SL-6000高時(shí)效數(shù)字聚焦微球測井儀故障分析

周小妮，龔誠實(shí)，王紅波，趙瑞飛，蔡　琳，謝金亭，崔　巍

(中原石油工程有限公司地球物理測井公司　河南　濮陽　457001)

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·經(jīng)驗(yàn)交流·

SL-6000高時(shí)效數(shù)字聚焦微球測井儀故障分析

周小妮，龔誠實(shí)，王紅波，趙瑞飛，蔡琳，謝金亭，崔巍

(中原石油工程有限公司地球物理測井公司河南濮陽457001)

摘要：介紹了SL-6000高時(shí)效數(shù)字聚焦微球測井儀的組成及其工作原理。對工作過程中產(chǎn)生的故障進(jìn)行了分析，并提出了解決方法。

關(guān)鍵詞：微球測井儀；故障；維修

0引言

勝利SL-6000測井系統(tǒng)目前使用比較廣泛。該系統(tǒng)的高時(shí)效數(shù)字聚焦微球測井儀用于測量裸眼井中的沖洗帶電阻率和井徑。該儀器屬于極板型電流數(shù)字聚焦測井儀。傳統(tǒng)微球聚焦測井儀采用模擬聚焦方式使M1、M2間電位差趨于零，實(shí)現(xiàn)主電流的聚焦，模擬電路閉環(huán)控制的限制使M1、M2間還有殘余電壓，主電流不能完全聚焦，影響測量的精度[1]；而數(shù)字聚焦屬于開環(huán)控制，即不需要調(diào)整屏流供電，通過軟件使M1、M2的電位差等于零，測量精度得到了提高，而且由于開環(huán)控制，硬件電路設(shè)計(jì)簡單可靠。在實(shí)際測井過程中，當(dāng)儀器測井井次達(dá)到一定數(shù)量之后，儀器內(nèi)部某些元件使用壽命也就到期了，這樣當(dāng)儀器外部條件改變時(shí)，容易導(dǎo)致這些元器件損壞。此外，組合系統(tǒng)中的其它儀器損壞也會(huì)導(dǎo)致本儀器出現(xiàn)相應(yīng)故障。這些問題嚴(yán)重影響儀器的正常使用和施工進(jìn)度，造成相應(yīng)的成本增加。現(xiàn)對近年來SL-6000高時(shí)效數(shù)字聚焦微球測井儀出現(xiàn)的常見問題和解決方法進(jìn)行分析總結(jié)。

1儀器組成及工作原理

高時(shí)效數(shù)字聚焦微球測井儀主要包括兩個(gè)部分：微球電子線路和微球探頭。本儀器需與高時(shí)效雙側(cè)向儀器組合，本儀器輸出的X井徑、Y井徑、主電流和主電壓四路直流模擬信號(hào)由高時(shí)效雙側(cè)向儀器內(nèi)部的6516模擬板采集，信號(hào)數(shù)字化，進(jìn)入6516CPU板,最后把數(shù)據(jù)傳輸給6514遙測短節(jié)。

微球電子線路由計(jì)算機(jī)控制板、前置放大板、接口板、繼電器板四塊電路模塊組成。工作流程如圖1所示。接口板產(chǎn)生15 kHz的交流正弦波通過前置放大板供入地層中。通過前置放大板完成微球主電流和主電壓信號(hào)的采集、放大，然后送到計(jì)算機(jī)控制板，經(jīng)計(jì)算機(jī)控制板計(jì)算出的地層沖洗帶電阻率通過隔離串口發(fā)送至接口板，接口板將接收到的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為主電流和主電壓直流模擬信號(hào)輸出。通過在每個(gè)周期內(nèi)將測量電極和監(jiān)督電極的電位以傳輸阻抗的形式高精度數(shù)字化記錄下來，然后由地面實(shí)施聚焦[2]。接口板接收從1553總線下發(fā)的刻度和測井命令，通過隔離串口發(fā)送至計(jì)算機(jī)控制板，計(jì)算機(jī)控制板控制儀器進(jìn)入相應(yīng)的測井或刻度狀態(tài)。接口板上的井徑測量電路產(chǎn)生兩路恒流源給X、Y井徑電位器供電，輸出X井徑、Y井徑的兩路直流模擬信號(hào)。繼電器板完成儀器在推靠和傳輸信號(hào)狀態(tài)之間的切換工作。

