李吉林 羅天相 張 東 王 恒 周 杰 梁長(zhǎng)寬 李向東

（1. 中國(guó)石油測(cè)井有限公司華北事業(yè)部 河北 廓坊）（2. 長(zhǎng)慶油田分公司第七采油廠地質(zhì)研究所 陜西 西安）

0 引 言

巖性密度測(cè)井是密度測(cè)井的改進(jìn)和擴(kuò)展。作為一種重要的孔隙度和巖性分析方法已廣泛地應(yīng)用于石油勘探測(cè)井，它除了記錄巖石的密度之外，還測(cè)量地層的光電吸收截面指數(shù) ，而 和巖性有關(guān)。巖性密度測(cè)井方法已成功地用于各種巖性條件，對(duì)于復(fù)雜巖性的含油氣層的評(píng)價(jià)起了重要的作用。

作為放射性測(cè)井不可避免的要使用放射性源，為減少因儀器故障返工而使施工人員接受不必要的放射性照射，本文總結(jié)了儀器在使用過(guò)程中的典型故障，并提出快速判斷和維修的方法，總結(jié)了預(yù)防措施，供維修人員參考。

1 儀器原理

巖性密度測(cè)井是利用同位素伽馬源向地層輻射伽馬射線。再利用與源相距一定距離的探測(cè)器來(lái)測(cè)量經(jīng)過(guò)地層散射和吸收后的伽馬射線強(qiáng)度。由于使用的銫（137Cs）源只放射0.661 MeV 的伽馬射線，而此能級(jí)的伽馬射線與物質(zhì)作用主要產(chǎn)生康普頓-吳有訓(xùn)效應(yīng)，其散射截面與地層體積密度密切相關(guān)，故可用來(lái)測(cè)量巖石的密度值。當(dāng)伽馬射線在地層中能量衰減到0.10 MeV 以下時(shí)，則產(chǎn)生光電吸收效應(yīng)，使低能伽馬射線大幅度減少。而光電吸收截面與地層物質(zhì)的原子序數(shù)Z 密切相關(guān)，故可用來(lái)研究地層的巖石性質(zhì)。

LDLT5450 巖性密度儀器由電子儀總成和推靠探測(cè)器總成兩部分構(gòu)成。電子儀總成主要完成對(duì)來(lái)自探測(cè)器的信號(hào)的處理和與遙傳短節(jié)通信的建立。推靠探測(cè)器總成主要完成推靠臂的打開(kāi)與收攏及對(duì) 射線的探測(cè)1。其巖性密度電工作原理如圖1 所示。

圖1 巖性密度儀器電原理框圖

圖1 中緩沖放大電路，長(zhǎng)、短高壓塊和探測(cè)器均在推靠探頭里。其余電路都在電子線路里。

由于測(cè)井環(huán)境比較惡劣及儀器本身某些方面的限制，巖性密度儀器在使用的過(guò)程中，多有故障產(chǎn)生。根據(jù)異常現(xiàn)象快速準(zhǔn)確的判斷及排除儀器故障是測(cè)井作業(yè)的技術(shù)關(guān)鍵。

2 維修實(shí)例1

1）故障現(xiàn)象

某巖性密度儀器短道無(wú)數(shù)據(jù)，長(zhǎng)道數(shù)據(jù)正常，通訊及首字正常、高壓正常。

2）分析及解決方法2

開(kāi)機(jī)檢查時(shí)，測(cè)井界面顯示出故障道4 道記數(shù)均為0，高壓不斷自動(dòng)調(diào)節(jié)有很高的數(shù)值，但可以手動(dòng)控制。因?yàn)閹r性密度的前置放大部分在密度的探頭內(nèi)部，電源和控制信號(hào)、數(shù)據(jù)通過(guò)推靠?jī)?nèi)部的7 芯連線上傳和下傳。因此在推靠上部、電子線路下部可以測(cè)量前放部分有無(wú)數(shù)據(jù)輸出，用萬(wàn)用表檢測(cè)電源和控制信號(hào)正常，而用示波器測(cè)量無(wú)信號(hào)輸出，可確定前放部分出現(xiàn)故障。其長(zhǎng)、短前置放大板電路相同圖2 所示為短源距放大電路。

