CN2038949U - 沉积剩磁式岩芯定向仪 - Google Patents

Abstract

本发明所采用的是全新的、沉积剩磁原理；这使沉积剩磁式岩芯定向仪的的定向原理稳定可靠，定向精度高。且机构组件的设计精密合理，组构简便、适用。

沉积剩磁式岩芯定向仪的基本特征是，能够适用于地质钻孔中不同孔径、不同长度、不同岩性的岩芯定向。测定孔深可达5000米以上。由于能精确定向长达2米的取出岩芯；配合精细的岩芯修补、粘结、对位技术，可保障对地质构造如岩层层理、断层、节理、片理等产状的定向精度，误差仅为0.5～2°。可为产状数理统计提供众多的数据。

Description

本实用新型为一种岩芯定向仪器，特别适用于各种岩芯定向，并能在地表使岩芯成功的恢复到在地下时的原始产状，以便于利用本方法及专用仪器进行产状的测定；它与岩芯复位测角装置配套使用。亦可单独使用。

在岩芯定向技术的发展过程中，美、澳、苏、瑞、中国等均有岩芯定向仪问世。这许多种岩芯定向仪器，一般可分为三种类型：第一种是机械式。第二种是磁罗盘与机械组合式。第三种是多点随钻照相式。

基于上述各种岩芯定向仪在原理上及机件组构上的特征所限，致使它们在钻孔的诸多方面如钻孔深度、孔径、倾角、岩芯性质、岩芯长度等方面带有特定的要求。因此，它们的使用范围受到一定的限制；另处是测角误差较大，一般可达3－5°。

本实用新型的目的是，为地质界提供一种实用范围广泛，并能自成完整体系的，精密的岩芯定向仪器。试验证明，应用本仪器能够高效精确的完成岩芯定向过程；而且技术操作简便。本仪器可适应各种直径的非磁性或弱磁性的岩石的钻孔岩芯；对于磁性钻孔岩芯，利用辅助延伸方法也能取得良好的测角定向结果。

本实用新型是采用全新原理构思而成的仪器。

本实用新型的原理是：应用古地磁学的研究结论；即在理论和实验均已证明，在沉积岩石中沉积剩磁异常稳定，即在沉积过程中所含有的细粒铁矿物颗粒的极性可按当时的地磁场方向排列；这样在固结后就起到了记录地磁场方向的作用。

在实际研究实验中，通过大量的试验研究，选出一种磁铅石型细磁粉，它表现为良好的指极性。因此当把含有磁铅石型细磁粉的凝固剂用岩芯定向仪送到岩芯顶端面上时，在固结过程中该细磁粉便按此时之地磁场南北极方向排列固结，与此同时岩芯定向仪也在岩芯侧面刻下条痕而达到岩芯定向之目的。其试验误差为0.5－2°；技术资料表明，目前现有方法的测量误差为3－5°本仪器明显的提高了测角精度；本仪器的功能是能够准确地测定各种地质构造的空间产状；并降低了定向测角误差。

关于仪器的设计构思和原理的验证，均已证明是可行的和稳定可靠的。

通过国内三家先进的古地磁试验室的测定结果证明，不但定向方法可行，而且定向结果稳定、精确、可靠。误差范围为0.5－2°。沉积剩磁式岩芯定向仪的基本特征，是利用上部新式的机电装置，在钻孔底部，把含有定向磁粉的凝固剂有效地送到岩芯顶端上固结定向及测斜。即是由一个测斜装置酸置器［11］，定向滑槽［10］及微型电机［8］、可上下推进的穿孔搅拌器［7］所组成。工作时，搅拌器［7］穿破塑料袋［4］与沉积定向管［3］中的水搅拌混合后，这样定向试剂靠自重可沉淀凝于岩芯顶端面上。

沉积剩磁式岩芯定向仪，作为实用新型特征的有三个方面：（1）优异的定向指示剂，由于这种极性能良好的凝固剂配方，确保了快速的牢固的在岩芯顶部完成精确定向功能。（2）立体式定向技术，其在定向过程中，视岩芯为一个立体，仪器能够在岩芯顶端做出定向标记的同时也在侧面刻划出刻痕；而且这种刻痕对钻探工艺无特殊要求并可根据刻痕的实际形状使岩芯对位。（3）沉积剩磁式岩芯定向仪在设计上已达到，从岩芯定向到测角的全过程，完全采用仪器做立体式的参数的精密测量；省去繁琐复杂的换算过程。

