中國石化中原油田分公司數(shù)控測井中心QC小組

（河南 濮陽 457001）

1 小組概況

表1為小組概況。

2 選題理由

隨著水平井及大斜度井日益增多，鉆輸測井逐年上升，鉆輸施工成為近期測井的主要方式。由于SDZ-30B0感應(yīng)測井儀鉆輸一次成功率偏低，僅為82.8%（見表2），造成測井時(shí)間延長、成本增加，數(shù)控測井中心領(lǐng)導(dǎo)要求盡快解決。因此，小組決定將“提高SDZ-30B0感應(yīng)測井儀鉆輸一次成功率”作為本次的活動(dòng)課題。

3 設(shè)定目標(biāo)

數(shù)控測井中心要求：SDZ-30B0感應(yīng)測井儀鉆輸一次成功率由82.8%提高到90.0%

表1 小組概況

4 目標(biāo)可行性分析

4.1 SDZ-30B0感應(yīng)測井儀鉆輸不成功問題調(diào)查

小組對2009年SDZ-30B0感應(yīng)測井儀維修情況進(jìn)行調(diào)查，對48口SDZ-30B0感應(yīng)測井儀鉆輸（以下簡稱“鉆輸”）失敗的情況進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)分析，做感應(yīng)鉆輸失敗影響因素分類統(tǒng)計(jì)表3。

由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出：儀器故障是造成鉆輸失敗的主要問題。

表2 2009年SDZ-30B0感應(yīng)測井儀鉆輸一次成功率

表3 鉆輸失敗影響因素統(tǒng)計(jì)表

4.2 目標(biāo)可行性分析

（1）小組組長和副組長從事感應(yīng)儀器維修20多年，經(jīng)驗(yàn)豐富。組員都是本科畢業(yè)，理論基礎(chǔ)扎實(shí)。小組多次開展QC活動(dòng)，均達(dá)到活動(dòng)目標(biāo)。

（2）按以前活動(dòng)經(jīng)歷，至少可解決主要問題的80%，那么，感應(yīng)鉆輸一次成功率可提高到92.8%。

因此，通過本次QC活動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)小組設(shè)定的活動(dòng)目標(biāo)。

5 原因分析

小組成員針對SDZ-30B0感應(yīng)測井儀器故障，從設(shè)備、人員、材料、方法、環(huán)境5個(gè)方面多次開展分析和研究，找出了原因。

6 確定要因

6.1 15V電源干擾大

《SDZ-30B0感應(yīng)測井儀維修說明書》要求：15V電源應(yīng)為14.75～15.25V。如超差會(huì)對測井信號(hào)造成嚴(yán)重干擾，使鉆輸失敗。圖1(a)為有干擾時(shí)的15V電源信號(hào)，圖1(b)為正常情況下的15V電源信號(hào)。

小組2010年3月9～10日抽檢6支儀器，對15V電源進(jìn)行測量，獲得表4數(shù)據(jù)。抽樣檢查的6支儀器中有4支15V電源測試值都不符合要求。因此，“15V電源干擾大”為要因。

表4 15V電源輸出測試點(diǎn)電壓

6.2 儀器抗震性能差

鉆輸井井況復(fù)雜，井斜大，儀器在下井的時(shí)候容易遇阻遇卡，儀器底部直接與井壁硬性碰撞，對儀器本體沖擊大，SDZ-30B0感應(yīng)儀器的出廠設(shè)置只有不銹鋼材質(zhì)的底鼻子(見圖2)，不能很好地起到減震的作用，導(dǎo)致元器件松動(dòng)，使測井不能順利進(jìn)行。經(jīng)查閱《感應(yīng)測井儀器維修記錄》發(fā)現(xiàn)，因儀器故障造成鉆輸失敗的35口井中，有15口井發(fā)生了元器件松動(dòng)的情況。因此，“儀器抗震性能差”為要因。

6.3 5V電源輸出電壓不穩(wěn)

隨著井深的增加，井內(nèi)溫度會(huì)逐漸升高，當(dāng)儀器長期處于高溫工作狀態(tài)時(shí)，元器件阻值將變小，電流變大，由于穩(wěn)壓模塊13N4輸出功率要保持恒定，根據(jù)公式P=U×I，可知U值會(huì)變小?！禨DZ-30B0感應(yīng)測井儀維修說明書》要求：5V電源輸出電壓在4.8～5.1V之間。

經(jīng)查閱《感應(yīng)測井儀器維修記錄》發(fā)現(xiàn)，因儀器故障導(dǎo)致不能一次鉆輸成功的35口井中，有8口井井深超過4 500m，發(fā)生了信號(hào)不傳輸?shù)那闆r。

