陈 敏 徐 峰 章志锋 敬金秀 马 燕

(1.川庆钻探工程公司测井公司 重庆)

(2. 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室 中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院 陕西 西安)

0 引 言

5700 系列是Atlas 公司生产的大数控成像测井系列，目前在国内测井市场上有绝对的不可替代优势，占有市场很大的份额。由于它的岩性密度的稳定性和可靠性，使之目前成为很多国内厂商模仿的对象。

5700 系列的岩性密度由两部份组成，即2228EA电子线路部分和2228MA 密度探头部分。

1 仪器基本结构

5700 岩性密度由2228EA 和2228MA 共同组成［2］。该仪器是利用光电效应和康普顿效应来区分地层岩性和检测地层密度值。其中2228EA 完成所有来自于2228MA 的信号接收和处理，其电子线路框图如下［1］:

图1 228MA 电子线路原理框图

2228EA 由两部分组成，包括电源和带保温瓶的电路部分。电源部分提供+15 V，-15 V 和+5 V 直流电源。保温瓶内电路部分包括长源距脉冲整形板(LS PULSE SHAPER)、短源距脉冲放大板(SS PULSE AMP)、脉冲高度分析板(PHA)、谱分析板(SPECTRUM ANALYZER)和控制板(CONTROLLER)。

2228MA 包括它自身的电源、马达、马达电路、井径、限位开关和密度探头，其中密度探头内有一部分电子线路，如图2 所示。

图2 228MA 密度挥拳部分电路原理图示

2 故障分析

2.1 谱线异常－无谱线信号

2011 年4 月，川庆测井一只2228 仪器出现测井偶尔断电后再供电无谱线，通讯正常，重新供电仪器正常，地面需多次供电才出现故障。

1)基本检查步骤

遇到这种问题，因仪器故障时通讯一直显示正常，由此怀疑2228MA 故障。

第一步，从推靠器上卸掉密度探头，检查与探头相连的6 根通线的通断绝缘;

第二步，抽取探头芯体，检查芯体内有无焊点处理不当的地方，经5721 测试系统配接仪器，带电敲击芯体电路板本身(模拟井下碰撞)，排除接触故障;

第三步，由于仪器在超深井故障频繁，仪器带电加温测试，排除温度影响仪器电子元器件性能的问题。

2)确认故障点

分析无谱线时SSD 有值，HRD1 和HRD2 无值，直接抽取2228EA 保温瓶内线路，用示波器检测LS PULSE SHAPER 板，电路如图3 所示［1］:

图3 LSPULSE SHAPER 电路图

注意:这个检测需要反复断电供电，不断模拟出故障现象的时候才能检测。

无谱线时检测到IC3 的输入PIN2，有脉冲，输出PIN6 无脉冲，鉴于仪器重复供电能恢复正常，首先排除虚焊问题，将IC3 周围各焊点全部处理后，再供电测试，故障依然;换一个全新的3507(即IC3)后，再供电检测，反复测试，断电供电，再断电供电，仪器都正常，无故障。判定2228EA 上LS PULSE SHAPER 板上IC3故障引起测井时无谱线现象。

后经小队上井测试，仪器在井下反复断电供电均正常，问题解决。

2.2 增益异常－井下温度增加后增益增长过多

2012 年7 月，川庆测井一只岩性密度2228EA +2228MA 测井时，在井温增加到120°C 时，谱峰套峰正常，但增益从2200 增加到2700 左右，增加过多。

1)基本检查

根据故障现象，首先怀疑2228MA，拆卸2228MA探头，抽芯。

(1)用5721 测试系统配接2228EA +2228MA，再将探头芯子裸露连接在推靠器上，增益设置为默认增益，长短道均为2048。

图4 脉冲信号

(2)示波器检查仪器芯体，用小队刻度的校验块即三级刻度器(内有2 个CS137 源，分别注明LS，SS WINDOW)，直接置于仪器芯体上部，对准LS/SS WINDOW位置，示波器探头勾取探头内前置放大板LS Buffer Amplifier(P/N 146244 -000)板上信号SIG IN，LS OUT应为-3 V ～-3.5 V 脉冲，SS OUT 应为-3 V ～-3.5 V 脉冲。如图4 所示。

(3)用电吹风对准146244 -000 板加热仪器，观察5721 上采集的谱线，如图5 所示。

图5 5721 上显示的谱线图

CS137 道号没有漂移，确认该板没有温度性能问题;用电吹风对准VENUS 高压电源部分加热VENUS电源，观察5721 上谱线，CS137 道号没有漂移，确认VENUS 电源也没有温度性能问题。

