三分量磁测井的应用

三分量磁测井的应用

1电法或地面磁法随着中国对矿石资源的需求增加，我国平坦地区的矿体开采不足。对于深部矿而言,其在地面产生的磁异常很弱,所以地面磁法很难准确推断出矿体的赋存特征,如果采用电法,一是价格比较昂贵,二是电法在老矿区存在地形和工业电流干扰,效果也不是很理想。要想得到深部的磁性信息,三分量磁测井是一个不错方法,由于它可以直接进入到地下几百米甚至一两千米,因而得到数据更真实可靠,结合找矿经验及理论知识,可以很好地对未知矿体进行判断。2三分量磁强测量原理2.1x方向插装法nf仪器采用重庆地质仪器厂生产的JGS-1B智能工程测井系统,探头型号:JCX-3型三分量井中磁测探管。仪器分为绞车电缆部分、测井主机及三分量磁探头组成。探头里面有三个呈互相垂直关系的磁敏元件,安装在一个可以沿铅垂方向自由摆动和水平方向自由转动的装置上,在重力的作用下Z磁敏元件一直垂直向下,感应垂直分量;XY磁敏元件会随着探管的倾斜方向的变化而整体转动,其中X指向探管倾向(见图1)。因此,如果所测井为直孔时,水平转动系统无法确定XY的指向,在测井的过程中,它们的指向是无法得知的,因而测得的XY值无法进行解析。2.2x、y磁敏元件转向差以重庆地质仪器厂的JCX-3型三分量井中磁测探管为例,其主要技术指标如下:·测量范围:-99999nT~+99999nT·X、Y磁敏元件转向差≤400nT·Z磁敏元件转向差≤300nT·倾角测量范围0~45°,误差小于0.2°·方位角测量范围0~360°,误差小于2°(倾角≥3°)·线性度≤2‰·数字输出,更新速度≥3次/秒·探管外形尺寸:Φ40×1400mm·测量井深≤2000m·探管耐压≤150kg/cm2·配用电缆:4芯铠装电缆·工作环境:温度:0~70℃;湿度:90%(40℃)2.3jcx-3型三分量井中磁力仪测试实验如果对探管的三个分量的方向不太清楚,可以在实验室进行测定验证,仍以重庆地质仪器厂的JCX-3型三分量井中磁力仪为例,首先把仪器组装好,把探头放在校正台上(如果没有校正台,也可直接把探头靠在椅子上,这样数据的质量可能要差一些),然后用罗盘打出磁北方位,并把校正台0度对正磁北方向并调平,之后可以进行测试。共进行两项测试。2.3.1数据收集与整理探管倾向不变(如定为0度)并不断改变顶角,测得的数据见表1。由表中数据可以看出,在倾角增大时,XYZ三个分量基本保持不变(变化幅度为几百纳特,为仪器允许的误差范围),说明探头的垂直摆动系统工作正常。2.3.2配方2:0时y分量为x方向探管顶角不变(如保持为20度)并不断改变倾向,测得的数据见表2。由上表可以看出,当方位角设定为0度时,Y分量接近零,X分量为最大正值,说明X分量为指向探管的倾向方向。当方位角为60度时,X减小,Y为负值,说明Y指向从上面看X方向的顺时针90度方向(如图1所示)。注:数据的偏差可能受三个因素影响:1.校正台不太水平;2.校正台附近存在磁性干扰;3.仪器本身的测量误差。3磁体磁体的三部分处理3.1剖面位置及磁偏角需要收集整理的数据有以下几种:(1)钻孔位置的地磁参与场(IGRF),地磁场水平分量H0,垂直分量Z0,磁偏角D。(2)钻孔的测斜资料:包括深度、顶角(倾角)、方位角。(3)地质剖面方位角。(4)三分量磁测井数据(深度、XYZ三个分量值)。3.2数据计算方法3.2.1剩余垂直分量z只需用测得的数值减去Z0(ΔZ=Z-Z0)。3.2.2多投影公式能够得到三个参量:ΔH⊥(剩余水平分量在地质剖面的投影)、ΔH∥(剩余水平分量在地质剖面的垂直剖面的投影)。计算见图2,可以用矢量的合成分解法。具体实现方法:根据钻孔方位角和地质剖面方位角的相对关系,把XY分量投影到地质剖面(H⊥)及其垂直剖面(H∥)上,再把水平分量H0投影到上述两个剖面上(H0⊥、H0∥),然后用前面的两个数值分别减去后面的两个数值,就得到了ΔH⊥和ΔH∥。4绘制曲线和矢量线得到每个测点的ΔZ、ΔH⊥及ΔH∥后,可以绘制曲线和矢量线,ΔZ曲线、ΔH⊥曲线、ΔT⊥矢量线及ΔT∥矢量线。关于曲线的绘制比较简单,下面重点介绍一下矢量线的绘制方法。5钻井结果图的结论解释5.1排磁场及剩余磁场我国大部分地区在北半球的中纬度地区,这里的地磁场方向为斜向下,属斜磁化。矿体被磁化后产生的剩余磁场,相当于图4所示的一个磁铁。