SDZ-3070連斜微球短節典型故障分析及解決方法

史 冊，孫旭政，任 鋒

(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)

·經驗交流·

SDZ-3070連斜微球短節典型故障分析及解決方法

史 冊，孫旭政，任 鋒

(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)

SDZ-3070連斜微球短節在常規測井中應用廣泛。文章對傾角方位數值錯誤，微球微電極刻度切換失敗二例典型故障進行了分析和探討，提出了故障的排除方法。

SDZ-3070;測井儀器；故障分析

0 引 言

SDZ-3070連斜微球短節是SDZ-3000快速測井平臺的一部分，它由連斜傳感器探頭、連斜信號處理板和微球微電極測量部分組成。其中信號處理板是SDZ-3070的核心部分，由它發出微球微電極的源信號以及各種控制信號控制完成微球微電極各測量道信號、連斜三個磁信號、三個重力信號，以及井徑和溫度信號的采集。探頭采集到的信號通過信號處理模塊外圍的控制電路進入單片機，經過A/D轉換后參與數值計算，所以控制電路在整個系統中至關重要，本文就SDZ-3070在使用過程中出現的問題進一步分析控制電路部分。

1 儀器電路工作原理

SDZ-3070 連斜微球短節由連斜傳感器探頭、連斜信號處理板和微球、微電極測量等部分組成。信號處理板是儀器工作的關鍵部分，有以下作用：產生微球、微電極源信號；產生各種控制信號；對各種信號進行采集；與遙測短節通訊。另一塊是微球、微電極的母板，母板上有測量和刻度切換繼電器、輸入輸出變壓器。母板上另有四塊子板，分別為微電極模塊、微球測量模塊、微球屏流模塊和微球主流模塊。這些子模塊和母板共同完成微球、微電極供電和測量信號的產生[1]。儀器電原理框圖如圖1所示。

連斜部分由探頭部分和連斜信號處理板組成，探頭由垂直正交三組磁傳感器和重力加速度傳感器構成。圖2是信號處理板上的D2模塊。

圖2 信號處理板D2模塊

圖2中：

1)管腳RX1、TX1是通信端口，與遙測短節相連，且與SDZ—3070連斜微球是相互隔離的；

2)管腳P1.7產生1 121 Hz的微球源信號,管腳P1.6產生560.5Hz的微電極源信號；

3)管腳P2.0、P2.1、P2.2、P2.3控制模擬開關，控制完成微球、微電極各測量道的信號、連斜三個磁信號、三個重力信號以及井徑和溫度信號的采集；

4)管腳P0.3、P0.4、P0.5、P0.6是計數器端口，可以完成四道脈沖信號的計數。

5)管腳P1.2、P1.3、P1.4、P1.5完成刻度與測量換檔控制，它們常態下是高電平，在刻度與測量換檔時，相應管腳產生大于2 ms低電平脈沖。

2 典型故障分析及解決方法

信號處理板上有2個八選一模擬開關(N2、N3)，對各道模擬信號進行選擇；6個運放單元與周圍的阻容元件構成6個低通濾波器，對3個重力加速度傳感器信號(Gx、Gy、Gz)和3個磁傳感器信號(Mx、My、Mz)進行放大濾波；溫度傳感器與3個井徑恒流源分別通過4個運放單元與信號處理板上D2模塊連接；3個井徑測量信號被放大后進入D2模塊；4個非門對外部輸入脈沖信號進行整形；D4推動微球信號處理板的繼電器。這些元器件的好壞影響著單片機對各路信號的采集。控制電路出現錯誤會導致儀器出現如下幾個典型故障[2]。

2.1 傾角或方位數值錯誤

在測井施工過程中出現傾角方位曲線異常。因儀器內部重力加速度傳感器與磁傳感器均為易受磁化的精細敏感元件，所以SDZ-3070采用無磁材料作為儀器外殼。當遇到傾角方位曲線異常時，首先需要判斷是否儀器被磁化。若是，則對其進行消磁后重新校驗即可；若不是，則檢查電子線路的電源板，用數字萬用表測量電源板各輸出端的實際電壓值，若輸出正常則進一步檢查信號處理板。信號處理板Gx信號采集電路如圖3所示。

