MIT5530陣列感應測井儀器幾個典型故障分析

張　金，張　龍，羅世祥，韓金玉

(1.中國石油集團測井有限公司國際事業部　北京　102206；2.中國石油集團測井有限公司長慶事業部　陜西　西安　710077)

?

·經驗交流·

MIT5530陣列感應測井儀器幾個典型故障分析

張金1，張龍2，羅世祥2，韓金玉2

(1.中國石油集團測井有限公司國際事業部北京102206；2.中國石油集團測井有限公司長慶事業部陜西西安710077)

為了能夠快速、準確地發現并排除MIT5530陣列感應儀器故障，在儀器工作原理分析基礎上，綜合運用理論分析方法，排除法以及特殊測量點測量法等儀器維修方法，分析了實際生產過程中MIT5530陣列感應儀器幾個典型故障。

MIT5530；陣列感應；工作原理；故障分析

0　引　言

MIT5530陣列感應測井儀是一種基于電磁感應原理測量地層電導率的測井儀器。其具有多種縱向分辨率和徑向探測深度的探測特性以及更方便、準確的趨膚校正方法，從而有效拓寬地層電導率的測量范圍[1]。

MIT5530陣列感應測井儀主要由發射短節、線圈系、前置放大短節以及電子線路短節組成。本文首先對儀器工作原理進行分析，并在此基礎上，對實際生產過程中儀器幾種典型故障進行了分析。從而進一步加深了對MIT5530陣列感應儀器的認識，為今后快速、準確發現并排除陣列感應儀器故障提供了有力保障。

1　MIT5530陣列感應測井儀工作原理

MIT5530陣列感應成像測井儀主要由發射電路、前置放大電路、二級刻度電路、帶通濾波器電路以及DSP數據采集電路等功能塊組成，其電路框圖如圖1所示。

給MIT5530陣列感應測井儀供電，數據采集處理電路首先產生三電平控制信號以啟動發射控制電路。發射信號經驅動后由發射線圈向地層發射，8個接收子陣列線圈分別接收由地層產生的8道測量信號(電磁感應信號)。同時，發射線圈處產生具有四種不同幅度大小的八個刻度信號。由SDSP(協DSP1)和邏輯控制板產生的控制信號控制模擬開關進行選通，系統按照時分原則完成測量信號和二級刻度信號的切換與測量。

三個SDSP(協DSP)采集電路采集的數據統一送到MDSP(主DSP)進行組織編碼，由DTB接口電路將數據傳送給井下遙測，并通過井下遙測系統將數據實時傳輸到測井地面數據采集系統。

圖1　MIT5530陣列感應成像測井儀電路框圖

2　MIT5530陣列感應測井儀典型故障分析

2.1故障1

2.1.1故障現象

地面臺架供電電流大。

2.1.2故障分析

儀器供電電流大，通常是由儀器的供電電源電路出現短路造成。

儀器供電電源電路將地面提供的220 V交流電源經三個變壓器變換為10組低壓交流電源，再分別經橋式整流，多級電容濾波以及三端穩壓器穩壓，最終輸出供儀器各功能單元使用的±5 V，±15 V等直流電源。因此，電源電路中主要涉及變壓器，整流橋，濾波電容以及三端穩壓器四個環節。

在變壓器環節，當變壓器長期過載運行，遭受雷電沖擊，過電壓或者所處的環境有大量的金屬粉塵時，都有可能導致絕緣擊穿或損壞，使得變壓器匝件短路，從而造成地面儀器供電電流大的現象[2]。

當發生誤操作使儀器供電電電壓過大時，會在整個電源電路中產生一個較大的電壓，使得整流橋環節中的某只二極管被擊穿或者濾波電容環節的某只電容被擊穿，甚至使三端穩壓器壞掉。從而形成短路，其產生的大電流也會通過變壓器反饋到地面，從而造成地面儀器供電電流大的現象[3]。

在實際維修過程中，我們發現，發生地面供電電流大現象時，電源板上CA50(680 μf，40 V)電容被擊穿造成短路情況發生的頻率最高。

2.2故障2

2.2.1故障現象

儀器返回后，小隊反應39，72線圈系測井曲線不正常，工房通電檢查發現質量控制曲線QC值為0.68左右，進一步檢查發現39、72線圈系低頻刻度信號幅度值正常，而中頻刻度信號幅度值僅為70、60，其地面檢查時故障現象如圖2所示。

圖2　陣列感應儀器地面檢查故障現象2

2.2.2故障分析

根據MIT5530陣列感應儀器工作原理，39，72兩個接收子陣列線圈的測量信號和刻度信號主要通過39/72數據采集通道，經過前置放大電路放大，帶通濾波電路選通，A/D轉換等環節，進入SDSP2(協DSP2)采集電路，SDSP2采集電路和其他兩個SDSP采集電路的數據一起送入MDSP采集電路，從而實現其數據采集功能。本故障現象中，僅39，72兩個線圈系刻度信號幅度異常，而其他線圈系刻度信號幅度均正常，說明MDSP采集電路工作正常，可能是39/72通道某個電路環節發生故障從而導致這一現象的發生。

再仔細觀察，發現僅39，72線圈系的中頻刻度信號幅度值錯誤，而低頻刻度信號幅度值正常。

運用排除法分析，如果故障出現在前置放大電路中，則低頻和中頻刻度信號幅度值均應不正常，因此，可以排除對前置放大電路故障的懷疑。而如果故障出在SDSP2(協DSP2)采集電路上，那么，與39，72線圈系刻度信號幅度值同時進行采集的21，27線圈系刻度信號幅度值也應該不正常。因此，可以排除對SDSP2采集電路故障的懷疑。

