劉春輝

(1.中國(guó)石油大學(xué)(華東) 山東東營(yíng)) (2.中國(guó)石油測(cè)井有限公司吐哈事業(yè)部生產(chǎn)測(cè)井項(xiàng)目部 新疆鄯善)

MRIL-P型核磁儀器故障分析及排除

劉春輝1、2

(1.中國(guó)石油大學(xué)(華東) 山東東營(yíng)) (2.中國(guó)石油測(cè)井有限公司吐哈事業(yè)部生產(chǎn)測(cè)井項(xiàng)目部 新疆鄯善)

MRIL-P型核磁共振測(cè)井儀成功掛接在EXCELL-2000測(cè)井采集系統(tǒng)上,為油田評(píng)價(jià)低阻、碳酸鹽、火成巖油氣層提供了準(zhǔn)確的依據(jù),解決了傳統(tǒng)測(cè)井解釋在面對(duì)地層水礦化度異常油氣層、非砂巖油氣層所遇到阿爾奇公式的不適用性等問(wèn)題。MRIL-P核磁測(cè)井儀是大功率、精密儀器,在測(cè)井現(xiàn)場(chǎng)同樣存在著一些問(wèn)題。文章介紹了MRIL-P的基本原理、在使用過(guò)程中所遇到的故障問(wèn)題及解決方法。

EXCELL-2000;MRIL-P;FET;拉莫爾頻率

0 引 言

中油測(cè)井吐哈事業(yè)部于2007年引進(jìn)MRIL-P型核磁共振測(cè)井儀并成功掛接在EXCELL-2000測(cè)井采集系統(tǒng)上,為油田評(píng)價(jià)低阻、碳酸鹽、火成巖油氣層提供了準(zhǔn)確的依據(jù),解決了傳統(tǒng)測(cè)井解釋在面對(duì)地層水礦化度異常油氣層、非砂巖油氣層所遇到阿爾奇公式的不適用性等問(wèn)題[1]。MRIL-P型核磁測(cè)井儀電路主要分為弱電部分和強(qiáng)電部分,本文將圍繞MRIL-P高壓RF脈沖的產(chǎn)生原理,介紹使用中過(guò)程中所遇到的一些故障的分析與排除的方法。

1 故障分析與解決[2、3]

1.1 故障1:Transmitter模塊 FET效應(yīng)管燒毀——斷路或短路

故障現(xiàn)象

1)吸合電子線路的繼電器(方法:在軟件主界面,單擊attach),通過(guò)高壓直流供電箱供少量DCpower,尚未發(fā)射,就能觀察到DCpower有功率輸出;

2)B1mod不穩(wěn)定,處于不斷變化的過(guò)程中,而且變化的幅度較大(此時(shí)沒(méi)有了補(bǔ)償高壓波動(dòng)的機(jī)制);

3)同樣的AMP對(duì)應(yīng)比平時(shí)小得多的A0和B1;

4)回波信號(hào)的信噪比明顯變低。

故障原因分析

1)對(duì)于FET場(chǎng)效應(yīng)管擊穿致短路的問(wèn)題分析如下:

MRIL-P核磁共振測(cè)井儀為了保證安全,在供高壓的電纜與發(fā)射器輸入之間設(shè)計(jì)了Relay模塊用于控制高壓的通斷,當(dāng)繼電器模塊吸合時(shí),高壓將直接加到發(fā)射器模塊輸入端,由于此時(shí)FET開(kāi)關(guān)電路已被擊穿且輸入端短路,未發(fā)送“發(fā)射”命令之前,就已經(jīng)有了功率輸出,具體表現(xiàn)是高壓直流供電箱有電流輸出。

2)對(duì)于FET場(chǎng)效應(yīng)管擊穿致斷路的問(wèn)題分析如下:

以 Q1、Q2、Q3和 Q10、Q11、Q12組成的場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)以及相關(guān)電路為例,發(fā)射器模塊放電電路如圖1所示。因?yàn)閳?chǎng)效應(yīng)管源、漏輸出端電路呈現(xiàn)容性(根據(jù)場(chǎng)效應(yīng)管的小信號(hào)模型可知),當(dāng) Q1、Q2、Q3斷開(kāi)和Q10、Q12、Q13閉合瞬間,在場(chǎng)效應(yīng)管 Q1、Q2、Q3的源、漏極之間存在電壓的劇烈變化,此時(shí)Q1、Q2、Q3源、漏極尚未斷開(kāi),必定導(dǎo)致短路,不僅將場(chǎng)效應(yīng)管組合燒毀,而且對(duì)整個(gè)系統(tǒng)同樣具有嚴(yán)重的破壞,因此,需要電感 L2作為 Q1、Q2、Q3源、漏極支路的瞬間負(fù)載,電感L3是同樣的道理;設(shè)計(jì)電感L2、L3有其必要性,但另一方面,L2、L3的引入也帶來(lái)其他的問(wèn)題,其中最主要的問(wèn)題是:(以 Q1、Q2、Q3組成的開(kāi)關(guān)電路為例)由于通過(guò)電感的電流不能夠發(fā)生瞬間的變化,否則,電感兩端就會(huì)感生出電壓脈沖(電感模型:U(t)=L