小組2010年3月18～20日又將8支儀器分別放入高溫烘箱內(nèi)，加溫至175℃，恒溫2h后，測試5V電源輸出電壓，獲得表5數(shù)據(jù)，從表中看出：8支儀器中有6支儀器在溫度升高時(shí)，5V電源輸出電壓明顯降低，低于技術(shù)要求。而且，小組發(fā)現(xiàn)：

當(dāng)5V輸出電壓≤4.8V時(shí)，會(huì)導(dǎo)致儀器工作不穩(wěn)定；

當(dāng)5V輸出電壓≤4.6V時(shí)，儀器則完全停止信號(hào)傳輸，無法工作。

因此，“5V電源輸出電壓不穩(wěn)”為要因。

表5 5V電源輸出測試點(diǎn)電壓

6.4 供電錯(cuò)誤

小組2010年3月6日～4月20日跟隨數(shù)控測井中心工程師隨機(jī)對小隊(duì)10口井的感應(yīng)鉆輸施工過程進(jìn)行了調(diào)查，操作人員均能按《SDZ-3000地面系統(tǒng)操作規(guī)程》進(jìn)行操作，未出現(xiàn)SDZ-30B0感應(yīng)測井儀供電錯(cuò)誤現(xiàn)象。因此，“供電錯(cuò)誤”為非要因。

6.5 電源板濾波電容管腳松動(dòng)

電源板濾波電容體積較大，質(zhì)量重，電容圓柱體長28mm，底面直徑10mm，電源板寬86mm，厚1.4mm，管腳又細(xì)，電容管腳正極根部處還有焊點(diǎn)，導(dǎo)致電容抗震性差，使得儀器在震動(dòng)時(shí)，容易造成電容管腳松動(dòng)，甚至斷裂。

2009年給小隊(duì)發(fā)出使用的19支SDZ-30B0感應(yīng)測井儀中有7支儀器都先后出現(xiàn)過不同程度的電容管腳松動(dòng)，導(dǎo)致儀器不能正常工作，鉆輸失敗。因此，“電源板濾波電容管腳松動(dòng)”判斷為要因。

6.6 電容耐高溫性能差

小組2009年3月26日查閱了儀器線路圖，發(fā)現(xiàn)SDZ-30B0感應(yīng)測井儀上面所用的電容均為金屬鉭電容，具有性能穩(wěn)定、壽命長、絕緣電阻大、溫度特性好的特點(diǎn)。

儀器原裝電容耐溫指標(biāo)要求為175℃，耐溫2h，小組2009年3月28日～4月1日對容值分別為13μF、1 200μF、560μF、470μF電容各抽查10個(gè)，逐一放到高溫烘箱內(nèi)加熱。在175℃時(shí)，電容容值變化幅度小，量值穩(wěn)定，充放電檢查正常。因此，“電容耐高溫性能差”為非要因。

6.7 儀器未一口井一保養(yǎng)

小組2010年3月8日～4月5日調(diào)查了 《測井儀器交接記錄》、《施工小隊(duì)上井報(bào)表》、《感應(yīng)測井儀器維修記錄》，發(fā)現(xiàn)2009年小隊(duì)能做到 “一口井一還”，儀修人員也能保證做到“一還一保養(yǎng)”，避免了儀器未經(jīng)檢查、保養(yǎng)造成儀器“帶病”上井的情況發(fā)生，防止將儀器隱患帶入下一道施工工序。因此，“儀器未一口井一保養(yǎng)”判斷為非要因。

6.8 長途顛簸

測井施工現(xiàn)場離基地大多路途遙遠(yuǎn)，而且路況復(fù)雜，長途顛簸會(huì)導(dǎo)致線路保溫筒上的固定螺絲松動(dòng)，但保溫筒采用3個(gè)螺絲固定。小組于2010年4月8～14日在分別擰松1個(gè)至3個(gè)螺絲的情況下進(jìn)行教學(xué)井實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)個(gè)別螺絲松動(dòng)并不會(huì)影響到整個(gè)鉆輸?shù)倪M(jìn)行，只有當(dāng)3個(gè)螺絲全部松動(dòng)時(shí)才有可能會(huì)影響到線路下接頭與線圈系上接頭的連接中斷，致使鉆輸失敗。小組又查閱了《感應(yīng)測井儀器維修記錄》，2009年固定螺絲松動(dòng)引起的儀器故障只出現(xiàn)過1次。因此，“長途顛簸”判斷為非要因。

6.9 井眼環(huán)境的影響

鉆輸是在裸眼井中進(jìn)行測量的，當(dāng)井斜大或井眼縮徑嚴(yán)重時(shí)，井壁圍巖棱角就有可能刮傷儀器表面，蹭壞電極環(huán)，造成測井信號(hào)干擾或錯(cuò)誤。由于這是井眼環(huán)境所造成的，屬客觀因素，小組無法解決。因此，“井眼環(huán)境的影響”為非要因。