ΔZ曲线的有代表意义的特征有三个,对于测井曲线的解释很有用,分别是:5.1.1矿头或矿头概况见于见矿钻孔,见矿前在高于矿头(N极)位置,曲线呈现微弱负开口,到达矿头附近,曲线接近零值,矿头以下至见矿前曲线呈现正异常逐渐加大趋势,见矿后由于内磁场和外磁场反向,所以曲线立即出现很大负异常(如果矿体品位高且品位稳定,该负值也基本恒定),出矿后又立即变为正值并逐渐收敛,至矿尾(S极)接近零值,之后出现一个微弱负异常并缓慢归零。5.1.2上向海内磁场见于井旁有矿头的钻孔,当钻孔附近有一个盲矿体,且矿体的矿头(N极)距钻孔较近时,高于矿头时,受矿头产生的向上磁场作用,故此产生一个负异常,到达矿头标高附近减小为接近零,在矿头标高以下部分矿体产生的磁场向下,故产生一个正异常。这种负-正异常交替出现的组合形状像一个“S”。5.1.3体生物s极产生的异常和“S”型异常相反,反“S”异常出现在井旁有矿尾的钻孔。当钻孔附近有一个盲矿体尾部(S极)时,在矿体尾部标高以上,磁场方向向下,故产生的异常为一个正异常;矿体尾部标高附近,磁场接近水平,异常也接近零;在矿体尾部标高以下,磁场方向变为向上,故异常为一个负异常。反“S”异常是一个正-负异常组合。5.2剖面方向的选取ΔT∥矢量在测井成果图的解释中没有用,之所以画出ΔT∥矢量,是为了确认剖面方位角和矿体的关系是否合适。一般的地质剖面总是尽量垂直矿体走向方向,这样,矿体产生的磁场方向大体都平行于剖面方向,投影后很接近真实的磁场方向、失真很小,但当剖面到达矿体的边缘或矿体没有一个明显走向时,地质剖面方向的选取就可能不是很合理,这样对测井异常的解释会造成偏差,甚至判断错误。所以绘制测井曲线时画出该矢量可以加以验证,如果该矢量没有明显规律,呈现比较凌乱的样子,就说明原剖面方向选取正确。5.3判断盲矿体的方位这个矢量其实就是矿体产生的磁场在观测剖面的投影,其方向为磁力线的切线方向,大小和磁力线的密度成正比。我们一般取地质剖面的方向为垂直矿体走向,这样矿体产生的磁场在地质剖面的投影较强,在其垂直剖面的投影较弱。ΔZ曲线虽然可以通过“S”异常、反“S”异常判断有井旁矿体头部、尾部,但是对于该矿体头、尾部处于钻孔的哪个方位却无能为力,因为不管在哪个方位都能产生一样的曲线。这时就得依靠ΔT⊥矢量。要想准确判断盲矿体的方位,就得找到一个合适的剖面方位角。具体方法为首先用地质剖面方位角做出图3那样的测井曲线图,然后观察两个矢量的特征,如果有一个明显有优势,而另一个幅度较小且比较杂乱,说明有优势的那个矢量所在的剖面是合适的。如果是ΔT⊥矢量有明显优势,则就用该图来判断盲矿体,如果不是,就改变剖面方位角并重新计算成图,直到ΔT⊥矢量有明显优势而ΔT∥矢量幅值较小且比较凌乱为止。下面是一个很好实际例子,用来判断盲矿体的方向。该孔的200~300m附近出现一个明显的“S”型ΔZ曲线,由此可知该孔附近存在一个盲矿体。图5左是由地质人员提供的勘探线方位方向所绘制的测井曲线,可见ΔT⊥矢量比较凌乱,不太容易解释,如果没绘制出ΔT∥矢量,也就无法准确判断盲矿方位。后来把勘探线旋转90度后再绘制出测井曲线,就发现ΔT⊥矢量指向规则,其在260米深度附近存在一个明显的矢量反向交汇,说明交汇处就是盲矿体头部所在位置。除了判断盲矿体的方位,根据一般经验,矿体的内矢量一般与其倾向垂直,借此可以大致判断矿体的倾向,见图6。5.4磁异常的因素我国大部分处于北半球中纬度地区,这里地磁场为斜向下,故此矿体产生的磁异常一般也斜向下。对于低纬度地区,由于地磁场接近水平,利用ΔZ曲线很难对异常进行解释,这时就用到了ΔH⊥曲线,解释方法与ΔZ曲线类似。6地面模拟磁线计算为对矿体进行定量解释,可以利用地面精测剖面进行反演解释,推断出矿体的产状及埋深,为地质人员布钻提供参考和依据。但随着深度的加大,地面异常变得相当微弱,甚至低于磁测的测量误差,这时,很难再单纯使用地面异常进行正反演计算了。如果矿区已经有了部分深部钻孔,并进行了井中三分量磁测,这样就可以利用这些数据来和地面数据一起进行正反演计算,可以大大提高找矿效果(即见矿率)。实现方法为:钻孔可以当作一个纵剖面,地面磁测为横剖面,三分量磁测井的数据可以进行合成与分解,得到想要计算的分量(或总场),然后计算出每个位置的理论磁异常。图7为一个例子。7地质解释更完善,容易实现磁法解释的