假設(shè)不存在放電電路(具體指由 D1、D2、D8、D9、D10、D11、D12、D13、D14、D15組成的電路網(wǎng)絡(luò))或發(fā)生故障,是由于開(kāi)關(guān)電路 Q1、Q2、Q3斷開(kāi)導(dǎo)致流過(guò) L2的電流突然發(fā)生變化,就會(huì)在 Q1、Q2、Q3的源極產(chǎn)生負(fù)的脈沖從而燒毀場(chǎng)效應(yīng)管 Q1、Q2、Q3。

圖1 發(fā)射器模塊放電電路設(shè)計(jì)(局部、簡(jiǎn)圖)

解決方法

無(wú)論是FET被擊穿短路還是斷路,當(dāng)檢測(cè)出FET場(chǎng)效應(yīng)管出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),首先需要更換FET場(chǎng)效應(yīng)管(推薦是已累計(jì)上井次數(shù),定期更換場(chǎng)效應(yīng)管),其次,還要附加檢查放電回路是否出現(xiàn)問(wèn)題。

1.2 故障2:電子線路中的 RelayModule問(wèn)題

故障現(xiàn)象

在軟件界面上,發(fā)送“吸合”命令,提示“不成功”,或即使提示“成功”,但是供高壓 HVmax、HVmin沒(méi)有高壓顯示。

故障原因分析

在排除地面系統(tǒng)故障前提下,當(dāng)繼電器吸合之后,高壓將通過(guò)繼電器模塊直接加載到并聯(lián)到HV的高壓采樣電阻之上,此時(shí)沒(méi)有高壓顯示,可認(rèn)定繼電器模塊問(wèn)題(在確定采樣電阻或Exciter模塊沒(méi)問(wèn)題的情況下)。

解決方法

當(dāng)發(fā)現(xiàn)電子線路部分的繼電器模塊出現(xiàn)問(wèn)題,而手頭上又沒(méi)有該模塊時(shí),可以將繼電器模塊“甩掉”了,此時(shí),在測(cè)井操作的過(guò)程中,無(wú)需發(fā)送Attach(吸合)命令,就可以供高壓進(jìn)行測(cè)井。

1.3 故障3:高壓直流電供不到井下儀故障處理

故障現(xiàn)象

在測(cè)井工程中,已經(jīng)用高壓直流供電箱供高壓了,在軟件主界面HVmax和HVmin無(wú)數(shù)值。

故障原因分析

1)考慮地面儀的問(wèn)題

MRIL-P采用中間抽頭的方法進(jìn)行交流工作電和高壓直流電的傳輸,EXCELL-2000地面系統(tǒng)對(duì)于DITS儀器,高壓直流電是在PCP面板處通過(guò)隔離變壓器耦合到井下的;CH2DCRET、CH1DC高壓直流電受繼電器開(kāi)關(guān)電路的控制當(dāng)兩個(gè)繼電器任意一個(gè)打開(kāi)都會(huì)導(dǎo)致高壓直流供不下去。

2)考慮井下儀的問(wèn)題

HV接到Relay模塊,Relay模塊受Class軟件中“吸合”命令的控制,在未吸合時(shí),高壓直流電無(wú)法到達(dá)直流電采樣電阻,因此,軟件界面上 HVmin和 HVmax顯示0V,當(dāng)吸合之后高壓到達(dá)采樣電阻HVmin和HVmax顯示高壓電壓(未發(fā)射之前兩者基本相同)?？赡苁荝elay模塊壞掉了。

解決方法

根據(jù)ECELL-2000供電系統(tǒng) 如圖2所示,可知,當(dāng)發(fā)現(xiàn)高壓不能夠供到井下儀時(shí),首先要檢查EXCEL