仪器的附图各部位的名称和编号如下：

1、定向的岩芯；

2、岩芯纵向刻痕器；

3、沉积剩磁定向管；

4、塑料袋，内盛定向细磁粉和凝固剂混合物；

5、环形螺母；

6、前进螺纹螺母；

7、电机轴，其下端就是穿孔搅拌器；

8、微型电机；

9、外壳（筒状物）；

10、滑槽；

11、酸置器；

12、环形螺母。

本实用新型的仪器，在进行测角过程中是按下列步骤来实现的：

在钻探过程中，岩芯的定向实施过程是由岩芯定向仪来完成的。所附图为该岩芯定向仪的纵剖面示意图。为便于准确理解其基本结构及定向原理之实施过程，需结合下面附图来较详细的说明本仪器部件装置及工作情况；该仪器总的要求是把具有定向标记的装置：酸置器、沉积剩磁管的中心线重合两侧刻痕刀尖轨迹构成的平面通过定向仪中心线。在外壳（9）及滑槽（10）的内外侧刻有位于上述平面内纵向母线（图中未能画出）；左侧这两条粗纵线，右侧为两条细纵线，用以标定此平面的单向方位。盛氢氟酸的试管［11］用环形螺母［12］调整并固定使试管两侧标志线以及上述相应的粗细纵线均位于同一平面内（即图纸平面）。同样的，沉积剩磁定向管（3）的中心线，亦可用环形螺母（5）调整固定到上述平面内。然后，使左侧带有粗刻刀，右侧带有细刻刀的岩芯纵向刻痕器（2）的刻刀连线也位于这一平面。这样就造成了在上面所说三个构成部份均完全重合而方位完全一致的条件。

因此，当沉积剩磁定向管（3）在完成定向功能时，也就是一致地完成了酸置器［11］和岩芯（1）的定向。

主要部份沉积剩磁定向管（3）工作情况是：其下部浸入水中，上部塑料袋中盛有定向细磁粉和凝固剂的混合物（4），袋口扎紧在前进螺母下端部；如图示。当仪器下降到岩芯顶端后，并且在两侧形成刻痕后，开动微型电机（8），在电机转动的同时，由于螺纹（6）的作用，电机轴（7）受前进螺纹（6）制约，便向下移动并带动电机沿滑槽下滑，钻破塑料袋使（4）充分混于下部水中，完成混样搅拌动作；当电机停转后，特种定向细磁粉和凝固剂混合物便在岩芯顶端面上按当时的地磁场方向排列，经过适当时间（约8分钟）固结后，就完成了定向功能。

试样在地表可借助旋转磁力仪进行精确定向；与此同时该仪器也就完成了钻孔的测斜及定向，因为它们方位相一致或有一定的关系。

本仪器可用于工程地质、金属、非金属、矿勘床探、石油、煤田勘探及地质科学研究中的岩芯定向。

尤其在确定地层深部矿层岩层之层理、断层、节理、片理等构造产状时，本仪器一次可以提取1.5～2米的长岩芯，由于使用我们所提供的岩芯对位修补技术及可靠的设备及工具，可保证获得更多的产状参数。

这一点，对于大型岩土工程，例如岩石边坡深部、水电工程的大坝地基深部各种构造产状的测定及产状的数理统计分析均可应用。本仪器利用钻孔及岩芯能够取得前所未有的精确数据，这已为某些现场实验所证实。

沉积剩磁式岩芯定向仪具备下列优点：

1、沉积剩磁式岩芯定向仪集钻孔测斜及岩芯定向于一体。在钻孔中一个回次就完成任务；纯定向时间很短。而且定向过程很简单，几乎不影响钻探进程。

2、该仪器最重要的是其原理新颖，而且稳定准确；同时该仪器在机械电气的构思设计上具有整机简洁、精密、有效；在机件结构上布局合理适用的显著特点；并且造价低廉。这些都比现有仪器优越，因此在技术上更为适用，更有竞争力。

3、适用范围广，可在工程地质、金属、非金属矿床勘探，石油、煤田勘探及地质科学技术研究中作岩芯定向。尤其对于钻探孔径无任何限制；即对于国内外现行的各种规格的岩芯－－直径在30～300毫米均能定向，一次定向岩芯可长达0.3～2米；这利于想从一次定向岩芯中获得更多产状参数的要求。而且对于岩性也无特定的限制。

Claims (2)

1、一种沉积剩磁式岩芯定向仪，该仪器由微型电机，沉积剩磁管、外壳、酸置器组成，其特征在于，滑槽(10)内侧的粗细纵向母线与酸置器[11]的粗细刻线、沉积剩磁定向管(3)之粗细刻线、两侧刻刀刀尖运动轨迹构成的平面，均通过位于仪器中心线的纵剖面，空间方位完全相同。

a.上部有对位的酸置器[11]。

b.下部有滑槽(10)及前进螺纹螺母(6)和微电机(8)其轴(7)实际上是既能转动又能向下推进的搅拌器，它可穿破塑料包装并搅拌试样与水混合，并使试样按地磁场方向沉淀于下部之岩芯顶端面上；固结后结合岩芯两侧留下的粗细线定向刻痕，便可对位定向。

2、根据权利要求1所述装置，其另一特征是带刻刀（2）的定向圆管能够精确有效的在岩芯侧面刻划出粗细定向痕迹，该管可粗可细，能适用于各种孔径。