劉書濤

(中原石油工程有限公司地球物理測井公司 河南 濮陽 457001)

0 引 言

D4CG獨(dú)立四臂井徑儀是530 快速測井平臺(tái)系統(tǒng)中的重要儀器之一，可同時(shí)測量相互正交的4個(gè)方向的井眼的半徑，與井眼的方位資料一起，可以得到井眼軌跡和井眼形狀(即井眼幾何形狀)，以便于正確估算固井材料的用量，把握井壁塌陷等信息，滿足許多油井工程的特殊需要[1-3]。隨著石油市場的回暖，中原探區(qū)測井任務(wù)量快速增加，由于儀器的使用頻率變大，且很多儀器存在器件老化問題，儀器故障率大大升高。作為儀修人員，掌握該儀器的儀器原理以及常見故障現(xiàn)象分析、處理方法非常必要。

1 儀器組成與原理

D4CG獨(dú)立四臂井徑儀由電子線路和探頭兩部分組成。線路中含有三總線接口電路，可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)和遙測短節(jié)的通訊，無需公共線路。D4CG獨(dú)立四臂井徑儀可以接在儀器串中遙測短節(jié)以下的任意位置。D4CG獨(dú)立四臂井徑儀原理框圖如圖1所示。

遙測短節(jié)通過三總線將地面下發(fā)的推、收控制命令通過接口電路解編后，產(chǎn)生相應(yīng)的控制位，控制對應(yīng)繼電器動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)推靠、回收、測井不同狀態(tài)的切換。電動(dòng)機(jī)和電磁閥驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)四條井徑腿的推靠和回收?？刂齐娐?、電機(jī)、電磁閥以及液壓系統(tǒng)任一處出現(xiàn)故障，都會(huì)影響井徑腿的開合。

測井時(shí)，井徑腿的活動(dòng)聯(lián)動(dòng)各自的電位計(jì)，產(chǎn)生隨井眼半徑變化而變化的四路電壓信號(hào)，該信號(hào)由信號(hào)采集板通過壓頻轉(zhuǎn)換數(shù)字化，再由三總線接口電路將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭b測短節(jié)，遙測短節(jié)將其編碼并最終上傳給地面系統(tǒng)。

測井中，造成上傳井徑數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的原因多為電位計(jì)絕緣不好，其次為三總線接口電路器件故障。

圖1 獨(dú)立四臂井徑儀原理框圖

2 故障分析與處理

2.1 井徑腿不能正常推靠、回收

故障現(xiàn)象1：車間通電檢查D4CG獨(dú)立四臂井徑儀，井徑腿處于收攏狀態(tài)，下發(fā)推靠指令，并供輔電，井徑腿不能正常打開。

處理辦法：三總線接口電路如圖2所示， U3負(fù)責(zé)上傳井徑數(shù)據(jù)，U2將下發(fā)指令進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，U1解編指令產(chǎn)生井徑開關(guān)控制位B0、B1，并送至井徑腿開關(guān)控制電路。

圖2 三總線接口電路

井徑腿開關(guān)控制電路如圖3所示?？刂莆籅0、B1由反相器(4069)進(jìn)行兩次反相，并由三極管(V1、V2、V3、V4)驅(qū)動(dòng)，控制繼電器(K1、K2)動(dòng)作，將地面儀器下發(fā)的115V交流輔電連接至電機(jī)或電磁閥。

電機(jī)通電時(shí)，啟動(dòng)電容使電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，而后主繞組使電機(jī)持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。在電機(jī)的帶動(dòng)下，油泵驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)回收測量臂[4]。電磁閥通電時(shí)，液壓系統(tǒng)瀉掉壓力，測量臂在主彈簧的彈力作用下實(shí)現(xiàn)推靠。

