藺建華，茍曉峰，劉勝春，楊忠任

(大慶鉆探工程公司測(cè)井公司　黑龍江　大慶　163412)

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LOGIQ系統(tǒng)遙測(cè)通訊故障分析

藺建華，茍曉峰，劉勝春，楊忠任

(大慶鉆探工程公司測(cè)井公司黑龍江大慶163412)

摘要:由于測(cè)井現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜多變，很多因素都會(huì)影響測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)傳輸，而LOGIQ系統(tǒng)憑借著其更好的穩(wěn)定性能夠有效地處理這些因素對(duì)數(shù)據(jù)傳輸造成的影響。但當(dāng)?shù)孛鎯x器自身出現(xiàn)問題時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸就容易受到影響，進(jìn)而衍生出其他故障現(xiàn)象，XRMI(增強(qiáng)型微電阻率成像測(cè)井儀)推靠器故障就是一個(gè)例子。在經(jīng)過排查和分析之后，發(fā)現(xiàn)引發(fā)推靠器故障的原因并不在井下儀器和測(cè)井電纜，而是在地面儀器的調(diào)制解調(diào)面板。在排除故障之后儀器恢復(fù)正常工作。

關(guān)鍵詞:LOGIQ; XRMI;推靠器;調(diào)制解調(diào)面板

0　引言

LOGIQ是哈里伯頓公司新一代的測(cè)井平臺(tái)。LOGIQ系統(tǒng)使用新一代的快速鏈接遙測(cè)系統(tǒng)，采用ADSL技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸為以太網(wǎng)傳輸模式。當(dāng)電纜長(zhǎng)度為25 000 ft(1ft =304.8 mm)時(shí)，上傳速度可達(dá)800 kbps，下傳速度為30 kbps，儀器總線之間的數(shù)據(jù)傳輸速度為10 Mbps。LOGIQ可使用DITS遙測(cè)系統(tǒng)，并兼容EXCELL2000系列的井下儀器。

1　LOGIQ遙測(cè)系統(tǒng)及遙測(cè)原理介紹

LOGIQ遙測(cè)系統(tǒng)分為地面和井下兩個(gè)部分。調(diào)制解調(diào)面板(DIMP)是地面部分的核心;伽馬遙測(cè)儀(GTET 和D4TG)是井下部分的核心［1］，本文所探討的問題使用的是D4TG井下遙測(cè)儀。工作時(shí)所有儀器均與井下總線相連，測(cè)井主機(jī)首先向井下發(fā)送指令，指令中含有井下儀器的地址(例如，XRMI的地址為6E00h)。指令經(jīng)由測(cè)井電纜傳輸至D4TG中的下行變壓器，然后經(jīng)由井下調(diào)制解調(diào)器和總線控制單元處理后送至1553井下儀器總線。其它井下儀器通過井下總線獲得指令后，即開始工作。他們各自采集、處理數(shù)據(jù)后，將測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)送到1553井下總線上，并傳送至D4TG中。隨后，經(jīng)過D4TG中的調(diào)制解調(diào)器調(diào)制、濾波、放大、驅(qū)動(dòng)，數(shù)據(jù)通過測(cè)井電纜到達(dá)地面，進(jìn)入DIMP。經(jīng)地面調(diào)制解調(diào)器放大、濾波、解調(diào)，通過以太網(wǎng)集線器(ETHERNET HUB)送入測(cè)井主機(jī)［2］。

圖1所示為L(zhǎng)OGIQ系統(tǒng)DITS通訊結(jié)構(gòu)框圖。圖中主要包括:上行數(shù)據(jù)接收器、下行數(shù)據(jù)傳輸器，電纜模擬器以及前置面板等。在信號(hào)發(fā)送部分，下行數(shù)據(jù)傳送器從測(cè)井主機(jī)或內(nèi)部圖形發(fā)生器接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在經(jīng)過編碼、數(shù)模轉(zhuǎn)換以及功率放大之后將由測(cè)井電纜傳輸?shù)骄逻b測(cè)儀器。上行數(shù)據(jù)模擬器和電纜模擬器將會(huì)為內(nèi)部或外部環(huán)路測(cè)試提供數(shù)據(jù)。