通過采取現(xiàn)場跟蹤、車間抽樣測試、高溫試驗(yàn)、教學(xué)井試驗(yàn)等方式，小組最終確定了4條要因，分別是15V電源干擾大、儀器抗震性能差、5V電源輸出電壓不穩(wěn)、電源板濾波電容管腳松動(dòng)。

7 制定對策

表6為制定對策表。

8 實(shí)施對策

8.1 在電源電路增加濾波電路，降低干擾

小組對6支儀器的15V電源電路中加入由1kΩ電阻和470pF電容組成的濾波電路，通過檢測，發(fā)現(xiàn)大大降低了電源信號(hào)里的紋波干擾信號(hào)，改進(jìn)后15V電源電壓均在14.75～15.25V之間 （見表7），達(dá)到預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)。

改進(jìn)前后的15V電源電路圖對比如圖3所示。

小組報(bào)請中心批準(zhǔn)，對剩下的13支SDZ-30B0感應(yīng)測井儀進(jìn)行改進(jìn)。

表6 對策表

表7 改進(jìn)后15V電源測試電壓

8.2 制造導(dǎo)向錐，提高儀器抗震性

8.2.1 結(jié)構(gòu)選擇

小組選擇圓柱體、錐體2種結(jié)構(gòu)方式，從抗擠壓性、導(dǎo)向性、耐磨性方面對這2種結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，最終選擇錐體為導(dǎo)向錐的外形結(jié)構(gòu) (如表8所示)。

8.2.2 材質(zhì)選擇

小組選擇鐵質(zhì)彈簧、橡膠+鋼絲2種材質(zhì)，從韌性、耐腐蝕度、加工程度方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，最終選擇使用橡膠+鋼絲為導(dǎo)向錐原材料（如表9所示）。

最終，小組制作導(dǎo)向錐采取內(nèi)部使用測井電纜鋼絲，外部使用耐磨橡膠整體澆注成錐形，以增加其柔韌性和耐磨性，防止遇阻時(shí)橡膠斷開。在導(dǎo)向錐的上部設(shè)計(jì)為不銹鋼連接部件，以便與SDZ-30B0感應(yīng)測井儀底部配接，起到儀器在下放過程中導(dǎo)向和緩沖作用，避免井壁對儀器硬性沖擊，提高了儀器的抗震性。小組根據(jù)感應(yīng)儀器尺寸，設(shè)計(jì)了導(dǎo)向錐結(jié)構(gòu)如圖4所示。

表8 導(dǎo)向錐結(jié)構(gòu)選擇

表9 導(dǎo)向錐材質(zhì)選擇

鋼絲

小組制造了6個(gè)導(dǎo)向錐，和原感應(yīng)儀器連接后進(jìn)行現(xiàn)場測試。2010年7～9月份鉆輸80口井，沒出現(xiàn)因井況差，造成的儀器元器件顛壞的情況，實(shí)現(xiàn)了預(yù)定目標(biāo)。

導(dǎo)向錐使用成功后，小組報(bào)請數(shù)控測井中心，要求再加工13個(gè)導(dǎo)向錐，在SDZ-30B0感應(yīng)測井儀鉆輸施工中進(jìn)行推廣，并得到批準(zhǔn)。

8.3 減小反饋取樣電阻，穩(wěn)定5V輸出電壓

首先，小組利用可調(diào)電阻代替13R2反饋取樣電阻，然后將電子線路放到高溫烘箱內(nèi)加熱到175℃，恒溫2h后，調(diào)試可調(diào)電阻的阻值，直至5V輸出電壓穩(wěn)定在4.9～5.1V之間，測量此時(shí)可調(diào)電阻的阻值為1Ω。

其次，小組設(shè)計(jì)了2種解決方案：①在穩(wěn)壓模塊的反饋取樣電阻上并聯(lián)同一阻值、同額定功率的電阻，使其阻值減小一半，增大輸出功率，穩(wěn)定5V輸出電壓。并聯(lián)電阻分流，使原2Ω電阻的功率（1/4W）不變。②用額定功率是2Ω電阻2個(gè)并聯(lián)。用1/2W額定功率的1Ω電阻代替，但是隨著額定功率的增加，電阻的體積也變大，電阻管腳直徑也相應(yīng)變大，不適合在SDZ-30B0感應(yīng)測井儀這種集成化程度高，布局緊密的線路板上焊接固定。

