進行設計，即提出對整個鉆孔與一定深度相對應的孔徑變化要求，并以剖面圖的形式繪出。設計內(nèi)容包括埋設孔口管的直徑及深度、開孔直徑和鉆進深度、各個需變徑孔段的直徑和鉆進深度。如須下入套管，還應繪出套管規(guī)格、下入位置、層數(shù)及固定方法，并附文字說明以及終孔直徑和終孔深度等?？咨斫Y構剖面又稱鉆孔技術剖面，它作為《鉆孔地質(zhì)技術指示書》的重要內(nèi)容之一，是鉆孔施工的主要依據(jù)。設計時，綜合考慮鉆孔的工程目的、巖層特點、最大深度、合理的終孔直徑以及鉆進方法、護孔措施、設備能力等，并在滿足地質(zhì)或工程要求的前提下力求簡化孔身結構；盡量縮小整個鉆孔的直徑;盡少變換孔徑，不下或少下套管，以加快鉆進速度、降低鉆探成本。常用的設計方法是先根據(jù)鉆孔工程目的及最大鉆進深度確定合理的最小終孔直徑，再據(jù)穿過的巖層性質(zhì)、孔壁穩(wěn)定情況及合理利用設備功率等因素，自下而上逐段推出變徑位置以及開孔直徑。對于較復雜的孔段應考慮進行技術處理或下入套管的可能，保留進行擴孔或下入套管的備用直徑，不強求簡化。

鉆孔測量鉆孔功能

①獲取巖心、巖屑或煤層氣樣品，必要時從孔壁補取巖樣。

②作為煤田測井通道，獲取巖層各種地球物理信息。

③簡易觀測地下含水層水文地質(zhì)動態(tài)。

④有的鉆孔可探采結合，開采地下水、煤成氣，地熱等。

阜康黃山村鉆孔測量

測區(qū)己知有16個需測鉆孔，測區(qū)附近僅有4個互相不通視的GPS E級點區(qū)內(nèi)地形起伏較大，有樹林和田地，GPS E級點與16個需測鉆孔也互不通視在這里采用常規(guī)測量，根據(jù)測量規(guī)范要求，需要引測控制點到與鉆孔通視附近的位置曰完成鉆孔測量工作需要4-5人、3-4天，勞動強度大，加之天氣現(xiàn)象的因素，常規(guī)測量受到極大影響工作成本高、速度慢。

根據(jù)測區(qū)實際情況，采用GPS-RTK測量本次使用的GPS-RTK測量系統(tǒng)為美國產(chǎn)天寶5800動態(tài)GPS及商業(yè)解算軟件1臺套。

鉆孔測量是在測區(qū)己有控制點基礎上，采用Trim-b1c5800RTK1 1接收機及自動存儲手簿進行測量，基準站設置在測區(qū)中心位置附近且地勢較高的控制點上，流動站距離基準站小于5km，其質(zhì)量存儲控制水平限差0.015m；垂直限差0.020m；觀測時間5秒為了避免坐標轉(zhuǎn)換時投影變形過大，Trimb1c5800RTK 1 1在測量過程中加入測區(qū)3個控制點校正鉆孔位置測至封孔標志中心，高程測至標石面，并提供地面高程數(shù)據(jù)整個外業(yè)工作在1天時間里就完成了，第二天就提供了測量成果GPS-RTK測量精度符合工程測量規(guī)范要求，滿足地質(zhì)勘查工作的需要在類似項目工程中完全可以使用GPS-RTK進行測量和復測孔位。 2100433B

鉆孔測量技術包括鉆孔巖心編錄和取樣、常規(guī)地球物理測井（井徑、溫度、密度、伽馬測井等）、鉆孔雷達測量、鉆孔孔壁成像測井（如聲波鉆孔電視測量、光學電視測量等）、多參數(shù)水化學測井、鉆井液電導率測井、鉆孔水文地質(zhì)試驗等。在工程實踐中，鉆孔巖心編錄和取樣、常規(guī)地球物理測井是常用的鉆孔測量技術，國內(nèi)外均有大量的研究。

鉆孔測量鉆孔雷達測量

鉆孔雷達和地面雷達統(tǒng)稱為探地雷達。探地雷達是20世紀70年代后期逐步發(fā)展起來的一種地球物理方法。該技術借鑒了其他地球物理方法的優(yōu)點，并依托于迅速發(fā)展的電了技術、計算機技術和光纖通信技術，從儀器制造到軟件設計充分顯示了現(xiàn)代地球物理的特點。探地雷達技術具有如下顯著特點：分辨率高，測量速度快（納秒級的采樣速度），信號疊加次數(shù)多（從1次至3萬多次疊加，可充分抑制背景噪聲），數(shù)據(jù)傳輸快（采用光纜傳輸），測量方式多樣（空中、地面、鉆孔、速度測量、透視測量、跨孔CT），低功耗、輕便，有一定的探測深度。

