扇區水泥膠結測井儀DTMX 和DTMN 響應異常典型案例分析

駱應杰

（中海油田服務股份有限公司油田技術事業部墨西哥項目組，墨西哥 卡門 24157）

0 引言

CBMT 扇區水泥膠結成像測井儀主要用于套管井進行固井質量測量，其原理是通過6 個極板上的換能器在井周360°范圍內對水泥固井質量進行測量，每個極板含有兩個發射換能器和一個接收換能器，每組換能器相互補償測量，結合而得到一個良好的測量效果。

1 井下儀器的組成

CBMT 儀器由扇區水泥膠結測井儀電子節CBMT61EA、扇區水泥膠結測井儀機械節CBMT61XA、變密度探頭短節CBMT61PA 3 部分組成。 CBMT61EA接收地面系統的指令， 控制CBMT61XA，CBMT61PA進行相關測井操作，并將測量結果數字化后，通過單芯電纜傳到地面， 供地面系統存儲和分析。 CBMT61XA扇區水泥膠結成像測井儀主要用于接在CBMT61EA傳輸短節下面，對套管井進行聲波測井。 CBMT61PA進行聲波變密度測井，通過兩個發射換能器和一個接收換能器組合， 來測量水泥和地層間的膠結程度，并協助CBMT61XA 探測竄槽及氣侵現象。

2 典型故障分析及解決思路

2.1 故障現象

某井進行CBMT 測井作業， 儀器串如下：ECCL61XA +EGRT61XA +CBMT61EA +CBMT61XA +CBMT61PA，地面檢查儀器工作正常，靈敏度和方位刻度均滿足要求。 儀器串下放到1800m 開始上測，發現DTMX 和DTMN 響 應 異 常，DTMX 為68.72us/ft，DTMN 為47.05us/ft, 二者正常應為57us/ft 左右。 此時觀察地面系統窗口原始數據， 發現2#和5#極板接收到的信號幅度明顯比其他幾塊極板接收到的信號幅度小，增益基本飽和高達21，此時在井下將儀器收腿，靈敏度刻度，發現2#和5#極板靈敏度異常偏低，僅為41 和8，正常靈敏度應大于90。

2.2 故障分析及解決方法

DTMN 和DTMX 響應異常可能有以下幾個原因引起：

（1）CBMT61XA 的儀器未能有效居中， 測量井段井斜較大使用的扶正器尺寸不合適或井眼不規則，導致CBMT61XA 的6 塊極板與井壁貼合不佳， 使聲波信號出現異常傳輸， 接收數據異常， 從而表現為DTMX 和DTMN 響應異常。

（2）極板連線錯誤。CBMT61XA 總有6 塊極板，每塊極板由兩個發射探頭一個接收探頭組成，每塊極板引出5 根線，發射探頭連接到極板驅動PAD DRIVER板，接收探頭連接到信號接收PAD REC 板，如果出現連線錯誤，將導致DTMX 和DTMN 響應異常。

（3）國產CBMT 極板與進口的SBT 極板混用。 國產的CBMT 和進口SBT 極板的探頭極性是相反的，CBMT 極板探頭極性內正外負，進口SBT 極板探頭外正內負，也正是極性的不同造成了CBMT 和SBT 極板混用時會引起極板接收信號的首波無法準確卡住，所以會引起測井中的衰減曲線及重要質量控制參數DTMX、DTMN 響應異常的問題。

（4） 極板接頭插針或極板連線的絕緣達不到要求， 在井下會導致300V 發射高壓被拉低或接收到的信號出現衰減，導致接收信號偏小，而出現DTMN 和DTMX 響應異常。

2.3 故障排查過程

針對上述故障原因分析，逐步進行排查，詳情如下：

（1） 針對井斜的影響， 本井最大井斜為14°在900～1 200 m 井段，900 m 以上基本為直井，但儀器整個測量井段DTMX 和DTMN 都出現響應異常， 補測CBMT 儀器串在同樣條件下， 整個井段DTMX 和DTMN 基本在（57±3）us/ft 左右（非套管節箍處），排除井斜的影響，確定是儀器串本身故障。

