CN103116190B - 井中三分量磁测3d成图方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了井中三分量磁测3D成图方法，包括以下步骤：(1)对工区进行模拟：绘制一个立方体，以立方体的顶面中点为原点建立用于绘制钻孔轨迹图的END坐标系；结合磁偏角、横剖面方位角分别绘制磁北方位、横剖面方位、纵剖面方位；建立用于定位磁异常点位的XYD坐标系；(2)在END坐标系下采用E、N、D绘制钻孔轨迹图，其中E为钻孔轨迹向东偏移距离，N为钻孔轨迹向北偏移距离，D为钻孔轨迹的真深度；在XYD坐标系下绘制ΔZ、ΔH⊥、ΔH//、ΔH’曲线图及ΔT’、ΔT矢量图，其中ΔZ为磁异常垂直分量，ΔH⊥为磁异常水平分量在横剖面方位的投影，ΔH//为磁异常水平分量在纵剖面方位上的投影，ΔH’为水平分量模差。本发明使得磁异常的表达更为直观，使解释工作趋于简单且准确。
Description
技术领域
本发明涉及地球物理测井技术领域，尤其涉及一种井中三分量磁测3D成图方法。
背景技术
井中三分量磁测为地球物理测井方法之一，以岩、矿石的磁性特征为物理基础，用于寻找钻孔周围和底部未被揭露的磁性体并研究其产状和规模。通过井中三分量磁测成图方法，采用三分量磁测数据及钻孔测斜数据，可生成用于解释的图件。
传统的井中三分量磁测成图为2D成图方法，其做法是根据工区正常场水平分量H0、垂直分量Z0、横剖面方位角、磁偏角，对磁测及测斜数据进行转换处理得到成图所需的基本数据E、N、D、ΔZ、ΔH、φ、ΔH⊥、ΔH//、ΔH’，其中E为钻孔轨迹向东偏移距离，N为钻孔轨迹向北偏移距离，D为钻孔轨迹的真深度，ΔZ为磁异常垂直分量，ΔH为磁异常水平分量模值，φ为ΔH的方位角，ΔH⊥为磁异常水平分量在横剖面上的投影，ΔH//为磁异常水平分量在纵剖面上的投影，ΔH’为水平分量模差；采用基本数据绘制ΔZ、ΔH⊥、ΔH//、ΔH’曲线图及ΔH、ΔT⊥、ΔT//\ΔT’矢量图，再根据钻孔实际情况选择最佳图件进行解释。
上述方法存在的不足在于：传统的2D成图方法，所成异常曲线图及矢量图皆以平面方式表现，图形本身不具有直观的方向性，且矢量图ΔH、ΔT⊥、ΔT//为总矢量ΔT在水平面、横剖面、纵剖面上的投影，解释人员结合曲线图及投影矢量图进行解释时，图件间的切换及其方向性不仅会增加解释的难度，而且影响解释的准确性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种井中三分量磁测3D成图方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：井中三分量磁测3D成图方法，包括以下步骤：
(1)对工区进行模拟：
绘制一个立方体，以立方体的顶面中点为原点建立END坐标系，其中E坐标轴、N坐标轴均位于顶面内且相互垂直，定义E坐标轴沿地理纬线，指东为正，定义N坐标轴沿地理经线，指北为正，定义D坐标轴垂直于顶面与E轴、N轴相交，指向朝下为正，代表深度方位。
结合磁偏角、横剖面方位角分别绘制磁北方位、横剖面方位、纵剖面方位。
建立用于定位磁异常ΔZ、ΔH⊥、ΔH//、ΔH’点位的XYD坐标系，X轴沿横剖面方位，Y轴沿纵剖面方位，D轴为上述D坐标轴，所述ΔZ为磁异常垂直分量，ΔH⊥为磁异常水平分量在横剖面方位的投影，ΔH//为磁异常水平分量在纵剖面方位上的投影，ΔH’为水平分量模差。
(2)绘制钻孔轨迹图、ΔZ、ΔH⊥、ΔH//、ΔH’曲线图及ΔT’、ΔT矢量图：
所述钻孔轨迹图是在END坐标系下采用E、N、D绘制的钻孔轨迹，所述E为钻孔轨迹向东偏移距离，N为钻孔轨迹向北偏移距离，D为钻孔轨迹的真深度；
在XYD坐标系下，采用ΔH⊥以横剖面方位为正向沿钻孔轨迹绘制ΔH⊥曲线图，采用ΔH//以纵剖面方位为正向沿钻孔轨迹绘制ΔH//曲线图，采用ΔH’以磁北方位为正向沿钻孔轨迹绘制ΔH’曲线图，采用ΔZ以磁北方位为正向沿钻孔轨迹进行绘制ΔZ曲线图。
