增強(qiáng)型電成像測(cè)井儀XRMI 常見(jiàn)故障及維修方法

王 輝 李 斌 聶 聰 俞保才 唐 濤 楊麗麗

(1.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司長(zhǎng)慶事業(yè)部 陜西 西安 710201 2.中國(guó)石化勝利油田河口采油廠 山東 東營(yíng) 257000)

0 引 言

增強(qiáng)型電成像測(cè)井儀(XRMI)是哈里伯頓公司在原電成像測(cè)井儀EMIT 的基礎(chǔ)上發(fā)展的新一代電成像測(cè)井儀，克服了原儀器的不足，提高了儀器的抗干擾能力，分辨率得到了顯著提高，可靠性和穩(wěn)定性也有明顯的提升［1］。然而該成像測(cè)井儀結(jié)構(gòu)和電子線路以及機(jī)械推靠部分均較其它儀器復(fù)雜，維修也比較繁瑣。本文根據(jù)XRMI 在長(zhǎng)慶油田測(cè)井中遇到的實(shí)際問(wèn)題，對(duì)儀器的常見(jiàn)故障進(jìn)行了判斷和分析，總結(jié)了維修的方法和流程。

1 XRMI 的結(jié)構(gòu)和原理

XRMI 由電路和芯軸兩部分組成，如圖1 所示。其機(jī)械部分共有6 個(gè)推靠臂，均相互獨(dú)立，每個(gè)推靠臂極板上含有25 枚紐扣電極。每塊極板上的25 枚紐扣電極一邊與電路相連，另一邊通過(guò)10 Ω 電阻與儀器外殼相連，屏蔽電流是為了能夠使主電流完全進(jìn)入地層。成像芯軸上部和電路部分的鋼體外殼用玻璃鋼屏蔽著，電流的回路是遙傳D4TG。儀器通過(guò)裝在極板上的紐扣電極測(cè)量并繪制地層微電阻率信息，而后對(duì)井壁成像［2］。

圖1 XRMI 結(jié)構(gòu)示意圖

電流從儀器的下部發(fā)射到地層，一部分電流(測(cè)量電流)來(lái)自極板上的電極，其余電流(聚焦電流)則用于聚焦和維持高分辨率測(cè)量，每個(gè)電極的電流通過(guò)10 Ω 采樣電阻轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換作為曲線記錄下來(lái)，采樣間隔為0.1 in(1 in =25.4 mm)，所測(cè)曲線反映了地層微電阻率的變化。這種電流變化被轉(zhuǎn)換成彩色圖像或灰度圖像，淺色代表低電導(dǎo)率，深色代表高電導(dǎo)率。

該儀器內(nèi)置一個(gè)完整的導(dǎo)航包，由三個(gè)正交的磁感應(yīng)加速度儀和三個(gè)正交磁傾角儀組成，可提供儀器在井中位置、運(yùn)動(dòng)、方向和方位的精確信息。儀器在測(cè)井中采集的大量信息通過(guò)哈里伯頓的數(shù)字交互式遙傳系統(tǒng)以數(shù)字方式傳送到地面［3］。

XRMI 的每個(gè)電極均向井壁地層發(fā)射電流，能劃分厚度為0.5 cm 的超薄層，徑向探測(cè)深度約為5 cm。由于電極接觸的巖石成分、結(jié)構(gòu)及所含流體的不同，可引起電流的變化。而電流的變化又反映了井壁各處巖石電阻率的變化。由此可以在井壁上進(jìn)行地層微電阻率掃描成像測(cè)井。獲得的成像測(cè)井圖像與實(shí)際巖心照片一樣清晰直觀?？捎糜诖_定地層傾角和方位，描述油氣層的結(jié)構(gòu)及其特征，精確地確定油氣層有效厚度。

