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5601补偿声波测井仪维修手册(一审)

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测井仪 测井仪器原理 测井仪器 生产测井 测井解释
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速与成像测井系统 偿声波测井仪 使用维修手册 中国石油集团测井有限公司 偿声波测井仪 使用维修手册 文件代号: 存储代号: 主题词: 日 期 版本号 描 述 资料来源 编制 审核 标准化 提出单位或部门 审定 批准 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 职责 签 字 日 期 目 录 1 总体描述......................................................... ....器描述........................................................术规范........................................................ 工作原理......................................................... ....介............................................................. 5 能电路板工作原理..............................................系统结构..................................................... 仪器的组装与拆卸..................................................... 11 子线路筒的拆卸................................................... 11 系的拆卸..................................................... 仪器故障检测....................................................... .器总体故障的检查.............................................器单板参数测试............................................... 仪器维修与刻度...................................................... 明........................................................... 防性维修..................................................... 附录........................................................... ..... 偿声波测井仪使用维修手册 1图1波发射接收示意图 1 总体描述 器描述 声波测井(研究地层声波速度的测井方法,用来测量所钻开地层的声速。补偿声波测井( 采用补偿测量办法进行声波时差测井的方法,补偿测量能消除恶劣井眼条件的影响。补偿声波测井仪测量的传播时间可用来进行地层对比和计算地层孔隙度,是目前声波测井中使用最广泛、效果最显著的一种方法,所以它和补偿中子、补偿密度测井一起被称为孔隙度测井系列。 