遙測(cè)系統(tǒng)使用7根纜芯傳輸信號(hào)。其中，1、2、4、5號(hào)纜芯在傳輸信號(hào)的同時(shí)也承擔(dān)供電的任務(wù)，1至6號(hào)纜芯為下行信號(hào)傳輸，7號(hào)纜芯為上行信號(hào)傳輸。使用的纜芯相互對(duì)稱，干擾較小。

圖1　DITS通訊結(jié)構(gòu)框圖

2　XRMI成像測(cè)井儀簡(jiǎn)介

XRMI為哈里伯頓公司生產(chǎn)的增強(qiáng)型微電阻率成像測(cè)井儀，有六塊極板，每個(gè)極板上有25個(gè)紐扣電極，6塊極板共150個(gè)紐扣電極，探測(cè)深度為30 in(1 in = 25.4 mm)，分辨率為0.2 in，如圖2所示。每個(gè)電極陣列包括上、下兩排電極，上排12個(gè)，下排13個(gè)，兩排相距0.3 in，相錯(cuò)0.1 in。在8.5 in的井眼中，其井壁覆蓋面積為64％，分辨率為0.2 in［3］。

圖2　XRMI成像測(cè)井儀

在測(cè)井過程中，儀器借助推靠器將極板推靠到井壁上，極板發(fā)射一交變電流，使電流通過井內(nèi)泥漿柱和地層到達(dá)儀器上部的回路電極，極板中部的陣列電極向井壁發(fā)射電流，在推靠器及極板金屬構(gòu)件上施加一個(gè)同向的電位迫使陣列電極電流向井壁聚焦發(fā)射，如圖3所示。測(cè)量的陣列電極的電流強(qiáng)度反應(yīng)電極正對(duì)著的地層，由于巖石結(jié)構(gòu)或電化學(xué)上的非均質(zhì)性引起的微電阻率的變化。在測(cè)量過程中，沿井壁每0.1 in進(jìn)行一次采樣便得到了全井段的地層微電阻率信息。

圖3　微電阻率成像測(cè)井原理

3　LOGIQ系統(tǒng)故障描述

某次測(cè)井作業(yè)中儀器遇卡，解卡后對(duì)儀器進(jìn)行穿心打撈，截?cái)嗔? 100 m左右的電纜，回到基地對(duì)XRMI儀器進(jìn)行測(cè)試時(shí)儀器出現(xiàn)異常。具體表現(xiàn)為: XRMI儀器供電正常，儀器狀態(tài)正常但推靠器打開與關(guān)閉出現(xiàn)異常如圖4所示。初步判斷是井下儀器出現(xiàn)故障，導(dǎo)致推靠器無法正常工作;地面儀器故障致使下行數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)故障，致使井下儀器無法識(shí)別命令。

圖4　XRMI推靠器命令異常界面

4　故障分析

首先對(duì)井下儀器進(jìn)行了全面、細(xì)致的檢查，檢查結(jié)果證明井下儀器無故障。雖然本次故障的起因是電纜長(zhǎng)度的大幅度減少，但由于地面儀器的調(diào)制解調(diào)器具有可適應(yīng)不同長(zhǎng)度及類型電纜的功能，而電纜自身的通斷和絕緣經(jīng)檢查無故障，所以問題不在測(cè)井電纜上。

調(diào)制解調(diào)器的主要功能為雙向地轉(zhuǎn)換適合測(cè)井電纜傳輸?shù)哪M信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。在這個(gè)過程中，它必須校正由測(cè)井電纜所帶來的數(shù)據(jù)失真。由于現(xiàn)場(chǎng)操作環(huán)境經(jīng)常發(fā)生變化，調(diào)制解調(diào)器必須具有強(qiáng)大的功能以應(yīng)對(duì)這些變化。現(xiàn)場(chǎng)操作環(huán)境的變化主要有:電纜長(zhǎng)度的變化、電纜類型的變化以及井下溫度的變化等，如圖5所示。而其中影響最大的，即為上下行數(shù)據(jù)傳輸之間的信號(hào)串?dāng)_。這是由電纜帶寬受限所導(dǎo)致的。在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，高頻信號(hào)比低頻信號(hào)更易衰減。所以就需要一個(gè)合適的均衡器來校正這種數(shù)據(jù)失真。均衡器放大高頻部分比低頻部分更多，這就使得在信號(hào)帶寬上有一個(gè)近似平緩的響應(yīng)?，F(xiàn)在通常使用兩種均衡器來校正這種數(shù)據(jù)失真(即模擬均衡器和數(shù)字均衡器)。