2 XRMI 常見(jiàn)故障及維修方法

2.1 電流過(guò)大

首先關(guān)閉電源，卸下芯軸，單獨(dú)對(duì)電子線路短節(jié)供電。若此時(shí)電流不大，重新將芯軸與電子線路短節(jié)相接，去掉所有極板，然后再供電。若此時(shí)電流不大，問(wèn)題則出在極板上，然后將極板逐一安裝上，直到找到故障極板。如果將所有極板加上后，仍出現(xiàn)電流問(wèn)題，問(wèn)題可能仍然在芯軸，對(duì)承壓插頭進(jìn)行絕緣檢查，查看是否有絕緣問(wèn)題。

2.2 地面發(fā)送命令后，井下儀器無(wú)響應(yīng)

將機(jī)械部分拆下，只對(duì)電子線路供電時(shí)，電流正常，則先斷電，用兆歐表對(duì)電子線路進(jìn)行絕緣檢查，主要檢查與主控模板相連的通信走線是否正常。若從接頭到主控模板的走線正常，則先對(duì)儀器通電，檢查電源部分。如果給主控模板所供電壓不合適，則是電源的問(wèn)題，更換該電源模塊。如果所供電壓正常，則是主控模板的問(wèn)題，更換主控模板即可。將機(jī)械部分拆下，只對(duì)電子線路供電時(shí)，電流不正常，則按照電流不正常時(shí)的檢查思路逐步進(jìn)行檢查。

2.3 發(fā)射無(wú)輸出或輸出不正確

在W2 或者W5 模式下，均無(wú)發(fā)射，在地面面板查看發(fā)射輸出電壓、電流和duty cycle 等發(fā)射參數(shù)是否正常，以確定發(fā)射模板是否正常工作。通訊異常時(shí)，檢查主控模板功能是否正常。若主控模板的其他功能正常，則對(duì)電感和變壓器部分進(jìn)行通斷絕緣檢查。若通斷絕緣檢查有問(wèn)題，則更換相應(yīng)的電感或變壓器。若通斷絕緣正常，則是發(fā)射模板的問(wèn)題，更換發(fā)射模板。若主控模板的其他功能不正常，則更換主控模板。如果在W2 模式下正常，而僅在W5 模式下無(wú)發(fā)射時(shí)，檢查給發(fā)射模板供的±15 V 電源是否正常。若不正常，則是電源部分的±15 V 有問(wèn)題。若±15 V 正常，則是發(fā)射模板的問(wèn)題，更換該模板。如果在W5 模式下正常，而僅在W2 模式下無(wú)發(fā)射時(shí)，則檢查供給發(fā)射模板的W2 電壓是否正常。若電壓不正常，則是電源部分的問(wèn)題。若電壓正常，則是發(fā)射模板的問(wèn)題，更換該模板。發(fā)射輸出不穩(wěn)定，先檢查發(fā)射模板上的供電是否正常，如果不正常，則是電源的問(wèn)題，如果正常，則是發(fā)射模板的問(wèn)題，更換發(fā)射模板。如果問(wèn)題還是沒(méi)有解決，則更換其外部的電感或者變壓器。

2.4 極板無(wú)響應(yīng)

僅一個(gè)或幾個(gè)極板無(wú)響應(yīng)，將無(wú)響應(yīng)的極板換到正常的極板上，如果還是無(wú)響應(yīng)，則是該極板的問(wèn)題，更換該極板。如果無(wú)響應(yīng)的極板更換到正常的極板位置后，響應(yīng)正常，則將極板取下，將電子線路到極板的走線理順，對(duì)其進(jìn)行通斷絕緣檢查。如果通斷絕緣有問(wèn)題，則更換相應(yīng)的走線。如果通斷絕緣沒(méi)有問(wèn)題，將極板接上，檢查極板電源控制模板的±5 V 是否正常。如果±5 V缺失，更換極板電源控制模板。如果所有的極板均無(wú)響應(yīng)，先檢查電流是否正常，如果電流太低，檢查極板電源控制模板的±5 V 輸入是否合適。若輸入的±5 V 正常，再檢查從極板電源控制模板輸出的±5 V 是否合適。如果±5 V 輸出缺失，更換極板電源控制模板。如果±5 V輸入不合適，檢查從電源模塊的輸出是否正常，再檢查電源模塊到極板電源控制模板的走線是否合適。如果電流正常，再檢查處理模板與極板之間的通訊走線是否合適。如果走線不合適，則找出不合適的走線，重新接線。如果走線正常，檢查處理模板上的±5 V是否合適，若正常，則是處理模板的問(wèn)題，更換處理模板。若不合適，則從電源模塊開始逐步檢查+15 V 缺失的位置，然后采取相應(yīng)的更換措施。