器原理 仪器采用井眼补偿方式工作(图 1,声波发射接收顺序见下表: 时差计算方法为: 2=Δ顺序 发射 接收 1 偿声波测井仪使用维修手册 21111 =Δ 2212 =Δ 其中:Δ能与用途 ·确定含流体地层的孔隙度; ·在恶劣井眼条件下采集准确孔隙度资料; ·地层对比; ·采集地层速度资料; ·结合其它孔隙度资料识别岩性; ·结合其它孔隙度资料确定次生孔隙度; ·从波形特征或变密度显示识别裂缝。 路描述(见图1信号线定义 25、27、28芯O\31芯、4芯4、29芯射标记 图1口 发射驱动 主放大器 声波握手 25272431 28 偿声波测井仪使用维修手册 3声波电路主要由波握手电路、信号放大器电路、发射电路四部分组成。 口负责与 节通讯, 接收地面系统通过 节发来的声波控制命令,产生所需的声波时序控制信号和声波增益控制码,并通过 声波的状态信息发送到地面。声波握手电路通过与 手,进行声波工作时序的同步,产生发射逻辑脉冲,与 口电路一起产生发射触发信号和接收放大器的信号选通逻辑;使上下发射按照预定的时序进行发射,同 时控制上下接收晶体进行接收,按照地面系统所发控制命令的要求依次将声波信号 送至井上进行时差处理;发射驱动电路在声波逻辑板的发射触发信号的控制下产生高压脉冲去激励发射探头,从而使发射探头发出声波脉冲;主放大器电路的作用是将接收探头的信号在信号选通逻辑的控制下对声波接收信号进行放大,主放大器增益的大小按照 口电路产生的增益控制码改变增益的大小,在与发射标记复合后经功率驱动输送到 节,又由节传送到地面。 术规范 器总体指标 最高工作温度: 155℃ 最大承受压力: 100器总体长度: 5213波声系长度: 3811子线路长度: 1885器总体总量: 89(不含扶正器 ) 仪器连接长: 4730录点零长: 3074器最大外径: 90用井眼范围: 120450仪器最大测速: 1200m/h 声波测量范围: 130~ 650μ s/m 仪器测量精度: 2μ s/m 偿声波测井仪使用维修手册 子线路指标 供电电源:交流 220V 供电电流:交流 50波发射重复频率 10 系结构参数 发射器数量: 2× 2 接收器数量: 2 仪器间距: 400器源距: 1000衡结构:皮囊 2 安全注意事项 器搬运和拆装过程中,要注意个人安全防护,防止人员压伤、砸伤、电伤。 现场施工中,应按现场安全操作规程,正确施工、操作。 器在拆装时产生的废油、废棉纱应按规定妥善处理,以免造成污染环境。 偿声波测井仪使用维修手册 了保证测井质量,仪器测井时根据井眼尺寸必需配带相应的扶正器。 3 工作原理 介 声波测井仪一方面通过电缆遥测系统制发射器、接收器的选择和井下增益的选择;另一方面把声波测井仪的状态信息通过状态字的方式上传给地面主机,而所测的声波波形则是在一帧中所分配的时间窗口内以模拟信号方式向上传送。在个工作时序由四个字组成: 序字 发射器 接收器 1 2 1 2 4 2 收器增益选择(八档) 1档、1/1 2档、1/5 3档、1/20 4档、1/100 5档、1/2 6档、1/10 7档、1/40 8档、1/200 控化声波时序 一个遥测帧(见图3帧周期0毫秒(,20 毫秒(50赫兹时) 。声波发射速率应该在 ;若遥测系统以 50 帧/秒工作,则声波握命令 上传数据 声波信号 上传数据( 100K) 命令 图3 偿声波测井仪使用维修手册 6手信号(波形同步脉冲是每4帧才出现一次。 波控制字说明 增益控制: 接收选择: 发射选择: 000 1/100 00 4) 0 01 1/20 01 2) 1 10 1/5 10 1) 011 1/1 11 3) 100 1/200 110 1/10 101 1/40 111 1/2 波状态字说明: 声波类型 0不终接于声波 00 标准源距 1 终接于声波 11 长源距 增益控制: 接收选择: 发射选择: 000 1/100 00 4) 0 5 14 13 12 11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 00 0 0 1 1 0 1 0 ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ 