超深井井壁取心槍選發(fā)器的改進(jìn)及應(yīng)用

張 亮 盧世春 萬瓊武 梁 麗 朱艷山

(中國石油測(cè)井有限公司華北事業(yè)部廊坊項(xiàng)目部 河北廊坊)

超深井井壁取心槍選發(fā)器的改進(jìn)及應(yīng)用

張 亮 盧世春 萬瓊武 梁 麗 朱艷山

(中國石油測(cè)井有限公司華北事業(yè)部廊坊項(xiàng)目部 河北廊坊)

針對(duì)超深井井壁取心發(fā)射率低的問題,對(duì)選發(fā)器電路實(shí)施了改進(jìn),通過提高點(diǎn)火電流,來提高發(fā)射率,并對(duì)關(guān)鍵部位元器件加強(qiáng)了緊固。改進(jìn)后的選發(fā)器可靠性、穩(wěn)定性、抗震性明顯提高。在超深井發(fā)射成功率大幅提高,各種性能得到了改善,滿足了生產(chǎn)需要。

超深井;選發(fā)器;發(fā)射率

0 引 言

自2007年我們使用HBQX39數(shù)控取心槍以來,由于其內(nèi)部選發(fā)器設(shè)計(jì)存在著一些欠缺,只能在3 000 m以內(nèi)的井中工作,另外其發(fā)射成功率也不高,為了突破3 000 m以上的超深井進(jìn)行取心,并且提高井壁取心的發(fā)射成功率,我們深入討論,對(duì)原電路幾個(gè)不合適之處加以改進(jìn),其次,由于取心槍點(diǎn)火發(fā)射時(shí)強(qiáng)烈振動(dòng),電路中的一些元器件極易振松,甚至振斷,影響發(fā)射成功率,我們對(duì)其重新加固。改進(jìn)后的的選發(fā)器經(jīng)過實(shí)測(cè),確實(shí)收到了實(shí)效,提高了超深井井壁取心發(fā)射成功率。

1 改進(jìn)思路[1]

對(duì)原電路的電源部分加以分析。電源部分電路如圖1所示。

圖1 原電源部分電路

E4、E5為點(diǎn)火變壓器的次級(jí),次級(jí)輸出交流電壓一般為9 V～12 V,通過橋式整流,在3、4端得到11 V～14 V脈動(dòng)直流電壓,該電壓一端經(jīng)R1連接到VR1,通過VR1(10 V)穩(wěn)壓,在Q40的基極得到了10 V左右基極的電壓,由于Q40所用的穩(wěn)壓調(diào)整管是TIP122特殊三極管,該三極管為達(dá)林頓管和阻尼管,也就是說它是極間加了電阻的復(fù)合三極管?；?jí)電壓為10 V左右,集電極為11 V～14 V(視點(diǎn)火變壓器而定),那么在發(fā)射極得到了8.6 V左右的電壓,該電壓經(jīng)C1、C2濾波后得到了穩(wěn)定的電源電壓E6(Vcc),為集成塊提供電源電壓?，F(xiàn)在對(duì)換擋電壓加以分析,如圖2所示[2]。

圖2 選發(fā)器部分電路

以點(diǎn)第1顆為例,第1顆換擋信號(hào)E1一端經(jīng)R10接到 IC1的9腳。另一端接到R11上(R11為保護(hù)電阻)。該信號(hào)經(jīng)IC1解碼,并行輸出,再經(jīng)IC2譯碼,從9腳通過限流電阻R12(500Ω)接到驅(qū)動(dòng)電路的Q1。9腳輸出電壓為7.72 V左右,經(jīng)限流電阻R12降至6.57 V左右,通過R12的電流也就是Q1的基極電流為2 mA,Q1的集電極C為7.6 V(E8電壓)那么發(fā)射極電壓為5.4 V左右,測(cè)得發(fā)射極電流Ie,也就是藥餅的點(diǎn)火電流為1.17 A,該電流為未接絞車電纜的電流,若接上電纜,電流會(huì)降至1 A以下,點(diǎn)火電流在1 A以下發(fā)射成功率會(huì)降低,而1A以上發(fā)射成功率會(huì)明顯提高。

2 改進(jìn)方法[3]

改進(jìn)方法有多種,可以采取更換點(diǎn)火變壓器來提高E4、E5的輸入電壓,提高VR1的穩(wěn)壓值,使得輸出達(dá)到12 V～15 V的穩(wěn)壓值,為集成塊提供足夠的電源電壓Vcc。也可以去掉穩(wěn)壓電路,直接對(duì)整流電壓進(jìn)行濾波,從而得到足夠的電源電壓Vcc。我們這里采取的是直接去掉穩(wěn)壓電路,(電路對(duì)穩(wěn)壓要求又十分嚴(yán)格),改進(jìn)后的電路如圖3所示。