圖5　數(shù)據(jù)失真因素框圖

至此，我們可進(jìn)一步判斷故障原因在于地面儀器故障導(dǎo)致的下行數(shù)據(jù)傳輸故障。

而根據(jù)下行數(shù)據(jù)傳輸故障的不同現(xiàn)象通常有下列判斷方法［4］:

1)發(fā)送命令時(shí)下行數(shù)據(jù)指示燈滅。在出現(xiàn)這種情況時(shí)，在發(fā)送命令的同時(shí)觀察測(cè)試點(diǎn)BP0和BP1，如果沒有信號(hào)，檢查系統(tǒng)和電纜。如果有信號(hào)，證明調(diào)制解調(diào)器出現(xiàn)問題。還有一種可能就是下行數(shù)據(jù)指示燈的電路出了問題，這可通過觀察下行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)輸出來判斷，本次測(cè)試時(shí)下行數(shù)據(jù)指示燈亮，進(jìn)行下一步判斷。

2)發(fā)送命令時(shí)下行數(shù)據(jù)指示燈亮且下行監(jiān)測(cè)輸出正常。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，通過監(jiān)測(cè)上行信號(hào)來判斷電纜是否漏電。如果沒發(fā)現(xiàn)可預(yù)見的漏電現(xiàn)象，立刻更換井下遙測(cè)儀器，本次測(cè)試未發(fā)現(xiàn)漏電現(xiàn)象，更換井下遙測(cè)儀器后故障依舊，進(jìn)入第三步判斷。

3)發(fā)送命令時(shí)下行數(shù)據(jù)指示燈亮且下行監(jiān)測(cè)輸出正常，信號(hào)均勻但電壓較小。通常情況下，調(diào)制解調(diào)器會(huì)在電纜過短或沒有電纜時(shí)減小輸出信號(hào)的振幅。如果在使用長(zhǎng)電纜的時(shí)候輸出信號(hào)振幅過小，那就一定要確保內(nèi)部開關(guān)設(shè)置為自動(dòng)下行增益控制。如果調(diào)制解調(diào)器沒有選擇合適的輸出電平，調(diào)到手動(dòng)下行功率控制檔位，手動(dòng)調(diào)節(jié)合適的輸出電平。如果下行數(shù)據(jù)通訊仍然故障，全面檢查并修理調(diào)制解調(diào)面板。

如果輸出信號(hào)不均勻，可能有以下三方面原因:首先，打開內(nèi)部下行數(shù)據(jù)發(fā)生器并觀測(cè)其驅(qū)動(dòng)器輸出，如果輸出信號(hào)仍然不均勻，就需要對(duì)面板進(jìn)行修理;其次，如果輸出信號(hào)均勻，觀察測(cè)試點(diǎn)BP0和BP1，如果下行數(shù)據(jù)被成功接收到，兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)都應(yīng)有顯示。如果只有一個(gè)測(cè)試點(diǎn)有顯示(可能是BP0)，最有可能出現(xiàn)故障的就是測(cè)井電纜［5］;第三，就是井下遙測(cè)儀器出現(xiàn)故障，這就需要更多的故障細(xì)節(jié)來判斷信號(hào)是在哪丟失的。

而本次測(cè)試顯示輸出信號(hào)不均勻，進(jìn)而推測(cè)故障在地面儀器的調(diào)制解調(diào)器。對(duì)地面系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)面板(DIMP)進(jìn)行詳細(xì)排查，發(fā)現(xiàn)電壓/電流監(jiān)測(cè)面板(Voltage/Current Monitor)J7接頭的10號(hào)插針脫落，如圖6所示，該插針上端是下行(Downlink)信號(hào)線圈的3號(hào)纜芯線圈，最終連接電纜3號(hào)纜芯。

該針脫落，會(huì)導(dǎo)致DITS通訊下發(fā)指令時(shí)，3號(hào)纜芯無法得到使用。如圖6所示為正常情況下的下行信號(hào)輸出波形與三號(hào)插針脫落后的下行數(shù)據(jù)傳輸波形之間的對(duì)比。

