開金舟，薛衛(wèi)東，陳志蓉，劉大喜

（中國石化江漢石油工程有限公司測錄井公司，湖北 潛江433123）

在電法測井儀中，電路中所謂的“地”，是電路中電流環(huán)流中人為定義作為“零電位”參考點的某個電位點。由于習慣上把大地作為日常生活用電零電位的參考點，所以也就習慣性地把電路中“零電位”參考點稱為“地”。其實，這個“地”，并不一定與真正的大地等電位。電路中有多少個電流環(huán)流，就可以人為定義多少個“零電位”參考點，即有多少個“地”。至于這些“地”是否等電位，這取決于分析電路、截取參考點的需要。

對于電法測井儀中的“地”的掌握，同樣取決于對于電法測井原理的準確把握和對儀器電路精準的分析。就測井儀器而言，一般情況下，把儀器外殼當做“地”，這樣便于電路分析和降低電路設計、制造和維修成本。但也有例外，有些儀器由于電路設計的需要，它的“地”并不是儀器外殼，如果在組合測井中使用這樣的儀器，就得特別注意。還有些儀器，它們有若干個獨立的電流環(huán)流，相應地也有若干相對獨立的“零電位”參考點－“地”。同樣的，在使用和維修這些儀器時就應當特別注意。下面，就測井中經(jīng)常遇到的問題作進一步的分析，從而為今后工作提供有益的參考。

1 雙側(cè)向測井儀器各電流環(huán)路“地”對測井的影響

雙側(cè)向測井是一種重要的電法測井手段，同時雙側(cè)向測井儀又是相對最復雜的一種電法測井儀器。就該儀器的“地”來說，就有信號“地”、深側(cè)向電流回路“地”、淺側(cè)向電流回路“地”等不同的“零電位”參考點。在該儀器的使用、故障判斷以及儀器檢修的過程中對這些不同的“地”就應當有清晰的概念，不然，就會嚴重影響我們正確使用該儀器，進而影響到測井資料的取全、取準。

要想知道各電流回路中不同的“地”，就必須準確分析和掌握相應的電流回路。雙側(cè)向測井是通過測量流經(jīng)地層的電流來獲取地層視電阻率的，為使電流盡可能多地流經(jīng)地層，從而使測量值最大化地接近地層真實電阻率，就在主電極的上下端發(fā)射一個與主電流等電位的屏蔽電流，在主電流發(fā)出的地方構成等勢面，使它盡可能地聚束發(fā)射，流向地層深處再返回。所以，雙側(cè)向的測井數(shù)值中地層電阻率的貢獻占比主要取決于主電流的聚焦程度，也即測井曲線質(zhì)量取決于屏流的作用。

1.1 淺側(cè)向測井原理

淺側(cè)向電流驅(qū)動放大的主電流經(jīng)聯(lián)通線接到電極系的A0電極發(fā)射，A2電極（儀器外殼 ）即為淺側(cè)向回流電極B（也就是我們通常所說的“地”）；屏流是電極A1發(fā)射，（儀器外殼）電極 A2（“地”）接收。當 A2電極長一些，屏流構成的等勢面相應廣一些，那么，主流流經(jīng)地層的距離更長，其測量值的地層電阻率貢獻越多。

1.2 深側(cè)向測井原理

深側(cè)向的屏流由A1、A2（內(nèi)部通過電路保持該兩電極等電位，即對于深側(cè)向電流來說，它們就是一個電極 ）共同發(fā)射，纜皮（“地”）接收后回流到儀器的十號纜芯，而A0發(fā)射的主流在屏流的聚焦下，更遠地深入地層后再回到作為回流電極B的纜皮，接收后再回到儀器的十號纜芯。由A1、A2共同組成屏流的發(fā)射電極，其與 A0等電位，從而構成了一個長長的屏蔽區(qū)，使主流更集中，而加長電極使得屏流更多地流經(jīng)地層，再回到回流點，從而更進一步地迫使主流集中深入地層，使測量值更多地反映地層電阻率的大小。