維修實(shí)踐中，首先用示波器或萬用表檢查U1的14、13腳輸出的B0、B1電平是否正確。

B0、B1電平如不正確，更換U1或U2；如B0、B1正常，則檢查井徑腿開關(guān)控制電路。

以B0信號(hào)為例，用示波器逐級(jí)檢測。當(dāng)B0為高電平時(shí)，兩個(gè)反相器(4069)的輸出分別為低電平、高電平，V1導(dǎo)通，其集電極輸出低電平；V2導(dǎo)通，其集電極也輸出高電平。繼電器K1閉合，即腳6與腳1導(dǎo)通，腳3與腳8導(dǎo)通[5]。

當(dāng)B0位低電平時(shí)，各級(jí)輸出與此相反。如果哪一級(jí)的輸出或狀態(tài)異常，則更換對應(yīng)器件。

如果線路部分正常，則應(yīng)拆卸探頭，重點(diǎn)查看電磁閥的連線是否斷開，以及電磁閥是否被燒毀。如電磁閥有故障，則將其更換即可。

故障現(xiàn)象2：車間通電檢查D4CG獨(dú)立四臂井徑儀，井徑腿處于打開狀態(tài)，下發(fā)回收指令，并供輔電，井徑腿不能正?；厥铡?/p>

處理辦法：下發(fā)回收指令，供輔電時(shí)，聽一下探頭電機(jī)是否有轉(zhuǎn)動(dòng)聲音。如電機(jī)不轉(zhuǎn)，則仿照故障現(xiàn)象1的處理方法檢查接口及開關(guān)腿控制電路。如電路部分正常，則拆開探頭檢查電機(jī)及其啟動(dòng)電容是否完好。供輔電時(shí)，如能聽到電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的聲音，則應(yīng)拆開探頭檢查油泵及液壓系統(tǒng)是否正常，發(fā)現(xiàn)故障更換相應(yīng)配件即可。

圖3 井徑腿開關(guān)控制電路

2.2 井徑數(shù)據(jù)錯(cuò)誤

故障現(xiàn)象：車間通電檢查D4CG獨(dú)立四臂井徑儀，上傳井徑數(shù)據(jù)為死值或數(shù)值跳動(dòng)。

處理方法：探頭電位計(jì)原理圖如圖4所示。4個(gè)電位計(jì)并聯(lián)到+12 VDC電源上，電位計(jì)滑動(dòng)觸點(diǎn)與測量臂聯(lián)動(dòng)，井徑變化可以引起電位計(jì)觸點(diǎn)的移動(dòng)，從而輸出4個(gè)變化的可以反映井徑大小的直流電壓信號(hào)CAL1、CAL2、CAL3、CAL4[6]。井徑電壓信號(hào)輸入到數(shù)據(jù)采集及AD轉(zhuǎn)換板上，經(jīng)多路選通，壓頻轉(zhuǎn)換，整形，計(jì)數(shù)，并串轉(zhuǎn)換，數(shù)字化形成上傳數(shù)據(jù)，由接口電路驅(qū)動(dòng)上傳到UDATAGO總線上[7-8]。

圖4 推靠器電位計(jì)原理圖

如果4個(gè)井徑數(shù)據(jù)均為死值，原因多為±12 V電源損壞。斷開電源板負(fù)載，用萬用表檢查電源板輸出，如電壓值不對，則多為對應(yīng)穩(wěn)壓塊損壞，更換穩(wěn)壓塊即可。如電源板正常，則有可能某一個(gè)電位計(jì)對地短路將+12 V電源拉低，分別測量4個(gè)電位計(jì)對地阻值，將對地短路的電位計(jì)更換即可。

4個(gè)井徑數(shù)據(jù)中如果只有一個(gè)為死值或跳動(dòng)，則多為對應(yīng)電位計(jì)損壞，更換該電位計(jì)即可。

3 結(jié)束語

D4CG獨(dú)立四臂井徑儀常見故障包括測量臂推收故障和井徑上傳數(shù)據(jù)錯(cuò)誤兩大類情況?；诳偨Y(jié)的儀器原理和故障分析處理方法，至今已維修了3支積壓故障D4CG，10支新返還故障D4CG，每支維修時(shí)間不超過2 h，維修過程得到優(yōu)化，維修效率得到提高，更好地保障了測井施工的進(jìn)行。