EILog三参数测井仪器电路原理及故障原因分析

EILog三参数测井仪器电路原理及故障原因分析

赵武 梁双锋 李瑜锋 乌彦辉

（西安方元能源工程有限责任公司）

摘要：EILog三参数测井仪主要测量缆头张力、泥浆电阻率和井眼温度，它和数传短节同时下井测量，其电源由数传短节提供，信号的采集、传输在数传短节中完成。文章结合仪器的电路原理和仪器机械结构分析其故障原因，提出了有效的解决方法。

关键词：裸眼井，三参数测井仪，电流大，泥浆电阻率环

0 引言

随着中国石油测井有限公司EIlog-05成套装备的推广应用，三参数仪器也被国内大多数测井单位所熟知，由于越来越多的新式仪器投入应用，诸如阵列感应，声波成像测井等等，它们的曲线解释需要裸眼井内实时的泥浆电阻率、温度参数来获得更精准的地层资料。三参数仪器虽然提供的是辅助曲线，但由于它位于数传短节上端，配接在所有仪器之前，每一次采集数据都离不开它，由于它的故障导致其它仪器问题，诸如TCC无通讯，推靠无法打开，声波齐头，感应无值等一系列问题，使一次下井成功率降低;减少了三参数仪器的故障率，也就提高了一次测井成功率,降低了测井作业风险。

1 仪器电路原理

在这里，我们将分别对泥浆电阻率测量，张力测量，温度测量的电路工作原理分别做一介绍：

1.1 泥浆电阻率测量

泥浆测量有两部分：泥浆电极系和泥浆测量电路

1.1.1泥浆电极系有六个电极环：发射电极A和B，接收电极M和N，剩下两个为备用电极。

如下图：

1.1.2泥浆测量电路

由两部分电路构成：发射电路和测量电路。

A.发射电路,电路图如下：

从电源变压器次级取来的50赫兹正弦信号，经比较器变为方波信号，经分频器分频获得12.5赫兹作为整个仪器的信号源，经延时驱动电路驱动，U4隔离，控制Q1,Q2产生所需的波形，通过电极系输出至泥浆。

B.测量电路：电路如下图：

由电极NJ1、NJ2采来的泥浆信号，经放大器放大后，送入相敏检波器进行检波，变为直流信号，通过低通滤波器滤波，输出送到CTGC短节进行采集传输。

1.2 张力、温度测量

这两个测量的参数都比较简单，通过探头传感器采集到参数，然后传输到测量板进行数据处理，输出送到CTGC短节进行采集传输。工作原理如下图：

张力探头如下：

温度探头如下：

2 仪器常见故障及分析

故障一

现象：三参数仪器在使用过程中常发故障是供电电流大。由于EIlog成套装备供电由1#，4#缆芯贯穿所有仪器，当其供电电流异常时会影响正常作业。

原因分析：电流偏大一般是由于供电线路短路或电源器件损坏导致，经过对中油测井长庆事业部陇东项目部三参数仪器故障统计分析，由高压密封插头处1#、4#之间铁质沉淀导致短路占了90﹪以上。而且有70﹪仪器为新出厂仪器，在供电后1#、4#芯之间不同程度导通，致使电流偏大以致短路。

解决方法：

a.提高新出厂的仪器工艺质量，将三参数仪器内腔铁质杂质清理干净，避免其附着在供电线上，从根源上解决问题。具体如202#、206#仪器

b.由于产生打火现象的多为高压密封插头下接头，仪器在测井状态下，高压密封下接头在三参数仪器底部，仪器内可能有的杂质会逐步沉淀到下接头上，在1#4#芯供电的作用下会作用以致慢慢导通，在处理中，我们先将下接头清理干净，然后将3105硅胶涂抹其上，将外漏的接线柱封死，使可能有的杂质不能接触从而解决打火现象。具体如018#、011#仪器。

c.改进高压密封插头工艺，传统的高压密封插头接线柱直接固结在底座上，没有绝缘过渡，改进后的高压密封插头接线柱和底座再封装上聚四氟材料，仪器在测井状态下即使有杂质沉淀，也不能造成短路。如079#仪器。

