王慶乙，邱鋼

（北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院 北京 100012）

井中三分量磁測系統(tǒng)主要應(yīng)用于深部找礦與非磁性鉆井的井斜測量。對于找礦來說，普查找礦階段，根據(jù)物化探異?；虻刭|(zhì)學(xué)認(rèn)識，初步認(rèn)定礦床的存在，通常采用鉆探進(jìn)行驗(yàn)證，一般首鉆命中率很低，一孔之間往往難以得到正確結(jié)論。在勘探階段，由于缺乏對礦床空間分布的認(rèn)識，鉆探網(wǎng)度確定十分困難，需要經(jīng)過摸索與反復(fù)試驗(yàn)才能逐步奏效。因此，鉆探工程量在找礦中的擺布，不僅涉及投資風(fēng)險，往往成為找礦的成敗。如此高的風(fēng)險，如能將鉆探與井中三分量磁測相結(jié)合，則在它們的互補(bǔ)中，風(fēng)險將迎刃而解。鉆探為井中三分量磁測開辟了入地的寶貴通道，使之能深入地下成為真正深部找礦的方法和技術(shù)。井中三分量磁測的遠(yuǎn)距離找礦能力，相當(dāng)于數(shù)以千倍擴(kuò)大孔徑，克服“一孔之見”弊端外，還能指示隱藏礦體的空間位置。它們的結(jié)合，可以最少時間，最少的人力、物力，獲得發(fā)現(xiàn)礦床與評價礦床的全面資料。

在無磁性鉆井中，測量井斜以了解鉆進(jìn)軌跡與終孔位置。在當(dāng)前，隱伏礦、深部礦找礦階段，鉆探深度也隨之加深，鉆探的命中率將進(jìn)一步降低。但與三分量磁測相結(jié)合，可在有礦（段）找礦，無礦（段）測斜，一舉兩得。不僅發(fā)揮鉆探的實(shí)物取證作用，更為重要的是鉆探將成為在深部找礦中的主力作用。

鉆探與井中三分量磁測的不同學(xué)科強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，必將形成強(qiáng)大的深部找礦實(shí)力。這是我國金屬礦找礦體制、機(jī)制改革的重點(diǎn)方向。

大家知道，磁異常強(qiáng)度是與磁性體的距離三次方呈反比的。因此，提高井中三分量磁測系統(tǒng)的精度對找礦有重要意義?，F(xiàn)有井中三分量磁測系統(tǒng)，如能找到50～100m開外的礦體，則高精度井中三分量磁測系統(tǒng)，能探測達(dá)到100～300m找礦距離。

井中三分量磁測的精度，不是它的測磁精度。由于無論是井中找礦還是井中測斜，都需要將井軸坐標(biāo)系所測的三分量磁場值，通過測定三軸的傾角（由三軸重力加速度計完成），轉(zhuǎn)換至大地（垂向）坐標(biāo)系三分量磁場值，才能用于解釋異常進(jìn)行找礦或者求解井斜參數(shù)。因此，井中三分量磁測的精度，應(yīng)該是坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的精度。它是由系統(tǒng)的測磁、測重（重力加速度）精度，與磁、重坐標(biāo)系三軸的正交與重合的精度兩方面決定的。系統(tǒng)的測磁、測重精度它決定了校正坐標(biāo)系正交與重合能達(dá)到的最高精度，只有系統(tǒng)的測磁、測重精度與坐標(biāo)系的正交、重合校正精度，二者都達(dá)到高精度才是系統(tǒng)的高精度，而不是現(xiàn)有產(chǎn)品所述的今天指標(biāo)好于昨天，就稱之為所謂的高精度。

以JSC－G－11型高精度井中三分量磁測系統(tǒng)為例（如圖1），說明它的高精度。我們采用國產(chǎn)短磁通門為測磁元件，其測磁精度可達(dá)到（1～2）nT；采用國產(chǎn)小型重力加速度計，其最高精度可達(dá)（1～2）／萬。兩者都達(dá)到較高精度，這樣的精度，可使坐標(biāo)系的正交與重合的校正精度達(dá)到20秒精度。

圖1 JSC－G－11型高精度井中三分量磁測系統(tǒng)

校正坐標(biāo)系三軸達(dá)到正交與重合的精度，首先是在地磁與重力正常場（已知）中，將井中三分量磁測系統(tǒng)置于24個不同狀態(tài)下，測量磁、重三分量值求得總場值，通過反演求解坐標(biāo)系三軸的正交、重合差值，然后由軟件進(jìn)行校正，使之達(dá)到正交與重合的精度（20s）。經(jīng)過校正后，系統(tǒng)測量地磁總場的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度可達(dá)4nT左右，三個分量轉(zhuǎn)換精度都在10nT以內(nèi)。

為了證實(shí)JSC－G－11所達(dá)到精度，由中國計量科學(xué)研究院電磁處進(jìn)行核實(shí)，核查是在該院地下無磁實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的，在給定的標(biāo)準(zhǔn)磁場中，JSC－G－11井中三分量磁測系統(tǒng)在20個不同姿態(tài)下測得的與標(biāo)準(zhǔn)磁場值的平均誤差為4.1nT（見圖2和圖3），在給定的標(biāo)準(zhǔn)角測量中，測角誤差達(dá)到－0.0069°（0.42°）。核查結(jié)果表明，我們研制的JSC－G－11型井中三分量磁測系統(tǒng)的測量精度已遠(yuǎn)高于國外同類產(chǎn)品，如 Mode 850（美國）、DIP4－Arm（德國，參與中國大陸深鉆測量）等。

大幅度提高井中三分量磁測精度，不僅增大探測井外磁性礦體的距離，更重要的是擴(kuò)大找礦礦種，許多與磁鐵礦、磁黃鐵礦等有共生關(guān)系的有色金屬、稀有金屬與核原料等礦產(chǎn)資源，它們的中、弱磁性都能被發(fā)現(xiàn)。JSC－G－11在我國東川銅礦區(qū)的坑道井中磁測中，發(fā)現(xiàn)凡有弱磁異常（n＊10nT）體，均為高品位銅礦體，取得很好的找銅礦效果。

JCS－G－11型還應(yīng)用于高精度井斜測量，在隨鉆檢測中，在煤層氣、油氣田等鉆進(jìn)中，可實(shí)現(xiàn)鉆孔在深部對接的難題。

圖2

圖3

［1］牛一雄，潘和平等.中國大陸科學(xué)鉆探地球物理測井［M］.北京：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，2006.

［2］王慶乙，李學(xué)圣，徐立忠.高精度井中三分量測磁是礦山深部找礦的有效手段［J］.物探與化探，2009（3）.

［3］王慶乙，李學(xué)圣.一種提高三元件磁測精度方法：中國，ZL200810239618.8［P］.2011－8.

［4］850型高精度定向傳感器技術(shù)指標(biāo)，應(yīng)用物理系統(tǒng)（美國）.