SL-6000高时效数字聚焦微球测井仪故障分析

周小妮，龚诚实，王红波，赵瑞飞，蔡　琳，谢金亭，崔　巍

(中原石油工程有限公司地球物理测井公司　河南　濮阳　457001)



·经验交流·

SL-6000高时效数字聚焦微球测井仪故障分析

周小妮，龚诚实，王红波，赵瑞飞，蔡琳，谢金亭，崔巍

(中原石油工程有限公司地球物理测井公司河南濮阳457001)

摘要：介绍了SL-6000高时效数字聚焦微球测井仪的组成及其工作原理。对工作过程中产生的故障进行了分析，并提出了解决方法。

关键词：微球测井仪；故障；维修

0引言

胜利SL-6000测井系统目前使用比较广泛。该系统的高时效数字聚焦微球测井仪用于测量裸眼井中的冲洗带电阻率和井径。该仪器属于极板型电流数字聚焦测井仪。传统微球聚焦测井仪采用模拟聚焦方式使M1、M2间电位差趋于零，实现主电流的聚焦，模拟电路闭环控制的限制使M1、M2间还有残余电压，主电流不能完全聚焦，影响测量的精度[1]；而数字聚焦属于开环控制，即不需要调整屏流供电，通过软件使M1、M2的电位差等于零，测量精度得到了提高，而且由于开环控制，硬件电路设计简单可靠。在实际测井过程中，当仪器测井井次达到一定数量之后，仪器内部某些元件使用寿命也就到期了，这样当仪器外部条件改变时，容易导致这些元器件损坏。此外，组合系统中的其它仪器损坏也会导致本仪器出现相应故障。这些问题严重影响仪器的正常使用和施工进度，造成相应的成本增加。现对近年来SL-6000高时效数字聚焦微球测井仪出现的常见问题和解决方法进行分析总结。

1仪器组成及工作原理

高时效数字聚焦微球测井仪主要包括两个部分：微球电子线路和微球探头。本仪器需与高时效双侧向仪器组合，本仪器输出的X井径、Y井径、主电流和主电压四路直流模拟信号由高时效双侧向仪器内部的6516模拟板采集，信号数字化，进入6516CPU板,最后把数据传输给6514遥测短节。

微球电子线路由计算机控制板、前置放大板、接口板、继电器板四块电路模块组成。工作流程如图1所示。接口板产生15 kHz的交流正弦波通过前置放大板供入地层中。通过前置放大板完成微球主电流和主电压信号的采集、放大，然后送到计算机控制板，经计算机控制板计算出的地层冲洗带电阻率通过隔离串口发送至接口板，接口板将接收到的数字信号转化为主电流和主电压直流模拟信号输出。通过在每个周期内将测量电极和监督电极的电位以传输阻抗的形式高精度数字化记录下来，然后由地面实施聚焦[2]。接口板接收从1553总线下发的刻度和测井命令，通过隔离串口发送至计算机控制板，计算机控制板控制仪器进入相应的测井或刻度状态。接口板上的井径测量电路产生两路恒流源给X、Y井径电位器供电，输出X井径、Y井径的两路直流模拟信号。继电器板完成仪器在推靠和传输信号状态之间的切换工作。

微球探头安装着推靠器、井径电位器和极板。

图1　电子线路工作流程图

2故障现象及解决方法

2.1故障现象1

仪器在测井档时微球值偏小，刻度正常。

对于仪器出现的这种情况，有两种可能。一个是仪器从刻度换档到测井档时，仪器换档继电器未换到测井档；再一种是仪器换到测井档，但测井值不对。将仪器线路接上微球探头，检查发现微球刻度值正常，测量值根据不同档位有变化但偏低。可以确定是后一种情况。

由于刻度值正常，测量值根据不同档位有变化，说明微球电子线路和微球探头都可能存在问题。通过更换微球探头确定仪器问题在微球电子线路上。先确定微球电子线路下19芯上的A0、M0、A1、M1、M2到微球前置放大板上的连通是否正常。再检查负责测井和刻度切换的继电器K201、K202、K203是否工作正常。仪器测井档时，前置放大电路板上的方波信号A1 SW和B SW控制U205、U206的导通，可将地层供电变压器的输出接到A0、B或A0、A1上，完成主流和屏流供电。U205、U206为单刀单掷模拟开关，在A1-SW和B-SW的控制下，U205、U206的1脚和8脚导通或截止，见图2。量U205的1脚无信号，8脚无信号，U206的1脚无信号，8脚有信号。判断U205损坏，为长导通状态。U205的8脚接B电极仪器外壳，与U205的1脚长导通，而U205的1脚和U206的1脚导通，导致U206的1脚信号无信号。检查U205的1脚和8脚导通为2欧，确定U205损坏，更换U205后仪器恢复正常。

