XMAC接收板的常見故障與排除

楊懷韜

(大慶油田有限責(zé)任公司鉆探工程公司測(cè)井公司 黑龍江 大慶 163412)

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XMAC接收板的常見故障與排除

楊懷韜

(大慶油田有限責(zé)任公司鉆探工程公司測(cè)井公司 黑龍江 大慶 163412)

XMAC偶極聲波測(cè)井儀是5700系列井下儀器之一。近年來XMAC測(cè)井時(shí)偶爾會(huì)遇到波形異常或缺失等問題，故障大多出在接收板上，XAMC的接收板在其接收頭1678MB中，接收板可對(duì)接收探頭所產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行接收，選擇，放大和濾波。根據(jù)實(shí)際維修，闡述了接收板常見的故障問題，給出了故障的原因分析和維修方法。

XMAC偶極聲波測(cè)井儀；接收板；故障解析

0 引 言

XMAC儀器為美國原裝進(jìn)口的Eclips-5700儀器，早期故障率較低，且1678MB接收板電路元件全部為貼片式，維修難度大，因此早期一旦確定接收板有問題，直接更換整個(gè)電路板。近幾年，隨著儀器使用時(shí)間增長(zhǎng)和進(jìn)口儀器和配件的國產(chǎn)化，1678MB接收板故障率明顯升高，為了節(jié)約成本，于是我們對(duì)有問題的接收板進(jìn)行更加細(xì)致的檢查維修。1678MB接收電子線路包括兩個(gè)接收板，每個(gè)接收板可對(duì)接收探頭所產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行接收，選擇，放大和濾波，接收板的故障會(huì)導(dǎo)致XMAC波形缺失或異常。對(duì)接收板故障快速、準(zhǔn)確的判斷，對(duì)維修XMAC具有重要意義。

1 XMAC交叉偶極子測(cè)井原理

XMAC偶極聲波測(cè)井儀器由五部分構(gòu)成：發(fā)射線路1678FA，發(fā)射探頭1678BA，柔性短節(jié)1678PA，接收探頭1678MB和聲波數(shù)據(jù)采集短節(jié)1677EA，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示[1]。1678MB接收陣列由8組32片片狀偶極接收傳感器組合而成。當(dāng)測(cè)井系統(tǒng)選擇了偶極交叉測(cè)井模式時(shí)，由1677EA產(chǎn)生采集控制信號(hào)，激發(fā)1678FA激勵(lì)電路產(chǎn)生發(fā)射器激勵(lì)高壓，使得發(fā)射器按順序依次工作，產(chǎn)生聲源。1678MB上的接收陣列采集所感應(yīng)到的聲信號(hào)。

圖1 XMAC結(jié)構(gòu)示意圖

2 1678MB故障現(xiàn)象與分析解決

1678MB接收電子線路包括兩個(gè)接收板，這兩塊板安裝在電子線路骨架上。每個(gè)接收板可對(duì)4個(gè)接收探頭所產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行接收和處理。第一塊接收板接收和處理前4個(gè)接收探頭的信號(hào)，第二塊接收板接收和處理后4個(gè)接收探頭的信號(hào)[2]。

2.1 故障一

在井底測(cè)井過程中，XMAC第二道波形異常。返回后在常溫下進(jìn)行內(nèi)建測(cè)試信號(hào)通道測(cè)試，未見異常。將電子線路置于加熱至120℃，發(fā)現(xiàn)第二道波形飽和，異常；其他通道波形正常。

1)故障原因分析

1678MB接收板自動(dòng)增益部分電路圖如圖2所示。對(duì)第二道進(jìn)行信號(hào)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，在固定增益下，U30增益控制位QG4/QG3( U30-16/ U30-1腳)中，QG4正常為低電平(100 mV以內(nèi))，而實(shí)際測(cè)量為2～3 V，正是因?yàn)樵撛鲆婵刂飘惓６鴮?dǎo)致波形飽和。

圖2 1678MB接收板自動(dòng)增益部分電路圖

懷疑外圍電路元件故障所至，更換增益控制芯片U49(U30-16/ U30-1腳分別與U49-7/ U49-6有電氣連接)，和外圍芯片U30，U31，再次測(cè)量U30增益控制位QG4/QG3，故障現(xiàn)象依舊。斷開與增益控制芯片U49有電氣連接的U30、U31兩芯片，測(cè)量U49-7腳，故障現(xiàn)象依舊。

1678MB接收板自動(dòng)增益部分增益控制芯片U49通過增益控制位QG3,QG4向芯片U30,U31發(fā)送可控增益信號(hào)，故固定增益下，U30增益控制位QG4與正常值不符，有可能是U49或U31故障所導(dǎo)致

