連斜電極并測儀的改進與應用

王小紅 黃芳 徐洋 李偉 劉建東(中國石油測井有限公司天津分公司，天津 300280)

0 引言

連斜電極并測儀(DGLX-1)是一種數字化的高精度連續測斜系統。該儀器用磁通門和加速度計做敏感元件，由計算機控制傳感器的姿態量，通過計算得出傾斜角和方位角，并傳送到地面進行繪圖、顯示、存盤，可以和多功能自然伽瑪、井徑、電極、微電極并測，一次下井錄取多條曲線，提高了測井時效[1-4]。而隨著儀器的不斷頻繁使用，其性能和穩定性逐漸下降，并暴露出一些設計上的缺陷，嚴重影響儀器的一次測井成功率及測井質量，同時在很大程度上影響了儀器的維修效率。

1 問題描述

在儀器使用和維護維修過程中，暴露出的主要問題有兩點。首先，該儀器在測井過程中偶出現方位數值突變180 度的現象，但是儀器返回后在室內檢測時一切正常，方位數值在各角度顯示正常。其次，電路方面，電極微電極電路為分立元件，穩定性和一致性較差，電容高度過高，易與保溫瓶產生觸碰，影響信號的傳輸穩定性。另外，跳檔電路中采用的電磁繼電器，均為雙列直插式并直接焊接在電路板上，當繼電器出現損壞時，要更換該繼電器必須先將繼電器拆焊下來，幾次拆卸之后電路板損壞較嚴重，很多焊盤都斷開，造成電路不穩定。

2 方位值突變分析解決

針對該組合儀在測井現場出現方位數值突變180 度的現象。經過反復試驗，找出原因所在，因為系統軟件存在某些設計缺陷，造成儀器在磁力計輸出信號接近滿量程的拐點時，出現方位角相差180°現象，使得測出的方位角出現明顯錯誤。該儀器在磁場正常的地區測井數值一切正常，但是在磁場較強的某點會造成儀器某方向的磁力計線圈中的磁通量突然加大，從而使其電路輸出電壓幅度突然加大，超出原程序中設計的最大量，因而產生溢出，造成計算錯誤，最終導致方位誤差180°。為了解決這一問題，將控制芯片中方位計算的有關語句進行了修正后重新寫入。

3 電路板改良

3.1 電路模塊集成化

電極微電極供電測量短節是對電極系進行供電和測量的井下儀。電極供電測量電路均由分立元器件組成。儀器在使用過程中，逐漸出現電極信號不穩定，信號時有跳 的現象，部分儀器的恒流源電路輸出不穩定，造成測量電路測量到的信號狀態不穩定。為了消除這種不穩定狀況，將部分電路設計成集成模塊的形式，見圖1，提高了儀器的信號穩定性和一致性，降低了儀器維修難度。

圖1 部分電路集成后的電路板

3.2 隔直電容更換

隔直電路用于隔離地層中的干擾信號，同時將0.45 米、2.5 米及0.4 米測量電極測量到的方波信號送入專用集成塊進行處理，由于隔直電路采用的是獨石電容，焊接在電路板上高度較高，容易與儀器保溫瓶產生觸碰摩擦。經過與保溫瓶幾次摩擦后，電容外的保護絕緣層就磨掉了，從而導致電容與儀器外殼短路，使測量信號為零，有時靠近保溫瓶的電容還會被蹭斷，導致測量信號中斷。因此改用高度較矮的貼片電容(見圖2)，貼片電容焊點面積大，焊接牢固，且引線電感小，溫度特性好，更有利于信號傳輸。

圖2 電容更換前后的電路板

3.3 改進刻度電路

刻度電路可以使儀器在高刻度、零刻度和測井三種狀態之間切換。刻度電路主要由近10個直接焊接在電路板上的繼電器組成。而在儀器測井或地面檢測過程中，需要頻繁地進行跳檔操作，以確定儀器的各種工作狀態是否正常。隨著儀器的長時間使用，繼電器逐漸出現損壞，需要更換的繼電器開始增多，但繼電器是直接焊接在電路板上，每個繼電器都有八個焊點，更換繼電器存在一定的難度和工作量，且對電路板傷害較大，有些板上線路在更換繼電器的過程中受到損傷，表面看是連接著的，實際已經斷開，這給維修工作造成了很大困難，嚴重影響維修效率。將刻度電路中的繼電器改為圓形的，并焊接專用插座(圖3 所示)，這樣繼電器可以直接拔插。不僅可以方便維修，提高了維修效率，同時極大地減少對電路板的損害，降低電路隱患，保證了信號傳輸質量。

圖3 刻度電路中繼電器

4 現場應用

儀器經過改進后，在曾經出現過拐點的太平鎮地區進行了再次測井試驗，整個測井過程中未出現方位異常現象。從軍-X井(見圖4)測井曲線圖中可以看出，改進后的連斜電極并測組合儀的穩定性好，電極、微電極測井曲線穩定且變化正常，與自然伽馬等曲線對應較好。

圖4 軍-X井測井曲線圖

5 結語

本文分析了連斜電極并測儀方位數值產生突變現象原因，并修正了導致該問題的軟件缺陷，改進了儀器的電路系統，對電路中的分立元件進行集成化設計，增強了穩定性和一致性，將易損件繼電器的封裝改成可插拔的圓形插座形式，更換了隔直電路中高度過高的獨石電容。通過這些措施，提高了儀器的性能和穩定性，同時可大大提高后期使用過程中的維修效率。