20世紀80年代，瑞典研究人員為評價高放廢物地質(zhì)處置庫場址深部巖石的完整性，開始研究地面雷達在鉆孔中的應用。到20世紀90年代，鉆孔雷達技術基本成熟。同時，加拿大、瑞士和美國等國家也應用鉆孔雷達評價高放廢物地質(zhì)處置庫場址深部巖石的完整性。

鉆孔雷達的測量原理是:利用寬頻帶短脈沖形式的高頻電磁波（主頻為數(shù)十至數(shù)白兆赫），以鉆孔軸線為測線，固定發(fā)射和接收天線問的距離（發(fā)/收距），沿鉆孔提/放天線進行測量。由于電磁波在介質(zhì)中傳播時，其路徑、電磁場強度與波形將隨所通過介質(zhì)的電性及兒何形態(tài)而變化，因而，根據(jù)接收到的波的傳播時問（亦稱雙程走時）、幅度與波形資料，通過圖像處理和分析，確定鉆孔側(cè)向一定范圍內(nèi)的陡傾角(或垂直)裂隙等結構面和空洞的空問位置或結構。

根據(jù)鉆孔雷達的測量原理可知，利用鉆孔雷達開展鉆孔裂隙、斷裂構造調(diào)查的最大優(yōu)勢是可以確定這些結構面在巖體中的延仲和傾角特征。但是，通過鉆孔雷達測量很難獲得被測結構面的走向/傾向。另外，由于鉆孔雷達測量所使用的光纜有較大的仲縮性，深度校正是一個繁瑣的過程。

鉆孔測量聲波鉆孔電視測量

聲波鉆孔電視測井技術作為一種小口徑鉆孔地球物理測井工具，由于探頭采用了先進的聲波束聚焦技術、數(shù)字記錄技術和數(shù)字化數(shù)據(jù)處理技術等，其精度和測井速度較高，廣泛運用于鉆孔地質(zhì)調(diào)查、水文地質(zhì)調(diào)查、生產(chǎn)勘探和開采設計、核廢物深地質(zhì)處置庫選址和場址評價、巖石工程等研究領域，用于開展評價斷裂構造的延仲特征、巖心定位和定向排列、裂隙隙寬定量分析、鉆孔偏移測量、節(jié)理裂隙統(tǒng)計分析等研究。

蘇銳等詳細介紹了聲波鉆孔電視測井技術的測量原理和技術特點。利用鉆孔電視測量技術，可以獲得鉆孔孔壁連續(xù)的三維圖像，進而分析被鉆孔揭穿的結構面（如裂隙、斷裂構造、頁理、巖性分界面等）的空問結構特征和分布特征以及巖性的空問分布特征等。其技術缺陷在于鉆孔電視只能“看見”鉆孔孔壁特征，無法探測結構面沿垂直鉆孔方向的延仲特征。

鉆孔測量鉆孔多參數(shù)水化學測井

深部環(huán)境水文地質(zhì)特征和地下水水化學特征研究是高放廢物深地質(zhì)處置場址選址及評價研究的重要內(nèi)容之一。為了獲得深部環(huán)境水化學參數(shù)，廣泛采用的方法是從深部取出地下水樣品，然后現(xiàn)場測量和送實驗室分析測量。這種方法的特點是分析精度高；可以根據(jù)需要分析地下水的水化學組分。其不足之處是取得的樣品數(shù)總是有限的，測量周期長，無法獲得地下水化學參數(shù)隨深度變化特征曲線；受到取樣技術的限制，特別是在干旱低滲透裂隙巖地區(qū)，由于含水介質(zhì)非均一性、各向異性、涌水量小，獲得深部有代表性的原狀地下水樣品既是一項技術難度大的任務，又是一項費時、費力、費錢的工作;實際工作中，實驗室往往距離取樣現(xiàn)場遙遠，如果樣品送回實驗室分析就需要可靠的樣品儲存、運輸技術和設備，這也是一項費時、費力、費錢的任務。多參數(shù)水化學測井技術很好地克服了這些缺點。

由于鉆進過程中使用的鉆井液和潤滑劑會污染地下水，如果進行鉆孔多參數(shù)水化學測井前沒有將鉆井液和潤滑劑排除干凈，則所獲得水化學值不能反映地下水真實的水化學特征。

鉆孔測量雙栓塞鉆孔水文地質(zhì)試驗

雙栓塞鉆孔水文地質(zhì)試驗是現(xiàn)場獲得巖體滲透參數(shù)的常用的成熟的鉆孔測量技術之一，廣泛應用于水利水電、巖土工程、水資源評價和石油勘探等領域。其基本原理是：用雙栓塞（也稱為封隔器）將目標含水層/巖體與其他含水層/巖體隔離開，達到準確測量目標含水層/巖體的滲透參數(shù)的目的。

對于低滲透性含水層/巖體，普遍采用雙栓塞壓水試驗技術獲得滲透參數(shù)。其特點是設備較簡單，試驗歷時較短，效率高。