故障二

现象：绝缘低下。虽然三参数仪器自身对绝缘要求低，但是该仪器处在所有作业项目的

第一段，其它仪器要通过他来传递信号。由于它的问题，致使如声波，感应等等仪器不能稳定工作，从而影响作业质量。

原因分析：三参数仪器由于其独特的机械结构，决定了仪器的密封性比其它仪器要差些。通过对仪器结构分析，外界杂质进入仪器内部有两个地方：张力平衡管洞密封处和泥浆电阻

率测量环处。

a．张力平衡管洞密封处。随着井深的不断变化平衡管上下活动，由于其活动的频繁，使沾在平衡管上的杂质慢慢通过上下活动带入到仪器内部，长久结果导致绝缘低下。

b．泥浆电阻率测量环处。这里的结构比较精细，每两个电极环处由很薄的密封圈密封，而整个电极环由四根螺杆撺起来，电极环的制作工艺不过关会导致及微小的杂质进入仪器内部，使仪器绝缘低下。

解决方法：在现有的制作工艺下，还不能从构造上根本解决问题，要通过下述方法尽量减少故障的发生。

a.张力平衡管是一个很容易进入外界杂质的通道，平时的保养中要确保此处清洁，不用时涂抹硅油以保持润滑状态。在分析平衡管结构后，我们发现平衡管内径也有两道密封圈，在平衡管的不断运动中，该处密封圈也很容易磨损，使密封圈性能下降，建议该处也运用类似井径胶囊的结构，使外界杂质不能进入仪器。

b.将电阻率环拆解，将六个电极环的每个密封面涂抹足够的进口硅脂，然后紧固封装。具体如012#仪器。

c.以上两种方法实施起来都比较困难，在现场条件下，每隔三口井给仪器补充一部分硅油，及时将杂质清理出仪器，这种方法可及时快速的防止及解决问题，但缺点是硅油的需求量比较大，成本较高。

故障三

现象：仪器无信号输出，三参数仪器虽然电路比较简单，电路处理程序也较少，但在测井中常出现某一参数无信号，影响整体作业。

原因分析：通过仪器故障统计分析，发现导致某一参数无信号的情况都是由INA101这个片子坏引起的，而无信号现象也多数为泥浆电阻率无信号，现就以泥浆测量板为例说明，电路如下图：由U1和R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7等相关电阻构成高输入阻抗的放大器（Av=28倍）。泥浆信号经NJ1，NJ2进入测量板，通过相关电阻和INA101放大输出，与温度张力测

量板对比发现R8电阻为1.5K,而另两个为510欧姆，泥浆信号与其它两路信号比，波动较大。另一种情况为仪器排线松动，或者插针，插座之间接触不良，贴片电阻电容虚焊引起。

解决方法：

a.通过更换R8电阻，将其变为510欧姆，此类烧掉INA101片子的情况再没有出现过。具体如083#仪器

b.针对接触性问题，调整好插针。插座之间的距离，保证装上线路外壳后，插针，插座之间接触可靠，再将贴片电阻电容焊接口点对点焊接处理，确保焊接牢靠。通过此种处理，无信号问题基本再未发生。

3 结束语

由于EIlog成套装备在国内才开始使用，三参数仪器获得的基础数据为解释阵列感应，声波成像提供辅助资料，可得到更详尽的地层资料。但三参数仪器的特殊结构及国产工艺问题决定其故障率较高，通过以上解决方案，大大降低了仪器的故障率，给正常测井提供了保证。

参考文献

1. 生产测井导论[M].北京石油工业出版社, 2003郭海敏。

2. 三参数仪器操作维修手册

3. 《石油仪器》杂志

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/any1.html