1.3 雙側(cè)向測井儀器疑難故障

雙側(cè)向的10＃纜芯是深側(cè)向回路電極的聯(lián)結線，它與儀器外殼必須保持絕緣良好，同時它還必須與電纜外皮保持連接緊密，連接電阻為零。不然，就將嚴重影響深側(cè)向屏流的回流路徑，使深側(cè)向的主流聚焦異常，使得雙側(cè)向測井曲線質(zhì)量不穩(wěn)定，在高阻層出現(xiàn)雙軌，且深側(cè)向比淺側(cè)向數(shù)值低。如果不是清楚地掌握此點，出現(xiàn)此問題后在地面檢查時較難發(fā)現(xiàn)問題癥結之所在。

筆者在儀器檢修工作中就曾遇到此類問題。儀器下井測量時總是出現(xiàn)“高阻層雙軌，且深側(cè)向比淺側(cè)向數(shù)值低”的問題，而儀器在地面查不出任何問題，線性、各標稱值、絕緣等均正常。通過艱難的查找，最后確認問題是馬龍頭的10＃芯絕緣不好引起的，也就是深側(cè)向“地”出了問題。正確的回路“地”應該是電纜外皮，由于絕緣不好，儀器外殼成了回路“地”。

另外，也有人為造成的疑難故障。時有現(xiàn)場工作人員未用雙側(cè)向的加長電極中一根絕緣良好的電線將電子儀的10＃芯與魚雷有效連接，而是錯誤地通過加長電極的拉筋連接。拉筋連接的隱患主要有：

一是馬籠頭處的拉筋絕緣難以保證。

二是要在加長電極上加工電極環(huán)，這將破壞加長電極表皮，而使拉筋裸露在泥漿中，變成深側(cè)向的回流B電極。這些都將使深側(cè)向的屏流回流路徑發(fā)生變化而致主流聚焦程度變化，導致測井數(shù)值偏低。

三是由于拉筋是通過加工魚雷時接觸連接而非焊接連接，表面氧化等因素有加大接觸電阻的可能。這樣將影響深側(cè)向電流值，導致測井異常。換句話說，就是容易導致電流回路“地”異常從而影響整個電流測量，使得測量值不能真實地反映地層電阻率。

2 RS 3130全電極組合測井儀電子線路中部分“地”的優(yōu)化

除了雙側(cè)向，用于測量井徑、2.5 M、4 M微電極的RS 3130全電極組合測井儀電子線路同樣有著不同的電路“地”（參見圖1：電路原理框圖），其纜芯5既是微電極測量值的輸出“地”，又是換擋電流的通道，它在電路中通過換擋開關變換。在測量時微電極測量值的輸出“地”連接到纜芯5上，換擋時該輸出“地”與纜芯5斷開，將纜芯5連接到換擋電路中作為換擋電流的通道。這樣的電路設計本身就隱含一定的風險，其換擋電壓有可能對換擋開關構成威脅。特別是換擋開關出現(xiàn)故障時，纜芯5上的高壓直接就加在了后面的電路中，從而損壞后面的元器件。這種潛在危害實際上已不可避免地成了現(xiàn)實問題，實踐證明，這種電路設計確有隱患。這種電路設計是為了不配接PCM單獨測井設計的，它把纜芯5當做信號地使用。其實隨著技術的進步，實際生產(chǎn)中已經(jīng)很少一次下井只測3130系列了。

圖1 RS 3130全電極組合測井儀電路原理框圖

為了解決這個問題，使儀器更加穩(wěn)定地工作，可以改變微電極信號地的上傳纜芯，使之不再與纜芯5相連，而是直接接在纜芯18上（即PCM的模擬信號地 ），同時將換擋開關的有關通道懸空，這樣即使換擋開關有問題時，只會影響換擋，而不會損壞其他部分了（具體電路可參見參考文獻2）。通過這樣的改進后，3130電子線路就不會發(fā)生上述問題。

通過電路框圖對電路分析可知，微電極的電流輸出回路與電極系的電流輸出回路共同通過纜芯10連接到纜皮上的。即微電極電流輸出在下端2＃芯，接到極板的0＃電極上。信號發(fā)射到地層進入到地層侵入帶不久發(fā)散回到井筒，然后回到纜芯10，構成一個電流回路。這種設計看似電路流經(jīng)路徑長一些，但有一個問題，即由于連接環(huán)節(jié)多，當10＃芯出現(xiàn)接觸電阻特別是大到一定程度的接觸電阻時，勢必會影響微電極的測量值。萬一10＃芯在哪一環(huán)節(jié)脫落斷開，微電極回路就構不成，就不能正常測井。

