TGR電纜遙測(cè)伽馬測(cè)井儀故障維修方法探討

陳華

【摘要】在測(cè)井施工中TGR電纜遙測(cè)伽馬測(cè)井儀實(shí)際應(yīng)用時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)一定的故障，并對(duì)實(shí)際工作質(zhì)量產(chǎn)生了影響。本文將對(duì)TGR電纜遙測(cè)伽馬測(cè)井儀的特點(diǎn)及維修方法進(jìn)行相應(yīng)的研究與總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】TGR電纜遙測(cè)伽馬測(cè)井儀；故障現(xiàn)象；維修方法

530快速測(cè)井平臺(tái)系統(tǒng)是現(xiàn)今我國(guó)各個(gè)油田勘探開發(fā)中應(yīng)用較為廣泛的一類測(cè)井儀器。在現(xiàn)今石油工業(yè)不斷發(fā)展的情況下，對(duì)于測(cè)井儀器的測(cè)量精度以及測(cè)量穩(wěn)定性和提高測(cè)井時(shí)效方面具有重要意義。TGR電纜遙測(cè)伽馬測(cè)井儀又是530快速測(cè)井平臺(tái)系統(tǒng)中的關(guān)鍵測(cè)井儀器之一，它與530系統(tǒng)中的其它井下儀器配接完成測(cè)井作業(yè)。為了能夠保證其具有更好的工作效率及效果，下面我對(duì)這些年該儀器日常應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題以及對(duì)應(yīng)的解決方法做深入的研究與探討。

一、TGR電纜遙測(cè)伽馬測(cè)井儀特點(diǎn)

TGR電纜遙測(cè)伽馬測(cè)井儀是以T5模式的傳輸方式和地面系統(tǒng)進(jìn)行通訊，在井下接收由地面計(jì)算機(jī)經(jīng)電纜發(fā)送來(lái)的指令信息，經(jīng)解調(diào)、處理后送各井下儀用戶，接收由井下采集并送來(lái)的上傳數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理、調(diào)制、驅(qū)動(dòng)，最后經(jīng)模式變壓器配接電纜上傳至地面計(jì)算機(jī)。同時(shí)提供自然伽馬參數(shù)的測(cè)量。它和各儀器之間以DTB三總線的形式進(jìn)行通訊，同時(shí)為井下儀提供模擬波形通路和井下儀供電通路。TGR電纜遙測(cè)伽馬測(cè)井儀在530系統(tǒng)儀器串中的組合連接方式如下圖1。

在圖1中共用電子線路段1對(duì)來(lái)自伽馬能譜探頭、補(bǔ)償中子探頭、巖性密度及微球探頭等探頭采集的信號(hào)進(jìn)行處理。

共用電子線路段2對(duì)來(lái)自連斜探頭、雙側(cè)向探頭、高分辨率聲波等探頭采集的信號(hào)進(jìn)行處理。

TGR向下輸出一組總線（俗稱三總線），用于連接各井下儀器。地面計(jì)算機(jī)用特定的地址，經(jīng)電纜后由TGR通過(guò)此總線與井下各儀器對(duì)話。井下儀總線DTB包括下行信號(hào)線DSIG、上行時(shí)鐘線UCLK和上行數(shù)據(jù)通行線UDATA/GO，還有一根公共返回線。這里，下傳指令與上傳數(shù)據(jù)是采用雙向半雙工同步方式工作的。

在530系統(tǒng)里，下發(fā)指令和上傳數(shù)據(jù)都是以幀為單位實(shí)現(xiàn)的，每幀數(shù)據(jù)包括下發(fā)指令和上傳數(shù)據(jù)，上傳數(shù)據(jù)中包含所有井下儀器一次的數(shù)據(jù)。一幀傳完再傳下一幀周而復(fù)始，而地面系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)也是以幀為單位。所有儀器上傳字?jǐn)?shù)：三個(gè)參數(shù)1個(gè)字、電纜遙測(cè)儀2個(gè)字、自然伽馬1個(gè)字、伽馬能譜9個(gè)字、巖性密度13個(gè)字、補(bǔ)償中子2個(gè)字、微球3個(gè)字、雙測(cè)相8個(gè)字、雙感應(yīng)2個(gè)字、連斜7個(gè)字、井徑2個(gè)字、每個(gè)字寬度160txs。