地址 声波=“26” 未 用 发射选择接收选择增益选择图3波控制字格式 声波仪器类型15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 DTB状态增益选择 接收器选择发射器选择图3波状态字格式 声波仪器类型发射器选择接收器选择增益选择 偿声波测井仪使用维修手册 7001 1/20 01 2) 1 10 1/5 10 1) 011 1/1 11 3) 100 1/200 110 1/10 101 1/40 111 1/2 能电路板工作原理 声波电路主要由波握手电路、信号放大器电路、发射电路电路四部分组成。 节输出的控制信号经 线送到 口电路,当地址编码与该 的地址相同时,被来控制接收放大电路接收探头选择和放大板的增益控制,同时,还送到握手电路进行上、下发射电路控制。 声波握手电路对从定四个发射探头的哪一个发射器将被触发, 发射器被触发的时间由保证在进行数据传输时声波信号能够按照一定的顺序进行传送。 信号放大电路的作用是将接收探头的信号在口电路送来的 号控制主放大板的模拟开关, 使得每次发射只选择一路信号进行放大并输出。 主放大器增益的大小按照辑解码的同步信号从主放大的末级加入,使声波信号加上发射标记脉冲。 发射驱动电路在声波逻辑板的发射触发信号的 控制下产生高压脉冲去激励发射探头,从而使发射探头发出声波脉冲。 附录三) 声波测井仪与遥传短节的通讯采用了此络的桥梁。它可用来接收地面系统通过遥传短节(来的控制命令,以控制声波仪器按照地面系统所要求的序列进行工作。同时将仪器的状态数据通过遥传短节(送到地面系统。 口板主要是有 用的 块和一些外围元件,主要完成两方面的功 偿声波测井仪使用维修手册 8能:命令接收功能和状态数据传输功能。 首先,从仪器上部 31 芯插头的 25#芯传来的 号,经 17 芯插座的 17 脚送到的5脚,由成数据变换电路,该电路负责将± U 1的7脚输 出为提取出来的时钟信号,数据变换电路输出的单极性数据和时钟信号送到从 31 芯插头传来的 号和 号到 U 2的7脚和1脚,由触发器)的13脚就会从原来的低电平跳变为高电平,它的上升沿将16位入7,,同时U 2的4脚将仪器上部传下来的 行梅花链,将所需要的时钟个数留下,剩下的时钟由 )通过通线传给下面的仪器,由 下来的 据同时作为串出移位时钟在 16 个移位时钟送入由 8,成的锁存启动电路,在第一个移位时钟的作用下,锁存启动电路产生一个锁存脉冲送到 8 的 9 脚,将 8 位的上传数据在移位脉冲的作用下,逐位移到U 2的5脚,经变换,将符合。 波握手板(见附录四) 由于声波信号还是采用模拟的形式传输,无法进行存储,一旦声波信号被接收到就必需进行传输,为了保证声波信号在 据传输结束后再进行传输,节为声波专门增加了一条声波握手线,声波仪器只 有收到声波握手信号时才可以开始工作,因此,声波握手板的作用就是在声波握手信号和从生声波发射脉冲。 从仪器上部 31 芯插头的 31#芯传来的 80的低电平握手信号,经 17 芯插座的 17 脚送到声波握手板上电压比较器 U 1 的 3 脚,当握手信号到来时,在 U 1的1脚输出一个由高到低的负跳变, 45000 握手信号经 400迟后,触发 生 25的发射脉冲,同时,经两路脉冲经过由四2输入 偿声波测井仪使用维修手册 9与非门 成的发射选择电路,在来自 口板的发射选择信号的控制下产生声波仪器所需的四路发射脉冲,送到发射驱动板驱动发射电路工作。另外,输出还触发 5B 分别产生正负的发射同步标记信号,该信号送到信号放大板与声波信号进行叠加。 射驱动板(见附录五) 发射驱动电路由 2、 件 其它外围元件组成,它为发射电路和握手电路之间提供一个缓冲, 由于四道驱动电路相同, 因此以第一道进行介绍, 电源变压器390流圈板) ,产生高压。