何小冬 易新民

(中國石油川慶鉆探工程有限公司測井公司 重慶)

ATLAS 5700聲波電子線路儀器1667EA故障及維修

何小冬 易新民

(中國石油川慶鉆探工程有限公司測井公司 重慶)

文章基于儀器維修工作實(shí)踐總結(jié)出ATLAS 5700聲波電子線路儀器1667EA的故障檢測及排除故障的維修方法步驟。

儀器維修;1667EA;WTS;聲波測井;電路;通訊;波形

0 引 言

聲波測井廣泛用于石油勘探測井,裸眼井聲波測井對全波分析可以獲取更多的地層聲學(xué)性質(zhì),最普遍的是用地層的縱波速度來識(shí)別地層的巖性和計(jì)算地層的孔隙度;套管井聲波測井利用聲波的幅度來檢測水泥與套管的膠結(jié)質(zhì)量。為了提高進(jìn)口儀器設(shè)備的使用壽命就必須提高加強(qiáng)維修保養(yǎng)[1]。

1 1667數(shù)字聲波電子線路簡述[2、3]

1667EA數(shù)字聲波電子線路是ATLAS一支對陣列聲波信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集聲波測井儀器,儀器命令和數(shù)據(jù)由WTS儀器接口標(biāo)準(zhǔn)通過3514XA遙測通訊短節(jié)與ATLAS ECLIPES地面測井系統(tǒng)進(jìn)行通訊的聲波測井儀器。采集的陣列聲波數(shù)據(jù)通過WTS(Wileline Telemetry System)模式M5送到地面系統(tǒng),其余的通信(命令、下傳參數(shù)等)由WTS模式T2來完成。1667EA中的單片機(jī)根據(jù)地面系統(tǒng)下傳的采集參數(shù)對DAL 1680MA,DAC,MAX等進(jìn)行發(fā)射探頭、接收探頭的選擇,通道增益和衰減的設(shè)置,然后對四道聲波信號(hào)進(jìn)行采樣,組織好數(shù)據(jù)后等待地面命令的到來,將整組數(shù)據(jù)上傳給地面系統(tǒng)。整個(gè)電子線路由電源電路,WTS遙測I/O接口板,CPU主控板,4通道A/D轉(zhuǎn)換板,時(shí)序邏輯控制板組成。CPU主控板包括CPU,SRAM,FIFO,編碼譯碼電路,發(fā)射控制電路等部分。線路組成框圖如圖1所示。

圖1 1667EA電子線路組成框圖

由于1667數(shù)字聲波電子線路的所有工作都是受地面系統(tǒng)控制的,包括發(fā)送參數(shù)表和數(shù)據(jù)采集,所以地面系統(tǒng)與井下儀器的通訊尤為重要。因此這里認(rèn)為地面系統(tǒng)工作是正常的,地面系統(tǒng)與井下儀3514的通訊是正常的,且1667EA與1680MA聲系相連,3514XA和1680MA聲系均正常,儀器只有通訊不正常、數(shù)據(jù)采樣不正常兩大塊故障現(xiàn)象。在此為條件下對出現(xiàn)的故障現(xiàn)象進(jìn)行分析判斷。

2 故障分析判斷[4]

2.1 通訊信出現(xiàn)不正常

當(dāng)1667EA通過3514XA短節(jié)與地面系統(tǒng)相連時(shí),在地面系統(tǒng)采集控制命令的作用下,應(yīng)能通過模式5將采集的數(shù)據(jù)上傳給地面系統(tǒng)(由于與1680MA和聲系相連,應(yīng)有確定的聲波波形上傳),地面系統(tǒng)通過顯示的指示標(biāo)志,確定整個(gè)系統(tǒng)通信是否正常,若此時(shí)地面系統(tǒng)對1667EA上傳的數(shù)據(jù)(模式5)有解碼出錯(cuò)標(biāo)志(O/T或NVM紅色錯(cuò)誤提示),說明通訊不正常,首先檢測+5 DCV電壓是否正常,如WTS板和CPU板的+5 DCV電壓都正常,那則有幾種可能的故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)通訊的不正常。

2.1.1 1667EA的模式T2通訊信不正常

因?yàn)槟Ｊ?通訊功能不正常,1667EA就不能正確地接收來自地面系統(tǒng)的命令和數(shù)據(jù),從而使得1680MA聲系不能工作,聽不到聲系發(fā)出有節(jié)奏的“啪啪”聲。

