MRIL—P儀器MREC故障解析

宛文宇

摘 要：MRIL-P型核磁共振測井儀僅能在裸眼井進行測井且為井眼居中的測量儀器，儀器通過測量沿儀器軸線方向的井壁周圍薄壁柱狀空間內的氫原子核的磁共振信號，提供地層孔隙度信息以及和油氣藏有關的地球物理參數。該文針對MRIL-P型核磁共振測井儀電子線路MREC的一些故障，通過細致地分析了MREC電路原理和信號處理過程，系統地提出了對MREC的故障分析過程及解決方法。

關鍵詞：MRIL-P型核磁共振測井儀 MREC 高壓 射頻

中圖分類號：TN912 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）01（a）-00-02

MRIL-P型核磁共振測井儀僅能在裸眼井進行測井且為井眼居中的測量儀器，儀器通過測量沿儀器軸線方向的井壁周圍薄壁柱狀空間內的氫原子核的磁共振信號，提供地層孔隙度信息以及和油氣藏有關的地球物理參數。MRIL-P儀器采用梯度磁場，其工作頻率就決定了其探測深度，因此要求井眼尺寸在7～16in（即17.78～40.64cm），井眼過大，就會造成泥漿信號進入探測范圍，失去測井意義。MRIL-P型儀器探頭由3個基本部分組成：一個永久磁鐵、一個射頻脈沖（RF）發射器及一個射頻接收器，永久磁體在地層中產生梯度磁場對地層中的氫原子進行極化，天線既用于發射RF脈沖同時也用于接收NMR的回波信號。MREC電子線路長期工作在直流高電壓狀態下（最高電壓1500V，電流15A）[1]，在高電壓，高電流的工況下連續工作電子器件會出現損壞及失效，致使儀器無法正常完成測井作業。總結并掌握MREC電子線路的典型故障和維保方法是尤為關鍵的。

1 MREC儀器電子線路的構成

MRIL-P型核磁共振測井儀的電子線路MREC由l3個模塊構成（含高壓繼電器模塊、低壓電源供電模塊、數字控制/HI-LINK數據傳輸模塊等），每個模塊都封裝在可拆卸的鋁合金制成的封裝盒內，各模塊之間由各種導線相連接以完成信號的傳輸[2]。

2 MREC儀器電子線路典型故障維修方法

故障1：MREC儀器的參數GAIN值偏低，掃頻圖形異常。

由于MRIL-P型核磁共振儀器掃頻時不涉及高壓，從核磁共振儀器的工作原理出發可知：探頭天線與4組繼電器經過不同的組合產生了不同的頻率，進而使儀器的探測深度不同，探頭繼電器是相對較為穩定的電子元器件，在刻度或測井時，在高溫、高壓狀態下工作，頻繁開關操作，調節接入發射電路的電容值，以實現不同的發射-接收頻率。探頭繼電器接通天線電路中不同串、并聯的電容，將天線調諧到600～800kHz范圍內的5個不同頻帶的共振頻率。選用的繼電器觸發很快，接通時間1ms，有較好的高額定電壓，提供有效的RF開關且性能可靠。此次故障現象應為探頭天線或是4組繼電器異常所致。此次維修首先對探頭的天線進行測量，阻值符合要求，進而排除掉探頭天線因素干擾。繼續檢測繼電器時，發現有一組繼電器響應異常，檢測無法通過。對其進行了更換，測試MREC掃頻模式，GAIN值恢復正常，掃頻參數恢復正常。由于儀器所用4組繼電器為同一批次，且預防此類的故障再次發生，并對另外的3組繼電器進行了強制更換（繼電器壽命大概在10萬次左右）。通過長時間維保也總結出引起掃頻及GAIN偏低也可能是由于元器件、電子線路內部電路板接線異常所致，所以維保時一定細致入微的進行檢查確保連線無破損及損傷。

