表10-1國內外典型機械巖心定向工具概述
(壹)芯側切口法
在這種方法中，安裝在芯管中的彈簧雕刻刀用於在芯的側面劃線，作為定向的依據。八五、九五期間研制的SDQ系列，十五期間研制的SDQ-94A定向取芯器(圖10-1)都屬於這壹類型。它由兩部分組成:用於傳輸WOB和扭矩的外管系統和用於定向劃線和取芯的內管系統。在內管短節內安裝三把從內管內壁突出的彈簧刻刀，在芯體進入內管時定向標記芯體的側缺口。壹般情況下，伸縮式彈簧刀可以獲得清晰的定向標記，但當刃口磨損或芯體過硬時，芯體表面的定向標記不清晰，甚至無法雕刻，彈簧刀不易拆卸。當工藝或地層因素造成巖心過薄或被侵蝕時，也會造成槽口不清，使定向取心失敗。
圖10-1 SDQ-94A定向取芯器
1—鉆柱；2-異徑接頭；3-上部外管；4-扶正器；5-彈簧；6方向鍵；7—重力加速度計；8—測量儀器容納管；9—定向接頭；10軸；11-密封圈；12-軸承；13-水連接；14-軸承；15-調節螺母；16—定向螺釘；17—核心筒；18—外管；19—彈簧雕刻刀；20—卡簧座；21—卡簧；22—鉆頭
(2)巖心末端鉆孔法
該方法利用微型鉆頭在巖心端面鉆孔作為定向標記，標記和定向測量同時完成。我國八五期間研制的YDX-1巖心定向儀(圖10-2)將渦輪軸輸出的扭矩傳遞給兩個金剛石微鉆，通過傳動箱用壓簧給微鉆加壓。適用孔徑≥91mm；適用孔深≤200m，驅動渦輪泵能力≥120L/min。
通過這種方法，在型芯形成之前，定位標記清晰，不會因型芯斷裂和扭曲而產生定位誤差。缺點是孔底渦輪結構復雜，體積大，成本高。當渦輪產生的振動達到壹定程度時，容易造成孔壁坍塌，影響打標效果，無法滿足小直徑深孔的要求。
(3)印刷方法
打印芯定位裝置如圖10-3所示。定向取芯前，用專用鉆頭磨平孔底並沖洗幹凈，然後用鉆桿將偏置的打印機下入孔中。打印機下部裝有與偏心重錘同向的硬質合金壓頭或彩筆，利用鉆桿和打印機的自重，在孔底或未破碎巖心頂部留下打孔痕跡(或色點)。位於巖心下壁最低位置的穿孔標誌(或色點)與巖心中心之間的直線的水平投影為鉆孔的方位線。然後把打印機提出來，再把鉆頭放下來，抓住有方向標記的巖心。
打印法的優點是定向和打印機構比較簡單，缺點是偏心重錘工作可靠性差，鉆孔頂角小於5°時定向效果不好，不能用於垂直孔，在堅硬巖層中難以獲得清晰的標記。
以上三種巖心定向儀都是用來從鉆孔底壁計算巖礦層結構面產狀的，當鉆孔有壹定頂角時可以使用。由於壹些不成熟的問題，這項技術至今沒有得到廣泛應用。為了解決利用單孔巖心確定巖層產狀的問題，有必要研究和改進巖心定向技術，提高其可靠性和定向精度，簡化作業程序，降低施工成本。安徽省地礦局313地質隊與中國地質大學(北京)合作開展了深部找礦中小直徑鉆孔孔底電定向打印取心技術研究，克服了傳統巖心定向儀的壹些缺點，使巖心定向標記清晰可靠，解決了直孔、斜孔硬巖層巖心定向的技術難題，擴大了應用範圍。研制的孔底電動定向扶正器獲得國家發明專利(專利號:ZL200910170005.8)。下面重點介紹儀器和定向取芯技術。
圖10-2 YDX-1核心導向器結構圖
I-方向測量儀；ⅱ-孔底動力機；ⅲ-傳動工作頭
1—鉆桿；2-上部非磁性管；3-磁體塊；4—上部測斜儀；5—放下測斜儀；6—非磁性管接頭；7-下部非磁性管；8—非磁性管-動力機殼接頭；9—上軸承座；10—上部調節環；11-動力機器外殼；12-定子；13—轉子；14—旋轉軸；15—下調節環；16-下軸承座-；17-滑槽聯軸器；18—連接管；19—壓力彈簧；20—中心軸；21-變速箱；22—傳動軸；23—支撐管套；24—標記位
圖10-3印刷法巖心定向示意圖
1—鉆桿；2-接頭；3-外管；4-偏心重量；5—壓頭(或彩色筆)；6—凹痕坑(或色點)