微球測井儀屢燒檢波板厚膜電路的問題解決

唐聯級

（中海油田服務股份有限公司 河北 燕郊 065201）

微球測井儀以其獨到的測井模型在探測地層沖洗帶電阻率Rxo時效果很好，在當今電法測井中大量使用。EMSF61XA微球測井儀的小信號檢測電路設計采用厚膜電路，簡化了電路結構，提高了儀器的工作可靠性。但EMSF61XA的纜芯復用設計卻引起儀器馬達供電意外進入小信號檢測回路，出現EMSF61XA微球測井儀屢次損壞信號放大檢波板的厚膜集成電路[3]N1的問題。這一問題的出現引起了大量測井作業返工，影響了測井時效，引發了甲方的抱怨。另外，由于厚膜電路N1價格昂貴，所以也增大了設備的維修成本，這個問題必須盡快解決。

1 原因分析

經過對問題的綜合分析統計發現，微球出現的該問題主要是在儀器收開腿時出現厚膜電路N1的損壞。

分析問題主要原因如下：

EMSF61XA微球測井儀的信號通路和儀器收開腿110 V直流電是通過繼電器K1分時復用[4]了儀器上部接頭的1，3#纜芯，如圖1左下所示。

圖1 EMSF61XA微球測井儀的信號流程圖Fig.1 Signal flowing of the EMSF61XA

1，3#芯的信號傳輸功能的實現：當儀器有180 VAC供電時，B+對地有直流供電，K1繼電器處于NO（工作狀態），1#芯與Vm接通，1#芯對5#芯傳輸微球測量電壓值Vm；同樣3#芯與Im接通，3#芯對5#芯傳輸微球測量電壓值Im電流值。所以有180 V儀器交流供電時，1，3#芯用于傳輸測量信號。

1，3#芯的馬達供電功能的實現：當儀器無180 VAC供電時，B+對地無直流供電，K1繼電器處于NC（復位狀態），1#芯與DC MOTOR（直流馬達）一端接通，3#芯與 DC MOTOR（直流馬達）另一端接通；在1#對3#纜芯上加110 V直流電，即可讓馬達運轉，實現儀器收開腿。所以在儀器無180 V交流供電的情況下，1，3#芯用于儀器馬達供電收開腿。

故障報告顯示：有3次故障正好是儀器在基地保養時出現。當儀器做完保養和外部信號測試，儀器工作正常，對儀器進行開110 VDC馬達供電收腿，收腿中途發現馬達停止轉動，無馬達運轉電流。重啟馬達供電，馬達電流又正常，繼續完成儀器收腿后，接下來給儀器供180 VAC交流電檢測儀器輸出信號時，發現Vm，Im輸出為零。結合電路圖1分析故障現象，鎖定了儀器收腿過程中因馬達電流較大而發熱，使繼電器K1觸點位置發生改變，這時110 VDC直流與馬達通路斷開而到了儀器信號通路中，儀器110 VDC收腿供電直接進入N1的信號回路將厚膜電路N1燒壞。

所以K1性能無法滿足要求是問題的誘因，更換K1是必須的，由于K1需要較大的功率，儀器的位置空間也有限，更換K1后的電路N1被燒的風險仍在。在仔細分析電路后，發現通過繼電器K1分時復用儀器上部接頭的1，3#纜芯是問題的根源，改變復用模式，將信號通路與直流馬達供電通路分開是解決問題的根本措施。

分析早期的儀器設計可知，采用復用方式是基于對EMSF61XA/DLL/CN/ZDL等測井儀器的模擬信號進行A/D轉換的數字化短節ESAT61XA/XB的下部26芯接頭不夠用，不得已而采用的方法，根據最新的儀器組合，下部26芯接頭的許多纜芯已閑置不用，所以利用這些閑置纜芯去解決EMSF61XA的1，3#的信號傳輸及馬達收開腿功能的分時復用是可行的。

仔細分析該改進方案后，決定對儀器信號及馬達供電通路進行改進。

2 電路改進方案

微球儀器收開腿供電采用原供電電路，讓EMSF61XA/XB輸出信號EM，IM改變輸出通路，測量信號分別從上部接頭的13&18，12&18輸出。這樣就可以避免110 VDC收開腿供電進入N1，損壞厚膜電路N1。

同時，對數字化短節ESAT61XA/XB的下部26芯接頭也做相應的信道調整，以與修改后的EMSF61XA信道相對應。

3 電路改進實施步驟

3.1EMSF61XA的修改

由于微球輸出信號線（pig tail）中7、8、9號芯這3根信號線空著沒用，所以12#、13#、18#芯就借用這3根線：把輸出信號線（pig tail）的 7#、8#、9#這 3個芯從上部接頭拔出插到12#、13#、18# 芯上，這樣輸出信號線（pig tail）就不需增加信號纜芯。