在XYD坐标系下，分别采用ΔH’以磁北方位为正向、ΔZ以深度方位为正向沿钻孔轨迹绘制ΔT’矢量图，分别采用ΔH⊥以X轴方位为正向、ΔH//以Y轴方位为正向、ΔZ以深度方位为正向沿钻孔轨迹绘制三维的ΔT矢量图。
作为优选，END坐标系为左手坐标系，其坐标刻度分别绘制于所述立方体的顶面西南顶点的三条边上，用于分别标记E、N、D数值。
作为另一个优选，XYD坐标系为右手坐标系。
本发明的有益效果是：
相对传统2D成图而言，3D成图使得异常的表达更为直观，且无需采用投影矢量图，在对工区进行模拟的基础上绘制三维钻孔轨迹图、相关曲线图及三维矢量图，并对有关图件的正向进行定位，一方面可使解释人员的工作趋于简单，另一方面可提高解释的准确性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明井中三分量磁测3D成图方法实施例的流程示意图。
图2是本发明井中三分量磁测3D成图方法实施例的井中三分量磁测3D成图示意图。
具体实施方式
本实施例采用重庆仪器厂所产JCX-3仪器在某钻孔所测原始数据，如表1所示。该钻孔所在工作区正常场水平分量H0为36691.8nT，垂直分量Z0为27389.1nT，测线方位角为132.6°，磁偏角为-3°。
1、载入表1中原始数据，数据列分别为视深度h、垂直井斜方位磁场水平分量x、井斜方位磁场水平分量y、磁场垂直分量z、钻孔顶角δ、钻孔方位角β。
表1：原始数据
| 序号 | h | x | y | z | δ | β |
| 0 | 680 | -6724 | -36416 | 27833 | 9.1 | 97.4 |
| 1 | 685 | -6931 | -36029 | 27911.5 | 9.15 | 97.8 |
| 2 | 690 | -6674 | -35788 | 27843 | 9.1 | 97.5 |
| 3 | 695 | -6473 | -35359 | 27733.5 | 9.2 | 97.3 |
| 4 | 700 | -6250 | -34956 | 27499 | 9.1 | 97.1 |
| 5 | 705 | -6583 | -34263 | 26958.5 | 9.1 | 97.75 |
| 6 | 710 | -5844 | -33896 | 26031 | 9.2 | 96.7 |
| 7 | 715 | -6774 | -33137 | 24488 | 9.15 | 98.45 |
| 8 | 720 | -8140 | -33372 | 21740 | 9.1 | 100.6 |
| 9 | 725 | -16395 | -35774 | 24719.5 | 9.1 | 111.4 |
| 10 | 730 | -8172 | -51476 | 10145 | 9.1 | 96 |
| 11 | 735 | -4557 | -37586 | 32122.5 | 9 | 93.85 |
| 12 | 740 | -5284 | -37440 | 31254 | 9.1 | 94.9 |
| 13 | 745 | -6122 | -36578 | 30418.5 | 9.15 | 96.4 |
| 14 | 750 | -5886 | -36526 | 29814 | 9.1 | 96.1 |
| 15 | 755 | -6639 | -36728 | 29399 | 9.1 | 97.2 |
| 16 | 760 | -7044 | -37130 | 28757 | 9 | 97.6 |
2、输入相关参数，其中H0＝36691.8nT、Z0＝27389.1、测线方位角A＝132.6°、磁偏角d＝-3°；采用以下公式对表1中的原始数据进行转换处理，
ΔH⊥＝ycos(β-A)-xsin(β-A)-H0cos(A-d)
ΔH||＝ysin(β-A)+xcos(β-A)-H0sin(A-d)
ΔZ＝Z-Z0
下标i为序号，表示第i行数据，i＝0，1，2…16。