其實，微電極主要是測量沖洗帶的電阻率，影響其測量質(zhì)量的因素主要有兩點，一是電流回路的連通性和絕緣性，二是極板貼緊井壁的程度。其測井質(zhì)量的好壞與電流回流點距離的遠近關系不大，完全可以利用托架和儀器外殼作為電流回路地。為此，電路可以做如下改進，即在微電極的輸出極加一個1∶1隔離變壓器，如圖1所示，把1：1耦合變壓器的初級接原輸出端和地端（即原10＃芯 ），次級一端接到下端2＃芯的連接線上，另一端接一個1Ω／2 W的電阻，然后引出2根線，一根接下端的21芯，最后連接到緊固在儀器托架的螺絲上，同時另一根接在緊固線路骨架處的螺絲上，即與儀器外殼可靠連接。這樣接的有三點好處：①當10＃芯發(fā)生問題時，微電極照樣可以正常測井，這樣測井返工時，就可以少下微電極儀器，減少儀器損耗，降低測井風險。②便于在測井不正常時迅速判斷并排除故障。③它絲毫不影響微電極的測井曲線質(zhì)量，而且由于回流時獨立可靠連接，還減少了干擾，降低了曲線出現(xiàn)跳點的概率。

3 其它儀器部分工作環(huán)路中的“地”的設計

同樣的，在其他的儀器中，在不同的電流環(huán)路中也有著不同的“零電位”參考點，這些參考點有時等電位，即是同一個“地”；有時它們并不等電位，“地”并不相同。這就要求仔細分析電路，精準把握。如JSB 801雙感應測井儀中的纜芯5，它既是輸出信號地，同時又是換擋電流的通道。結合該特點，電路設計中就給予了一定的保護和隔離設計。從雙感應 － 八側(cè)向的電路中可以知道，當電路處于換擋狀態(tài)時，電路通過一個繼電器將原接到纜芯一的八側(cè)向信號輸出端接到了纜芯5上，使得八側(cè)向輸出兩端直接短路，這樣就避免換擋電流沖擊八側(cè)向信號輸出電路，也能去掉信號輸出電路對換擋電路的影響。而纜芯1、5直接接在兩個對接二極管上，再接到換擋電路中，也是對換擋電路的保護設計，避免纜芯10（大多數(shù)電路的“地”）與纜芯1、5（模擬信號“地”）直接短接，引發(fā)電路故障。

儀器的模擬信號“地”、數(shù)字信號“地”、各個直流電源“地”以及換擋電流“地”都會因為它們處于不同的電流環(huán)路中而有所區(qū)別，須得引起特別的注意。尤其在儀器組合時，更應當在事先掌握儀器中的各個電流環(huán)路，了解性質(zhì)一致的“零電位”參考點－“地”是否連接在相同的聯(lián)結點上，而不同性質(zhì)的“地”又是否因為儀器組合而串接在了一起。不然，就會因為該問題而使儀器工作異常，從而影響儀器配接和正常測井。

4 結論

1）電路中的“地”，就是電流流經(jīng)環(huán)路中人為定義的“零電位”參考點，這一概念在電法測井儀器電路中有著十分重要的意義。

2）雙側(cè)向儀器中深側(cè)向電流回路“地”對于測好雙側(cè)向曲線有著至關重要的影響。

3）對于類似RS 3130全電極組合測井儀電子線路中影響儀器穩(wěn)定工作的各電流環(huán)路“地”，在全面掌握儀器電路結構及功效的基礎上，可以適當優(yōu)化電路設計，達到保護儀器安全、穩(wěn)定運行的目的。

4）在平時的現(xiàn)場測井、儀器組合、儀器檢修等環(huán)節(jié)，應當重視儀器的各電流工作環(huán)路“地”，在儀器工作異常時應當首先檢查、排除此方面的影響。

［1］JSB 801雙感應－八側(cè)向測井儀使用維修手冊［K］.西安：西安石油勘探儀器總廠，2004.

［2］RS 3130全電極組合測井儀使用維修手冊［K］.東營：山東勝利偉業(yè)集團公司，2008.

［3］DDL雙側(cè)向測井儀使用維修手冊［K］.西安：西安石油勘探儀器總廠，2000.

［4］傅豐林.模擬電子技術基礎［M］.北京：人民郵電出版社，2008.