(中國石油測井有限公司大慶分公司　黑龍江　大慶　163412)

0　引　言

雙感應(yīng)儀器是2530大滿貫電纜傳輸數(shù)據(jù)測井系統(tǒng)中一種重要的測井儀器，能夠同時測量裸眼井徑向深、中地層電阻率和自然電位三種曲線，能提供評價原狀地層電阻率、侵入帶電阻率及侵入帶直徑所需的必要資料，是唯一能在油基泥漿或干井中測量電阻率的儀器，更適于低電阻率地層的測量，有助于評價儲層，確定原油可驅(qū)動能力。測井時連接的儀器有：硬電極、輔助測量探頭、電纜遙測儀、共用電子線路1、自然伽馬能譜探頭、補(bǔ)償中子探頭、微球形聚焦探頭、巖性密度探頭、液壓推靠器、REC共用電子線路2、連斜探頭、高分辨率聲波測井儀、雙感應(yīng)探頭，雙感應(yīng)儀器在儀器串的最下部。

1　雙感應(yīng)儀器的測量原理

雙感應(yīng)測井的基礎(chǔ)理論為Maxwell電磁感應(yīng)理論和趨膚效應(yīng)幾何因子理論。當(dāng)發(fā)射線圈系輸入穩(wěn)定頻率、恒定幅度的交變電流信號時，被測地層中將建立交變電磁場，地層環(huán)感應(yīng)生成電流，感應(yīng)電流正比于地層環(huán)電導(dǎo)率；各地層環(huán)感應(yīng)電流又在測井儀器接收線圈系形成二次感應(yīng)電勢。測量該二次感應(yīng)電勢，即可推斷出地層的電導(dǎo)率。

深感應(yīng)和中感應(yīng)的工作原理相同，共用同一套發(fā)射線圈系統(tǒng)，包括20 kHz振蕩器和發(fā)射線圈系。深、中感應(yīng)測井的區(qū)別在于接收線圈系布陣參數(shù)不同，因而形成不同的探測深度和不同的縱向分辨率。深感應(yīng)線圈系位于線圈系的上部，中感應(yīng)線圈系位于線圈系的下部。電路原理框圖如圖1所示。

圖1　雙感應(yīng)儀器電路原理框圖

2　2530雙感應(yīng)儀器的刻度

儀器的刻度就是在模擬測量環(huán)境條件下用被測參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值對儀器進(jìn)行標(biāo)定，以便建立起測量信號與被測參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，是對儀器性能的檢查與調(diào)整，是保證測井取得合格資料的一種重要措施。利用刻度信息能及時發(fā)現(xiàn)問題，通過解讀雙感應(yīng)儀器刻度數(shù)據(jù)，可以幫助我們找出故障范圍。對同一只儀器不同時期的刻度數(shù)據(jù)進(jìn)行對比、研究，可及時發(fā)現(xiàn)儀器故障。

雙感應(yīng)測井儀器的刻度包括車間刻度和現(xiàn)場刻度。車間刻度使用現(xiàn)場一級刻度標(biāo)準(zhǔn)，即自由空間的“零”電導(dǎo)率信號和產(chǎn)生500 mS/m電導(dǎo)率的刻度環(huán)信號。車間刻度是每月進(jìn)行一次。儀器應(yīng)離地面3 m以上，儀器周圍10 m以內(nèi)不應(yīng)有金屬或其它導(dǎo)電材料存在[1]。

3　雙感應(yīng)儀器的故障分析與處理

3.1　故障一

1)現(xiàn)象

感應(yīng)儀器下到井內(nèi)測井時，無感應(yīng)數(shù)值上傳。

2)原因分析

觀查計(jì)算機(jī)采集信息，發(fā)現(xiàn)其他信號正常，唯獨(dú)沒有深感應(yīng)ILD數(shù)值，懷疑是深感應(yīng)電路有故障，或是REC共用電子線路對深感應(yīng)信號的放大部分電路有問題，其它儀器應(yīng)沒有問題。

3)處理方法

當(dāng)把儀器提到井口時，發(fā)現(xiàn)感應(yīng)儀器的扶正器由于緊固的不當(dāng)，滑到深感應(yīng)探頭接收線圈位置，造成無深感應(yīng)輸出。經(jīng)重新對扶正器固定位置后再進(jìn)行測井，則一切正常。

3.2　故障二

1)現(xiàn)象

在工作環(huán)境溫度較低時(冬季氣溫多在-20 ℃以下),深感應(yīng)與中感應(yīng)刻度值均偏低,如表1所示。

表1　低溫條件下的刻度數(shù)值　mV

2)原因分析

常溫下對該儀器進(jìn)行效驗(yàn)檢測時，刻度值在正常范圍內(nèi)，如表2所示，由此初步判斷儀器的供電正常。當(dāng)在低溫環(huán)境下對儀器進(jìn)行刻度檢查時，檢測到參考信號數(shù)值只有189.5 mVAC。參考信號產(chǎn)生的電路原理如圖 2所示。利用5.12 MHz的石英晶體和四二輸入與非門(54HC00)，經(jīng)過4040計(jì)數(shù)器(U2)循環(huán)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器輸出端通過CY7C245-15存儲器輸出數(shù)字正弦波信號，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器(U3 AD7520)得到20 kHz的振蕩頻率的模擬正弦波信號，再通過HA2620、TD823[2]。TD823與變壓器T4組成輸出電路，用以提高輸出電流功率。在變壓器T4的輸出端引出兩個信號：一個是大電流的交變信號提供給發(fā)射線圈系，一個通過小阻值的采樣電阻將電流信號轉(zhuǎn)變成電壓信號200 mVAC引出，分別提供參考放大器，補(bǔ)償線圈系、感應(yīng)內(nèi)刻度信號，抵消線圈系誤差信號和溫度補(bǔ)償信號[4]。

