SDZ-3070连斜微球短节典型故障分析及解决方法

史 册，孙旭政，任 锋

(中石化中原石油工程有限公司地球物理测井公司 河南 濮阳 457001)

·经验交流·

SDZ-3070连斜微球短节典型故障分析及解决方法

史 册，孙旭政，任 锋

(中石化中原石油工程有限公司地球物理测井公司 河南 濮阳 457001)

SDZ-3070连斜微球短节在常规测井中应用广泛。文章对倾角方位数值错误，微球微电极刻度切换失败二例典型故障进行了分析和探讨，提出了故障的排除方法。

SDZ-3070;测井仪器；故障分析

0 引 言

SDZ-3070连斜微球短节是SDZ-3000快速测井平台的一部分，它由连斜传感器探头、连斜信号处理板和微球微电极测量部分组成。其中信号处理板是SDZ-3070的核心部分，由它发出微球微电极的源信号以及各种控制信号控制完成微球微电极各测量道信号、连斜三个磁信号、三个重力信号，以及井径和温度信号的采集。探头采集到的信号通过信号处理模块外围的控制电路进入单片机，经过A/D转换后参与数值计算，所以控制电路在整个系统中至关重要，本文就SDZ-3070在使用过程中出现的问题进一步分析控制电路部分。

1 仪器电路工作原理

SDZ-3070 连斜微球短节由连斜传感器探头、连斜信号处理板和微球、微电极测量等部分组成。信号处理板是仪器工作的关键部分，有以下作用：产生微球、微电极源信号；产生各种控制信号；对各种信号进行采集；与遥测短节通讯。另一块是微球、微电极的母板，母板上有测量和刻度切换继电器、输入输出变压器。母板上另有四块子板，分别为微电极模块、微球测量模块、微球屏流模块和微球主流模块。这些子模块和母板共同完成微球、微电极供电和测量信号的产生[1]。仪器电原理框图如图1所示。

连斜部分由探头部分和连斜信号处理板组成，探头由垂直正交三组磁传感器和重力加速度传感器构成。图2是信号处理板上的D2模块。

图2 信号处理板D2模块

图2中：

1)管脚RX1、TX1是通信端口，与遥测短节相连，且与SDZ—3070连斜微球是相互隔离的；

2)管脚P1.7产生1 121 Hz的微球源信号,管脚P1.6产生560.5Hz的微电极源信号；

3)管脚P2.0、P2.1、P2.2、P2.3控制模拟开关，控制完成微球、微电极各测量道的信号、连斜三个磁信号、三个重力信号以及井径和温度信号的采集；

4)管脚P0.3、P0.4、P0.5、P0.6是计数器端口，可以完成四道脉冲信号的计数。

5)管脚P1.2、P1.3、P1.4、P1.5完成刻度与测量换档控制，它们常态下是高电平，在刻度与测量换档时，相应管脚产生大于2 ms低电平脉冲。

2 典型故障分析及解决方法

信号处理板上有2个八选一模拟开关(N2、N3)，对各道模拟信号进行选择；6个运放单元与周围的阻容元件构成6个低通滤波器，对3个重力加速度传感器信号(Gx、Gy、Gz)和3个磁传感器信号(Mx、My、Mz)进行放大滤波；温度传感器与3个井径恒流源分别通过4个运放单元与信号处理板上D2模块连接；3个井径测量信号被放大后进入D2模块；4个非门对外部输入脉冲信号进行整形；D4推动微球信号处理板的继电器。这些元器件的好坏影响着单片机对各路信号的采集。控制电路出现错误会导致仪器出现如下几个典型故障[2]。

2.1 倾角或方位数值错误

在测井施工过程中出现倾角方位曲线异常。因仪器内部重力加速度传感器与磁传感器均为易受磁化的精细敏感元件，所以SDZ-3070采用无磁材料作为仪器外壳。当遇到倾角方位曲线异常时，首先需要判断是否仪器被磁化。若是，则对其进行消磁后重新校验即可；若不是，则检查电子线路的电源板，用数字万用表测量电源板各输出端的实际电压值，若输出正常则进一步检查信号处理板。信号处理板Gx信号采集电路如图3所示。