可以采用追蹤法來確定哪部分電路有故障。首先用示波器觀察TP4或TP6有無信號(hào),若無通信信號(hào),說明變壓器T1有故障或者1667EA與3514XA連接有故障;若有通信信號(hào),則繼續(xù)觀察UDI(IC11-8)有無通信數(shù)據(jù)信號(hào)。若無通信數(shù)據(jù)信號(hào),說明元件IC1有故障或者遙測通信接口芯片6408有故障,通過更換器件來排除故障;若有通訊信號(hào),則觀察TD08(IC11-3)、VW(IC11-1)等信號(hào),若這幾個(gè)端子沒有脈沖信號(hào),表明遙測通訊接口芯片6408有故障,更換之;若這幾個(gè)端子信號(hào)正常,則有可能IC1和U11有故障,先觀察IC1-67和IC1-16信號(hào)正常否,若IC1-67沒有振蕩信號(hào),則晶體振蕩器IC2壞了,應(yīng)更換;若IC1-16為低電平,則它使單片機(jī)一直處于復(fù)位狀態(tài),說明IC42(或182945的C42)有故障,應(yīng)更換此器件;接著觀測VM信號(hào),若有脈沖信號(hào),說明單片機(jī)已接收命令,聽不到聲系發(fā)出有節(jié)奏的“啪啪”聲,說明單片機(jī)接收命令或數(shù)據(jù)有誤,這時(shí)可更換6408(IC11)芯片或單片機(jī)80C196。若單片機(jī)、時(shí)鐘和復(fù)位電路正常,問題就有可能出現(xiàn)在數(shù)字邏輯部分,爾后再作進(jìn)一步分析。

2.1.2 1667EA模式T2通信正常,但模式M5通信不正常

因?yàn)槟Ｊ絋2通訊信功能正常,1667能正確地接收來自地面系統(tǒng)的命令和數(shù)據(jù),能觸發(fā)聲系發(fā)出有節(jié)奏的“啪啪”聲,能上傳數(shù)據(jù)。但地面系統(tǒng)模式M5顯示通訊不正常,則有可能地面系統(tǒng)模式M5的增益設(shè)置不當(dāng),也有可能1667模式M5通訊功能不正常。這里僅討論1667模式M5通訊功能不正常引起的故障原因,且故障排除在正常測井方式下進(jìn)行。

一旦發(fā)往地面系統(tǒng)模式M5有故障,首先檢測遙測通訊接口芯片6409有沒有正常工作,檢測IC12-15是否為低電平,若為高電平,則可能IC27有故障,應(yīng)更換IC27;若為低電平說明遙測接口芯片6409已使能,然后檢測IC12-4和IC12-16有否數(shù)據(jù)信號(hào)和時(shí)鐘,若沒有說明6409沒能正常工作;若有數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)說明6409編碼這部分工作正常。接著檢測其輸出/BZO(IC12-18)和/BOO(IC12-19)是否有數(shù)據(jù)信號(hào),若沒有,說明6409不正常,更換之。同時(shí)應(yīng)拔出WTS I/O板上IC3,再檢測IC12-18和IC12-19,若沒有可以認(rèn)為6409已壞,立即更換。

若有信號(hào)說明WTS I/O板上IC3影響IC12的輸出,更換IC3。若IC12-18和IC12-19輸出正常,再檢測IC3輸出,若IC3沒有輸出信號(hào),說明IC3已有故障,更換之;若有信號(hào)繼續(xù)檢查后續(xù)信號(hào),檢查TP18和TP20,再將用示波器檢測TP15(將示波器的地接TP17),若有信號(hào),說明整個(gè)模式M5通道是正常的,否則T3、D3、D4等器件有故障。若整個(gè)模式5通道信號(hào)的電平均正確,此時(shí)地面系統(tǒng)再進(jìn)行學(xué)習(xí),調(diào)整增益,整個(gè)模式M5通訊仍不行,則問題往往單片機(jī)(IC1),可能就沒有發(fā)出正確的數(shù)據(jù)。所以對于模式M2和模式M5通訊不正常情況,快捷的方法就是更換IC1、IC11和IC12,若仍不正常,就更換電路板。

IC12 6409輸入輸出信號(hào)時(shí)序如圖2所示。

圖2 IC12 6409輸入輸出信號(hào)時(shí)序

2.1.3 1667EA模式M5的通訊時(shí)有時(shí)無故障

通訊時(shí)有時(shí)無故障情況很麻煩,主要體現(xiàn)在:接線連接不良,虛焊,IC芯片未固定好,元器件溫度性能差等因素所制。

2.2 聲系不發(fā)射和地面系統(tǒng)顯示的波形不正確

一旦1667EA與地面系統(tǒng)通訊正常后,1667就能正確接收地面發(fā)來的命令和數(shù)據(jù)。從而進(jìn)行有節(jié)奏的工作,即觸發(fā)聲系發(fā)和采集聲波信號(hào),然后送往地面系統(tǒng)進(jìn)行顯示。

2.2.1 聲系不發(fā)射

這里認(rèn)為1680MA電路工作是正常的。

1667EA一旦有節(jié)奏地接收來自地面系統(tǒng)的采集/上傳命令,聲系就應(yīng)產(chǎn)生有節(jié)奏的“啪啪”響聲;若沒有“啪啪”響聲,則檢測P1.7(IC1-32)有沒有規(guī)律的正脈沖(20μs寬)出現(xiàn),若沒有說明IC1-32引腳壞了,更換IC1;若有有規(guī)律的正脈沖,再檢查IC6-4(MSYNC)有沒有正脈沖信號(hào),若沒有則聲系不發(fā)射,更換IC6;若有說明1667和1680連接不可靠。