經(jīng)分析認(rèn)為是線圈系所在的低溫環(huán)境，使線圈系的電阻阻值發(fā)生變化，導(dǎo)致發(fā)射電流變化，使200 mVAC有所下降。TD823是一個功率放大器，常溫時輸出功率為12 W，異常溫度時輸出功率也有所下降，也會使200 mVAC有所下降。

表2　常溫下的刻度數(shù)值　mV

圖2　20kHz振蕩器原理框圖

3)處理方法

在低溫環(huán)境下，通過對ILD、ILM放大電路中的溫度補(bǔ)償電阻進(jìn)行代換測試，沒有發(fā)現(xiàn)問題。當(dāng)測量U6-6端點(diǎn)的交流電壓時為7.2 VAC,比常溫下的8.3 VAC低。在放大器2620的反饋回路中多串接一個正溫度系數(shù)的1 kΩ的熱敏電阻(HA2620的6端與AD7520的16端之間)，HA2620是高阻抗運(yùn)算放大器，主要用于自動控制、自動檢測微電流放大、阻抗變換。然后重新對電阻R14阻值進(jìn)行調(diào)整,使U6-6端的電壓為8.5 VAC，經(jīng)分別在兩種環(huán)境下全面測試后，正常，問題得以解決。

3.3　故障三

1)現(xiàn)象

雙感應(yīng)儀器深感應(yīng)接收系統(tǒng)線性數(shù)值超標(biāo)。

2)原因分析

通過刻度對雙感應(yīng)儀器進(jìn)行線性檢查，將電壓表分別接GCH面板的ILD、ILM的刻度和回線之間。置內(nèi)刻狀態(tài)，調(diào)節(jié)靈敏度旋扭，使得ILD、ILM的讀數(shù)分別是401 mV、461 mV。 置測量狀態(tài)，將線性校驗(yàn)儀設(shè)定在2 Ω·m檔，移動線性校驗(yàn)儀位置，使測量值和刻度值一致[3]，在測量狀態(tài)下，旋轉(zhuǎn)線性校驗(yàn)儀檔開關(guān)，讀出相應(yīng)測量值，深感應(yīng)的測量值如表3所示，根據(jù)所測得的測量值分析，認(rèn)為深感應(yīng)接收電路的線性有明顯的變化，數(shù)值明顯超標(biāo)。

表3　接收系統(tǒng)線性檢查

3)處理方法

將電壓表分別接GCH面板的ILD、ILM刻度和回線之間。置內(nèi)刻狀態(tài)，調(diào)節(jié)靈敏度旋扭，使得ILD、ILM的讀數(shù)分別是401 mV 、461 mV。 置測量狀態(tài)，將線性校驗(yàn)儀設(shè)定在2 Ω·m檔，移動線性校驗(yàn)儀位置，使測量值和刻度值一致，然后在測量狀態(tài)下，讀出相應(yīng)0.2 Ω·m檔測量值為3．400 V。然后改變深感應(yīng)相敏檢波電路的相位電容的大小后，置內(nèi)刻狀態(tài)，調(diào)節(jié)靈敏度旋扭，使得ILD的讀數(shù)分別是401 mV 時，再置測量狀態(tài)，看0.2 Ω·m檔測量值是否在1.919～3.322 V之間，否則，再對深感應(yīng)的相移電阻進(jìn)行同樣的調(diào)整。經(jīng)過反復(fù)多次調(diào)整后各檔位的測量數(shù)值如表4所示。

表4　接收系統(tǒng)線性檢查

通過調(diào)整深感應(yīng)接收電路的ILD相敏檢波的相位電容、相移電阻，使其各檔測量值恢復(fù)了正常，維修調(diào)整后測得的雙感應(yīng)曲線如圖3所示，符合地層規(guī)律,保證了測井曲線的準(zhǔn)確。

注：1 in=25.4 mm; 1ft=304.8 mm圖3　維修后的雙感應(yīng)測量曲線

4　結(jié)束語

通過對測井儀器現(xiàn)場刻度、測試過程中的故障分析及解決。可以得出如下結(jié)論：當(dāng)儀器不能正常工作時，首先要確定故障部位。一種故障現(xiàn)象可能由多種因素引起。針對復(fù)雜的故障，只有對儀器的工作原理及電路構(gòu)成和信號流程有充分的了解和認(rèn)識，才能科學(xué)快速地判斷出故障點(diǎn)，從而提高維修儀器的質(zhì)量和效率。

[1] 馮啟寧.測井儀器原理[M].東營:中國石油大學(xué)工業(yè)出版社,1991:128-132.

[2] 馬文革,張秋梅.521雙感應(yīng)球形聚焦測井儀技術(shù)改進(jìn)與應(yīng)用[J].測井技術(shù),2006,30(5):470-472.

[3] 北京環(huán)鼎科技有限責(zé)任公司.HH-2530 測井地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用維修手冊[Z]. 2011:34-36.

[4] 北京環(huán)鼎科技有限責(zé)任公司.DIS-IB雙感應(yīng)測井儀使用維修手冊[Z]. 2009:9-19.