SMSBT-1000存储式扇区水泥胶结测井仪典型故障分析.pdf

五油管材与仪器78PETROLEUM TUBULAR GOODS&INSTRUMENTS2023年10 月经验交流SMSBT10 0 0 存储式扇区水泥胶结测井仪典型故障分析施炜婷（中石化经纬有限公司中原测控公司河南濮阳457 0 0 1）摘要：介绍了SMSBT-1000存储式扇区水泥胶结测井仪的工作原理和信号采集流程，以及仪器在测井过程中出现的各种故障现象。通过分析信号流程，检查电源电路、发射电路、通讯和信号处理电路，总结了排除故障的思路，提出了解决方案和维修方法，提高了维修效率，为测井施工提供了技术保障。关键词：存储式扇区水泥胶结测井仪；电路故障；声波发射；信号采集；解码中图法分类号：P631.8*1D0I:10.19459/ki.61-1500/te.2023.05.016(Zhongyuan Measurement and Control Company,Sinopec Jingwei Co.Lid.,Puyang,Henan 457001,China)Abstract:This paper introduces the working principle and signal acquisition process of SMSBT-1000 storage sector cement bond loggingtool and various fault phenomena in the logging process.Through analyzing the signal process and checking the power circuit,transmissioncircuit,communication and signal processing circuit,the maintenance ideas for troubleshooting are summarized and solutions and mainte-nance methods are proposed,which improve the maintenance efficiency and provide technical support for logging operation.Key words:storage sector cement bond logging tool;circuit fault;acoustic emission;signal acquisition;decode0引言SMSBT-1000存储式扇区水泥胶结测井仪属于固井质量评价测井仪器，能够完成声幅、变密度、自然伽马、磁定位项目的测量。通过对水泥胶结面的8 个扇区进行独立测量，可直观显示套管外各个区域的水泥胶结情况，实现对固井质量的精细化评价1-5。SMSBT-1000具有电缆和存储2 种工作模式，采用电缆模式时，通过七芯电缆将仪器下放到目的层实时测量；采用存储模式时，通过输送工具将仪器输送到目的层进行存储式测量，待仪器上提到地面后再进行测井数据读取和相应的处理6 。本文针对存储式扇区水泥胶结测井仪典型故障原文献标识码：ATypical Faults Analysis of SMSBT-1000 StorageSector Cement Bond Logging Tool常涉及的电路、探头并进行故障排除。1工作原理SMSBT-1000仪器在电缆模式下，通过电缆完成供电以及测井命令、数据的传送，进行实时测井。在存储模式下，仪器由电池供电，测井数据暂时存储于仪器内部的Flash存储器，待仪器提升到地面后再通过USB接口读取测井数据，并完成最终的数据处理。仪器工作原理框图如图1所示。仪器工作时，由声波发射电路产生触发脉冲启动声波探头发射,然后探头中的扇区、声幅以及变密度接收换能器分别接收井下介质传播而来的声波信号，经过放文章编号：2 0 9 6-0 0 7 7(2 0 2 3)0 5-0 0 7 8-0 3SHI Weiting因进行了分析研究，依据电路工作原理，查找引起信号异初投稿收稿日期：2 0 2 2-12-0 2;修改稿收稿日期：2 0 2 2-12-2 3第一作者简介：施炜婷，女，197 5年生，工程师，2 0 16 年毕业于中国石油大学（华东）资源勘查工程专业，现从事测井仪器检修工作。E-mail:2094997850 2023年第9 卷第5期大、滤波处理后由声波采集模块进行数字化采集。自然伽马以及磁定位信号分别由各自的探测器产生,并输人到仪器的信号处理电路，通过信号放大、整+5VOR电源电路AC180V施炜婷：SMSBT-1000存储式扇区水泥胶结测井仪典型故障分析SMSBT-1010DC40 V+12V-12V+150V79形、滤波后，送入采集控制模块。