表1中原始数据经转换处理后得到如表2所示的成图所需基本数据E、N、D、ΔZ、ΔH⊥、ΔH//、ΔH’，其中E为钻孔轨迹向东偏移距离，N值为钻孔轨迹向北偏移距离，D值为钻孔轨迹的真深度，ΔZ为磁异常垂直分量，ΔH⊥为磁异常水平分量在横剖面方位的投影，ΔH//为磁异常水平分量在纵剖面方位上的投影，ΔH’为水平分量模差；所述ΔZ、ΔH⊥、ΔH//、ΔH’均为磁异常数据。
表2：基本数据
| 序号 | E | N | D | ΔZ | ΔH⊥ | ΔH// | ΔH’ |
| 0 | 0 | 0 | 671.4414 | 443.9 | -270.553 | -209.31 | 339.9062 |
| 1 | 0.787742 | -0.10791 | 676.3778 | 522.4 | -38.3356 | 42.33824 | -2.38758 |
| 2 | 1.571767 | -0.21113 | 681.3148 | 453.9 | 176.6695 | 229.5503 | -286.74 |
| 3 | 2.364693 | -0.3127 | 686.2505 | 344.4 | 499.9623 | 554.5707 | -744.934 |
| 4 | 3.14942 | -0.41045 | 691.1876 | 109.9 | 828.0142 | 843.0788 | -1181.2 |
| 5 | 3.932987 | -0.51708 | 696.1247 | -430.6 | 1234.04 | 1315.67 | -1802.33 |
| 6 | 4.726933 | -0.61035 | 701.0603 | -1358.1 | 1605.728 | 1641.496 | -2294.58 |
| 7 | 5.513401 | -0.72719 | 705.9967 | -2901.1 | 2007.492 | 2051.357 | -2870.14 |
| 8 | 6.290696 | -0.87266 | 710.9338 | -5649.1 | 1627.711 | 1684.389 | -2341.58 |
| 9 | 7.026966 | -1.1612 | 715.8709 | -2669.6 | -2006.92 | -1752.21 | 2554.545 |
| 10 | 7.813425 | -1.24386 | 720.8079 | -17244.1 | -11036.6 | -10781.6 | 15424.96 |
| 11 | 8.593832 | -1.29637 | 725.7464 | 4733.4 | -864.605 | -788.498 | 1169.65 |
| 12 | 9.381732 | -1.36392 | 730.6834 | 3864.9 | -861.109 | -720.193 | 1122.047 |
| 13 | 10.17188 | -1.45255 | 735.6198 | 3029.4 | -328.096 | -229.399 | 396.2509 |
| 14 | 10.95819 | -1.53658 | 740.5569 | 2424.9 | -242.71 | -188.641 | 306.2175 |
| 15 | 11.74274 | -1.6357 | 745.4939 | 2009.9 | -472.184 | -420.259 | 631.6055 |
| 16 | 12.51804 | -1.73914 | 750.4324 | 1367.9 | -851.711 | -702.936 | 1100.459 |
3、按以下步骤进行3D成图：
(1)对工区进行模拟：
在图2中，绘制一个立方体，以立方体顶面中点为原点建立END左手坐标系，其中E坐标轴、N坐标轴均位于顶面内且相互垂直，定义E坐标轴沿地理纬线指东为正，定义N坐标轴沿地理经线指北为正，定义D坐标轴垂直于顶面与E轴、N轴相交，指向朝下为正代表深度，其坐标刻度分别绘制在相交于所述立方体的顶面西南顶点的三条边上，用于分别标记E、N、D数值。