該儀器組成分兩部分：第一部分TGR遙測(cè)部分包含模式變壓器、電源板、AP01（模擬電路板）、AP02板（下行指令調(diào)解板）和AP03（上行信號(hào)處理板）；第二部分自然伽馬電子線路由信號(hào)處理板、高壓電源電路板和探測(cè)器組成。

二、儀器使用中常見的故障現(xiàn)象分析及維修方法

（一）TGR無(wú)纜頭電壓。無(wú)上下通訊

現(xiàn)象：給儀器加電時(shí)電流很大，沒(méi)有纜壓上傳或者上傳波形出現(xiàn)畸變。

分析：首先檢測(cè)AP04板TGR電源提供的±24VDC直流電和±12VDC直流電均正常，而后檢查AP01板上的互補(bǔ)推挽功放電路。因?yàn)橄滦行盘?hào)和上行數(shù)據(jù)都需經(jīng)功放電路饋往電纜向地面?zhèn)鬏敗Ｆ潆娐啡鐖D2。

功放電路由AP01板上的8只晶體三極管等元件組成。V1（A），V2（A）為輸入級(jí)射隨放大器，V3，V4為恒流源，分別作V2（A）、V1（A）的Re。V1（B）、V2（B）為共發(fā)激勵(lì)放大器，V6、V7接成二極管作為兩管的Rc之一部分，V1（A、B）、V2（A、B）為兩只雙三極管，有溫度互補(bǔ)作用。V5、v8構(gòu)成互補(bǔ)推挽共發(fā)放大器，兩管的集電極結(jié)點(diǎn)為功放輸出端，R19為Rc。圖中N4（A、B、C）三只模擬開關(guān)在FRAME信號(hào)為低電平時(shí)（即指令下傳期間）接通，使V1（A）、V2（A）基極短地，無(wú)信號(hào)（或干擾）輸入到放大器，V1（B）、V2（B）各自的BE結(jié)短接，使V1（B）、V2（B）截止從而導(dǎo)致功放管V5、V8也截止，呈高阻抗輸出，這就避免了下行信號(hào)經(jīng)功放分流的損失。當(dāng)FRAME為高電平時(shí)（即數(shù)據(jù)上傳期間），三只模擬開關(guān)均斷開，上行數(shù)據(jù)得以往上傳輸。

維修：初步檢查AP01板推挽功放末級(jí)功放管V5和V8，焊下后用數(shù)字萬(wàn)用表檢查三級(jí)管PN結(jié)，Rbc=011，Rbe=0il，PN結(jié)完全被擊穿，經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)V5、V8散熱片與三級(jí)管之間的導(dǎo)熱硅酯完全干透失效，致使基級(jí)電流Ib放大，從而引發(fā)集電級(jí)電流Ic上升超過(guò)極限參數(shù)將功放管燒毀，由此也造成了電阻R15、R16、R17、R18燒毀。更換元器件V5、V8；R15、R16、R17、R18后。故障消除，電路正常。

（二）TGR無(wú)伽馬計(jì)數(shù)

現(xiàn)象：通訊正常，“530快速平臺(tái)便攜式測(cè)試面板”顯示伽馬計(jì)數(shù)值為零。

分析：首先檢測(cè)TGR電源±12VDC直流電。TCT遙測(cè)電路正常否。然后檢查GR短節(jié)的高壓值，如果高壓值在儀器正常范圍內(nèi)，再察看晶體和光電倍增管有無(wú)損壞。使用示波器測(cè)量信號(hào)處理板信號(hào)輸入端（sIGIN）有無(wú)輸入信號(hào)波形。高壓電路如圖3。

