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(1.中石化中原石油工程有限公司地球物理測(cè)井公司 河南 濮陽 457001;2.中石化中原石油勘探局有限公司車輛管理中心 河南 濮陽 457001)

0 引 言

SL6680數(shù)字聲波測(cè)井儀可取得包括縱波、橫波的幅度和速度在內(nèi)的各種信息，對(duì)時(shí)差測(cè)井、固井質(zhì)量以及裂縫性地層的證實(shí)起著積極的作用[1]。通過對(duì)儀器的使用跟蹤，施工小隊(duì)反映聲波波形存在不同程度的干擾現(xiàn)象，影響了時(shí)差測(cè)井曲線的質(zhì)量。

由于數(shù)字聲波測(cè)井儀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)與井下儀器的通信尤為重要。因此這里認(rèn)為地面系統(tǒng)工作是正常的，地面系統(tǒng)與井下儀遙測(cè)通訊短節(jié)3514的通信是正常的，且數(shù)字聲波的通信短節(jié)SL6667EA與SL6680的聲系相連，SL6667EA與線路短節(jié)均是正常的，在此前提下對(duì)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象進(jìn)行分析判斷。

1 故障分析與處理

1.1 聲系的結(jié)構(gòu)與原理介紹

SL6680數(shù)字聲波測(cè)井儀聲系部分主要有T1、T22個(gè)發(fā)射換能器和R1、R2、R3、R44個(gè)接收換能器構(gòu)成，2個(gè)發(fā)射晶體之間為2個(gè)發(fā)射變壓器，通過32芯承壓轉(zhuǎn)接頭和承壓塊將聲系與通信短節(jié)部分連接。上述全部器件、機(jī)械零部件以及導(dǎo)線等裝載一皮囊內(nèi)，囊內(nèi)充以硅油，既保護(hù)了囊內(nèi)的零部件，又使聲波信號(hào)能很好的向外耦合[2]。

SL6680數(shù)字聲波測(cè)井儀是對(duì)陣列聲波信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后將采集后的數(shù)據(jù)按照要求編碼并通過儀器接口上傳到地面系統(tǒng)。在井下，聲系的發(fā)射換能器晶體振動(dòng)，引起周圍介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)一起發(fā)生振動(dòng)，便產(chǎn)生向井內(nèi)泥漿及巖層中傳播的聲波[3，4]。采用兩個(gè)換能器相控發(fā)射，不僅增加了發(fā)射能量，提高了接收波形的原始幅度，而且減少了發(fā)射對(duì)基線的干擾[5]。

排列在儀器最上端的為發(fā)射晶體XMIT1和XMIT2，接收陣列位于儀器的最下端，包括4個(gè)響應(yīng)頻率范圍在1～20 kHz的接收晶體。且發(fā)射換能器T1與T2距離2 ft(1 ft=304.8 mm)，而T2與接收換能器R1距離3 ft[1]。6個(gè)換能器同軸，靠固定支架支撐。儀器的高壓引線皆是由屏蔽導(dǎo)線而連接，且為了和其他測(cè)井儀器組合，聲系內(nèi)部有19條貫通線。因此，高壓引線的性能好壞是聲系部分是否對(duì)波形干擾的關(guān)鍵點(diǎn)。

1.2 故障分析

波形干擾說明有一個(gè)或幾個(gè)部件單獨(dú)或合并存在接觸不良和屏蔽性能低的現(xiàn)象。為了驗(yàn)證這一點(diǎn)，我們隨機(jī)抽取2支探頭與SL6667EA以及3514進(jìn)行配接，將探頭放置烘箱內(nèi)進(jìn)行加溫，并用勾頭扳手旋轉(zhuǎn)儀器到不同角度，模擬儀器井下工作狀態(tài)，地面儀器面板上可以清晰看到波形的存在，但是波形顯示不正常，出現(xiàn)干擾現(xiàn)象。將正常測(cè)井的SL6667EA和該儀器的聲系配接，波形干擾依舊存在。正常測(cè)井的儀器波形如圖1所示。

