定向取心技术现状
表10-1国内外典型机械岩心定向工具概述
(一)芯侧切口法
在这种方法中，安装在芯管中的弹簧雕刻刀用于在芯的侧面划线，作为定向的依据。八五、九五期间研制的SDQ系列，十五期间研制的SDQ-94A定向取芯器(图10-1)都属于这一类型。它由两部分组成:用于传输WOB和扭矩的外管系统和用于定向划线和取芯的内管系统。在内管短节内安装三把从内管内壁突出的弹簧刻刀，在芯体进入内管时定向标记芯体的侧缺口。一般情况下，伸缩式弹簧刀可以获得清晰的定向标记，但当刃口磨损或芯体过硬时，芯体表面的定向标记不清晰，甚至无法雕刻，弹簧刀不易拆卸。当工艺或地层因素造成岩心过薄或被侵蚀时，也会造成槽口不清，使定向取心失败。
图10-1 SDQ-94A定向取芯器
1—钻柱；2-异径接头；3-上部外管；4-扶正器；5-弹簧；6方向键；7—重力加速度计；8—测量仪器容纳管；9—定向接头；10轴；11-密封圈；12-轴承；13-水连接；14-轴承；15-调节螺母；16—定向螺钉；17—核心筒；18—外管；19—弹簧雕刻刀；20—卡簧座；21—卡簧；22—钻头
(2)岩心末端钻孔法
该方法利用微型钻头在岩心端面钻孔作为定向标记，标记和定向测量同时完成。我国八五期间研制的YDX-1岩心定向仪(图10-2)将涡轮轴输出的扭矩传递给两个金刚石微钻，通过传动箱用压簧给微钻加压。适用孔径≥91mm；适用孔深≤200m，驱动涡轮泵能力≥120L/min。
通过这种方法，在型芯形成之前，定位标记清晰，不会因型芯断裂和扭曲而产生定位误差。缺点是孔底涡轮结构复杂，体积大，成本高。当涡轮产生的振动达到一定程度时，容易造成孔壁坍塌，影响打标效果，无法满足小直径深孔的要求。
(3)印刷方法
打印芯定位装置如图10-3所示。定向取芯前，用专用钻头磨平孔底并冲洗干净，然后用钻杆将偏置的打印机下入孔中。打印机下部装有与偏心重锤同向的硬质合金压头或彩笔，利用钻杆和打印机的自重，在孔底或未破碎岩心顶部留下打孔痕迹(或色点)。位于岩心下壁最低位置的穿孔标志(或色点)与岩心中心之间的直线的水平投影为钻孔的方位线。然后把打印机提出来，再把钻头放下来，抓住有方向标记的岩心。
打印法的优点是定向和打印机构比较简单，缺点是偏心重锤工作可靠性差，钻孔顶角小于5°时定向效果不好，不能用于垂直孔，在坚硬岩层中难以获得清晰的标记。
以上三种岩心定向仪都是用来从钻孔底壁计算岩矿层结构面产状的，当钻孔有一定顶角时可以使用。由于一些不成熟的问题，这项技术至今没有得到广泛应用。为了解决利用单孔岩心确定岩层产状的问题，有必要研究和改进岩心定向技术，提高其可靠性和定向精度，简化作业程序，降低施工成本。安徽省地矿局313地质队与中国地质大学(北京)合作开展了深部找矿中小直径钻孔孔底电定向打印取心技术研究，克服了传统岩心定向仪的一些缺点，使岩心定向标记清晰可靠，解决了直孔、斜孔硬岩层岩心定向的技术难题，扩大了应用范围。研制的孔底电动定向扶正器获得国家发明专利(专利号:ZL200910170005.8)。下面重点介绍仪器和定向取芯技术。
图10-2 YDX-1核心导向器结构图
I-方向测量仪；ⅱ-孔底动力机；ⅲ-传动工作头
1—钻杆；2-上部非磁性管；3-磁体块；4—上部测斜仪；5—放下测斜仪；6—非磁性管接头；7-下部非磁性管；8—非磁性管-动力机壳接头；9—上轴承座；10—上部调节环；11-动力机器外壳；12-定子；13—转子；14—旋转轴；15—下调节环；16-下轴承座-；17-滑槽联轴器；18—连接管；19—压力弹簧；20—中心轴；21-变速箱；22—传动轴；23—支撑管套；24—标记位
图10-3印刷法岩心定向示意图
1—钻杆；2-接头；3-外管；4-偏心重量；5—压头(或彩色笔)；6—凹痕坑(或色点)