CN105156097A - 钻孔轨迹测量的数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻孔轨迹测量的数据处理方法，在钻孔轨迹测量过程中，每隔一定距离进行一次测量，并得到每个测点的三个基本要素：孔深，倾角，方位角；根据开孔点坐标和三个基本要素确定钻孔各测点相对于开孔点坐标的空间三维坐标，获得钻孔轨迹。本发明可对上仰、下倾、垂直各种钻孔进行轨迹计算；其计算过程及结果简单，快速，准确。体积小、成本低、可靠性高，计算成图方便可靠；本发明首先用将测斜数据中的粗差剔除，然后充分利用了大量的实时测斜数据进行计算，计算成果证明不仅提高了计算结果精度，同时使还原井眼轨迹的数据源更科学，合符地质资料，提高钻孔轨迹测量精度，准确指导现场钻进轨迹控制，提高施工效果，降低施工成本。

Description

钻孔轨迹测量的数据处理方法

技术领域

本发明属于地质勘探仪器领域，具体涉及一种钻孔轨迹测量的数据处理方法。

背景技术

目前，钻孔轨迹数据处理中的计算方法较为复杂，且很难直观展示钻孔轨迹位置及误差大小。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种钻孔轨迹测量的数据处理方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种钻孔轨迹测量的数据处理方法，该方法为：在钻孔轨迹测量过程中，每隔一定距离进行一次测量，并得到每个测点的三个基本要素：孔深，倾角，方位角；根据开孔点坐标和三个基本要素确定钻孔各测点相对于开孔点坐标的空间三维坐标，获得钻孔轨迹。

上述方案中，该方法通过以下步骤实现：

步骤一：对给定钻孔的设计倾角θ_A、方位角α_A进行三角函数剖分，并且确定设计测量点角度的弧度正弦三角函数值；

步骤二：测量并记录钻孔倾角、方位角和钻孔深度，并对测量倾角θ_B、测量方位角α_B进行三角函数剖分，确定测量点角度的弧度正弦三角函数值；

步骤三：根据测量倾角θ_B确定设计轨迹垂向距离，根据给定钻孔的设计倾角θ_A确定给定设计轨迹垂向距离；根据测量方位角α_B确定设计轨迹水平距离，根据给定钻孔的方位角α_A确定给定设计轨迹水平距离；

步骤四：用实测轨迹垂向距离减去设计轨迹垂向距离，得到处理后的钻孔轨迹垂向偏移值；用实测轨迹水平距离减去设计轨迹水平距离，得到处理后的钻孔轨迹水平偏移值，根据钻孔轨迹垂向偏移值和钻孔轨迹水平偏移值确定钻孔各测点相对于开孔点坐标的空间三维坐标。

上述方案中，所述步骤四之后还包括：根据所述确定的空间三维坐标绘制计算成果图。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明可对上仰、下倾、垂直各种钻孔进行轨迹计算；其计算过程及结果简单，快速，准确。体积小、成本低、可靠性高，计算成图方便可靠；本发明首先用将测斜数据中的粗差剔除，然后充分利用了大量的实时测斜数据进行计算，计算成果证明不仅提高了计算结果精度，同时使还原井眼轨迹的数据源更科学，合符地质资料，提高钻孔轨迹测量精度，准确指导现场钻进轨迹控制，提高施工效果，降低施工成本。

附图说明

图1为本发明实施的流程图；

图2为通过本发明确定的一个钻孔的钻孔倾角相差图；

图3为通过本发明确定的另一个钻孔的钻孔倾角相差图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明实施例提供一种钻孔轨迹测量的数据处理方法，该方法为：在钻孔轨迹测量过程中，每隔一定距离进行一次测量，并得到每个测点的三个基本要素：孔深，倾角，方位角；根据开孔点坐标和三个基本要素确定钻孔各测点相对于开孔点坐标的空间三维坐标，获得钻孔轨迹。

倾角：钻孔轴线上通过某测点所作钻孔轴线的切线，该切线向钻孔前进方向延伸的部分称为钻孔方向线。钻孔方向线与水平线之间的夹角就是钻孔倾角。它表示了钻孔轨迹在该测点处倾斜的程度。

方位角：钻孔轴线的任意一点切线在水平上的投影，与子午线指北方向顺时针旋转的夹角，称为钻孔该点或该孔深处的钻孔方位角。它是确定钻孔在地下空间位置的基本参数之一。

根据测量角度数值倾角变化Δθ、方位角变化量Δα，可计算出在垂直方向、水平方向产生的位移量ΔZ、ΔX。根据测量点的倾角θ、方位角α、钻孔深度l及实际钻孔测点轨迹参数，按钻孔轨迹三维坐标计算公式计算出测量点的空间三维坐标。

本发明实施例提供一种钻孔轨迹测量的数据处理方法，如图1所示，该方法通过以下步骤实现：

步骤一：对给定钻孔的设计倾角θ_A、方位角α_A进行三角函数剖分，并且确定设计测量点角度的弧度正弦三角函数值；

具体的，给定钻孔的设计轨迹，得到设计钻孔轨迹中倾角值θ_A和钻孔设计方位角α_A以及钻孔深度值l，其中倾角值θ_A为-90°—90°之间任意数值，方位角值α_A为0°—360°之间任意数值，单位为度。

