CN101329409A - 一种金属矿藏探测器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种金属矿藏探测器，属于矿藏勘查领域，具体说是一种通过观测地球磁场的空间方向变化准确定位地下金属矿藏的地球物理仪器，该种金属矿探测器，所述探测器包括计算机，计算机软件，地面主机，电缆，井下仪器，井下仪器包括抗压管(11)、探管(8)和减震器(10)，所述探管(8)包括电源电路、数据传输电路、单片机、A/D转换电路、三块重力计和三块磁力计。

Description

一种金属矿藏探测器

一、技术领域：

本发明是一种一种金属矿藏探测器，属于矿藏勘查领域，具体说是一种通过观测地球磁场的空间方向变化准确定位地下金属矿藏的地球物理仪器。

二、背景技术：

当前勘测金属矿体采用的井中磁测一般采用质子旋进式磁力仪。例如：中国地科院物化算研究所研制的CZJ-1型，俄罗斯研制的POS系列LOM-2井中磁测仪等，但由于质子旋进磁力仪体积较大，且受导电金属屏蔽，因此，小口径探井和井深大于500米时无法使用。这些磁测仪的精度虽然较高，但不能测得磁场方向，只能得到总磁场矢量的模量异常。

鉴于ΔT＝T_a-T₀    (1)

式中T_a和T₀分别为总地磁场和地磁场正常场的模量，因此根据(1)式求得的总磁场量异常，来判断被探矿体的近似深度无法知道矿体的空间方位。使用此测量仪器需要在测量地点竖立1个以上的勘测井，利用仪器在2个或多个井中不同位置的观测结果来确定地下矿藏的空间位置。因为单井测量只能探测出金属矿藏大致的相对探测井的埋深，仍然不能确定勘探出的矿藏的方位。

三、发明目的：

本发明提供一种新的金属矿藏探测器，通过计算三个磁敏元件测量出的地磁直角坐标系中磁场参数与三个重力加速计测量出的重力场参数，两组参数可得到井中任意测点的地磁垂向三个分量的磁场变化值，利用一个勘测井，根据探测仪器在该勘测井中不同高度6个感应器记录的数据就可判断出该勘测井周围50-500米范围内矿藏的空间分布(埋深，方位和形态)。

四、发明内容：

本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明的一种优选技术方案为一种金属矿藏探测器，所述一种金属矿藏探测器包括计算机，计算机软件，地面主机，电缆，井下仪器，井下仪器包括抗压管(11)，探管(8)，减震器(10)，所述探管(8)包括电源电路，数据传输电路，单片机，A/D转换电路，三块重力传感器和三块磁力传感器。

本发明的一种再选技术方案为所述探管(8)外部罩有抗压管(11)，抗压管(11)与密封接头(5)的下端连接，所述密封接头(5)的上端与电缆转换接头(4)连接，其外侧罩有绝缘橡胶套所述探管(8)顶部安装电缆绳帽头(1)，电缆通过钢丝嵌装在电缆卡头(3)上，电缆卡头(3)用螺钉固定，抗压管(11)的一个接头为减震器(10)，所述减震器(10)带有减震系统。

本发明的一种再优选技术方案为探管中元件为耐高温高压材料制成，并且采用功率大的器件驱动小功率负载的电路，使电路中的元器件工作在高保真的状态，抗压管采用高强度无磁钛合金制成，井下其余结构件主体采用高强度铜材料制成。

本发明的一种最优选技术方案为所述A/D转换电路为24位高分辨率高精度A/D转换器。所述探测器的硬件均采取了温度补偿，所述探管各重力分量倾角误差小于0.1°，各磁分量的灵敏度达5纳特斯拉/毫伏，磁转向差小于30纳特斯拉。所述抗压管(11)是使用无磁材料制成的，并配有数据处理及解释软件。

通过以上技术方案，该仪器可通过2组测量计共5个异常参数确定探井下方是否有金属矿藏以及金属矿藏的方位和大致轮廓，只通过一个勘探井就可准确得到矿藏的信息，这样科学地指导找矿，大大降低了勘探成本。

五、说明书附图：

1图1为一种金属矿藏探测器井下仪器保护总成的结构示意图；

2图2为一种金属矿藏探测器测量系统电原理框图；

3图3为一种金属矿藏探测器地面主机控制箱

4图4为一种金属矿藏探测器的使用实施例示意图；

5图5为一种金属矿藏探测器的使用实施例示意图；

6图6为一种金属矿藏探测器的使用实施例示意图；

六、实施例：

本发明所述的一种金属矿藏探测器是一种应用于特殊标准的勘探井中金属矿藏磁测仪。该磁测仪由计算机(上位机)，上位机软件，地面主机，电缆，井下仪器总成组成。井下仪器总成由抗压管，探管，减震器等组成。井下仪器总成如图1所示，探管是井下仪器的核心部分。探管主要由电源电路，数据传输电路，单片机，A/D转换电路，三块重力计和三块磁力计及其相应电路组成。三块重力计和三块磁力计分别按三维坐标X，Y，Z方向放置。