2.5 極板數(shù)據(jù)不合適或者干擾大

如果只是部分極板有問(wèn)題，將壞極板更換到好極板上，若問(wèn)題還是存在，則是極板的問(wèn)題，更換新的極板。如果壞極板更換到好極板的位置后，問(wèn)題消失，則不是極板的問(wèn)題，則應(yīng)檢查走線和插頭是否正常，如果不合適，則采取相應(yīng)接線或更換插頭等措施即可。如果走線和接頭都無(wú)問(wèn)題，則是處理模板的問(wèn)題，更換處理模板。如果所有的極板都存在干擾大的問(wèn)題，則用示波器測(cè)量發(fā)射信號(hào)。若發(fā)射信號(hào)正常，則是處理模板的問(wèn)題，更換處理模板即可。若發(fā)射信號(hào)不正常，則是發(fā)射部分的問(wèn)題，解決方法參照上述的發(fā)射故障的解決辦法。

2.6 監(jiān)測(cè)電壓不合適

除過(guò)與發(fā)射相關(guān)的電壓外，其他所有的監(jiān)測(cè)電壓都是通過(guò)主控模板上的模數(shù)轉(zhuǎn)換器件測(cè)得的。如果所有的監(jiān)測(cè)電壓都不合適，則是主控模板的問(wèn)題，更換主控模板。如果只是部分監(jiān)控電壓不合適，用萬(wàn)用表檢查不合適的電壓所在的位置的電壓，如果萬(wàn)用表所測(cè)的電壓與顯示的不合適電壓一致，則檢查電子線路部分相應(yīng)的檢測(cè)點(diǎn)，找出出錯(cuò)的部件，更換之。如果萬(wàn)用表讀數(shù)顯示電壓正常，則是主控模板的問(wèn)題，更換該模板即可。

2.7 次級(jí)電流回路不合適

先檢查機(jī)械部分次級(jí)發(fā)射的初級(jí)和次級(jí)線圈的走線，進(jìn)行線間、線與外殼的絕緣檢查。如果絕緣不合適，則重新接線。如果絕緣正常，則檢查電子線路部分的走線，主要檢查從發(fā)射模板到下接頭走線的絕緣。若絕緣正常，則繼續(xù)檢查次級(jí)回路部分。如果次級(jí)回路部分絕緣不合適，則重新接線或者更換變壓器。如果發(fā)射模板到下接頭走線的絕緣不合適，則是電子線路部分有問(wèn)題，逐步找出問(wèn)題所在。

2.8 導(dǎo)航數(shù)據(jù)不合適

如果導(dǎo)航模塊上的+15 V、-15 V 和5 V 不合適，則應(yīng)檢查從電源模塊出來(lái)的相應(yīng)電壓是否合適。如果導(dǎo)航模塊上的+15 V、-15 V 和5 V 正常，則應(yīng)檢查導(dǎo)航模塊的輸入信號(hào)是否合適。如果輸入信號(hào)不合適，拆下導(dǎo)航短節(jié)，進(jìn)行通斷絕緣檢查。如果導(dǎo)航模塊的輸入信號(hào)正常，用示波器測(cè)量導(dǎo)航模塊上的TP1，應(yīng)為每50 ms 變化的電平。如果電平變化不合適，則應(yīng)檢查從主控模板出來(lái)的控制信號(hào)線是否合適。如果正常，則是導(dǎo)航模塊的問(wèn)題，更換導(dǎo)航模塊。如果不正常，則逐步檢查主控模板的控制線。

