TGR電纜遙測伽馬測井儀故障維修方法探討

陳華

【摘要】在測井施工中TGR電纜遙測伽馬測井儀實際應用時，經(jīng)常出現(xiàn)一定的故障，并對實際工作質(zhì)量產(chǎn)生了影響。本文將對TGR電纜遙測伽馬測井儀的特點及維修方法進行相應的研究與總結(jié)。

【關鍵詞】TGR電纜遙測伽馬測井儀；故障現(xiàn)象；維修方法

530快速測井平臺系統(tǒng)是現(xiàn)今我國各個油田勘探開發(fā)中應用較為廣泛的一類測井儀器。在現(xiàn)今石油工業(yè)不斷發(fā)展的情況下，對于測井儀器的測量精度以及測量穩(wěn)定性和提高測井時效方面具有重要意義。TGR電纜遙測伽馬測井儀又是530快速測井平臺系統(tǒng)中的關鍵測井儀器之一，它與530系統(tǒng)中的其它井下儀器配接完成測井作業(yè)。為了能夠保證其具有更好的工作效率及效果，下面我對這些年該儀器日常應用中經(jīng)常出現(xiàn)的問題以及對應的解決方法做深入的研究與探討。

一、TGR電纜遙測伽馬測井儀特點

TGR電纜遙測伽馬測井儀是以T5模式的傳輸方式和地面系統(tǒng)進行通訊，在井下接收由地面計算機經(jīng)電纜發(fā)送來的指令信息，經(jīng)解調(diào)、處理后送各井下儀用戶，接收由井下采集并送來的上傳數(shù)據(jù)并進行處理、調(diào)制、驅(qū)動，最后經(jīng)模式變壓器配接電纜上傳至地面計算機。同時提供自然伽馬參數(shù)的測量。它和各儀器之間以DTB三總線的形式進行通訊，同時為井下儀提供模擬波形通路和井下儀供電通路。TGR電纜遙測伽馬測井儀在530系統(tǒng)儀器串中的組合連接方式如下圖1。

在圖1中共用電子線路段1對來自伽馬能譜探頭、補償中子探頭、巖性密度及微球探頭等探頭采集的信號進行處理。

共用電子線路段2對來自連斜探頭、雙側(cè)向探頭、高分辨率聲波等探頭采集的信號進行處理。

TGR向下輸出一組總線（俗稱三總線），用于連接各井下儀器。地面計算機用特定的地址，經(jīng)電纜后由TGR通過此總線與井下各儀器對話。井下儀總線DTB包括下行信號線DSIG、上行時鐘線UCLK和上行數(shù)據(jù)通行線UDATA/GO，還有一根公共返回線。這里，下傳指令與上傳數(shù)據(jù)是采用雙向半雙工同步方式工作的。

在530系統(tǒng)里，下發(fā)指令和上傳數(shù)據(jù)都是以幀為單位實現(xiàn)的，每幀數(shù)據(jù)包括下發(fā)指令和上傳數(shù)據(jù)，上傳數(shù)據(jù)中包含所有井下儀器一次的數(shù)據(jù)。一幀傳完再傳下一幀周而復始，而地面系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)也是以幀為單位。所有儀器上傳字數(shù)：三個參數(shù)1個字、電纜遙測儀2個字、自然伽馬1個字、伽馬能譜9個字、巖性密度13個字、補償中子2個字、微球3個字、雙測相8個字、雙感應2個字、連斜7個字、井徑2個字、每個字寬度160txs。

該儀器組成分兩部分：第一部分TGR遙測部分包含模式變壓器、電源板、AP01（模擬電路板）、AP02板（下行指令調(diào)解板）和AP03（上行信號處理板）；第二部分自然伽馬電子線路由信號處理板、高壓電源電路板和探測器組成。

二、儀器使用中常見的故障現(xiàn)象分析及維修方法

（一）TGR無纜頭電壓。無上下通訊

現(xiàn)象：給儀器加電時電流很大，沒有纜壓上傳或者上傳波形出現(xiàn)畸變。

分析：首先檢測AP04板TGR電源提供的±24VDC直流電和±12VDC直流電均正常，而后檢查AP01板上的互補推挽功放電路。因為下行信號和上行數(shù)據(jù)都需經(jīng)功放電路饋往電纜向地面?zhèn)鬏?。其電路如圖2。

功放電路由AP01板上的8只晶體三極管等元件組成。V1（A），V2（A）為輸入級射隨放大器，V3，V4為恒流源，分別作V2（A）、V1（A）的Re。V1（B）、V2（B）為共發(fā)激勵放大器，V6、V7接成二極管作為兩管的Rc之一部分，V1（A、B）、V2（A、B）為兩只雙三極管，有溫度互補作用。V5、v8構(gòu)成互補推挽共發(fā)放大器，兩管的集電極結(jié)點為功放輸出端，R19為Rc。圖中N4（A、B、C）三只模擬開關在FRAME信號為低電平時（即指令下傳期間）接通，使V1（A）、V2（A）基極短地，無信號（或干擾）輸入到放大器，V1（B）、V2（B）各自的BE結(jié)短接，使V1（B）、V2（B）截止從而導致功放管V5、V8也截止，呈高阻抗輸出，這就避免了下行信號經(jīng)功放分流的損失。當FRAME為高電平時（即數(shù)據(jù)上傳期間），三只模擬開關均斷開，上行數(shù)據(jù)得以往上傳輸。