拆卸密度探頭取出前放電路，N1、N2（2510）為高速運(yùn)算放大器，與外圍元件組成前置放大電路，對(duì)長(zhǎng)、短源距光電倍增管脈沖幅度輸出進(jìn)行放大。通過(guò)調(diào)節(jié)電阻，使長(zhǎng)、短源距LSOUT、SSOUT 脈沖幅度輸出V±0.2 V。輸出無(wú)信號(hào)，初步判斷2510 損壞。更換2510 后儀器正常，問(wèn)題解決。當(dāng)出現(xiàn)上述問(wèn)題，應(yīng)首先考慮前放電路運(yùn)算放大器HA2-2510 損壞，因作為易損件在維修過(guò)程中此問(wèn)題出現(xiàn)較多。更換后大部分時(shí)候問(wèn)題能得到解決，否則應(yīng)檢查高壓、光電倍增管輸出及2510 外圍電阻、電容。此故障可得到迅速解決。

圖2 短源距前置放大電路圖

3）措施

當(dāng)儀器更換運(yùn)算放大器2510 時(shí)，應(yīng)對(duì)器件進(jìn)行優(yōu)選。選擇性能優(yōu)良的正規(guī)產(chǎn)品，并通電考機(jī)，這樣可減少器件出現(xiàn)故障的機(jī)率。

3 維修實(shí)例2

1）故障現(xiàn)象

某巖性密度儀器下4 500 m 深井后密度值、 值偏高。

2）原因分析及解決3

3）措施

每次儀器要下深井前應(yīng)進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，處理好引線絕緣，對(duì)器件連線進(jìn)行緊固。

4 維修實(shí)例3

1）故障現(xiàn)象

儀器無(wú)首字，通訊異常。

2）分析及解決方法

首先測(cè)量?jī)x器各供電電源正常。根據(jù)儀器電路原理分析，此故障出在電子線路通訊板或CPU 板。首先檢查CPU 板。（87C51）是MCS-51 系列八位單片機(jī)，其自帶4 kB 的EPROM，128B 的RAM，32 根I/O 線，兩只計(jì)數(shù)/定時(shí)器，最高工作頻率12 MHz。它是儀器數(shù)據(jù)獲取、累加、傳輸?shù)暮诵?。CPU 板按100 Kbit/s 的速率向地面?zhèn)鲾?shù)，一幀數(shù)據(jù)包含20 只字節(jié)，CPU 板幀數(shù)據(jù)排列見(jiàn)表1。

表1 CPU 板幀數(shù)據(jù)排列表

檢查CPU 工作正常。通訊板負(fù)責(zé)下行命令的解碼和下傳，CPU 中斷響應(yīng)后，將并行數(shù)據(jù)送入D4，延遲320 s，在/ULK（100 kHz 時(shí)鐘）作用下，單片機(jī)利用時(shí)鐘同步信號(hào)在每一只時(shí)鐘周期內(nèi)逐位將數(shù)據(jù)DATA 送入D1（QQ11139）10，通過(guò)上行數(shù)據(jù)線（D/G）送至遙測(cè)短節(jié)。檢測(cè)QQ11139UD/GO 輸出信號(hào)異常，更換通訊板混合電路模塊QQ11139 后儀器正常。

5 結(jié)束語(yǔ)

文章列舉了一些巖性密度儀器的典型故障，講述了通過(guò)信號(hào)流程快速判斷問(wèn)題的方法和步驟，總結(jié)了一些維修經(jīng)驗(yàn)和預(yù)防措施，旨在為維修人員提供參考。

[1] 劉福林，宋 存. 測(cè)井方法原理[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，1993

[2] 中國(guó)石油測(cè)井有限公司. LDLT5450 巖性密度測(cè)井儀使用維修手冊(cè). 2007（資料）

[3] 韓壯科，解 琪，段 強(qiáng)，等. 絕緣性能對(duì)EILog-05 巖性密度測(cè)井儀測(cè)井曲線的影響[J]. 石油儀器，2009，23（3）