修改EMSF61XA步驟如下，參考如圖2所示。

圖2 EMSF61XA EM，IM信號輸出線路修改連線圖Fig.2 Modification of the routing of EM，IM signal in EMSF61XA

把微球AP01 TEMINAL板上的繼電器K1，K2及相關的信號輸出連線做修改：在AP01板上，斷開 K2上的1#腳與Term X9，X9直接引到豬尾巴18#芯上；斷開K2上的8號腳與Term X6，將X6直接引到豬尾巴13#號芯上，實現 Vm從上部接頭的13#芯輸出；斷開K1上的5號腳與X1，將X1直接引到豬尾巴12#號芯上，實現Im從上部接頭的12#芯輸出。

修改后的信號纜芯分配：

13#：EM （原來的 1#芯）

12#：IM（原來的 3#芯）

18#:COM（原來的5#芯）

1#，3#，5#芯與馬達收開腿及換擋的相關的信號通路保持不變。

3.2 數字化短節ESAT61XA/XB的信號通路修改

微球儀器做了修改，則對微球信號進行A/D數字化[5]的ESAT61XA/XB儀器的輸入信號通路也必須做相應的修改，將原來的信號輸入從1#，3#對5#纜芯改到13#，12#對18#纜芯。由于ESAT61XA和ESAT61XB電路變化較大，下面分開講解修改步驟。

3.2.1 ESAT61XB的修改步驟

ESAT61XA的修改如圖3所示。

從微球儀器上部接頭的 12#，13#，18#到 ESAT61XB下部接頭對應的12#，13#，18#，進入接頭后直接連到BUS板（9104-E-0004）上的J3和J4。原來 12#、13#是用于傳輸中子測井儀的LSN和SSN脈沖信號的，從BUS板上引到脈沖板上進行處理，現在已經不用了，所以用來傳送EM，IM。而18#芯和5#芯在繼電器板上是接在一起的，所以不需要修改。修改時把下部接頭的12#，13#從BUS板上焊下后，改接到繼電器板上 A1 和 A2（即 12#—A2；13#—A1）。 這樣 12#、13# 的信號就繞過繼電器板直接進入模擬通道板，沒有受繼電器板的影響。達到信號通路和電壓通路相互不影響，保證儀器正常工作，完成ESAT61XB修改。

圖3 ESAT61XB信號通路修改連線圖Fig.3 Modification of the routing of EM，IM signal in ESAT61XB

圖4 ESAT61XA信號通路修改連線圖Fig.4 Modification of the routing of EM，IM signal in ESAT61XA

在ESAT61XB下部連接修改后的EMSF61XA進行信號測試，Vm，Im信道的信號采集正常，對EMSF61XA進行的刻度順利通過。

3.2.2 ESAT61XA的修改步驟

ESAT61XA的修改如圖4所示。

修改前，從ESAT61XA下部26芯接頭的12#，13#信號線直接進入 TERMINAL BOARD[6]（B-149449）的 JF，而 18# 芯和5#芯在繼電器板上是接在一起的，所以不需要做修改。修改時把 12#，13#芯從 TERMINAL BOARD上的 JF的 2，3引腳斷開，把13#，12#直接引到TERMINAL BOARD上JD的A1和A2上，13#接到JD-1腳，12#接到JD-2腳，完成了ESAT61XA的修改。

在ESAT61XA下部連接修改后的EMSF61XA進行信號測試，Em，Im信道的信號采集正常，對EMSF61XA進行的刻度順利通過。

由于ESAT61XA/B的修改只是把12#、13#芯的信號并聯接到繼電器板上的A2、A1通道而沒有影響原來的輸入信號通路。所以修改后的ESAT61XA/B仍然可以掛接微側向測井儀3104XA和沒做修改的EMSF61XA微球測井儀。

4 結束語

通過對EMSF61XA微球測井儀的修改，儀器小信號檢測輸出通路和馬達供電通路實現了完全隔離，既保證了馬達供電回路的可靠連接，又確保了儀器小信號輸出通路與大功率供電的可靠隔離，大大提高了小信號輸出的信噪比。修改后的EMSF61XA微球測井儀的32井次的正常測井作業，消除了甲方的抱怨，也充分顯示了該修改的有效性。

[1]楚澤涵.地球物理測井方法與原理[M].北京：石油工業出版社，2007.

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[5]蔣煥文.電子測量[M].2版.北京：中國計量出版社，1988.

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