依据磁偏角为-3°、横剖面方位角为132.6°，分别绘制北偏西3°的磁北方位，绘制南偏东47.4°的横剖面方位、绘制南偏西42.6°的纵剖面方位，其中横剖面方位与纵剖面方位的夹角为90°。
同时建立用于定位磁异常数据点位的XYD右手坐标系，其中X轴沿南偏东47.4°的横剖面方位，Y轴沿南偏西42.6°的纵剖面方位，而D轴为上述END坐标系中的D坐标轴，并分别在X轴、Y轴上绘制磁异常数据的刻度，用于衡量磁异常数据在END坐标系下的尺度。
(2)绘制钻孔轨迹图、ΔZ、ΔH⊥、ΔH//、ΔH’曲线图及ΔT’、ΔT矢量图：
在END坐标系下采用表2中的各行的E、N、D数值作为三维坐标绘制出钻孔轨迹的各点，连接各点即成为钻孔轨迹，该图称为钻孔轨迹图。
在XYD坐标系下，采用表2中ΔH⊥数据以横剖面方位为正向沿钻孔轨迹绘制ΔH⊥曲线图，采用表2中ΔH//数据以纵剖面方位为正向沿钻孔轨迹绘制ΔH//曲线图，采用表2中ΔH’数据以磁北方位为正向沿钻孔轨迹绘制ΔH’曲线图，采用表2中ΔZ数据以磁北方位为正向沿钻孔轨迹进行绘制ΔZ曲线图。
ΔT’根据ΔH’与ΔZ得到，在XYD坐标系下，采用表2中ΔH’数据以磁北方位为正向、ΔZ数据以深度方位为正向沿钻孔轨迹图绘制ΔT’矢量图。
ΔT根据ΔH⊥、ΔH//、ΔZ得到，在XYD坐标系下，采用表2中ΔH⊥数据以X轴方位为正向、ΔH//数据以Y轴方位为正向、ΔZ数据以深度方位为正向沿钻孔轨迹绘制得到三维的ΔT矢量图。
上面所述的沿钻孔轨迹，是指以表2中各行E、N、D的数值作为坐标零点确定同行磁异常数据相对该零点在正方向上的点位。
4、选择绘制ΔZ、ΔH⊥曲线图及ΔT矢量图，成图结果如图2所示。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (3)
1.井中三分量磁测3D成图方法，包括以下步骤：
(1)对工区进行模拟：
绘制一个立方体，以立方体的顶面中点为原点建立END坐标系，其中E坐标轴、N坐标轴均位于顶面内且相互垂直，定义E坐标轴沿地理纬线，指东为正，定义N坐标轴沿地理经线，指北为正，定义D坐标轴垂直于顶面与E轴、N轴相交，指向朝下为正，代表深度方位；
结合磁偏角、横剖面方位角分别绘制磁北方位、横剖面方位、纵剖面方位；
建立用于定位磁异常ΔZ、ΔH⊥、ΔH//、ΔH’点位的XYD坐标系，其中X轴沿横剖面方位，Y轴沿纵剖面方位，D轴为上述D坐标轴，所述ΔZ为磁异常垂直分量，ΔH⊥为磁异常水平分量在横剖面方位的投影，ΔH//为磁异常水平分量在纵剖面方位上的投影，ΔH’为水平分量模差；
(2)绘制钻孔轨迹图、ΔZ、ΔH⊥、ΔH//、ΔH’曲线图及ΔT’、ΔT矢量图：
所述钻孔轨迹图是在END坐标系下采用E、N、D绘制的钻孔轨迹，所述E为钻孔轨迹向东偏移距离，N为钻孔轨迹向北偏移距离，D为钻孔轨迹的真深度；
在XYD坐标系下，采用ΔH⊥以横剖面方位为正向沿钻孔轨迹绘制ΔH⊥曲线图，采用ΔH//以纵剖面方位为正向沿钻孔轨迹绘制ΔH//曲线图，采用ΔH’以磁北方位为正向沿钻孔轨迹绘制ΔH’曲线图，采用ΔZ以磁北方位为正向沿钻孔轨迹进行绘制ΔZ曲线图；
在XYD坐标系下，分别采用ΔH’以磁北方位为正向、ΔZ以深度方位为正向沿钻孔轨迹绘制ΔT’矢量图，分别采用ΔH⊥以X轴方位为正向、ΔH//以Y轴方位为正向、ΔZ以深度方位为正向沿钻孔轨迹绘制三维的ΔT矢量图。
2.根据权利要求1所述的井中三分量磁测3D成图方法，其特征在于，所述END坐标系为左手坐标系，其坐标刻度分别绘制于所述立方体的顶面西南顶点的三条边上，用于分别标记E、N、D数值。
3.根据权利要求1所述的井中三分量磁测3D成图方法，其特征在于，所述XYD坐标系为右手坐标系。
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