懷疑U49插座相關(guān)管腳絕緣性能下降。從電路板上移除U49、U30、U31，對(duì)比測(cè)量U49插座各管腳對(duì)地的絕緣，發(fā)現(xiàn)U49插座的第4、5、6、7腳對(duì)地電阻值為200K，而另外兩組增益控制位對(duì)應(yīng)的第11、12、13、14腳對(duì)地電阻值均大于20M。這與實(shí)際的故障現(xiàn)象一致。

測(cè)量U49，U30，U31的外圍電阻、電容，未發(fā)現(xiàn)異常。懷疑印刷電路板上與U49插座第4、5、6、7腳相連的印刷電路絕緣性降低。

直接用高溫電熱風(fēng)扇對(duì)電路板加熱，在加溫后，測(cè)得U49插座的第4、5、6、7腳邏輯電平變化明顯，高電平12V變?yōu)?～7 V，低電平0V變?yōu)?～4 V；而對(duì)比測(cè)量其它同樣功能的插座管腳高低電平?jīng)]有變化。

2)結(jié)論

印刷電路板上與U49插座第4、5、6、7腳相連的印刷電路絕緣性低。在高溫情況下，控制位電平變化明顯，從而邏輯“0 /1”誤判，在更換新的電路板以后，儀器恢復(fù)正常。

2.2 故障二

小隊(duì)測(cè)井過程中，XMAC第三道波形跳動(dòng)。返回后在常溫下內(nèi)建測(cè)試信號(hào)通道測(cè)試，第三道波形跳動(dòng)，增益時(shí)大時(shí)小。

1)故障原因分析

因測(cè)試信號(hào)通道測(cè)試出現(xiàn)問題，可判斷故障應(yīng)出在測(cè)試信號(hào)輸入之后的電路上，可逐級(jí)排查。

1678MB接收板多路選擇部分電路如圖3所示。用示波器測(cè)量測(cè)試點(diǎn)ACEG，輸出脈沖信號(hào)相同，繼續(xù)往下測(cè)量。

測(cè)量多路選擇芯片U24,U25,U26,U27第8腳，發(fā)現(xiàn)U26第三道輸出脈沖信號(hào)與其它三道不同。

懷疑增益控制芯片U50故障導(dǎo)致。U50-4，U50-5，U50-6腳分別與U26-1，U26-16，U26-15腳有電氣連接。將U50與其功能相同的芯片U51交叉后，故障現(xiàn)象依舊。

懷疑多路選擇芯片U26故障，焊下相同作用的芯片U27，移除U26后，把U27焊到U26的位置，檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)第三道波形恢復(fù)正常。

圖3 1678MB接收板多路選擇部分電路圖

把前期損壞的1678MB接收板取回,焊下相同芯片，恢復(fù)了這塊1678MB接收板。

2)結(jié)論

印刷電路板上芯片U26損壞，更換前期損壞接收板上的相同芯片后，儀器恢復(fù)正常。但是這種貼片式電路板焊接困難，維修難度大。

3 結(jié)束語

鑒于1678MB在XMAC儀器中的重要性，增加對(duì)1678MB接收板了解有利于保證XMAC儀器測(cè)井的成功率。通過介紹幾種故障現(xiàn)象和故障的排除過程，更好地了解XMAC儀器的工作原理，對(duì)將來關(guān)于XMAC儀器的進(jìn)一步維修帶來方便。

[1] [美]貝克休斯公司. 1678MB Tool manual[Z].2006:143-146.

[2] [美]貝克休斯公司. Instrument Operating Guide[Z].2006:98-102.

Common Failures and Maintenance of XMAC Receiver

YANG Huaitao

(LoggingandTestingServicesCompany,DaqingOilfieldCo.Ltd.,Daqing,Heilongjiang163412,China)

XMAC dipole acoustic logging tool is one of the 5700 series downhole instrument. XMAC logging, in recent years, occasionally meet such problems as abnormal waveform or missing, the fault is mostly on the receiver, XAMC receiver is in the first 1678 MB of receiving, the signals from the receiving sonde receiver, choice, amplify and filter by the receiver. According to the actual maintenance experience, the common problem of the receiver is expounded, the failure cause is analyzed, and maintenance method is gived.

XMAC dipole acoustic logging tool; receiver; fault analysis

楊懷韜，男，1987年生，助理工程師，2010年畢業(yè)于黑龍江大學(xué)電子信息工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事儀器維修工作。 Email: yyhhtt3122@163.com

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2096-0077(2016)06-0095-03

2016-05-18 編輯：高紅霞)