微球探頭安裝著推靠器、井徑電位器和極板。

圖1　電子線路工作流程圖

2故障現(xiàn)象及解決方法

2.1故障現(xiàn)象1

儀器在測井檔時(shí)微球值偏小，刻度正常。

對于儀器出現(xiàn)的這種情況，有兩種可能。一個(gè)是儀器從刻度換檔到測井檔時(shí)，儀器換檔繼電器未換到測井檔；再一種是儀器換到測井檔，但測井值不對。將儀器線路接上微球探頭，檢查發(fā)現(xiàn)微球刻度值正常，測量值根據(jù)不同檔位有變化但偏低?？梢源_定是后一種情況。

由于刻度值正常，測量值根據(jù)不同檔位有變化，說明微球電子線路和微球探頭都可能存在問題。通過更換微球探頭確定儀器問題在微球電子線路上。先確定微球電子線路下19芯上的A0、M0、A1、M1、M2到微球前置放大板上的連通是否正常。再檢查負(fù)責(zé)測井和刻度切換的繼電器K201、K202、K203是否工作正常。儀器測井檔時(shí)，前置放大電路板上的方波信號(hào)A1 SW和B SW控制U205、U206的導(dǎo)通，可將地層供電變壓器的輸出接到A0、B或A0、A1上，完成主流和屏流供電。U205、U206為單刀單擲模擬開關(guān)，在A1-SW和B-SW的控制下，U205、U206的1腳和8腳導(dǎo)通或截止，見圖2。量U205的1腳無信號(hào)，8腳無信號(hào)，U206的1腳無信號(hào)，8腳有信號(hào)。判斷U205損壞，為長導(dǎo)通狀態(tài)。U205的8腳接B電極儀器外殼，與U205的1腳長導(dǎo)通，而U205的1腳和U206的1腳導(dǎo)通，導(dǎo)致U206的1腳信號(hào)無信號(hào)。檢查U205的1腳和8腳導(dǎo)通為2歐，確定U205損壞，更換U205后儀器恢復(fù)正常。

圖2　U205、U206電路圖

2.2故障現(xiàn)象2

加電后微球值均為零。

對于這種信號(hào)全無的現(xiàn)象，首先檢查儀器的電源部分±15 V和5 V輸出是否正常。再檢查微球計(jì)算機(jī)控制板輸出的15 kHz的供電正弦波形是否正常。系統(tǒng)開機(jī)后，微球計(jì)算機(jī)控制板的DSP初始化，然后通過DA轉(zhuǎn)換輸出供電正弦波形。若DSP輸出無信號(hào)，先檢查DSP的電源，結(jié)果3.3 V正常，1.9 V為1.3 V，不正常。當(dāng)電源電壓不夠時(shí)，儀器加電后DSP不能正常啟動(dòng)工作。1.9 V電源由5 V電源產(chǎn)生，在R129上并一個(gè)可調(diào)電阻箱，通過調(diào)R129兩端電阻值確定輸出電壓為1.9 V[3]。1.9 V電源圖見圖3。若DSP輸出正常信號(hào)，再檢查15 kHz的交流正弦波是否接至前置放大板。對前置放大板上的繼電器和開關(guān)進(jìn)行檢查，繼電器在測井和刻度狀態(tài)是否切換正常，開關(guān)在控制信號(hào)的控制下是否連在正確的位置上。

圖3　1.9V電源圖

2.3故障現(xiàn)象3

微球刻度測井換檔不正常。

當(dāng)儀器換檔不正常時(shí)，先檢查下發(fā)的控制換檔的命令通道是否有問題。下發(fā)的命令先進(jìn)入接口板解碼后進(jìn)入計(jì)算機(jī)控制板。若檢查計(jì)算機(jī)控制板輸出的控制信號(hào)不正常，就需要對信號(hào)輸出的單片機(jī)電源、晶振、“看門狗”電路進(jìn)行檢查。發(fā)現(xiàn)“看門狗”電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(hào)不正常。如果系統(tǒng)工作不正常(程序亂飛、死循環(huán))，單片機(jī)發(fā)不出掃描信號(hào)，“看門狗”電路就會(huì)輸出一脈沖使CPU復(fù)位[4]。由于整個(gè)電路形成一個(gè)環(huán)路，維修時(shí)可以斷開“看門狗”電路，即MAX705相關(guān)電路。直接給單片機(jī)輸入一個(gè)復(fù)位信號(hào)，這樣就可以判斷故障位置。

