連斜電極并測(cè)儀的改進(jìn)與應(yīng)用

王小紅 黃芳 徐洋 李偉 劉建東(中國(guó)石油測(cè)井有限公司天津分公司，天津 300280)

0 引言

連斜電極并測(cè)儀(DGLX-1)是一種數(shù)字化的高精度連續(xù)測(cè)斜系統(tǒng)。該儀器用磁通門和加速度計(jì)做敏感元件，由計(jì)算機(jī)控制傳感器的姿態(tài)量，通過(guò)計(jì)算得出傾斜角和方位角，并傳送到地面進(jìn)行繪圖、顯示、存盤，可以和多功能自然伽瑪、井徑、電極、微電極并測(cè)，一次下井錄取多條曲線，提高了測(cè)井時(shí)效[1-4]。而隨著儀器的不斷頻繁使用，其性能和穩(wěn)定性逐漸下降，并暴露出一些設(shè)計(jì)上的缺陷，嚴(yán)重影響儀器的一次測(cè)井成功率及測(cè)井質(zhì)量，同時(shí)在很大程度上影響了儀器的維修效率。

1 問(wèn)題描述

在儀器使用和維護(hù)維修過(guò)程中，暴露出的主要問(wèn)題有兩點(diǎn)。首先，該儀器在測(cè)井過(guò)程中偶出現(xiàn)方位數(shù)值突變180 度的現(xiàn)象，但是儀器返回后在室內(nèi)檢測(cè)時(shí)一切正常，方位數(shù)值在各角度顯示正常。其次，電路方面，電極微電極電路為分立元件，穩(wěn)定性和一致性較差，電容高度過(guò)高，易與保溫瓶產(chǎn)生觸碰，影響信號(hào)的傳輸穩(wěn)定性。另外，跳檔電路中采用的電磁繼電器，均為雙列直插式并直接焊接在電路板上，當(dāng)繼電器出現(xiàn)損壞時(shí)，要更換該繼電器必須先將繼電器拆焊下來(lái)，幾次拆卸之后電路板損壞較嚴(yán)重，很多焊盤都斷開(kāi)，造成電路不穩(wěn)定。

2 方位值突變分析解決

針對(duì)該組合儀在測(cè)井現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)方位數(shù)值突變180 度的現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，找出原因所在，因?yàn)橄到y(tǒng)軟件存在某些設(shè)計(jì)缺陷，造成儀器在磁力計(jì)輸出信號(hào)接近滿量程的拐點(diǎn)時(shí)，出現(xiàn)方位角相差180°現(xiàn)象，使得測(cè)出的方位角出現(xiàn)明顯錯(cuò)誤。該儀器在磁場(chǎng)正常的地區(qū)測(cè)井?dāng)?shù)值一切正常，但是在磁場(chǎng)較強(qiáng)的某點(diǎn)會(huì)造成儀器某方向的磁力計(jì)線圈中的磁通量突然加大，從而使其電路輸出電壓幅度突然加大，超出原程序中設(shè)計(jì)的最大量，因而產(chǎn)生溢出，造成計(jì)算錯(cuò)誤，最終導(dǎo)致方位誤差180°。為了解決這一問(wèn)題，將控制芯片中方位計(jì)算的有關(guān)語(yǔ)句進(jìn)行了修正后重新寫入。

3 電路板改良

3.1 電路模塊集成化

電極微電極供電測(cè)量短節(jié)是對(duì)電極系進(jìn)行供電和測(cè)量的井下儀。電極供電測(cè)量電路均由分立元器件組成。儀器在使用過(guò)程中，逐漸出現(xiàn)電極信號(hào)不穩(wěn)定，信號(hào)時(shí)有跳 的現(xiàn)象，部分儀器的恒流源電路輸出不穩(wěn)定，造成測(cè)量電路測(cè)量到的信號(hào)狀態(tài)不穩(wěn)定。為了消除這種不穩(wěn)定狀況，將部分電路設(shè)計(jì)成集成模塊的形式，見(jiàn)圖1，提高了儀器的信號(hào)穩(wěn)定性和一致性，降低了儀器維修難度。

