三分量磁测井投影矢量的应用

孙冠石++史殿胜++田玉民++孙建宏

摘要：通过实践应用发现：磁异常总矢量 在钻孔所在垂直矿体走向剖面（称横剖面）中的投影 ，在平行矿体走向剖面（称纵剖面）中的投影矢量 ，按解释要求绘制成的矢量图，异常在空间上的关系更加明朗，结合地质资料进行综合分析可使解释工作简化。

关键词：磁异常总矢量，投影矢量，解释

1、引言

井中三分量磁测资料的解释以岩矿石的磁性差异为物理基础，通过仪器测定钻孔中磁场强度，利用实测三分量磁测曲线形态特征、矢量线特征，结合成矿地质规律进行解释。在实际工作中，现场解释占很大一部分比例，为节省中间等待时间，节省经济费用，现场需要快速做出初步解释，并给予建议。因此，在保证质量前提下，对所测钻孔磁异常的推断解释，急需快速、准确的推断解释方法。通过实践研究发现磁异常总矢量在横、纵剖面的投影矢量判别法是一种简单快捷的方法。

2、井中三分量磁测

2.1井中三分量磁测原理

空间中任一点的磁场强度 ，是由地磁场的正常场 和与磁化体有关的异常场 所组成（ ）。

从地质找矿观点出发有意义的是磁场的异常部分，而目前观测井中磁场异常常用的方法为三分量磁测，即是测量钻孔中不同深度磁场的 、 、 三个分量，通过计算得出磁异常，并对磁异常进行判断，井旁或者井下有无磁性体，并解决磁性体空间位置和产状的问题。

在知道空间正常场 的前提下，磁异常向量 在直角坐标系中的三分量，若用坐标单位矢量表示 和 ，则有如下形式：

；

；

观测点磁异常 是 和 之差

；

其中 、 、 是井中实测值； 、 、 是地面基点上地面磁场正常场的测量值。

2.2 数据采集

现场数据采集采用重庆地质仪器厂生产的JGS-1B综合数字测井系统。三分量探管测量的参数是地磁场的三个分量 、 、 ，井孔的顶角 及井斜方位角 ；同时应采集井孔的磁北剖面方位角A、磁测区域正常场的水平分量 和垂直分量 。三分量探管主要技术指标：

测量范围：-99999nT～+99999nT；

技术指标：

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 <0.2°；

方位角测量范围0～360°，误差<2°；

按照设计要求设置采样间隔，根据工作经验一般采样间隔设置为1m，这样可以减少工作量，且有较详细的曲线参数，观测的曲线形态更完整。提升测量做检查观测，采样间隔亦为1m。

3、井场磁测初步成果及解释

为了不延误野外施工的需要，和节省不必要的工作量，需要对数据进行快速的处理，尽快得出初步成果，进行现场解释，从而指导钻孔钻进与否。

3.1图形绘制

确定测区正常场的水平磁场分量 、垂直磁场分量 。结合三分量磁测井所测三个分量X、Y、Z及顶角，通过公式：

计算，通过“三分量磁测数据及成图软件”求取推断解释和确定旁侧矿体所需曲线：

⑴ 磁异常垂直分量 曲线；

⑵ 水平分量模差 曲线；

⑶ 由磁异常垂直分量 、水平分量模差 两者合成的磁异常矢量近似地在磁北剖面中的投影；

⑷ 磁异常总矢量 在横剖面（垂直矿体走向）中的投影矢量图 和纵剖面（平行于矿体走向）中的投影矢量图 。

在AUTOCAD绘图软件平台上加载上述形成的编程文件，直接在AUTOCAD中绘制出成果图如下：

图1 钻孔三分量磁测曲线及解释图

a磁异常垂直分量（红）、水平分量模差（蓝）及其两者合成的矢量向线簇图（青）在同一坐标系中；b磁异常在横剖面中沿井轴的矢量分布图 ；c磁异常在纵剖面中沿井轴的矢量分布 。