经安装在线路骨架上功率电阻到发射驱动板的当由握手板发出的发射触发脉冲到来时,能电容(电容板)的能量经发射变压器的初级和 放,形成瞬间短路放电脉冲,该脉冲经发射变压器升压,在次级出现一个约3000脉冲加在压电晶体的引线两端,经电声转换产生声波信号。 号放大板(见附录六) 信号放大板的功能是将上下接收晶体收到的声波信号进行放大,并在信号大小进行衰减控制、发射瞬间干扰抑制,以及声波信号与发射标志叠加等。 由上下晶体接收道的声波信号分别送到声波信号放大板的输入级,上下接收晶体信号的输入级由运放2和信号输入变压器2组成,输入变压器起到隔离和抑制共模干扰的作用。 出的是下接收晶体所收到的信号, 6 端输出的是上接收晶体所收到的信号,此两信号分别送到2和11、14端,该模拟开关受接收逻辑的控制,从而使声波信号分时传送。其工作过程为,当 4 端为高电平时, 9脚与10脚导通,地) ,当3的11脚与 10 脚导通, 12 脚与 13 脚导通(接地) 。经 10 端送出的信号进入由 21 组成的衰减电路,衰减电路的控制信号由 口板上的 17芯插座 5、6、7 脚输出,分别信号放大板上的 17 芯插座 2、4、5 脚送到2,其对应的控制方式见下表3 偿声波测井仪使用维修手册 10表30 位 衰减器 放大倍数0 0 0 1/100 11 0 0 1/20 50 1 0 1/5 201 1 0 1/1 1000 0 1 1/200 0 1 1/40 1 1 1/10 101 1 1 1/2 50经衰减后的信号被送入运放 成的放大器中进行第一级放大,然后送入运放该电路的作用是将远近接收晶体送上的信号进行不同程度的放大, 以提高远接收信号的首波幅度, 使之接近于近接收信号。 该电路的放大倍数由远接收信号来到时,的4端为高电平,的9脚与10 脚导通,该放大器的反馈电阻为3使得当近接收信号来到时, 2 端为低电平,的9脚与10 脚断开,该放大器的反馈电阻为 5得 放大倍数为8倍。 信号经过放大补偿电路后,由 14 端送入发射抑制电路和求和放大电路,该部分由8组成,主要由的3端 6A 的 13 脚与 12 脚导通,抑制了发射干扰,从而使发射瞬间的基线趋于平直。当100µ6信号引入放大电路中,经过求和放大在U 8的4脚输出,经仪器上部的31芯插座的24芯送往系统结构 声系统是声波测井仪的关键部件,承担着将电 脉冲信号转换为声信号(发射探头) ,将声信号转换为电信号的作用(接收探头) 。通过声系统可以获得声波在地层中传播的速度(即声波时差) 。 波换能器 声波发射探头使用大功率宽带拼条式切向极化圆管压电陶瓷换能器,能够充分极化,能够更好的发挥切向极化的特点,接收探头采用具有高灵敏、宽带接收性能的径向极化压电陶瓷换能器。 偿声波测井仪使用维修手册 114 仪器的组装与拆卸 子线路筒的拆卸 参见附录一 拆卸所需工具: φ89 2把 拉拔器 1个 将电子线路筒抬到便于拆卸的场所,置仪器架上,用勾头扳手卸开仪器下部的护丝,用专用的拉拔器将电子线路的芯子从仪器的下部抽出,将电路放在一个比较平稳的地方。 警告! 由于电子线路发射电路部分储能电容可能存在高压, 因此不要用手直接接触仪焊线用的节点,如果需要应该对储能电容进行放电。 装拉拔器到线路骨架 图4拔器安装示意图 警告! 由于电子线路发射电路部分储能电容可能存在高压, 因此不要用手直接接触仪焊线用的节点,如果需要应该对两个储能电容进行放电。 将拉拔器如图4先用力按压把手,压到底后顺时针旋转把手,直到限位块到位为止。 (此时可以听到一声清脆金属碰撞声)然后,将插针插入 37 芯插头座定位宽键的小孔内,一直插到底。注意观察此时的定位柱已落下,定位柱的最高处与线路骨架外表面基本一致。至此,拉拔器安装完成。 仪器承压壳体中取出线路骨架 偿声波测井仪使用维修手册 12图4路骨架拉取示意图 将拉拔器如图 4示的位置与电子线路下端对正放好。首先,用力按压把手,压到底后顺时针旋转把手,直到限位块到位为止。 (此时可以听到一声清脆的金属碰撞声,此时拉动拉拔器,拉拔器不动。 )然后,将插针插入 37 芯插头座定位宽键的小孔内,一直插到底。