(4)抽取2228EA 仪器芯体，分别检查长短源距信号。

长源距脉冲整形板Long Space Pulse Shaper(P/N 146264 -000)上示波器测试SIG OUT，调节R3，使OUT为5.5 V ～6. 5 V 脉冲，此时CS137 道号正好在230道上。

短源距脉冲放大鉴别板Short Space Pulse Amplifier and Discriminator(P/N 142824 -000)上，调节R5，使得PULSE 点示波器测得9 ±0.25 V 脉冲信号。

(5)推靠器通线检查。

断开2228EA 与2228MA 连接，万用表测试探头和推靠器连接部分的6 根通线的绝缘。接线所示:

(6)确认绝缘，4#线绝缘差，该处为LS CONTROL——即长源距高压控制信号。

2)故障原因分析

由仪器测量原理可知［3］:长源距信号和短源距信号出现问题的结果是不一样的，因为长源距信号不仅仅和密度值、校正值有关系，还决定了Pe 值。即:

其中，Pe0 和NH0/NS0 是在刻度井中的已知地层上测得的数据，A 由实验方法取得。

图6 长源距等效能谱曲线

ρ0 和NH0 是在刻度井内已知地层上测得的数据，B 为实验方法取得。

密度校正值:

系数a 由试验方法取得，ρls和ρss为仪器测量导出的密度值。

假设仪器正常状态的密度校正值为Δρ0

当短源距信号线绝缘出现问题而长源距信号线正常时，则短源距计数率NS 减少，由式(2)和式(3)得校正值Δρ1＜Δρ0，进而ρ0＞ρ1。

因此，通过以上分析推导出如下结论:

当短源距线绝缘出现问题而长源距线正常时，密度值ρ 和校正值Δρ 均非正常减小，岩性值Pe 正常，长源距稳谱因子也正常。

但LS CONTROL 线绝缘出现问题，长源距控制信号线电压变化，高压不正常，即长源距稳谱因子不正常。为了稳谱，仪器不得不提升高压进而提升增益，造成增益增加，谱峰出现漂移。

因此，最终确认问题原因为中部6 根通线中4#通线绝缘差引起仪器测井状态下谱峰漂移增益增加过度。将该通线更换，经小队测井验证，测井时增益不再随温度增加变化很大，谱峰套峰很好，仪器故障排除。

2.3 井径异常

2228MA 仪器的井径传感器是一个5K 欧姆(部件号F131361000，POT LINEAR CALIPER 5K)的井径电位器(位移传感器［4］)。

1)井径电位器绝缘差或坏了;

2)井径相连的三个高压桩头或者井径三根线绝缘差，造成仪器下井后井径值出现漂移。

2.4 收腿电流大

仪器收腿快到位时，电流超过400 MA，依次检查:

1)电机传动的离合轴中间结构是否完好，如果发卡或者中间弹簧等其他小件破损，都会造成收腿电流大;

2)电机不带负载时，自身电流是否变大?确认电机完好，电机自身内阻应该为100 Ω 左右;

3)还有一个情况就是限位开关调节不合适，造成仪器收腿到位，但是限位开关没完全断电，或者限位开关坏了，无法断电;

4)如果检查电机和离合都完好，就可能是连接推靠臂的大弹簧出现破损。该弹簧是里面一个小一点的弹簧，外面一个粗的大的弹簧，经常是内圈弹簧短一点，造成仪器收腿阻滞。更换这个弹簧，基本需要把仪器完全拆散，即卸掉电位器，卸掉减压阀和连接传动拉杆，还有尾部探头部分。有时泥浆过多阻塞大弹簧内，经过高压水枪冲洗后，也能解决仪器收腿电流大问题。

3 结束语

由于川渝地区超深超高压井的增多，仪器地面正常井下故障现象开始增加，维修面临更高难度。只有不断模拟井下现象，才能帮助真正找到问题，并解决问题。维修是一个仔细的过程，需要测井小队的配合，更需要维修人员尽量分析，简化步骤，少走弯路。解决5700 岩性密度测井仪的绝缘问题的关键在于加强日常仪器维护和保养，定期测试仪器关键接口部位的绝缘指标，并在维护后绝缘依然不正常之时及时更换相关部件。只有做到及时准确地判断仪器故障并排除故障，才能保证仪器测井较高的成功率，减少装源次数。

［1］胡 澍.地球物理测井仪器［M］.北京:石油工业出版社，1991

［2］ATLAS ECLIPS 5700 OTM 测井系统参考资料，2000(资料)

［3］庞巨丰，李长星，施振飞，等. 测井原理及仪器［M］，北京.科技出版社，2008

［4］林玉池，曾周末.现代传感技术与系统［M］，北京，机械工业出版社，2009