最后，可將重點懷疑對象設定為帶通濾波器電路，帶通濾波器電路主要是通過對不同頻率信號通道設計不同的增益實現對不同頻率信號的選擇性放大[4]。39/72數據采集通道的帶通濾波器電路主要有兩種頻率通道，分別是26.256 kHz(低頻)通道和52.512 kHz (中頻)通道。本故障現象中，剛好只有39，72線圈系的中頻刻度信號幅度不正常，因此，可以將問題鎖定在39/72數據采集通道的中頻濾波通道上。用示波器分別測量中頻濾波通道的緩沖器輸出端TP11，雙道雙協調帶通濾波器的輸出測量點TP13和TP12，可以發現TP11輸出波形正常，而TP9和TP10兩個測量點波形不正常，從而發現并確認故障。

2.3故障3

2.3.1故障現象

陣列感應儀器地面通電檢查時，其21、27線圈系刻度信號幅度值偏低，質量控制曲線QC值為0.75左右。其地面檢查時故障現象如圖3所示。

2.3.2故障分析

該故障現象與和故障現象2有些類似，因此，首先仍然可以肯定的是故障出在21/27數據采集通道上。根據MIT5530陣列感應儀工作原理并類比故障現象2的分析，可以立即排除對MDSP采集電路以及SDSP2采集電路的懷疑。

而與故障現象2不同之處在于，該故障現象中21，27兩個線圈系的低頻刻度信號幅度值以及中頻刻度信號幅度值均不正常。由于帶通濾波板上的低頻濾波電路和中頻濾波電路是兩個完全分離，互不干擾，互不影響的電路單元。如果故障出在帶通濾波電路上， 那么也就意味著帶通濾波板上的低頻濾波電路和中頻濾波電路同時發生了故障，這在邏輯上是小概率事件，因此，我們可以暫且排除對帶通濾波電路的懷疑。

最后21/27數據采集通道上僅剩下前置放大電路環節。前置放大電路主要實現將信源放大到額定電平。通過應用示波器測量前置放大器輸出OUT測量點，前置放大輸出值明顯低于正常輸出值。從而確定故障確實出在前置放大電路上。更換前置放大電路，儀器工作正常。

圖3　陣列感應儀器地面檢查故障現象3

2.4故障4

2.4.1故障現象

陣列感應儀器地面通電檢查時，其21、27、39線圈系刻度信號幅度值不正確，質量控制曲線QC值為0.62左右。其地面檢查時故障現象如圖4所示。

圖4　陣列感應儀器地面檢查時故障現象4

2.4.2故障分析

出現此類儀器故障時，首先可以排除電源電路出現故障。此類故障和上述故障有些類似，均表現為線圈系刻度信號幅度值偏低，因此，根據MIT5530陣列感應儀器工作原理以及類比故障現象2以及故障現象3的分析，首先可以排除對MDSP采集電路，帶通濾波器故障以及前置放大電路故障的懷疑。

排除了MDSP采集電路，前置放大電路和帶通濾波器電路后，追溯線圈系刻度信號采集流程，剩下SDSP2采集電路環節。21/27，39/72兩個通道的信號依次通過模擬開關ADG409，可編程放大器PAG202，可編程放大器PAG203，差分放大器以及16位AD轉換器AD7721并通過串口進入SDSP2。由于72線圈系信號幅度正常，因此，可以判定故障應該出在ADG409。更換ADG409后，21，27，39線圈系信號幅度正常。

3　結　論

通過對陣列感應儀器幾個典型故障問題的分析可以發現，陣列感應儀器故障現象和故障位置具有很好的對應性。因此，今后當陣列感應儀器發生故障時，只要牢牢掌握陣列感應儀器的工作原理以及儀器各功能模塊能夠實現的基本功能，綜合運用理論分析方法，排除法以及特征測量點測量法等各種儀器維修方法，一定能夠快速而準確的發現并排除儀器故障，從而為測井生產工作的正常開展提供有力保證。

[1] EILOG-05成套裝備用戶手冊(上冊)[Z].中國石油集團測井有限公司，2005，66-67.

[2] 胡澍.地球物理測井儀器[M]. 北京：北京石油工業出版社出版，1991，123-124.

[3] 黃隆基.核測井原理[M]．東營：石油大學出版社，2000，81-85．

[4] 洪有密.測井原理與綜合解釋[M].北京：石油大學出版社，1993，155-159．

Typical Faults Analysis of MIT5530 Array Induction Logging Instrument

ZHANG Jin1，ZHANG Long2，LUO Shixiang2,HAN Jinyu2

(1.InternationalBusinessDivision,ChinaPetroleumLoggingCo.Ltd.，Beijing102206,China;2.ChangeqingDivision,ChinaPetroleumLoggingCo.Ltd.,Xi′anShaanxi710077,China)

In order to find and eliminate the malfunction of MIT5530 array induction instrument quickly and accurately, based on the analysis of working principles, some typical instrument malfunction happened in the process of practical production are analyzed by using some instrument maintenance methods such as the theoretical analysis method, exclusive method and special measuring-point measuring method.

MIT5530; array induction; working principle; malfunction analysis

張金，男，1987年生，工程師，2013年畢業于西南石油大學精密儀器及機械專業，碩士研究生，現從事測井儀器維修管理工作。E-mail：312760109@qq.com

P631.8+11

A

2096-0077(2016)04-0080-05

2015-09-22編輯：韓德林)