同时，该电路还完成缆头电压、电池电压以及仪器姿态（井斜角和相对方位角）的原始信号采集7 SMSBT-1020声波发射电路T地面设备漫码通讯（电缆模式）SMSBT-1050iG1,G2.Gx、G yCHVor Vbat放大滤波数据存储CAN（直传模式）SPI通讯控制信号脉冲信号采集处理A/D采集信号接收放大伽马探测器RR2R3集板的2（+3.3V）、3（D G ND）管脚短路。更换A/D采图1工作原理框图采集完成的波列数据和原始数据分别通过SPI接口常，负载电路异常。断开信号处理电路板，电源正常，说总线和CAN接口总线传输到遥传控制模块，由其完成数明该电路板可能电源出现问题，检查该电路板的信号处据存储(存储模式)或者按照曼彻斯特编码的方式通过理通路时，发现C12滤波电容短路，造成-12 V电源接电缆将测井数据实时传输到地面系统（电缆模式）。地。更换C12，-12 V电源正常，仪器各信号正常8 。2.2发射电路故障2常见故障分析仪器下井时信号正常，仪器起测后，突然无信号。车间常温下检查各信号正常，对电子线路加温至在测井过程中,SMSBT-1000存储式扇区水泥胶结106时,无发射信号，判断为某元器件耐温性能不够。测井仪经常出现的无信号、不通讯、不解码或信号异常检查发射电路板无+3.3V电源，+3.3V电源提供给等现象，下面介绍几种典型故障的检查与维修方法。A/D采集板和通讯板，通讯板+3.3V电源正常，A/D采2.1电源电路故障测井过程中无上传信号。首先检查线路12 V电源，发现无-12 V电源。电源电路原理图如图2 所示。VDC40.VDC40V+C40O6ACinQ+C1C2ACinDCin+CDCin-+12Vin-12VinAGNDinV1V4完成交流供电的整流,经C1、C2 滤波后提供给DC/DC稳压电源。N2为12 V电源的滤波器。然后断开负载电路，12 V电源正常，说明电源电路正集板，+3.3V电源正常，但仍不发射。检查声波发射电路，如图3所示，发射电源从电路接V5线端7 输入,对储能电容C3、C 4、C 5充电，为声波发射提供能量。声波发射触发脉冲FIRE2由D3产生,经D1驱动后触发V1使其漏极与源极导通9，触发声波发射。DC4ODC40V-V6R1N2图2 电源电路原理图检查发射电路,FIRE2信号正常，脉冲宽度为2 5s2s，DC40V-幅度为10 V2V,输出端FIRE处无信号。更换发射模?7+12V+12V-12V?C8C6AGND块D1，发射信号正常。+150VR130R14AGNDCND1AGND+5VF2FIRE21+150VC3C4GND1fire8NCD1HO9VDDVB6HINVS5N4SD12LIN.VCCVSSCOM14NC图3发射电路原理图C5本V2R15H112VC7R16卡C6R35HV1HV2HGND1802.3通讯电路故障测井过程中突然不解码。通讯电路主要完成电缆测井时下发命令解码、测井数据上传以及存储模式下的时钟定时和数据存储功能。电缆模式测井时,地面系统通过2#、5#缆芯下发的命令首先送到变压器初级，经过放大、滤波电路,再通过N3将信号的上升沿、下降沿分成两路信号送到通讯控制模块内部进行解码，如图4所示。+12VHH+5.2VN3ACR17.P7VIN+8UT12-12V+12VC11TP6R14910IN+OUT7IN-3图4通讯电路R58R7+R7+R56R55R7-R57R7-AGND2.5声幅、变密度电路故障声幅和变密度信号幅度不一致，无法正确判断水泥胶结情况。声幅和变密度声波信号的放大以及所有声波信号的采集功能由声波发射电路完成。变密度信号经过运算放大器N2完成差分放大、带通滤波功能，送人运算放大器N3完成高倍增益放大，最后输入到单片机D3完成数字化采集，如图6 所示。变密度信号偏小，调整发射电R32R29R31N2D13in-FTOUT,12in+LF147五油管材与仪器测量发现通讯电路板N3输入端TP6波形正负脉冲幅度不一致。检测N3B连接的R14与R16两端电压幅度不一致,更换C11、C12 测量波形正常,解码正常0 2.4扇区电路故障声幅、变密度、磁定位、自然伽马信号正常，扇区某道信号对应性差，其它扇区信号正常。检查声波探头内扇区接收晶体，测量探头对应缆芯声波接收换能器的电容值在参考值范围内，对地绝缘正常，其它扇区信号正常，排除声波探头故障。JIC21N由于只有一道扇区信号异常,所以判断为该道扇区=C13信号处理电路存在问题。该电路主要完成扇区声波信C12DGNDAGNDR16R15N3B80HAGNDDGNDC11+12 VH3N5A2C12-12VHR59图5信号处理电路（扇区信号通道）路板变密度高增益反馈电阻R34,如图7 所示。