为了确保仪器在井下高温环境正常工作，探管中使用的均是严格筛选后的低漂移军品元件，使电路中的元器件工作在高保真的状态，保证了探管在没有保温瓶的情况下能连续在130℃以上的环境中工作。抗压管采用高强度无磁钛合金制成，井下其余结构件主体采用高强度铜材料制成，使探管在100Mpa以内的压力下能正常工作。

井下仪器保护总成是有线随钻测量系统的一个重要组成部分，它的功能是要确保井下仪器在井底恶劣环境中能稳定、可靠、准确地工作，保护壳体总成如图1所示，由下列主要部件构成。

钢丝电缆2卡管头，1、2合称为电缆绳帽头，位于井下仪器的最上部分。组装时，先将电缆从顶部穿如，把钢丝嵌装于电缆卡头上，再用螺钉固定。

3电缆转换接头，电缆转换头与密封接头相连，铜棒上有一裸于壳体之外的导线接头与电缆芯连接，外部套上绝缘胶套扎紧。

4密封接头，密封接头与壳体相连，内有一个两端带绝缘垫圈的铜棒贯穿全长，输送电源，传送信号。由探管引出的地线焊在其主体上，整个壳体作地先。

5探管，探管是仪器的核心部分，放置在用无磁材料制成的抗压管内。

6保护壳体(抗压管)保护壳体的长度根据加长杆的不同为2.2-2.8米。外径有45mm和35mm两种，用无磁材料制成，内装测量仪器探管。壳体要抗压、密封、有电源通道。主要技术指标为：

耐压70Mpa

耐温125℃

抗冲击300g/5ms

仪器参数为

倾角误差：＜0.1°

磁转向差：＜30nT

工作温度：-40℃~+125℃

井下仪器外径：Φ36mm

井下仪器总长：1800mm

探管长度：804mm

探管外径：Φ27mm

抗压管长度：1500mm

抗压管外径：Φ36mm

抗压管耐压：100MPa

探测部分设有加长杆，可设计成多个长度，根据探测井的地理位置，设计的井斜、方位选用一合适的长度。也可以两根或多根连接使用，目的是尽量选择仪器位于无磁铤中的最佳位置，使磁干扰达到最小。

在图3中，根据地面异常由ZK2发现了图左的三个矿体。在ZK7钻井进行井中磁测发现了深部异常，据此发现了图右的一个大矿。

在图4中钻探打深矿往往命中率不高，钻井未命中矿体，据取出岩芯认为深部无矿，井中磁测后发现钻井右下侧有矿体存在，发现了大矿。

图5钻井已打了608米未能见矿，深钻成本较高，是否继续钻进，犹豫不决，经井中磁测后发现深部有矿，钻井深度不够，继续下打发现了深矿。

图6所示，钻井中进行了垂向三分量磁测后，根据ΔZ和ΔH曲线有矿，根据ZK10和ZK21的ΔT_⊥磁异常矢量的交会，可以确定矿体的头部和尾部。

Claims (8)

1、一种金属矿探测器，所述探测器包括计算机，计算机软件，地面主机，电缆，井下仪器，其特征在于：井下仪器包括抗压管(11)、探管(8)和减震器(10)，所述探管(8)包括电源电路、数据传输电路、单片机、A/D转换电路、三块重力计和三块磁力计。

2、根据权利要求1所述的一种金属矿探测器，其特征在于：所述探管(8)外部罩有抗压管(11)，抗压管(11)与密封接头(5)的下端连接，所述密封接头(5)的上端与电缆转换接头(4)连接，其外侧罩有绝缘橡胶套所述探管(8)顶部安装电缆绳帽头(1)，电缆通过钢丝嵌装在电缆卡头(3)上，电缆卡头(3)用螺钉固定，抗压管(11)的一个接头为减震器(10)，所述减震器(10)带有减震系统。

3、根据权利要求1所述的一种金属矿探测器，其特征在于：三块重力计和三块磁力计及其相应电路组成。三块重力计和三块磁力计分别按三维坐标系X，Y，Z方向放置。

4、根据权利要求1所述的一种金属矿探测器，其特征在于：探管(8)内元件为耐高温高压材料制成，并且采用功率大的器件驱动小功率负载的电路，使电路中的元器件工作在高保真的状态。

5、根据权利要求2所述的一种金属矿探测器，其特征在于：抗压管(11)采用无磁钛合金制成，井下其余结构件主体采用铜材料制成。

6、根据权利要求1所述的一种金属矿探测器，其特征在于：，所述A/D转换电路为24位高分辨率高精度A/D转换器。

7、根据权利要求1所述的一种金属矿探测器，其特征在于：所述探测器的硬件采取了温度补偿，所述探管各重力分量倾角误差小于或等于0.1°，各磁分量的灵敏度大于或等于5纳特斯拉/毫伏，磁转向差小于或等于30纳特斯拉。

8、根据权利要求2所述的一种金属矿探测器，其特征在于：所述抗压管(11)是使用无磁材料制成的。

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