井中三分量磁测的高精度问题

2013-12-11王庆乙邱钢

地质装备 2013年1期

王庆乙，邱钢

（北京矿产地质研究院北京 100012）

井中三分量磁测系统主要应用于深部找矿与非磁性钻井的井斜测量。对于找矿来说，普查找矿阶段，根据物化探异常或地质学认识，初步认定矿床的存在，通常采用钻探进行验证，一般首钻命中率很低，一孔之间往往难以得到正确结论。在勘探阶段，由于缺乏对矿床空间分布的认识，钻探网度确定十分困难，需要经过摸索与反复试验才能逐步奏效。因此，钻探工程量在找矿中的摆布，不仅涉及投资风险，往往成为找矿的成败。如此高的风险，如能将钻探与井中三分量磁测相结合，则在它们的互补中，风险将迎刃而解。钻探为井中三分量磁测开辟了入地的宝贵通道，使之能深入地下成为真正深部找矿的方法和技术。井中三分量磁测的远距离找矿能力，相当于数以千倍扩大孔径，克服“一孔之见”弊端外，还能指示隐藏矿体的空间位置。它们的结合，可以最少时间，最少的人力、物力，获得发现矿床与评价矿床的全面资料。

在无磁性钻井中，测量井斜以了解钻进轨迹与终孔位置。在当前，隐伏矿、深部矿找矿阶段，钻探深度也随之加深，钻探的命中率将进一步降低。但与三分量磁测相结合，可在有矿（段）找矿，无矿（段）测斜，一举两得。不仅发挥钻探的实物取证作用，更为重要的是钻探将成为在深部找矿中的主力作用。

钻探与井中三分量磁测的不同学科强强联合，必将形成强大的深部找矿实力。这是我国金属矿找矿体制、机制改革的重点方向。

大家知道，磁异常强度是与磁性体的距离三次方呈反比的。因此，提高井中三分量磁测系统的精度对找矿有重要意义。现有井中三分量磁测系统，如能找到50～100m开外的矿体，则高精度井中三分量磁测系统，能探测达到100～300m找矿距离。

井中三分量磁测的精度，不是它的测磁精度。由于无论是井中找矿还是井中测斜，都需要将井轴坐标系所测的三分量磁场值，通过测定三轴的倾角（由三轴重力加速度计完成），转换至大地（垂向）坐标系三分量磁场值，才能用于解释异常进行找矿或者求解井斜参数。因此，井中三分量磁测的精度，应该是坐标转换的精度。它是由系统的测磁、测重（重力加速度）精度，与磁、重坐标系三轴的正交与重合的精度两方面决定的。系统的测磁、测重精度它决定了校正坐标系正交与重合能达到的最高精度，只有系统的测磁、测重精度与坐标系的正交、重合校正精度，二者都达到高精度才是系统的高精度，而不是现有产品所述的今天指标好于昨天，就称之为所谓的高精度。

以JSC－G－11型高精度井中三分量磁测系统为例（如图1），说明它的高精度。我们采用国产短磁通门为测磁元件，其测磁精度可达到（1～2）nT；采用国产小型重力加速度计，其最高精度可达（1～2）／万。两者都达到较高精度，这样的精度，可使坐标系的正交与重合的校正精度达到20秒精度。

图1 JSC－G－11型高精度井中三分量磁测系统

校正坐标系三轴达到正交与重合的精度，首先是在地磁与重力正常场（已知）中，将井中三分量磁测系统置于24个不同状态下，测量磁、重三分量值求得总场值，通过反演求解坐标系三轴的正交、重合差值，然后由软件进行校正，使之达到正交与重合的精度（20s）。经过校正后，系统测量地磁总场的坐标转换精度可达4nT左右，三个分量转换精度都在10nT以内。

为了证实JSC－G－11所达到精度，由中国计量科学研究院电磁处进行核实，核查是在该院地下无磁实验室中进行的，在给定的标准磁场中，JSC－G－11井中三分量磁测系统在20个不同姿态下测得的与标准磁场值的平均误差为4.1nT（见图2和图3），在给定的标准角测量中，测角误差达到－0.0069°（0.42°）。核查结果表明，我们研制的JSC－G－11型井中三分量磁测系统的测量精度已远高于国外同类产品，如 Mode 850（美国）、DIP4－Arm（德国，参与中国大陆深钻测量）等。

大幅度提高井中三分量磁测精度，不仅增大探测井外磁性矿体的距离，更重要的是扩大找矿矿种，许多与磁铁矿、磁黄铁矿等有共生关系的有色金属、稀有金属与核原料等矿产资源，它们的中、弱磁性都能被发现。JSC－G－11在我国东川铜矿区的坑道井中磁测中，发现凡有弱磁异常（n＊10nT）体，均为高品位铜矿体，取得很好的找铜矿效果。

JCS－G－11型还应用于高精度井斜测量，在随钻检测中，在煤层气、油气田等钻进中，可实现钻孔在深部对接的难题。