对比声幅和变密度信号幅度大小，当R34由10 kQ调整为20kQ,信号幅度达到一致。N2AN2B5FT-O差分放大带通滤波5FT+O图6声波变密度信号采集流程图R30R34C20+12VN3A42in一3Out14vd12023年10 月号的接收和放大功能，其中N5为四运放,N8为模拟开关，完成该道扇区声波信号的接收、放大以及高、低增益H+5.2 VTP8JR180JCINFC14-VDL1图7变密度放大电路切换,如图5所示。R7+、R7-输入信号经过运算放大器N5到模拟开关N8，信号S7IN输出到跟随放大器N6,经14管脚输出发现信号出现不稳定现象。对N6的14管脚进行处理，并焊接管座，固定模块N6,检查信号正常。S7IN12+/N6D1413R6057S7IN6R61R62R63Out1in+LF147121S7N5BR336in-5in+LF147C21N815DIVSS16S1GND9D4A110S4A213D2A35146S2A411D3NC12VDD8S3AD7510N3BOutvd2C15H-12V38PCTLH+12VFC16N3高增益放大VDL2(下转第8 7 页)D3采集2023年第9 卷第5期4 结 论1)中油集团测井有限公司自主研发的FITS过钻具存储式测井仪是全井况存储测井仪，仪器一次下井能够测取质量优质的常规9 条曲线。2)通过与ECLIPS-5700系列在相同或相似项目中试验对比分析获取的常规9 条测井资料,其资料一致性、相关性、准确性以及标准化水平均基本相当。3)通过在吐哈油田吉木萨尔现场试验和推广应用，验证仪器能有效反映储层特性，基本解决吐哈大斜度井、水平井、恶劣井眼条件的测井施工难题，满足储层解释和工程评价需要。参考文献1肖圣,秦泓江,赵勃权,等钻杆传输测井施工中井下湿对接工艺探讨 J测井技术，2 0 0 5，2 9（4）：359-36 0.2张炳军,曹孟鑫，李华锋,等.FITS过钻具测井系统性能及应用效果评价J测井技术，2 0 2 1，45（6）：557-56 2.3陈猛.ECLIPS-5700成像测井系统SDB板故障分析及维修 J.石油仪器，2 0 1 1,2 5(6):9 5-9 6.4张振宇.ECLIPS-5700测井系统原理与应用 J中国化+(上接第8 0 页)3结束语针对SMSBT-1000存储式扇区水泥胶结测井仪电源电路、发射电路、通讯电路以及信号处理电路的典型故障,分析了仪器工作原理,研究了解决问题思路，提出了解决方案和维修方法。在实际维修工作中,对于仪器的不同故障现象,要进行具体分析,判断出现故障的关键因素，总结解决方案，才能不断提高维修效率,为测井施工提供技术保障。参考文献1何竹南SMSBT-1000存储式扇区水泥胶结测井系统故障维修 J中国石油和化工标准与质量，2 0 1 9，39（1 9）：130-131,133.2张丽.八扇区水泥胶结测井仪常见故障分析 J.石油管材与仪器,2 0 2 2,8(4):9 0-9 2.王成荣等：FITS过钻具存储式测井技术在吐哈油田的应用研究测井平台电气分册 Z.2009:64-65.7中国电子科技集团公司第二十二研究所.SMSBT-1000存储式扇区水泥胶结测井系统 Z.2020:11-12.8刘润华,刘立山.模拟电子技术M.东营：石油大学出版社,2 0 0 1:1 1 3-1 1 9.9孙世荣,孙庆洋,张明波.模拟电子技术M.荆州：江汉石油学院,1 9 9 2:1 9 3-1 9 4.10康华光，电子技术基础M.北京：高等教育出版社，1999:142-145.(编辑：姜婷）87工贸易，2 0 1 4(34):37 6.5罗荣,罗凤鸣,李双林.存储式测井技术在塔河油田复杂井测井中的应用 J石油仪器，2 0 1 3,2 7（5）：8 0-8 2.6缪祥禧,徐勇,彭华君，等.泵出存储式测井深度异常现象分析 J.国外测井技术，2 0 1 5（3）：33-35.7曹宇欣,童茂松,张敏，等过钻杆测井系统研制J石油仪器，2 0 1 4,2 8(5)：1-4.【8 苏昊,范荣存储式测井技术在油田开发中的应用分析J中国石油石化，2 0 1 7(1 0：9 9-1 0 0.9】童茂松，曹宇欣，孙旭光过钻杆测井仪器通信与控制模块设计 J.测井技术，2 0 1 9，43(6)：56 9-57 3.【1 0 曹博凡,刘湘政，张雄辉,等存储式测井仪器状态监测系统设计 J.测井技术，2 0 1 8，42(3）：347-351.11冀本豪,李华锋,李圣均，等无缆测井深度影响因素的分析与对策 J测井技术，2 0 2 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