-2000系統(tǒng)PCP模塊,開(kāi)關(guān)要打到MRIL以及W2DC位置;從井下儀方面說(shuō),則要檢查RelayModule模塊以及高壓采樣電阻是否有問(wèn)題。

圖2 ECELL-2000供電系統(tǒng)

1.4 故障4:天線探頭繼電器燒壞或電容損壞的問(wèn)題

故障現(xiàn)象

1)在之前正常的掃頻過(guò)程中每一切片的掃頻范圍內(nèi),不能夠發(fā)現(xiàn)Gain曲線的頂點(diǎn);

2)掃頻結(jié)果,Gain曲線更多地表現(xiàn)為單調(diào)性的增加或減少,以單調(diào)性的增加居多。

原因分析

MRIL-P型核磁共振天線探頭可等效為 GLC并聯(lián)諧振電路,其輸入阻抗 Z模|Z|與頻率 w的關(guān)系如圖3所示。

圖3 GLC電路輸入阻抗與 w的關(guān)系

解決方法

打開(kāi)天線探頭,依次檢查繼電器以及電容,更換問(wèn)題部件并測(cè)試是否儀器正常。

1.5 故障5:chi偏大

故障現(xiàn)象

在測(cè)井或配車過(guò)程,chi偏大(配車時(shí),chi>1;測(cè)井時(shí),chi遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)正常的范圍)。

故障原因分析

chi是核磁共振測(cè)井質(zhì)量控制的核心指標(biāo),表征指數(shù)擬合程度的好壞,能夠反映井下儀狀況,有多種因素都會(huì)影響chi的數(shù)值,具體包括:

1)儀器連接問(wèn)題

MRIL-P核磁共振測(cè)井儀的天線部分,回波信號(hào)是模擬信號(hào)部分,信號(hào)強(qiáng)度弱,易受干擾。儀器連接扣連接不緊固或有雜質(zhì)未擦干凈,會(huì)將噪音竄入回波信號(hào)中,導(dǎo)致chi偏大,例如:在測(cè)前、測(cè)后刻度時(shí),chi偏大,有時(shí)是因?yàn)槟M探頭的接觸問(wèn)題。

2)B1mod調(diào)節(jié)不到位的問(wèn)題

為了能夠獲得最大的信噪比,在測(cè)井之前,需要將B1mod調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)拇笮?具體的標(biāo)準(zhǔn)就是刻度值的5%范圍內(nèi),若調(diào)整不到位也會(huì)導(dǎo)致chi偏大,信噪比下降。

3)發(fā)射器模塊出現(xiàn)問(wèn)題

原因在上述場(chǎng)效應(yīng)管問(wèn)題問(wèn)題中已經(jīng)進(jìn)行了分析。

解決方法

1)接電子線路短節(jié)與天線探頭連接處并進(jìn)行緊固連接;

2)新調(diào)整B1mod使其盡量在刻度值的5%范圍內(nèi);

3)檢查發(fā)射器模塊。

總之,chi指標(biāo)是一個(gè)綜合的指標(biāo),在測(cè)井環(huán)節(jié)中的任意一個(gè)都會(huì)影響測(cè)井資料的質(zhì)量,在測(cè)井過(guò)程中,要嚴(yán)格工藝流程,才能夠獲得合格的測(cè)井質(zhì)量。

2 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上分析,我們可以發(fā)現(xiàn)強(qiáng)電路比較弱電路更容易出現(xiàn)故障,因?yàn)?強(qiáng)電路承擔(dān)著更大的功率,對(duì)電路設(shè)計(jì)以及平時(shí)的保養(yǎng)提出了更高的要求。尤其是動(dòng)作比較頻繁的部件更是故障的集合點(diǎn)。通過(guò)對(duì)MRIL-P核磁測(cè)井儀設(shè)計(jì)原理以及更深刻的電路分析,使我們?cè)诮窈蟾斓嘏懦收?提高測(cè)井時(shí)效。

[1] 肖立志,柴細(xì)元,孫寶喜,等.核磁共振測(cè)井資料解釋與應(yīng)用導(dǎo)論[M].北京:石油工業(yè)出版社,2001

[2] 李瀚東.電路分析基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社,1993

[3] 管致中,夏恭恪.信號(hào)與線性系統(tǒng)[M].北京:高等教育出版社,1992

P631.8+3

B

1004-9134(2010)02-0092-03

2009-07-02 編輯:梁保江)

劉春輝,男,1981年生,助工,2004年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地球物理與空間信息學(xué)院信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè),目前從事測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)采集工作。郵編:838202