維修：打開儀器鋼筒取出保溫瓶，檢查±12V電源正常否。若正常，則斷開探測(cè)器與高壓電源之間的連線，用高壓表測(cè)量“HVOUT”接線柱對(duì)地電壓，測(cè)得高壓不正常，僅有幾百伏。再用高壓表檢查高壓電源板的“HVIN”測(cè)量點(diǎn)，測(cè)得1000伏以上的高壓，這有可能是電阻HRl內(nèi)部斷路、HWl損壞及高壓濾波電容HC5內(nèi)部短路，經(jīng)過(guò)排查發(fā)現(xiàn)HC5（5100P/3KV）電容被擊穿，從而拖垮“HVOUT”。更換HC5電容后，“HVOUT”高壓正常，給儀器加電，伽馬計(jì)數(shù)值正常。

在高壓電源電路的檢修中有兩點(diǎn)需要注意，一是高壓過(guò)高。高壓過(guò)高可能使光電倍增管脫離坪區(qū)工作，導(dǎo)致儀器伽馬計(jì)數(shù)率升高，若長(zhǎng)時(shí)間工作，會(huì)使其性能下降甚至損壞。對(duì)策是調(diào)節(jié)電位器HW1使高壓輸出值在1500伏～1600伏之間。二是高壓不可調(diào)整的原因。儀器長(zhǎng)時(shí)間使用后晶體和光電倍增管等器件性能下降，還有更換光電倍增管后，探測(cè)器的工作電壓都需要重新調(diào)整，而調(diào)節(jié)電位器HW1或高壓模塊的損壞都能造成高壓不可調(diào)整。

（三）TGR無(wú)通訊信號(hào)同時(shí)也無(wú)伽馬計(jì)數(shù)值

現(xiàn)象：連接“530快速平臺(tái)便攜式測(cè)試面板”后，給儀器加電，發(fā)現(xiàn)面板上SYN燈（同步信號(hào)燈）不閃爍，即表明無(wú)通訊信號(hào)，并且GR計(jì)數(shù)顯示為零值。

分析：打開儀器鋼筒，取出保溫瓶，首先檢查電路板上元器件有無(wú)松動(dòng)，然后震動(dòng)儀器，觀察到SYN燈正常閃爍，再用電吹風(fēng)機(jī)對(duì)AP03板加熱，SYN燈停閃，通訊中斷；停止加熱后，冷卻1分鐘后，SYN燈恢復(fù)閃爍。通過(guò)這些檢查初步懷疑問(wèn)題出在AP03板上。

AP03上的幀起始電路、幀時(shí)序電路、上傳時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器、GO脈沖形成電路、上傳數(shù)據(jù)探測(cè)器、端頭電壓A/D變換電路、狀態(tài)字2、狀態(tài)開關(guān)、狀態(tài)字1、幀同步模式FSP和CRC形成電路、幀同步模式轉(zhuǎn)變開關(guān)、雙相信號(hào)形成電路、信號(hào)交換電路及AP01板上的波形信號(hào)開關(guān)電路、功放等電路起著上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖饔谩P03板溫度性能的下降，直接影響了儀器的正常工作，即在“530快速平臺(tái)便攜式測(cè)試面板”造成無(wú)通訊信號(hào)和伽馬計(jì)數(shù)值顯示。

維修：將TGR線路放入烘箱中做加溫實(shí)驗(yàn)，當(dāng)加熱到100℃時(shí)，儀器出現(xiàn)異常一SYN燈停閃，無(wú)通訊信號(hào)和伽馬計(jì)數(shù)值。更換上新的AP03電路板后，給儀器加電，再做加溫實(shí)驗(yàn)2小時(shí)后，儀器恢復(fù)正常。

三、TGR儀器常見故障及維修方法總結(jié)。見下表

四、結(jié)語(yǔ)

在上文中，我們對(duì)儀器的特點(diǎn)及維修方法進(jìn)行了一定的研究與探討，在實(shí)際測(cè)井應(yīng)用中儀器發(fā)生故障時(shí)，還需要我們能夠把握上述重點(diǎn)，以快捷高效的工作方式確保儀器正常運(yùn)行，這樣就可以在油田施工生產(chǎn)中發(fā)揮最大的效益和作用。