用力拉动拉拔器,即可将线路骨架从线路外壳内拉出。 线路骨架装入承压外壳 图4路骨架安装示意图 推动拉拔器将线路骨架缓慢推入线路外壳,旋转拉拔器,使拉拔器上的插针与线路外壳上的标记槽方向保持一致,再次用力推动拉拔器,使线路骨架完全装入线路外壳。 (此时旋转拉拔器,拉拔器与线路骨架均保持不动。 )然后,拉出拉拔器上的插针,左右旋转或前后拉动拉拔器,当听到一声清脆的金属碰撞声时,表明线路骨架已完全安装到位。 (清脆的金属碰撞声为线路骨架上的定位柱与线路外壳内定位盲孔的碰撞声。此时拉动拉拔器,拉拔器与线路骨架均保持不动。 )最后,用力按压拉拔器把手上的复位弹簧,直到将限位块从限位孔内弹出,此时用力逆时针旋转把手,直到拉拔器最左端的限位卡块从线路骨架的37芯插头座上脱离,单独拿出拉拔器即可。 (此时可以听到一声沉闷的金属碰撞声。 )至此,线路骨架安装完成。 (见图4线路上卸下拉拔器 偿声波测井仪使用维修手册 13图4拔器拆卸示意图 将拉拔器插针拉出。然后,用力按压把手上的复位弹簧,直到将限位块从限位孔内弹出,此时用力逆时针旋转把手,直到拉拔器最左端的限位卡块从线路骨架的 37芯插头座上脱离,单独拿出拉拔器即可。 (此时可以听到一声沉闷的金属碰撞声。 )至此,拉拔器拆卸完成。 (见图4装仪器护丝和护帽 最后,保养一下仪器的连接丝扣,在密封部位涂上高温硅脂,丝扣部位涂上高温丝扣油,将仪器的护丝和护帽装到仪器的相应部位。 系的拆卸 参见附录二 声系拆卸工具见表4表4 号 名 称 规 格 数 量 备 注 1 兆欧表 2500V 1台 自备 2 电容表 1块 自备 3 指针万用表 500型 1块 自备 4 电烙铁 60把 自备 5 勾头扳手 89把 自备 6 31插头拆卸工具 1套 自备 7 弯嘴钳 130把 自备 8 十字改锥 75*5把 自备 9 十字改锥 150*5把 自备 10 一字改锥 75*5把 自备 11 一字改锥 150*5把 自备 12 拉拔器 1把 自备 13 斜口钳 100把 自备 偿声波测井仪使用维修手册 1414 套筒扳手 14把 自备 15 内六方扳手 2套 自备 16 六方套筒扳手 7把 自备 17 冲子 3把 自备 18 榔头 1把 自备 拆卸时:如非必须发现有损伤确实需要更换的,用户可自行拆卸更换。下面所述的拆卸过程对卸顺序总体上是:从下向上,从外向内。如需重新装配,必须严格按照声系的组装步骤进行。 洗 将声系外壳内外表面的泥浆冲洗干净,静置一段时间,让声系外壳内外表面的残留水分完全蒸发。 (原因:以确保声系心体与声系外壳顺利分离,避免时放油过程中,残留的水分可能污染油,影响油的二次使用。 ) 注:如声系已清洗干净,此步骤可不进行。 油 用套筒扳手卸掉声系两端油堵(件27) ,使声系一端高出另一端30掉声系内硅油,硅油装入容器。 系外壳和声系下接头的拆卸 系上端卸掉护帽(件1) ;声系下端拧下护丝(件63) ,或橡胶堵头总成。 拉拔器从声系下接头(件61)底部取出31芯插头(件62) 。 (注意:拔出31芯插头时,严禁用力过大,以免损伤导线。 ) 31插头拆卸工具从31芯插头(件62)取出焊接的连线插针。 止退片(件56)用工具从各止退槽中撬出。 勾头扳手逆时针旋转下声系下接头(件61) 。 (注意:严禁损伤导线。 ) 下暴露出 的2件O 型密封圈(件57)和止退片。 偿声波测井仪使用维修手册 1512626152 53 56 57 58 59 声系胶囊的拆卸 勾头扳手逆时针旋转声系中接头(件 30)与声系外壳(件 43)之间的螺纹套(件21) ,同时注意声系下端的过渡接头同步跟进。 2 3 4 5 6 12 14 15 16 1713 18 19 209 10 11 222187 完声系外壳(件 43)与螺纹套(件 21)之间的螺纹,将橡胶平衡管等从声系外壳内拖出。 10 芯密封堵头(件 60)从下过渡接头(件 58)中取下,拔掉φ8 密封塞上的胶套及母插件,断开所有的连接线。 定胶囊连接头(件 52) ,旋下下过渡接头,把导线从下过渡接头中心孔逐一穿过。 