圖3 改進(jìn)后的電源部分電路

改進(jìn)后的E6輸出(電源電壓Vcc)為12 V～14 V,使得IC2(4514)的9腳輸出電壓比較高。其次,由于圖2中電阻R12(R12～R50為限流電阻)的限流作用,減小了Q1(驅(qū)動(dòng)器)的輸入電流,并且點(diǎn)火時(shí),易將該電阻腿震斷,我們也省略掉,這樣在Q1的基極(參照?qǐng)D2)得到了8.6 V左右的基極電壓,由于基極電壓的提高(開始為6.57 V),從而使基極電流得到提高,提高到9 mA,該電流比改進(jìn)前2 mA提高了很多,由于驅(qū)動(dòng)電路的放大,使發(fā)射極電流也由原來未改進(jìn)的1.07 A提高到1.18 A(未接絞車電纜),也就是說點(diǎn)火電流提高了100 mA,正是這100 mA的提高,從而使得點(diǎn)火發(fā)射成功率大大提高。圖2中R11原為200Ω,改為620Ω后,發(fā)熱嚴(yán)重,我們改用10 W 375Ω的鋁殼電阻,即可靠又不發(fā)燙。圖1中C1、C2為小圓形鉭電容容量為100μF,該電容溫度性能較差,井深增加后漏電嚴(yán)重,從而降低點(diǎn)火電流,影響發(fā)射,我們改用220 μF 150 V的圓柱型大鉭電容,提高了耐溫性和可靠性。圖2中C3為1μF鉭電容,該電容在實(shí)際工作中易燒壞,我們采用2個(gè)2μF鉭電容串聯(lián)連接,容量未改變,但耐壓耐溫提高了,降低了故障率。

在取心槍使用中,由于取心時(shí)點(diǎn)火發(fā)射的強(qiáng)烈振動(dòng),極易使驅(qū)動(dòng)電路三極管Q1-Q39管腳震斷,我們加裝了固定的散熱鋁板,將39個(gè)三極管牢牢地固定在一起,提高了抗震性能。點(diǎn)火變壓器也極易震松,我們重新設(shè)計(jì)了點(diǎn)火變壓器支架,將整個(gè)支架(包括變壓器在內(nèi))用螺絲緊緊地固定在選發(fā)器框架上,點(diǎn)火變壓器再?zèng)]出現(xiàn)脫落的現(xiàn)象了。另外我們對(duì)選發(fā)器重新布線,將39根點(diǎn)火連線放置在兩塊印刷線路板中央,點(diǎn)火線、換擋線、檢查線和地線重新排列,這樣在檢查維修選發(fā)器時(shí),元器件線路清晰可辨,能準(zhǔn)確快速查找故障,給檢查及維修帶來極大地方便。

3 效果檢驗(yàn)

由于以上對(duì)線路加以改進(jìn),并對(duì)線路板及元器件加強(qiáng)固定,在實(shí)際工作中,無論是超深井中,還是普通裸眼井中,井壁取心發(fā)射成功率大大提高,選發(fā)器故障大大減少。例60167作業(yè)隊(duì)在新武5井井壁取心中,井深4 457 m,該井為超深井,使用的是982116槍,裝槍39顆,點(diǎn)36顆,發(fā)射36顆。這樣在超深井中,取心發(fā)射成功率大大提高了。隨后,我們對(duì)所有取心槍選發(fā)器加以改進(jìn),所有取心槍發(fā)射率都得到了明顯提高。有的槍的發(fā)射率甚至能達(dá)到100%.例090502取心槍在泉XX井,裝39顆點(diǎn)39顆,全部發(fā)射,發(fā)射成功率達(dá)到100%,而且各取心槍故障率大大降低。

4 結(jié)束語

通過對(duì)取心槍選發(fā)器的改進(jìn),在現(xiàn)場(chǎng)施工中,提高了耐溫性、穩(wěn)定性、取心發(fā)射成功率,進(jìn)而也提高了收獲率。降低了成本,故障率大大降低了,布線清晰,各元器件易查找,給維修檢查帶來了極大的方便,同時(shí)解決了超深井取心發(fā)射率低的實(shí)際問題,具有一定的推廣和實(shí)用價(jià)值。

[1] 王佩珠.電路與模擬電子技術(shù)[M].南京:南京大學(xué)出版社,1996

[2] 中國石油集團(tuán)測(cè)井有限公司.測(cè)井儀器維修手冊(cè).2007(資料)

[3] 測(cè)井編委會(huì).現(xiàn)在石油測(cè)井工程綜合新技術(shù)指導(dǎo)手冊(cè)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2009

TE243

B

1004-9134(2010)05-0037-02

張 亮,男,助理工程師,1966年生,1987年畢業(yè)于華北石油學(xué)校,現(xiàn)在中國石油測(cè)井有限公司華北事業(yè)部廊坊項(xiàng)目部,從事儀器維修工作。郵編:065007

2010-02-09編輯高紅霞)

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