SL6680數(shù)字聲波測井儀波形干擾的分析與處理

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(1.中石化中原石油工程有限公司地球物理測井公司 河南 濮陽 457001;2.中石化中原石油勘探局有限公司車輛管理中心 河南 濮陽 457001)

0 引 言

SL6680數(shù)字聲波測井儀可取得包括縱波、橫波的幅度和速度在內(nèi)的各種信息，對時差測井、固井質(zhì)量以及裂縫性地層的證實起著積極的作用[1]。通過對儀器的使用跟蹤，施工小隊反映聲波波形存在不同程度的干擾現(xiàn)象，影響了時差測井曲線的質(zhì)量。

由于數(shù)字聲波測井儀的所有工作都是受地面系統(tǒng)控制的，包括發(fā)送參數(shù)表和數(shù)據(jù)采集，所以地面系統(tǒng)與井下儀器的通信尤為重要。因此這里認(rèn)為地面系統(tǒng)工作是正常的，地面系統(tǒng)與井下儀遙測通訊短節(jié)3514的通信是正常的，且數(shù)字聲波的通信短節(jié)SL6667EA與SL6680的聲系相連，SL6667EA與線路短節(jié)均是正常的，在此前提下對出現(xiàn)的故障現(xiàn)象進(jìn)行分析判斷。

1 故障分析與處理

1.1 聲系的結(jié)構(gòu)與原理介紹

SL6680數(shù)字聲波測井儀聲系部分主要有T1、T22個發(fā)射換能器和R1、R2、R3、R44個接收換能器構(gòu)成，2個發(fā)射晶體之間為2個發(fā)射變壓器，通過32芯承壓轉(zhuǎn)接頭和承壓塊將聲系與通信短節(jié)部分連接。上述全部器件、機(jī)械零部件以及導(dǎo)線等裝載一皮囊內(nèi)，囊內(nèi)充以硅油，既保護(hù)了囊內(nèi)的零部件，又使聲波信號能很好的向外耦合[2]。

SL6680數(shù)字聲波測井儀是對陣列聲波信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后將采集后的數(shù)據(jù)按照要求編碼并通過儀器接口上傳到地面系統(tǒng)。在井下，聲系的發(fā)射換能器晶體振動，引起周圍介質(zhì)的質(zhì)點一起發(fā)生振動，便產(chǎn)生向井內(nèi)泥漿及巖層中傳播的聲波[3，4]。采用兩個換能器相控發(fā)射，不僅增加了發(fā)射能量，提高了接收波形的原始幅度，而且減少了發(fā)射對基線的干擾[5]。

排列在儀器最上端的為發(fā)射晶體XMIT1和XMIT2，接收陣列位于儀器的最下端，包括4個響應(yīng)頻率范圍在1～20 kHz的接收晶體。且發(fā)射換能器T1與T2距離2 ft(1 ft=304.8 mm)，而T2與接收換能器R1距離3 ft[1]。6個換能器同軸，靠固定支架支撐。儀器的高壓引線皆是由屏蔽導(dǎo)線而連接，且為了和其他測井儀器組合，聲系內(nèi)部有19條貫通線。因此，高壓引線的性能好壞是聲系部分是否對波形干擾的關(guān)鍵點。

1.2 故障分析

波形干擾說明有一個或幾個部件單獨或合并存在接觸不良和屏蔽性能低的現(xiàn)象。為了驗證這一點，我們隨機(jī)抽取2支探頭與SL6667EA以及3514進(jìn)行配接，將探頭放置烘箱內(nèi)進(jìn)行加溫，并用勾頭扳手旋轉(zhuǎn)儀器到不同角度，模擬儀器井下工作狀態(tài)，地面儀器面板上可以清晰看到波形的存在，但是波形顯示不正常，出現(xiàn)干擾現(xiàn)象。將正常測井的SL6667EA和該儀器的聲系配接，波形干擾依舊存在。正常測井的儀器波形如圖1所示。

圖1 正常測井的儀器波形圖

發(fā)生故障的儀器波形如圖2所示。

圖2 故障儀器的波形干擾圖

通過圖1圖2的對比，可以明顯地看出故障儀器的第4道接收波形出現(xiàn)干擾。

對儀器的聲系部分進(jìn)行FIT電性檢查，檢測發(fā)射T1、T2相對應(yīng)的19芯、20芯、21芯，接收R1、R2、R3、R4相對應(yīng)的23芯、24芯、25芯、26芯、5芯、6芯、18芯、22芯對外殼絕緣電阻值，發(fā)現(xiàn)部分插芯絕緣電阻值在10～50 MΩ之間，表1為溫度在175 ℃時的現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)，未全部達(dá)到對地絕緣電阻值≥100 MΩ的要求。

表1 現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)表

1.3 故障處理

通過市場調(diào)查與討論，對配件的材料進(jìn)行了優(yōu)選分析，并逐步開始進(jìn)行了如下改進(jìn)：

1)調(diào)整原32芯承壓轉(zhuǎn)接頭的DAP模壓塑料材料為PEEK聚醚醚酮材料，調(diào)整原插針鈹青銅的插針為錫青銅材料，提高耐溫性能、耐磨性能和絕緣性能。

2)調(diào)整原簧片式接觸插針的結(jié)構(gòu)為四瓣式接觸的插針，增加了接觸點，使其在儀器對接的時候接觸更牢靠，如圖3所示。并根據(jù)四瓣式插針結(jié)構(gòu)，調(diào)整32芯承壓轉(zhuǎn)接頭的插孔尺寸，由原Φ(2.4+0.5)mm調(diào)整為Φ(2.4±0.05)mm，使其在儀器對接的時候接觸更牢靠。且焊接32芯承壓轉(zhuǎn)接頭時，注入插孔內(nèi)的焊錫量要適中，避免造成絕緣性能低或接觸不良等現(xiàn)象。

圖3 插針結(jié)構(gòu)優(yōu)選前后對比圖

3)將原發(fā)射換能器的高壓輸入雙芯單層屏蔽改為雙芯雙層屏蔽導(dǎo)線，原接收換能器的單芯單層屏蔽改為單芯雙層屏蔽導(dǎo)線，增加了屏蔽性能。

1.4 應(yīng)用效果

通過改進(jìn)，SL6680數(shù)字聲波測井儀所測得的波形質(zhì)量大大提高，減少了因聲系部分原因造成的聲波測井曲線質(zhì)量降低現(xiàn)象。改進(jìn)后的儀器先后在TH12391、宜參1井、SSL19等井進(jìn)行測井施工，結(jié)果證明波形無干擾、質(zhì)量高，如圖4所示。

圖4 波形無干擾顯示圖

3 結(jié)束語

經(jīng)過這次SL6680數(shù)字聲波聲系部分對波形干擾的故障分析，得出以下經(jīng)驗：

1)聲波測井曲線、顯示波形都可以作為判斷故障的有效手段。

2)加強(qiáng)故障處理后的儀器跟蹤與使用，繪制出SL6680數(shù)字聲波測井儀的32芯承壓轉(zhuǎn)接頭的機(jī)械圖并存檔，以便以后維修工作中查閱使用。

對于測井儀器在現(xiàn)場施工中出現(xiàn)的問題，用理論指導(dǎo)實踐，不僅減少了儀器故障，還提高了測井時效，保障了測井生產(chǎn)任務(wù)的順利進(jìn)行。