由于DITS通訊的下行數(shù)據(jù)傳輸使用1－6號(hào)纜芯，造成了纜芯的數(shù)據(jù)傳輸不對(duì)稱，在電纜長(zhǎng)度發(fā)生較大改變時(shí)，造成下傳指令報(bào)錯(cuò)。將插針還原，下發(fā)指令傳輸正常，如圖7所示。XRMI推靠器可正常工作。

圖6　插針脫落時(shí)的下發(fā)指令波形

圖7　插針還原后的下發(fā)指令波形

5　結(jié)論

影響信號(hào)傳輸主要有三方面因素:噪聲、纜芯衰減以及上下行信號(hào)之間的串?dāng)_。LOGIQ系統(tǒng)有效地避免和減弱了以上三方面因素對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽５?dāng)儀器自身出現(xiàn)問題時(shí)，信號(hào)在傳輸過程中就容易出現(xiàn)失真，以致下行數(shù)據(jù)不能有效驅(qū)動(dòng)井下儀器或是上行數(shù)據(jù)無法完整傳輸?shù)降孛鎯x器中。本文中的XRMI推靠器故障的檢查以及解決方案可為今后類似的故障提供一個(gè)可參照的解決方案。具體步驟如下:

1)在井下儀器出現(xiàn)故障后應(yīng)首先測(cè)試井下儀器，排除井下儀器的故障。

2)若井下儀器無故障，再測(cè)試測(cè)井電纜的通斷以及絕緣，由于本次故障是在測(cè)井電纜長(zhǎng)度大幅度減少之后發(fā)生的，所以必須詳細(xì)地檢查測(cè)井電纜。

3)若以上兩部分均正常，即可推斷地面儀器出現(xiàn)故障。而數(shù)據(jù)傳輸故障則是地面儀器的常見故障，首先應(yīng)判斷是上行還是下行數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)問題，然后再依據(jù)不同情況下的數(shù)據(jù)傳輸問題指示對(duì)地面儀器進(jìn)行檢查，逐個(gè)排除正常面板，直至最終發(fā)現(xiàn)故障所在并維修儀器。

參考文獻(xiàn)

［1］程志信，張秋梅.LOGIQ測(cè)井系統(tǒng)遙測(cè)原理及常見故障分析［J］.石油儀器，2008，22(2): 50－53.

［2］陳勇.ADSL技術(shù)在LOGIQ測(cè)井系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.石油儀器，2014，28(5): 42－45.

［3］馮亦江.增強(qiáng)型微電阻率成像儀(XRMI)在江漢油田中的應(yīng)用［J］.江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，15(5): 82－84.

［4］哈里伯頓公司.DITS 2 MODEM PANEL SERVICE MANUAL.1993.(資料)

［5］鮑文輝，曹斌，等.LOGIQ井下儀器故障分析與解決［J］.石油儀器，2010，24(6): 47－49.

Telemetry and Communication Trouble Analysis of LOGIQ System

LIN Jianhua，GOU Xiaofeng，LIU Shengchun，YANG Zhongren
(The Wireline Logging Company of Daqing Drilling and Exploration Engineering Corporation，Daqing Heilongjiang 163412，China)

Abstract:The logging data transmission can be affected by many unstable factors of the well site.Based on the better stability，LOGIQ system can deal with these factors effectively.But the data transmission may be affected by instrument itself which would lead data transmission affected，and other problems such as the faulty of the XRMI eccentering arm arise.After the checking and analysis，it is found that the problem is not arising from the downhole instruments and the logging cable，but from the ground modem panel.The XRMI can return to work after solving the problem.

Key words:LOGIQ; XRMI; eccentering arm; modem panel

(收稿日期:2014－12－08編輯:韓德林)

第一作者簡(jiǎn)介:藺建華，男，1986年生，2013年畢業(yè)于東北石油大學(xué)固體地球物理學(xué)專業(yè)，碩士研究生，現(xiàn)在大慶鉆探工程公司測(cè)井公司從事測(cè)井現(xiàn)場(chǎng)資料采集工作。E-mail: linjianhua314@126.com

中圖法分類號(hào):P631.84

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):2096－0077(2016)01－0060－04