2.9 井徑數(shù)據(jù)不合適

檢查電位器是否正常，如果正常，卸下機(jī)械部分，用兆歐表測(cè)量電位器的阻值，若其阻值不隨著井徑腿開、收腿而相應(yīng)變化，在檢查走線正常的情況下，則可確定是電位器的問(wèn)題，更換該電位器即可。若電位器阻值隨著井徑腿開腿或收腿而相應(yīng)變化，將電子線路與機(jī)械部分相連，但是不供電，找到進(jìn)入井徑信號(hào)板的井徑信號(hào)，若阻值隨井徑腿變化而變化，則是井徑信號(hào)板的問(wèn)題，更換井徑信號(hào)板。若阻值不隨井徑腿變化而變化，則可能是走線或者接頭的接觸問(wèn)題，找出問(wèn)題，采取相應(yīng)的措施。若井徑數(shù)據(jù)含有周期性的噪音，則主要檢查電源模塊，看其直流是否含有較高的紋波。

2.10 馬達(dá)問(wèn)題

馬達(dá)不轉(zhuǎn)，檢查馬達(dá)絕緣是否正常，若不正常，找出是走線還是馬達(dá)的問(wèn)題，著重檢查馬達(dá)上的濾波電容。若馬達(dá)絕緣正常，從馬達(dá)引線對(duì)馬達(dá)供以大約90 V 的直流電。若馬達(dá)不動(dòng)，則是馬達(dá)的問(wèn)題，檢查馬達(dá)上的電容是否正常，若不正常，更換電容，若電容正常，更換新的馬達(dá)即可。若對(duì)馬達(dá)供90 V 直流電后，馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，則對(duì)整個(gè)儀器供電，發(fā)送開、收腿命令。若電子線路底部的電壓異常，應(yīng)檢查走線或者馬達(dá)控制模板是否正常。如果馬達(dá)控制模板上的直流輸出電壓不合適，逐步檢查馬達(dá)，以找到電壓異常的最初位置，采取相應(yīng)的更換或維修措施。如果馬達(dá)只向一個(gè)方向轉(zhuǎn)，如果從主控模板出來(lái)的馬達(dá)控制線不合適，朝著主控模板的流向逐步找到問(wèn)題，采取相應(yīng)的更換或維修措施。如果馬達(dá)控制線正常，則是馬達(dá)控制板的問(wèn)題，更換或者修好即可。若馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)太慢，檢查電子線路底部的電壓是否正常，再檢查濾波電容上涂的硅膠是否滲到了馬達(dá)軸心上，如果軸心上有硅膠，則除去硅膠即可。

3 結(jié)束語(yǔ)

XRMI 是哈里伯頓公司最先進(jìn)的電成像測(cè)井儀器之一，它在長(zhǎng)慶油田超低滲油氣藏勘探開發(fā)中發(fā)揮了重要的作用。該儀器的電路和機(jī)械結(jié)構(gòu)均較復(fù)雜，通過(guò)對(duì)使用過(guò)程中常見(jiàn)故障和維修方法的總結(jié)，可以使以后的維修保養(yǎng)工作更快、更有效地進(jìn)行，從而保證儀器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，擦亮發(fā)現(xiàn)油氣層的“眼睛”。

［1］Halliburton. Extended Range Micro -Imager Tool (XRMI)，LOGIQ Field Operations Manual，Revision D. 2008(資料)

［2］Halliburton. Extended Range Micro - Imager (XRMI)Tool Service Manual，Revision B. 2005(資料)

［3］Halliburton. Extended Range Micro -Imager Tool (XRMI)，INSITE Field Operations Manual，Revision C. 2008(資料)