圖1 正常測(cè)井的儀器波形圖

發(fā)生故障的儀器波形如圖2所示。

圖2 故障儀器的波形干擾圖

通過圖1圖2的對(duì)比，可以明顯地看出故障儀器的第4道接收波形出現(xiàn)干擾。

對(duì)儀器的聲系部分進(jìn)行FIT電性檢查，檢測(cè)發(fā)射T1、T2相對(duì)應(yīng)的19芯、20芯、21芯，接收R1、R2、R3、R4相對(duì)應(yīng)的23芯、24芯、25芯、26芯、5芯、6芯、18芯、22芯對(duì)外殼絕緣電阻值，發(fā)現(xiàn)部分插芯絕緣電阻值在10～50 MΩ之間，表1為溫度在175 ℃時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，未全部達(dá)到對(duì)地絕緣電阻值≥100 MΩ的要求。

表1 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)表

1.3 故障處理

通過市場(chǎng)調(diào)查與討論，對(duì)配件的材料進(jìn)行了優(yōu)選分析，并逐步開始進(jìn)行了如下改進(jìn)：

1)調(diào)整原32芯承壓轉(zhuǎn)接頭的DAP模壓塑料材料為PEEK聚醚醚酮材料，調(diào)整原插針鈹青銅的插針為錫青銅材料，提高耐溫性能、耐磨性能和絕緣性能。

2)調(diào)整原簧片式接觸插針的結(jié)構(gòu)為四瓣式接觸的插針，增加了接觸點(diǎn)，使其在儀器對(duì)接的時(shí)候接觸更牢靠，如圖3所示。并根據(jù)四瓣式插針結(jié)構(gòu)，調(diào)整32芯承壓轉(zhuǎn)接頭的插孔尺寸，由原Φ(2.4+0.5)mm調(diào)整為Φ(2.4±0.05)mm，使其在儀器對(duì)接的時(shí)候接觸更牢靠。且焊接32芯承壓轉(zhuǎn)接頭時(shí)，注入插孔內(nèi)的焊錫量要適中，避免造成絕緣性能低或接觸不良等現(xiàn)象。

圖3 插針結(jié)構(gòu)優(yōu)選前后對(duì)比圖

3)將原發(fā)射換能器的高壓輸入雙芯單層屏蔽改為雙芯雙層屏蔽導(dǎo)線，原接收換能器的單芯單層屏蔽改為單芯雙層屏蔽導(dǎo)線，增加了屏蔽性能。

1.4 應(yīng)用效果

通過改進(jìn)，SL6680數(shù)字聲波測(cè)井儀所測(cè)得的波形質(zhì)量大大提高，減少了因聲系部分原因造成的聲波測(cè)井曲線質(zhì)量降低現(xiàn)象。改進(jìn)后的儀器先后在TH12391、宜參1井、SSL19等井進(jìn)行測(cè)井施工，結(jié)果證明波形無干擾、質(zhì)量高，如圖4所示。

圖4 波形無干擾顯示圖

3 結(jié)束語

經(jīng)過這次SL6680數(shù)字聲波聲系部分對(duì)波形干擾的故障分析，得出以下經(jīng)驗(yàn)：

1)聲波測(cè)井曲線、顯示波形都可以作為判斷故障的有效手段。

2)加強(qiáng)故障處理后的儀器跟蹤與使用，繪制出SL6680數(shù)字聲波測(cè)井儀的32芯承壓轉(zhuǎn)接頭的機(jī)械圖并存檔，以便以后維修工作中查閱使用。

對(duì)于測(cè)井儀器在現(xiàn)場(chǎng)施工中出現(xiàn)的問題，用理論指導(dǎo)實(shí)踐，不僅減少了儀器故障，還提高了測(cè)井時(shí)效，保障了測(cè)井生產(chǎn)任務(wù)的順利進(jìn)行。