維修：初步檢查AP01板推挽功放末級功放管V5和V8，焊下后用數(shù)字萬用表檢查三級管PN結(jié)，Rbc=011，Rbe=0il，PN結(jié)完全被擊穿，經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)V5、V8散熱片與三級管之間的導熱硅酯完全干透失效，致使基級電流Ib放大，從而引發(fā)集電級電流Ic上升超過極限參數(shù)將功放管燒毀，由此也造成了電阻R15、R16、R17、R18燒毀。更換元器件V5、V8；R15、R16、R17、R18后。故障消除，電路正常。

（二）TGR無伽馬計數(shù)

現(xiàn)象：通訊正常，“530快速平臺便攜式測試面板”顯示伽馬計數(shù)值為零。

分析：首先檢測TGR電源±12VDC直流電。TCT遙測電路正常否。然后檢查GR短節(jié)的高壓值，如果高壓值在儀器正常范圍內(nèi)，再察看晶體和光電倍增管有無損壞。使用示波器測量信號處理板信號輸入端（sIGIN）有無輸入信號波形。高壓電路如圖3。

維修：打開儀器鋼筒取出保溫瓶，檢查±12V電源正常否。若正常，則斷開探測器與高壓電源之間的連線，用高壓表測量“HVOUT”接線柱對地電壓，測得高壓不正常，僅有幾百伏。再用高壓表檢查高壓電源板的“HVIN”測量點，測得1000伏以上的高壓，這有可能是電阻HRl內(nèi)部斷路、HWl損壞及高壓濾波電容HC5內(nèi)部短路，經(jīng)過排查發(fā)現(xiàn)HC5（5100P/3KV）電容被擊穿，從而拖垮“HVOUT”。更換HC5電容后，“HVOUT”高壓正常，給儀器加電，伽馬計數(shù)值正常。

在高壓電源電路的檢修中有兩點需要注意，一是高壓過高。高壓過高可能使光電倍增管脫離坪區(qū)工作，導致儀器伽馬計數(shù)率升高，若長時間工作，會使其性能下降甚至損壞。對策是調(diào)節(jié)電位器HW1使高壓輸出值在1500伏～1600伏之間。二是高壓不可調(diào)整的原因。儀器長時間使用后晶體和光電倍增管等器件性能下降，還有更換光電倍增管后，探測器的工作電壓都需要重新調(diào)整，而調(diào)節(jié)電位器HW1或高壓模塊的損壞都能造成高壓不可調(diào)整。

（三）TGR無通訊信號同時也無伽馬計數(shù)值

現(xiàn)象：連接“530快速平臺便攜式測試面板”后，給儀器加電，發(fā)現(xiàn)面板上SYN燈（同步信號燈）不閃爍，即表明無通訊信號，并且GR計數(shù)顯示為零值。

分析：打開儀器鋼筒，取出保溫瓶，首先檢查電路板上元器件有無松動，然后震動儀器，觀察到SYN燈正常閃爍，再用電吹風機對AP03板加熱，SYN燈停閃，通訊中斷；停止加熱后，冷卻1分鐘后，SYN燈恢復閃爍。通過這些檢查初步懷疑問題出在AP03板上。

AP03上的幀起始電路、幀時序電路、上傳時鐘信號發(fā)生器、GO脈沖形成電路、上傳數(shù)據(jù)探測器、端頭電壓A/D變換電路、狀態(tài)字2、狀態(tài)開關、狀態(tài)字1、幀同步模式FSP和CRC形成電路、幀同步模式轉(zhuǎn)變開關、雙相信號形成電路、信號交換電路及AP01板上的波形信號開關電路、功放等電路起著上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖饔?。AP03板溫度性能的下降，直接影響了儀器的正常工作，即在“530快速平臺便攜式測試面板”造成無通訊信號和伽馬計數(shù)值顯示。

維修：將TGR線路放入烘箱中做加溫實驗，當加熱到100℃時，儀器出現(xiàn)異常一SYN燈停閃，無通訊信號和伽馬計數(shù)值。更換上新的AP03電路板后，給儀器加電，再做加溫實驗2小時后，儀器恢復正常。

三、TGR儀器常見故障及維修方法總結(jié)。見下表

四、結(jié)語

在上文中，我們對儀器的特點及維修方法進行了一定的研究與探討，在實際測井應用中儀器發(fā)生故障時，還需要我們能夠把握上述重點，以快捷高效的工作方式確保儀器正常運行，這樣就可以在油田施工生產(chǎn)中發(fā)揮最大的效益和作用。