綜合以上，小組決定采取方案一，見圖5。

小組對6支感應(yīng)儀器進(jìn)行改造，將電子線路放到高溫烘箱內(nèi)加熱至175℃，恒溫2h，對5V輸出電壓進(jìn)行了測量，見表10。

表10 改進(jìn)后5V輸出電壓測試值

從表10可以看出5V測試電壓變化范圍在4.9～5.1V之間，完成設(shè)定目標(biāo)。小組隨即對所有SDZ-30B0感應(yīng)測井儀的5V電源反饋電阻進(jìn)行改進(jìn)，并投入使用。

改進(jìn)后，2010年7～12月份測井最深井深達(dá)4 812m，均未發(fā)生5V電源輸出電壓不穩(wěn)造成的線路信號(hào)不上傳的情況。從根本上杜絕了因溫度升高導(dǎo)致5V電源輸出電壓不穩(wěn)的現(xiàn)象。

8.4 增加固定夾，涂抹固定膠，提高濾波電容穩(wěn)固性

首先，小組將SDZ-30B0感應(yīng)測井儀電源板上濾波電容焊掉。其次，根據(jù)濾波電容長度和直徑，裁剪一片長度約為20mm，寬度88mm的銅片作為固定夾。然后，將固定夾中央位置處和電容下端的線路板位置處鉆直徑為φ2mm的孔，將固定夾用螺絲固定在線路板上，并折成U形。最后，將濾波電容加焊錫重新焊接，并在濾波電容與固定夾之間涂抹固定膠進(jìn)行粘固。

另小組在每次大修感應(yīng)儀器時(shí)濾波電容進(jìn)行檢查。改進(jìn)后，測井153口，濾波電容再未出現(xiàn)過管腳松動(dòng)的情況。

9 效果評(píng)價(jià)

9.1 目標(biāo)完成情況

活動(dòng)后3、4季度SDZ-30B0感應(yīng)測井儀共鉆輸測井153口井，鉆輸測井一次成功140口井，鉆輸一次成功率達(dá)到91.5%（見表11），高于設(shè)定的目標(biāo)值。

小組又對活動(dòng)后SDZ-30B0感應(yīng)測井儀鉆輸失敗的13井，進(jìn)行了失敗影響因素統(tǒng)計(jì)分析，并做了歸類，做出了表12。

由表12可以看出,儀器故障已不再是造成SDZ-30B0鉆輸失敗的主要問題。因此,活動(dòng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

表11 活動(dòng)后SDZ-30B0感應(yīng)測井儀鉆輸一次成功率統(tǒng)計(jì)表

表12 活動(dòng)后感應(yīng)鉆輸失敗影響因素統(tǒng)計(jì)表

9.2 經(jīng)濟(jì)效益

濾波電路由一個(gè)1kΩ電阻和470pF電容構(gòu)成，成本價(jià)為230元；并聯(lián)的2Ω電阻單價(jià)20元；購買銅片花費(fèi)300元；一支導(dǎo)向錐成本1 260元；

改造19支儀器，成本共計(jì)：（230＋20＋1 260）× 19+300＝2.899萬元;

改造后共測井153口，一次成功率提高了8.7%，相當(dāng)于減少13口井的測井成本，每口井成本約為2.1萬元。

共節(jié)約：2.1萬×13口－2.899萬=24.401萬元

9.3 社會(huì)效益

對儀器改進(jìn)后，提高了SDZ-30B0感應(yīng)測井儀鉆輸一次成功率，節(jié)約了成本，降低了儀修及測井小隊(duì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了鉆井隊(duì)的建井周期，同時(shí)也為公司贏得了社會(huì)影響力，創(chuàng)造了產(chǎn)值。

10 鞏固措施

（1）將導(dǎo)向錐、電容固定夾尺寸結(jié)構(gòu)圖；濾波電路圖，5V電源反饋取樣電阻更改電路圖，報(bào)公司審批后存檔。

（2）對其它儀器上的大電容也采取固定夾及膠緊固的方式。

（3）將導(dǎo)向錐的設(shè)計(jì)和使用推廣到小井眼φ70感應(yīng)測井儀施工中。

（4）將導(dǎo)向錐結(jié)構(gòu)申請國家專利，正在申報(bào)過程中。

11 總結(jié)和打算

通過小組成員共同努力，實(shí)現(xiàn)了預(yù)定目標(biāo)，成功解決了生產(chǎn)過程中存在的問題。同時(shí)，小組成員也增長了QC知識(shí)，提高了質(zhì)量改進(jìn)意識(shí)及統(tǒng)計(jì)應(yīng)用能力。由于井口蓋板存在縫隙，易造成物體落井的事件發(fā)生。小組下步將以“防止井口落物”為課題開展活動(dòng)。