3.2图形的物理意义

生成三分量磁测成果图，首先纵观曲线图，判断磁异常是否为磁性体引起，若有高频干扰异常，剔除；次之，判断磁异常大致位置，结合钻孔资料判断是否有丢矿、漏矿；最后，对孔底及未见矿磁异常进行判断，推断孔底是否有盲矿。

曲线以深度为纵坐标， 为横坐标，正常垂直磁场为零线， 右为正异常，向下；左边负异常，向上。

模差曲线以深度为纵坐标， 为横坐标，左负右正，负值表示偏向南，正值通常表示向北。用来配合 曲线判断矿体与钻孔的相对钻孔的位置。

磁异常垂直分量 、水平分量模差 两者合成的磁异常矢量 ，近似的当做磁异常矢量在磁北剖面中的投影沿井轴的分布。箭头表示为 的指向，模长表示 的强度大小。目前作用主要是粗略判断磁性体与钻孔的相对位置，只是矿体赋存方向。

磁异常总矢量在横、纵剖面的投影矢量图 、 ，形象描述了磁力线在横、纵剖面上的分布特征，主要用来配合 曲线推断矿体的空间位置。

3.3井场初步解释

对图1进行分析，钻孔15m以上为套管影响，从岩心看仅有200m以上存在多层磁性体，磁测成果图磁异常部位 曲线呈“C”型曲线， 呈反“C”型曲线， 矢量线正方向，与钻孔成果相吻合。

余者350m后 、 有剧烈变化（图2）， 矢量于386m后变向，且未见矿。 曲线光滑后（f图）呈现‘S形，于526m处过零线，上负下正，其与轴线交点即零点，零点所在钻孔深度为旁侧磁性体深度位置； 曲线呈现‘S形，其方向为 矢量线箭头指向，于388m处过零线，零点以上为矿头方向，零点以下为矿尾方向； 矢量线向线簇正方向发散，反向延伸交汇于钻孔深度526m处，亦可判断出为矿尾。为判断出矿尾在那个方向，需要结合磁异常总矢量在横、纵剖面的投影矢量图（g、h）进行判断。endprint

图2旁侧异常段

图3光滑三分量曲线

本孔勘探剖面方位角150°，图g矢量线反向延伸交汇于垂直钻孔钻进方向，图h矢量线反向延伸交汇于钻孔钻进方向。布设水平面图，设X轴为磁北方向，Y轴为垂直磁北方向，以孔深526m处为坐标原点。如图：

、 为g、h图中在孔深526m处旁侧异常矢量线模长，两者平移至使矢量线相交于原点位置，由勘探线剖面方位可得矢量向线图（图4）， 、 平行移动X轴负方向，做矢量向线和 ，其与X轴夹角即为矿尾在井轴方向（南偏西）。与钻孔夹角可用公式：

δ= tan （ ）-A；

δ+A= tan （ ）计算。π-A为钻孔勘探剖面角。

此推测方法前提条件是钻孔的勘探剖面方位，若是需要进一步精确，则要取得 曲线与零线交点处的钻孔方位。 、 长短取决于磁场总矢量在横纵剖面投影矢量向线的长短。

4、结语

三分量测井技术是一个比较直观、细致的工作，现在越来越成熟，在地质找矿中起着越来越重要的作用。井场需要快捷准确的解释，以指导钻进。矢量坐标能够准确简单的对未见矿旁侧异常做出判断，并对井底盲矿进行预判，能够满足井场解释的需要。由磁异常总矢量在横、纵剖面的投影矢量的空间关系对钻孔旁侧异常方位推断较简单有效，以上只是笔者工作过程中获得的一些心得、体会，存在偏颇之处，望指正。

参考文献

[1]丁绪荣主编.普通物探教程——重力及磁测.北京.地质出版社，1990，P168～P185.

[2]武汉地质学院地下物探教研室.金属矿钻孔地球物理勘探 .北京.地质出版社，1980，P118～P156.

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[5]杨坤彪，陶德益，范新省.利用井中磁方位异常判断磁性体位置的方法. 物探化探，2010，34（6），P717～P721.

作者简介：孙冠石（1984-），男，从事物探勘察作，通讯地址：河北省秦皇岛市燕山大街221号。endprint