断胶囊两端捆扎的铜丝,就可以使胶囊脱下。 逆时针旋动螺纹环 止退片 偿声波测井仪使用维修手册 声系上接头的拆卸参照声系下接头的拆卸。 声系上接头的拆装 一般声系上接头引线通断绝缘良好时不需要拆卸声系上接头。 确因出现故障需要拆卸时,请参照附图九(声系结构示意图一) 。 5 仪器故障检测 器总体故障的检查 由于仪器的电子线路单板采用接插结构,每块板都可以单独从仪器上取下来进行测试,从而使得仪器具有现场快速更换的特点,在现场如果仪器发生故障,只需判断出使那块电路板出现故障就可以了,将故障电路板换下后,在有维修条件的情况下进行单板参数测试,对单板进行维修。 器单板参数测试 注意! 单板参数测试不但可在拆下来的情况下进行, 也可直接在仪器上进行实际检测。 压电源板 测试±12V 电源板的负载能力,纹波等参数;输入电源为带中心抽头的交流 26输入条件:电源变压器,声波面板,假负载,万用表,示波器。 表512V 输入 12V 输出 载 入 12V 输出 载 说明 电压(V) 纹波(电压(V) 纹波(电阻(Ω) 电压(V) 纹波(电压(V) 纹波(电阻(Ω) 标准 18 200 12 50 68 18 200 12 50 68 最大值 20 500 00 90 20 500 00 90 最小值 16 60 16 60 调试说明:输出电压幅度及纹波必须满足表5查 偿声波测井仪使用维修手册 17输入条件:电源板±12V,电源变压器,用表,数字存储示波器。 各工作点的波型如下: 22 声波握手板 检查声波握手板工作是否正常。 输入条件:电源板±12V,波器。 逻辑关系检查:用示波器 5稳态定时器定时精度检查表 测试点 功能 标准 最大 最小 250µs 450µs 410µs 490µs 00µs 400µs 370µs 430µs 能延迟 根据需要调整 17µs 12µs ’ 20µs 20µs 30µs 20µs 20µs 30µs 5µs 20µs 35µs 0µs 15µs 25µs 各工作点的波型如下: V 的直流电平 偿声波测井仪使用维修手册 18 发射驱动板 输入条件:电源板±12V,脉冲信号源,示波器,发射电路、发射探头或声系统。 测量结果:将脉冲信号源调整为频率 20度 10宽 25µs 分别加入发射驱动的输入,其输出信号可以驱动相应的发射电路工作。 各工作点的波型如下: 号放大板 检查信号放大板信号放大电路及其受控情况。 输入条件:电源板±12V,波握手板,正弦波信号源,声波面板,示波器。 用示波器触发源:,正弦波信号源调整为20将示波器的测量两道前置放大器的信号幅度; 将示波器的测量经增益控制电路后的信号幅度; 将示波器的测量经增益补偿电路后的信号幅度; 将示波器的 8测量叠加了正负同步标记后的信号幅度和正负同步标记的幅度是否符合要求(正同步8V,负同步3V) ; 同时检查声波信号幅度, 是否受地面增益的控制, 信号幅度变化范围是否符合 【放 偿声波测井仪使用维修手册 19大器增益检查表】的要求。 5大器增益检查表 幅度(V) 测试点 1 2 3 4 5 6 7 8 输入 81/8 11/8 11/8 11/8 11/8 11/8 11/8 11/8 1/8 11/8 11/8 11/8 11/8 11/8 11/8 11/8 V 25µs V 10µs 各工作点的波型如下 到 B 点的时间为 275µs B 点的幅度为 据声系偶合的不同幅度有所不同 ) 到 B 点的时间为 275µs B 点的幅度为 据声系偶合的不同幅度有所不同 ) 到 C 点的时间为 375µs C 点的幅度为 据声系偶合的不同幅度有所不同 ) 到 C 点的时间为 375µs C 点的幅度为 据声系偶合的不同幅度有所不同 ) 同 B 点的幅度为 C 点的幅度 据幅度变化 ) 同 B 点的幅度为 C 点的幅度 据 档位不同而变化 )
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