（2）針對極板連線錯誤影響，將儀器串連接ELIS測井地面系統，加電開腿，查閱CBMT61XA 上電子節連線圖，按照電路圖找到極板探頭與PAD DRIVER 和PAD REC 板上信號的對應關系。用萬用表測量極板探頭與電路板的對應關系，6 塊極板共30 根連線與電路板的對應關系正確無誤，排查極板連線錯誤影響。

（3）針對極板探頭極性影響，將CBMT61XA 儀器的6 塊極板全部拆卸下來， 用敲擊法測試探頭的極性，CBMT61XA 探頭極性為TOP/BOTTOM 端為負極，CENTER 為正極，用Angilent 示波器將示波器表筆的接探頭正極，地線接探頭負極，敲擊6 塊極板都是出現正脈沖，說明極板探頭的極性一致，都是國產極板。

（4）對測井資料進行回放，觀察CBMT 測井數據原始窗口， 發現2#和5#極板接收到的信號幅度明顯比其他幾塊極板接收到的信號幅度小，懷疑2#、5# 極板異常導致DTMN 和DTMX 響應異常。 用萬用表測量2#、5#極板探頭相連插針的絕緣和容值， 極板的絕緣基本都為100 kΩ 左右，正常應為無窮大，容值達到uf 級，正常極板探頭容值為2～3nf。為徹底找到極板不絕緣的原因，拆開絕緣較低的5#極板，發現極板里面基本沒硅油，有泥漿滲入極板。仔細查找泥漿的來源，發現極板的長蓋板和短蓋板上面有銹蝕穿孔，泥漿是從銹蝕針眼的地方滲入。 繼續檢查其他幾塊極板，發現此支CBMT 儀器6 塊極板有5 塊極板的長短蓋板均出現了銹蝕穿孔現象。

2.4 故障解決方法

對6 塊極板進行大拆，徹底清洗探頭和極板的各個零部件，更換銹蝕穿孔的長短蓋板，重新組裝極板并循環油，此時測量極板的絕緣都為無窮大，探頭的容值在2～3nf，滿足要求。將測試完的6 塊極板安裝到CBMT61XA 上，在實驗室對儀器進行刻度，靈敏度和噪聲滿足要求。 對維修完畢的儀器下試驗井測試，儀器測量效果良好， 非套管結箍處DTMX 和DTMN 滿足（57±3）us/ft。

考慮到此儀器六塊極板其中五塊極板的長短蓋板出現銹蝕穿孔的現象， 懷疑此批次極板的長短蓋板材質存在問題。將出現問題的長短蓋板返廠進行檢測，發現材質不符合技術要求， 強制更換公司所有此批次出廠CBMT 儀器極板的長短蓋板，提前將隱患排除。

3 注意事項

CBMT 儀器DTMX 和DTMN 響應異常，大多數都是由CBMT61XA 引起，而極板是CBMT61XA 測量的核心，維保CBMT 儀器，建議注意以下幾個方面：

（1）極板探頭絕緣和容值的測量，用萬用表測量極板探頭相連插針的絕緣應為無窮大， 容值應為2～3nf左右；

（2）極板的密封性檢查，重點檢查極板長短蓋板、O 圈、油嘴處螺絲等；

（3）檢查極板探頭與電路板的連線是否正確無誤；

（4）檢查極板連線的通斷和絕緣；

（5）檢查極板的油量，如果極板缺油，探頭的靈敏度會下降，應對極板進行保養并重新循環油。

4 結論

DTMX、DTMN 是CBMT 儀器12 個SUB-CYCLE的時差的最大值和最小值，是CBMT 測井重要的質控曲線。 因此，在實際測井過程中需要密切關注CBMT Raw Curve 數值顯示窗口中的DTMN、DTMX， 如果連續一段時間值不符合（57±3）us/ft 的情況（非套管結箍情況），說明儀器測量值不正確。 在日常維保過程中，一定要嚴格按照CBMT 維保策略執行，確保設備狀態正常，保障現場作業的順利進行。