圖3 信號處理板Gx信號采集電路

以Gx信號采集為例來分析。圖3中，J2-3、J2-1、J1-10、J1-11分別為D2模塊的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3管腳。信號處理板上的OP400四通道運算放大器與周圍的阻容元件構成的低通濾波器對重力加速度傳感器和磁傳感器所采集的信號進行放大濾波后，經過兩個八選一模擬開關(N2,N3)選擇進入D2模塊(含單片機與A/D轉換)參與傾角或方位的數值計算。

D2模塊P2.3管腳通過一個54HC14反相器(D3F)接入兩個八選一模擬開關，當P2.3管腳為高電平時，N2的EN端有效，此時N2被選中，N2接收到的來自重力加表和磁力計采集的信號通過N2的A0，A1，A2三個控制選擇端被依次采集進入D2模塊；N3的EN端無效，N3不被選中。同理，當D2的P2.3管腳發出低電平時，N2不被選中，N3被選中。通過D2模塊P2.3交替發出高低電平能夠輪流對N2和N3兩個八選一模擬開關進行選擇，從而完成各路信號的采集。若遇到傾角方位數值錯誤，首先檢查三塊重力加表以及三塊磁力計是否完好。若不是，則更換相應的重力加表或磁力計；若完好，再檢查N2,N3兩個八選一模擬開關是否能夠正常工作。若未正常工作則更換N2或N3，若仍完好則檢查54HC14反相器(D3F)。此反相器異常會導致其中一個八選一模擬開關選擇失敗，影響D2模塊對Gx、Gy、Gz、Mx、My、Mz信號的采集，單片機無法得到相應的數據，故而出現傾角方位數值計算錯誤[3]。

2.2 微球微電極刻度與測量切換失敗

施工現場地面系統出現無法對SDZ-3070進行內刻的情況，檢測發現微球微電極刻度檔與測量檔切換失敗。在未通電情況下，儀器始終保持在測量檔上，通電后方可進行刻度檔切換。

信號處理板產生1 121 Hz的微球微電極源信號，由微球處理板上的微電極模塊、微球測量模塊、微球屏流模塊和微球主流模塊以及測量刻度切換繼電器共同完成微球、微電極供電和測量信號的產生。繼電器驅動模塊D4如圖4所示。D4(UL2003)能夠提供大的灌電流，推動微球處理板上的繼電器工作，從而完成微球微電極的刻度與測量。當操作界面選擇微球微電極刻度檔，I0、V0、I1、數值TD、DW五個信號值遠遠不夠標準值時，要檢查D4(UL2003)上端+12 V電源是否正確，若在+12～+15 V之間則繼續檢查微球微電極母板上的繼電器K1～K6，若不正確則說明D4對微球母版上的繼電器驅動失敗，需要更換D4。

圖4 繼電器驅動模塊D4

3 結束語

SDZ-3070連斜微球短節的信號處理板是整個儀器的工作核心，連斜探頭和微球微電極所采集到的各種信號都要通過它處理后與遙測短節通訊，進而與地面系統聯系。頻繁的使用以及復雜的井況導致儀器容易發生故障，對生產造成了較大影響。本文分析并探討了SDZ-3070的兩個典型故障，針對實際情況并根據初步判斷采取逐一排除的解決思路，將故障點確定在控制電路部分，并進行相應的檢修與維護，為使用與維修該儀器的工作人員提供一定的參考。

[1] 中國電子科技集團第22研究所. SDZ-3000快速測井平臺(電氣篇、結構篇)[Z].2009:55-68.

[2] 尚作源.地球物理測井方法原理[M].北京：石油工業出版社，1987:122-131.

[3] 康華光. 電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，2006:256-275.

Typical faults and troubleshooting of SDZ-3070

SHI Ce,SUN Xuzheng,REN Feng

(WirelineLoggingCompany,ZhongyuanOilfieldServiceCorporation,Sinopec,Puyang,Henan457001,China)

SDZ-3070 is widely used in oil well logging. The features of SDZ-3070 are introduced, and the problems in field application are analyzed and discussed, which includes inclination and azimuth error, calibration and measurement switch failure of microspheres and microelectrode. The faults troubleshooting methods are proposed.

SDZ-3070; logging tool; fault analysis

史 冊，女，助理工程師，2012年畢業于長江大學，現在中石化中原石油工程有限公司地球物理測井公司數控測井中心從事儀修工作。E-mail：414696553@qq.com

P631.8+11

A

2096-0077(2017)03-0098-03

10.19459/j.cnki.61-1500/te.2017.03.024

2016-11-01 編輯：姜 婷)