对设计角度进行三角函数剖分，其意义为：对设计倾角在180度范围内转换为弧度并计算弧度正弦值，剖分方法为θ_A＝sin(θ_A*π/180)；对设计方位角在180度范围内转换为弧度并计算弧度正弦值，剖分方法为α_A＝sin(α_A*π/180)。

步骤二：测量并记录钻孔倾角、方位角和钻孔深度，并对测量倾角θ_B、测量方位角α_B进行三角函数剖分，确定测量点角度的弧度正弦三角函数值；

具体的，测量并记录钻孔轨迹，得到测量钻孔轨迹中倾角值θ_B和钻孔测量方位角α_B以及钻孔深度值l，其中倾角值θ_B为-90°—90°之间任意数值，方位角值α_B为0°—360°之间任意数值，单位为度；钻孔测量深度值l为0—1000米之间任意数值，单位为米。

对测量角度进行三角函数剖分，其意义为：对测量倾角在180度范围内转换为弧度并计算弧度正弦值，剖分方法为θ_A＝sin(θ_A*π/180)；对测量方位角在180度范围内转换为弧度并计算弧度正弦值，剖分方法为α_A＝sin(α_A*π/180)。

步骤三：根据测量倾角θ_B确定设计轨迹垂向距离，根据给定钻孔的设计倾角θ_A确定给定设计轨迹垂向距离；根据测量方位角α_B确定设计轨迹水平距离，根据给定钻孔的方位角α_A确定给定设计轨迹水平距离；

具体的，计算给定设计的轨迹垂向距离ΔZ₁，计算方法为：ΔZ₁＝θ_A*l；

计算设计轨迹垂向距离ΔZ₂，计算方法：为ΔZ₂＝θ_B*l。

计算给定设计的轨迹水平距离ΔX₁，计算方法为：ΔX₁＝α_A*l；

计算设计轨迹水平距离ΔX₂，计算方法为：ΔX₂＝α_B*l。

其中：ΔZ₁为测量轨迹垂向距离，ΔZ₂为设计轨迹垂向距离，θ_A为钻孔轨迹设计倾角值，θ_B为钻孔测量倾角值；ΔX₁为测量轨迹水平距离，ΔX₂为设计轨迹水平距离，α_A为钻孔设计方位角值，α_B为钻孔测量方位角值，l为钻孔测量深度值。

步骤四：用实测轨迹垂向距离减去设计轨迹垂向距离，得到处理后的钻孔轨迹垂向偏移值；用实测轨迹水平距离减去设计轨迹水平距离，得到处理后的钻孔轨迹水平偏移值，根据钻孔轨迹垂向偏移值和钻孔轨迹水平偏移值确定钻孔各测点相对于开孔点坐标的空间三维坐标；

具体的，钻孔轨迹坐标计算公式如下：

测量点垂直位移：ΔZ＝ΔZ₁-ΔZ_2＝θ_A*l-θ_B*l

测量点水平位移：ΔX＝ΔX₁-ΔX_2＝α_A*l-α_B*l

其中：ΔZ为钻孔设计倾角与钻孔测量倾角间的偏移距离，其中ΔX为钻孔设计方位角与钻孔测量方位角间的偏移距离。

所述孔坐标定为(0,0,0)。

步骤五：根据所述确定的空间三维坐标绘制计算成果图。

具体的，根据确定的数值ΔX、ΔZ绘制计算成果图。

从图2和图3中可以看出，由于钻孔复杂的地质原因及条件，使图2和图3两个钻孔都有不同程度的偏离。在这种情况下，使用本发明所计算的的钻孔轨迹为图中曲线所示，设计钻孔轨迹为图中直线所示。经过快速的数据计算与成图后，反映出实际钻孔轨迹与设计钻孔轨迹的差异，为钻孔工程提供技术保障。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种钻孔轨迹测量的数据处理方法，其特征在于，该方法为：在钻孔轨迹测量过程中，每隔一定距离进行一次测量，并得到每个测点的三个基本要素：孔深，倾角，方位角；根据开孔点坐标和三个基本要素确定钻孔各测点相对于开孔点坐标的空间三维坐标，获得钻孔轨迹。

2.根据权利要求1所述的钻孔轨迹测量的数据处理方法，其特征在于，该方法通过以下步骤实现：

步骤一：对给定钻孔的设计倾角θ_A、方位角α_A进行三角函数剖分，并且确定设计测量点角度的弧度正弦三角函数值；

步骤二：测量并记录钻孔倾角、方位角和钻孔深度，并对测量倾角θ_B、测量方位角α_B进行三角函数剖分，确定测量点角度的弧度正弦三角函数值；

步骤三：根据测量倾角θ_B确定设计轨迹垂向距离，根据给定钻孔的设计倾角θ_A确定给定设计轨迹垂向距离；根据测量方位角α_B确定设计轨迹水平距离，根据给定钻孔的方位角α_A确定给定设计轨迹水平距离；

步骤四：用实测轨迹垂向距离减去设计轨迹垂向距离，得到处理后的钻孔轨迹垂向偏移值；用实测轨迹水平距离减去设计轨迹水平距离，得到处理后的钻孔轨迹水平偏移值，根据钻孔轨迹垂向偏移值和钻孔轨迹水平偏移值确定钻孔各测点相对于开孔点坐标的空间三维坐标。

3.根据权利要求2所述的钻孔轨迹测量的数据处理方法，其特征在于：所述步骤四之后还包括：根据所述确定的空间三维坐标绘制计算成果图。