2.2.2 地面系統(tǒng)顯示波形不正確,增益設(shè)置不正確

地面系統(tǒng)顯示的聲波陣列波形正常情況下如圖3所示。

圖3 聲波陣列波形顯示

2.2.3 一道或二道沒有波形顯示或顯示亂,其它

幾道波形顯示正常

這說明對1680MA的設(shè)置均正確,直接緩存FIFO以及控制電路均正常,問題就可能出現(xiàn)在A/D采樣通道。測量相對應(yīng)的A/D采樣道的輸入,即U3的7,31,19,24引腳,若沒有聲波信號(hào),則前級的跟隨器有故障,更換相應(yīng)器件;若聲波信號(hào)正常,說明此道的A/D轉(zhuǎn)換器件有故障,更換之。

2.2.4 地面系統(tǒng)沒有波形顯示更新

這里認(rèn)為1680MA已將正常波形送到A/D采集板,若出現(xiàn)地面系統(tǒng)沒有任何波形顯示,有可能出現(xiàn)下列公共故障:

沒有采樣脈沖,應(yīng)檢查A/D轉(zhuǎn)換器XM-7672引腳的第19,20腳,若沒有采樣脈沖,則說明采樣控制電路(U3)可能有故障或主控板與A/D采集板之間連接有問題,檢查連接是否連通,若連通則U3有故障。

A/D采樣板的控制電路有故障,因?yàn)椴蓸涌刂齐娐酚泄收?不能將A/D采樣結(jié)果存入FIFO中,從而不能將有效的聲波數(shù)據(jù)加以組織,此時(shí)可檢查U1-9有沒有寫脈沖信號(hào),若沒有則檢查U3-36有沒有脈沖信號(hào),若此端沒有信號(hào),是不能將A/D采樣結(jié)果寫到FIFO中,更換U3;若此端有信號(hào),說明U1有故障,更換U1。

復(fù)位電路有故障(182486板IC42異常),復(fù)位電路IC42-7的復(fù)位信號(hào)異常CPU IC1能工作,但它不能產(chǎn)生一個(gè)正常的數(shù)據(jù)交換使能信號(hào)(SWAP ABLE)到IC17-11/LOAD的使能端,從而不能正確讀取數(shù)據(jù),造成波形顯示大M形形狀的死波形。

2.2.5 地面系統(tǒng)顯示的全部聲波波形混亂

這可能作為直接緩存的FIFO有故障,或者與數(shù)據(jù)總線相關(guān)器件如主控板上的U3-7,31,19,24可能某個(gè)引腳有故障,從而使地面聲波顯示混亂。2.2.6 地面系統(tǒng)顯示的聲波波形好、壞交替

這可能是作為存聲波數(shù)據(jù)處理結(jié)果緩存的(IC8)和(IC9)交替切換所引起的,可能其中有一片緩存有故障,可通過更換芯片來排除。也可能單片機(jī)的P1.0端口有故障,應(yīng)測量之,若信號(hào)不對則更換單片機(jī)。

2.2.7 電源工作不正常

+5DCV電源不正常造成1667EA不能建立通訊;+/-15DCV電源不正常會(huì)導(dǎo)致聲波波形異常。電源電路最多出現(xiàn)問題的地方是,電容C11,C12,C13,C14,三極管40385 Q1,Q2,Q4。

3 結(jié)束語

總上所述,儀器維修判斷故障方法依次直觀法,檢測電源,檢測信號(hào),加溫試驗(yàn)檢測等步驟。直觀法就是觀察儀器電路是否有燒焦的元器件,插件是否松動(dòng),線是否破損,接頭是否接好,焊點(diǎn)是否虛焊,電路板固定螺絲是否脫落或其他導(dǎo)電物品落在儀器中,聞聞是否有異味,摸摸某些元器件是否發(fā)熱過高等直接可感受得到的情況。檢測電源就是檢測電源輸出直流工作電壓+5DCV,+/-15DCV是否正常,到各電路板上的直流電壓是否正常。檢測信號(hào)就是檢測各電路板上的輸入信號(hào)是否正常,輸出信號(hào)是否正常,各測試點(diǎn)信號(hào)是否正常,控制信號(hào)是否正常等。加溫試驗(yàn)檢測就是受溫度影響才出故障的儀器對其各部分或某些元器件依次加溫檢查找出故障所在。

[1] ATLAS ECLIPS 5700 OTM測井系統(tǒng)參考資料.2000(資料)

[2] 胡 澍.地球物理測井儀器[M].北京:石油工業(yè)出版社,1991

[3] 楊禮英,陸六剛.測井儀器[M].北京:石油工業(yè)出版社,1982

[4] 龐巨豐,李長星,施振飛等.測井原理及儀器[M].北京:科技出版社,2008

P631.8+3

B

1004-9134(2010)06-0085-03

何小冬,男,1974年生,工程師,1998年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院電子儀器與測量專業(yè),現(xiàn)在中石油川慶鉆探工程有限公司測井公司從事技術(shù)工作。郵編:400021

2010-04-07編輯:梁保江)