SL6680數字聲波測井儀波形干擾的分析與處理

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(1.中石化中原石油工程有限公司地球物理測井公司 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數字聲波測井儀可取得包括縱波、橫波的幅度和速度在內的各種信息，對時差測井、固井質量以及裂縫性地層的證實起著積極的作用[1]。通過對儀器的使用跟蹤，施工小隊反映聲波波形存在不同程度的干擾現象，影響了時差測井曲線的質量。

由于數字聲波測井儀的所有工作都是受地面系統控制的，包括發送參數表和數據采集，所以地面系統與井下儀器的通信尤為重要。因此這里認為地面系統工作是正常的，地面系統與井下儀遙測通訊短節3514的通信是正常的，且數字聲波的通信短節SL6667EA與SL6680的聲系相連，SL6667EA與線路短節均是正常的，在此前提下對出現的故障現象進行分析判斷。

1 故障分析與處理

1.1 聲系的結構與原理介紹

SL6680數字聲波測井儀聲系部分主要有T1、T22個發射換能器和R1、R2、R3、R44個接收換能器構成，2個發射晶體之間為2個發射變壓器，通過32芯承壓轉接頭和承壓塊將聲系與通信短節部分連接。上述全部器件、機械零部件以及導線等裝載一皮囊內，囊內充以硅油，既保護了囊內的零部件，又使聲波信號能很好的向外耦合[2]。

SL6680數字聲波測井儀是對陣列聲波信號進行數據采集，然后將采集后的數據按照要求編碼并通過儀器接口上傳到地面系統。在井下，聲系的發射換能器晶體振動，引起周圍介質的質點一起發生振動，便產生向井內泥漿及巖層中傳播的聲波[3，4]。采用兩個換能器相控發射，不僅增加了發射能量，提高了接收波形的原始幅度，而且減少了發射對基線的干擾[5]。

排列在儀器最上端的為發射晶體XMIT1和XMIT2，接收陣列位于儀器的最下端，包括4個響應頻率范圍在1～20 kHz的接收晶體。且發射換能器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線而連接，且為了和其他測井儀器組合，聲系內部有19條貫通線。因此，高壓引線的性能好壞是聲系部分是否對波形干擾的關鍵點。

1.2 故障分析

波形干擾說明有一個或幾個部件單獨或合并存在接觸不良和屏蔽性能低的現象。為了驗證這一點，我們隨機抽取2支探頭與SL6667EA以及3514進行配接，將探頭放置烘箱內進行加溫，并用勾頭扳手旋轉儀器到不同角度，模擬儀器井下工作狀態，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，出現干擾現象。將正常測井的SL6667EA和該儀器的聲系配接，波形干擾依舊存在。正常測井的儀器波形如圖1所示。

圖1 正常測井的儀器波形圖

發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的對比，可以明顯地看出故障儀器的第4道接收波形出現干擾。

對儀器的聲系部分進行FIT電性檢查，檢測發射T1、T2相對應的19芯、20芯、21芯，接收R1、R2、R3、R4相對應的23芯、24芯、25芯、26芯、5芯、6芯、18芯、22芯對外殼絕緣電阻值，發現部分插芯絕緣電阻值在10～50 MΩ之間，表1為溫度在175 ℃時的現場檢測數據，未全部達到對地絕緣電阻值≥100 MΩ的要求。

表1 現場檢測數據表

1.3 故障處理

通過市場調查與討論，對配件的材料進行了優選分析，并逐步開始進行了如下改進：

1)調整原32芯承壓轉接頭的DAP模壓塑料材料為PEEK聚醚醚酮材料，調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)調整原簧片式接觸插針的結構為四瓣式接觸的插針，增加了接觸點，使其在儀器對接的時候接觸更牢靠，如圖3所示。并根據四瓣式插針結構，調整32芯承壓轉接頭的插孔尺寸，由原Φ(2.4+0.5)mm調整為Φ(2.4±0.05)mm，使其在儀器對接的時候接觸更牢靠。且焊接32芯承壓轉接頭時，注入插孔內的焊錫量要適中，避免造成絕緣性能低或接觸不良等現象。

圖3 插針結構優選前后對比圖

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

1.4 應用效果

通過改進，SL6680數字聲波測井儀所測得的波形質量大大提高，減少了因聲系部分原因造成的聲波測井曲線質量降低現象。改進后的儀器先后在TH12391、宜參1井、SSL19等井進行測井施工，結果證明波形無干擾、質量高，如圖4所示。

圖4 波形無干擾顯示圖

3 結束語

經過這次SL6680數字聲波聲系部分對波形干擾的故障分析，得出以下經驗：

1)聲波測井曲線、顯示波形都可以作為判斷故障的有效手段。

2)加強故障處理后的儀器跟蹤與使用，繪制出SL6680數字聲波測井儀的32芯承壓轉接頭的機械圖并存檔，以便以后維修工作中查閱使用。

對于測井儀器在現場施工中出現的問題，用理論指導實踐，不僅減少了儀器故障，還提高了測井時效，保障了測井生產任務的順利進行。