若控制信號(hào)正常，再檢查刻度測井換檔繼電器相關(guān)電路是否存在問題。

2.4故障現(xiàn)象4

微球Y井徑無值。

地面檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)微球X井徑都在正常范圍內(nèi)，而微球Y井徑無值，對于這種故障，微球電子線路和高時(shí)效雙側(cè)向電子線路都可能出問題。首先將儀器在地面連接好，微球探頭井徑腿推開后，X井徑值為4.4 V，Y井徑值為0 V。微球接口板產(chǎn)生兩路恒流源給X、Y井徑電位器供電，輸出X、Y井徑的兩路直流模擬信號(hào)。量接口板輸出的YCAL無信號(hào)，更換接口板上的恒流源器件后接口板輸出的YCAL信號(hào)正常，但地面上傳Y井徑仍無值。由微球電子線路輸出的X井徑、Y井徑進(jìn)入高時(shí)效雙側(cè)向儀器內(nèi)部的6516模擬板采集，見圖4。6516模擬板上的U11在信號(hào)P1.0、P1.1、P1.2、P1.3的控制下對輸入的多路信號(hào)進(jìn)行選通。檢查發(fā)現(xiàn)來自6516CPU板的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3信號(hào)正常，A8道(Y井徑)無輸出。將固定高低電平接入P1.0、P1.1、P1.2、P1.3，這樣A8道應(yīng)與U11的輸出端波形一樣[5]。檢查U11的輸出端無波形，說明U11損壞。更換U11后，儀器正常。

圖4　井徑信號(hào)部分流程圖

3結(jié)束語

SL-6000高時(shí)效數(shù)字聚焦微球測井儀是測量地層電阻率的重要儀器，通過對這些故障的分析和解決，可以得出以下結(jié)論：高時(shí)效數(shù)字聚焦微球測井儀的正常工作與地面系統(tǒng)、通訊短接、高時(shí)效雙側(cè)向儀器等都有著密切的關(guān)系，需要對儀器的原理框圖和信號(hào)流程要有非常全面的理解，對故障進(jìn)行系統(tǒng)的、全面的分析，才能快速找出解決問題的方案。在實(shí)際工作中要不斷總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)，這樣才能對儀器工作原理進(jìn)行深入理解，提高儀器維修水平，為甲方提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 張庚驥.電法儀器[M].北京：石油工業(yè)出版社，1989：101-115.

[2] 鄒振邦.微球型聚焦測井儀軟件聚焦方法的研究[D].中國石油大學(xué)華東，2005.

[3] 韓廣興.電子元器件與使用電路基礎(chǔ)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003：304-315.

[4] 張毅剛，彭喜元，姜守達(dá)，等.新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008：417-421.

[5] 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，1998：145-163.

Failure Analysis of SL-6000 High Efficiency Digital Focused Microspherically Focused Tool

ZHOU Xiaoni,GONG Chengshi,WANG Hongbo，ZHAO Ruifei，CAI Lin,XIE Jinting ,CUI Wei

(Geophysical Logging Company of ZhongYuan Oil Engineering Co.Ltd.,PuYang,Henan 457001,China)

Abstract：The composition and the working principle of SL-6000 high efficiency digital focused microspherically focused tool are introduced.The failures occured in the logging process are analyzed,and the solutions are put forward.

Key words：microspherically focused tool;failure;maintenance

第一作者簡介：周小妮，女，1982年生，工程師，2004年畢業(yè)于河南大學(xué)數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)，現(xiàn)在中原油田測井公司從事測井儀器維修工作。E-mail:53546450@qq.com

中圖法分類號(hào)：P631.8+11

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2096-0077(2016)03-0091-03

(收稿日期：2014-02-17編輯：姜婷)