图2　U205、U206电路图

2.2故障现象2

加电后微球值均为零。

对于这种信号全无的现象，首先检查仪器的电源部分±15 V和5 V输出是否正常。再检查微球计算机控制板输出的15 kHz的供电正弦波形是否正常。系统开机后，微球计算机控制板的DSP初始化，然后通过DA转换输出供电正弦波形。若DSP输出无信号，先检查DSP的电源，结果3.3 V正常，1.9 V为1.3 V，不正常。当电源电压不够时，仪器加电后DSP不能正常启动工作。1.9 V电源由5 V电源产生，在R129上并一个可调电阻箱，通过调R129两端电阻值确定输出电压为1.9 V[3]。1.9 V电源图见图3。若DSP输出正常信号，再检查15 kHz的交流正弦波是否接至前置放大板。对前置放大板上的继电器和开关进行检查，继电器在测井和刻度状态是否切换正常，开关在控制信号的控制下是否连在正确的位置上。

图3　1.9V电源图

2.3故障现象3

微球刻度测井换档不正常。

当仪器换档不正常时，先检查下发的控制换档的命令通道是否有问题。下发的命令先进入接口板解码后进入计算机控制板。若检查计算机控制板输出的控制信号不正常，就需要对信号输出的单片机电源、晶振、“看门狗”电路进行检查。发现“看门狗”电路产生的复位信号不正常。如果系统工作不正常(程序乱飞、死循环)，单片机发不出扫描信号，“看门狗”电路就会输出一脉冲使CPU复位[4]。由于整个电路形成一个环路，维修时可以断开“看门狗”电路，即MAX705相关电路。直接给单片机输入一个复位信号，这样就可以判断故障位置。

若控制信号正常，再检查刻度测井换档继电器相关电路是否存在问题。

2.4故障现象4

微球Y井径无值。

地面检查时发现微球X井径都在正常范围内，而微球Y井径无值，对于这种故障，微球电子线路和高时效双侧向电子线路都可能出问题。首先将仪器在地面连接好，微球探头井径腿推开后，X井径值为4.4 V，Y井径值为0 V。微球接口板产生两路恒流源给X、Y井径电位器供电，输出X、Y井径的两路直流模拟信号。量接口板输出的YCAL无信号，更换接口板上的恒流源器件后接口板输出的YCAL信号正常，但地面上传Y井径仍无值。由微球电子线路输出的X井径、Y井径进入高时效双侧向仪器内部的6516模拟板采集，见图4。6516模拟板上的U11在信号P1.0、P1.1、P1.2、P1.3的控制下对输入的多路信号进行选通。检查发现来自6516CPU板的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3信号正常，A8道(Y井径)无输出。将固定高低电平接入P1.0、P1.1、P1.2、P1.3，这样A8道应与U11的输出端波形一样[5]。检查U11的输出端无波形，说明U11损坏。更换U11后，仪器正常。

图4　井径信号部分流程图

3结束语

SL-6000高时效数字聚焦微球测井仪是测量地层电阻率的重要仪器，通过对这些故障的分析和解决，可以得出以下结论：高时效数字聚焦微球测井仪的正常工作与地面系统、通讯短接、高时效双侧向仪器等都有着密切的关系，需要对仪器的原理框图和信号流程要有非常全面的理解，对故障进行系统的、全面的分析，才能快速找出解决问题的方案。在实际工作中要不断总结积累经验，这样才能对仪器工作原理进行深入理解，提高仪器维修水平，为甲方提供优质服务。

参 考 文 献

[1] 张庚骥.电法仪器[M].北京：石油工业出版社，1989：101-115.

[2] 邹振邦.微球型聚焦测井仪软件聚焦方法的研究[D].中国石油大学华东，2005.

[3] 韩广兴.电子元器件与使用电路基础[M].北京：电子工业出版社，2003：304-315.

[4] 张毅刚，彭喜元，姜守达，等.新编MCS-51单片机应用设计[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008：417-421.

[5] 阎石.数字电子技术基础[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

第一作者简介：周小妮，女，1982年生，工程师，2004年毕业于河南大学数学与应用数学专业，现在中原油田测井公司从事测井仪器维修工作。E-mail:53546450@qq.com

中图法分类号：P631.8+11

文献标识码：A

文章编号：2096-0077(2016)03-0091-03

(收稿日期：2014-02-17编辑：姜婷)