若GAIN值低于200，儀器的操作界面會出現禁止測井及操作信息。如果出現此類現象，首先要對電子線路的模塊連接線及接頭進行確認，確保接頭及連線無損壞并重新進行固定。繼續測試，如仍異常，則需對天線接口模塊進行排查，檢測，按照電路圖測試相關信號波形進而找到故障點。可參考維修手冊中的Troubleshooting部分。

故障2：MREC儀器在進行刻度時，地面系統參數窗口顯示噪聲過大。

引起MREC儀器的噪聲過大因素基本分兩種可能：第一，為外界因素影響所致，例如，設備的供電是來自市電還是發電機的電，儀器在刻度或測井時，建議要統一使用發電機進行供電，這樣可以降低噪聲。還有附近是否有對講機及電臺在使用，儀器在刻度或測井時，建議要統一關閉。一定要確保地面系統及儀器串之間接地良好。第二，為MREC電子線路信號接收及高壓部分存在故障所致。首先，還是要確保模塊之間的連接及接頭正常，如沒有問題，要檢查天線模塊，按照電路圖對接收部分的場效應管及三極管進行測量，確保阻值在規定范圍內。如異常要進行更換。如果儀器的噪聲隨直流高壓的增大而增大，極有可能為發射濾波模塊存在故障所致，拆卸電路，通過檢測設備對該模塊進行測試，如輸出的高壓脈沖異常，則需按電路圖對控制電路部分進行測量，逐一排查，更換損壞元器件。

故障3“MREC儀器在進行刻度時，B1值偏低或是為零。

MRIL-P型核磁共振測井儀里B1值代表了發射射頻脈沖所形成的磁場強度。主要通過探頭內的B1線圈感應高壓脈沖發射信號，通過判斷信號大小來反映核磁共振儀器的磁場強度。B1值異常時，先要對探頭內的B1線圈MRSN TOP端36#～37#進行阻值測量（北京環鼎對其做了修改，在37芯加了阻值為10?衰變電阻，MRSN阻值（60±1）?，哈里伯頓儀器阻值是（50±1）?[3]，若阻值異常需對探頭部分進行大拆維修，確保B1線圈無脫落及破損。確保探頭無任何問題后，可以使用探頭模擬器對MREC電子線路進行單獨測試，按照操作規程對儀器進行掃頻及加200V高壓進行測試，觀察儀器各工作參數頻率及GAIN值是否正常。按照B1電路板的電路圖對測量點E21、TP1，觀察波形是否規則有序，如異常則要對此電路進行進一步維修。如果信號正常，總體的信號流程按以下順序進行測試：DSP輔助板→天線接口模塊→發射濾波A及發射濾波B，逐一測量，終會查出故障點。

天線接口模塊常會導致B1值偏低，因為這個模塊承接著低壓接收板A2與高壓射頻脈絡隔離作用，通過A2板場效應管的開通和關斷，使回波信號進入到儀器處理電路中，實現信號的采集工作。我們要使用示波器完成對天線接口模塊的關鍵點的信號測量。如B1值是以往測試時數值一半的大小，此故障現象說明兩個發射器模塊，只有一個正常工作。可以按照電路圖的信號流程對故障發射器模塊進行逐一節點的信號測量，完成維修工作。

3 結語

MRIL-P型核磁共振測井儀的工作原理及MREC電路部分較為復雜。一旦儀器出現故障，要首先明確發生故障的原因，對儀器的原理框圖和信號流程進行細致的分析，抓住儀器關鍵點的信號進行測量，對比相關關鍵點信號幅度。縮小故障點，逐一排除儀器異常的可能性，最終都會將故障排查掉。

參考文獻

[1] H al lib urt on Co. H al lib urton energy servi ces MRIL-Prim e Operat ion Mann ual[Z].2000.

[2] 王會平.MRIL-P核磁共振成像測井儀器培訓教材[Z].

[3] 王瑞清.MRIL-P型核磁共振測井儀電路故障解析[J].中國儀器儀表，2005（3）：102-105.