图3 信号处理板Gx信号采集电路

以Gx信号采集为例来分析。图3中，J2-3、J2-1、J1-10、J1-11分别为D2模块的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3管脚。信号处理板上的OP400四通道运算放大器与周围的阻容元件构成的低通滤波器对重力加速度传感器和磁传感器所采集的信号进行放大滤波后，经过两个八选一模拟开关(N2,N3)选择进入D2模块(含单片机与A/D转换)参与倾角或方位的数值计算。

D2模块P2.3管脚通过一个54HC14反相器(D3F)接入两个八选一模拟开关，当P2.3管脚为高电平时，N2的EN端有效，此时N2被选中，N2接收到的来自重力加表和磁力计采集的信号通过N2的A0，A1，A2三个控制选择端被依次采集进入D2模块；N3的EN端无效，N3不被选中。同理，当D2的P2.3管脚发出低电平时，N2不被选中，N3被选中。通过D2模块P2.3交替发出高低电平能够轮流对N2和N3两个八选一模拟开关进行选择，从而完成各路信号的采集。若遇到倾角方位数值错误，首先检查三块重力加表以及三块磁力计是否完好。若不是，则更换相应的重力加表或磁力计；若完好，再检查N2,N3两个八选一模拟开关是否能够正常工作。若未正常工作则更换N2或N3，若仍完好则检查54HC14反相器(D3F)。此反相器异常会导致其中一个八选一模拟开关选择失败，影响D2模块对Gx、Gy、Gz、Mx、My、Mz信号的采集，单片机无法得到相应的数据，故而出现倾角方位数值计算错误[3]。

2.2 微球微电极刻度与测量切换失败

施工现场地面系统出现无法对SDZ-3070进行内刻的情况，检测发现微球微电极刻度档与测量档切换失败。在未通电情况下，仪器始终保持在测量档上，通电后方可进行刻度档切换。

信号处理板产生1 121 Hz的微球微电极源信号，由微球处理板上的微电极模块、微球测量模块、微球屏流模块和微球主流模块以及测量刻度切换继电器共同完成微球、微电极供电和测量信号的产生。继电器驱动模块D4如图4所示。D4(UL2003)能够提供大的灌电流，推动微球处理板上的继电器工作，从而完成微球微电极的刻度与测量。当操作界面选择微球微电极刻度档，I0、V0、I1、数值TD、DW五个信号值远远不够标准值时，要检查D4(UL2003)上端+12 V电源是否正确，若在+12～+15 V之间则继续检查微球微电极母板上的继电器K1～K6，若不正确则说明D4对微球母版上的继电器驱动失败，需要更换D4。

图4 继电器驱动模块D4

3 结束语

SDZ-3070连斜微球短节的信号处理板是整个仪器的工作核心，连斜探头和微球微电极所采集到的各种信号都要通过它处理后与遥测短节通讯，进而与地面系统联系。频繁的使用以及复杂的井况导致仪器容易发生故障，对生产造成了较大影响。本文分析并探讨了SDZ-3070的两个典型故障，针对实际情况并根据初步判断采取逐一排除的解决思路，将故障点确定在控制电路部分，并进行相应的检修与维护，为使用与维修该仪器的工作人员提供一定的参考。

[1] 中国电子科技集团第22研究所. SDZ-3000快速测井平台(电气篇、结构篇)[Z].2009:55-68.

[2] 尚作源.地球物理测井方法原理[M].北京：石油工业出版社，1987:122-131.

[3] 康华光. 电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006:256-275.

Typical faults and troubleshooting of SDZ-3070

SHI Ce,SUN Xuzheng,REN Feng

(WirelineLoggingCompany,ZhongyuanOilfieldServiceCorporation,Sinopec,Puyang,Henan457001,China)

SDZ-3070 is widely used in oil well logging. The features of SDZ-3070 are introduced, and the problems in field application are analyzed and discussed, which includes inclination and azimuth error, calibration and measurement switch failure of microspheres and microelectrode. The faults troubleshooting methods are proposed.

SDZ-3070; logging tool; fault analysis

史 册，女，助理工程师，2012年毕业于长江大学，现在中石化中原石油工程有限公司地球物理测井公司数控测井中心从事仪修工作。E-mail：414696553@qq.com

P631.8+11

A

2096-0077(2017)03-0098-03

10.19459/j.cnki.61-1500/te.2017.03.024

2016-11-01 编辑：姜 婷)