圖1 部分電路集成后的電路板

3.2 隔直電容更換

隔直電路用于隔離地層中的干擾信號(hào)，同時(shí)將0.45 米、2.5 米及0.4 米測(cè)量電極測(cè)量到的方波信號(hào)送入專用集成塊進(jìn)行處理，由于隔直電路采用的是獨(dú)石電容，焊接在電路板上高度較高，容易與儀器保溫瓶產(chǎn)生觸碰摩擦。經(jīng)過(guò)與保溫瓶幾次摩擦后，電容外的保護(hù)絕緣層就磨掉了，從而導(dǎo)致電容與儀器外殼短路，使測(cè)量信號(hào)為零，有時(shí)靠近保溫瓶的電容還會(huì)被蹭斷，導(dǎo)致測(cè)量信號(hào)中斷。因此改用高度較矮的貼片電容(見(jiàn)圖2)，貼片電容焊點(diǎn)面積大，焊接牢固，且引線電感小，溫度特性好，更有利于信號(hào)傳輸。

圖2 電容更換前后的電路板

3.3 改進(jìn)刻度電路

刻度電路可以使儀器在高刻度、零刻度和測(cè)井三種狀態(tài)之間切換?？潭入娐分饕山?0個(gè)直接焊接在電路板上的繼電器組成。而在儀器測(cè)井或地面檢測(cè)過(guò)程中，需要頻繁地進(jìn)行跳檔操作，以確定儀器的各種工作狀態(tài)是否正常。隨著儀器的長(zhǎng)時(shí)間使用，繼電器逐漸出現(xiàn)損壞，需要更換的繼電器開(kāi)始增多，但繼電器是直接焊接在電路板上，每個(gè)繼電器都有八個(gè)焊點(diǎn)，更換繼電器存在一定的難度和工作量，且對(duì)電路板傷害較大，有些板上線路在更換繼電器的過(guò)程中受到損傷，表面看是連接著的，實(shí)際已經(jīng)斷開(kāi)，這給維修工作造成了很大困難，嚴(yán)重影響維修效率。將刻度電路中的繼電器改為圓形的，并焊接專用插座(圖3 所示)，這樣繼電器可以直接拔插。不僅可以方便維修，提高了維修效率，同時(shí)極大地減少對(duì)電路板的損害，降低電路隱患，保證了信號(hào)傳輸質(zhì)量。

圖3 刻度電路中繼電器

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

儀器經(jīng)過(guò)改進(jìn)后，在曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)拐點(diǎn)的太平鎮(zhèn)地區(qū)進(jìn)行了再次測(cè)井試驗(yàn)，整個(gè)測(cè)井過(guò)程中未出現(xiàn)方位異?，F(xiàn)象。從軍-X井(見(jiàn)圖4)測(cè)井曲線圖中可以看出，改進(jìn)后的連斜電極并測(cè)組合儀的穩(wěn)定性好，電極、微電極測(cè)井曲線穩(wěn)定且變化正常，與自然伽馬等曲線對(duì)應(yīng)較好。

圖4 軍-X井測(cè)井曲線圖

5 結(jié)語(yǔ)

本文分析了連斜電極并測(cè)儀方位數(shù)值產(chǎn)生突變現(xiàn)象原因，并修正了導(dǎo)致該問(wèn)題的軟件缺陷，改進(jìn)了儀器的電路系統(tǒng)，對(duì)電路中的分立元件進(jìn)行集成化設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了穩(wěn)定性和一致性，將易損件繼電器的封裝改成可插拔的圓形插座形式，更換了隔直電路中高度過(guò)高的獨(dú)石電容。通過(guò)這些措施，提高了儀器的性能和穩(wěn)定性，同時(shí)可大大提高后期使用過(guò)程中的維修效率。