MRIL核磁共振仪器典型故障分析与解决.doc

MRIL钱栋梁鲍文辉宋长强宗飞闫明琦郑琦怡（中国石油测井有限公司长庆事业部 陕西 西安）摘要：MRIL 核磁共振仪器测量地层孔隙度，并提供地层总孔隙度的组成分量。通过对所测结果的分析计算，可以得到重要的储集层参数，包括渗透率以及在可动流体空间内流体 (油、气、水) 的类型和体积。文章结合理论与实际介绍了MRIL 在使用过程中所遇到的一些典型故障及解决方法。关 键 词：MRIL 核磁共振；增益；直流高压；CHI 值文章编号：1004-9134(2012)03-0093-02中图法分类号：TN912文献标识码：BW5 交流主电时，电流大，而电压上不去。地面供电面板的零表摆动不正常，也不能回零。（1）绝缘通断因素影响仪器主电源通过 1，2 和 4，5 缆芯供 110VAC50或 60HZ 的交流电，也就是 W5 供电，W5 供电模式 如图 1 所示。而核磁发射所需要的大功率的直流电源则通过 1，2 和 4，5 的中心抽头供电，也就是所谓的0引言核磁共振测井在我国的应用已经有十余年的历史，对我国复杂油气藏测井评价以及石油测井技术本 身的发展都做出了有目共睹的积极贡献。哈里伯顿公 司所生产的 MRIL-P 型核磁在中国各大油田也得到了 大规模的应用，因此如何在仪器出现故障时能够快速 准确判断故障，及时修复仪器，从而保证测井生产便 显得尤为重要。本文结合核磁仪器使用过程中出现的 供电不正常、增益值为 0 或过小、CHI 值跳变等典型 疑难故障，进行了探讨与分析。W2 电源。因此，第一步就应该是检查缆芯 1，2，4，5 的通断绝缘情况，保证电缆头，电缆头，滑环，地面面板内走线均要达到绝缘要求。1核磁仪器简介核磁共振成像测井仪，是利用核磁共振（NMR）原理测量地层孔隙度，并提供地层总孔隙度的组成分 量，如粘土束缚水、毛细束缚水和可动流体等。通过对所测结果的分析计算，可以得到重要的储集层参数，包括渗透率以及在可动流体空间内流体（油、气、 水）的类型和体积 1 。Halliburton/Numar 公司的核磁共振测井仪（MRIL） 是一种新型的磁体和天线结构，其磁场为梯度磁场， 具有较高的核磁共振测井的信噪比。它由电容短节（MRCC）、电子线路（MREC）以及探头天线（MRSN） 三个主要部分组成。图 1 W5 供电模式（2）电容短节 MRCC 故障在确保电缆及 DTDD 张力短节和 D4TG 遥传短节 上接头 13，14，16，19 芯间绝缘良好的情况下，则可对照 PM-1 表对 MRCC 电容短节进行检查。电容短接起能量存储作用，其电容值用电容表从 电容短接下接头的 22（）和 34（）之间测量应 为 3.2mV。电容短接除了 12 个电容模块外，还有一 个 CROSSOVERFILTER 模块，此模块主要是对电源2典型故障分析2.1仪器不能正常供 W5 交流电故障现象一般表现为仪器连接完毕，给仪器供第一作者简介：钱栋梁，男，1984 年生，助理工程师，2007 年毕业于四川大学电子信息学院，现在中国石油测井有限公司长庆事业部仪修中心从事 LOGIQ 成像仪器维修维护工作。邮编：710200供电进行滤波以保证回波信号的质量，由于核磁供电电流大，L1、L2 漆包线较细，容易被击穿从而导致 供电短路，使 W5 不能正常供电。若 L1、L2 被击穿烧坏或者短路，可直接把线圈L1 和 L2 短路的抽头从板子上焊开，将两端直接用直 通线短路即可。例如，E1 和 E2 发生短路，则将电路 板上 E1E2，和 E7E8 从板子上焊开，将 E1（黑）和 E7（黑）直通；E2（蓝）和 E8（蓝）直接直通即可， 不会影响上井使用（CROSSOVERFILTER 模块图略）。2.2增益值异常，为 0 或者特别小故障现象一般为仪器供交流主电正常，通信正 常，但增益值为 0 或特别小，导致不能进行扫频。增益是由射频天线感应到的信号幅度与测试线圈 发射的信号幅度的比值。仪器 DPS 控制器产生一个精确的参考信号（称作刻度信号或增益信号），用于 测试天线增益和电子线路的系统增益。（1）插针检查首先断开探头，接上电子线路检测器 VERFIER， 若增益仍不正常，则可判断电子线路有问题。将电子 线路抽芯后，应先检查各抽头之间连接是否稳固，特 别是 SIMC 类同轴接头间由于位置比较紧凑，针很细， 容易出现接触不好的现象。（2）增益参考线与天线接口模块 应用增益参考线可判断出是否是天线接口板烧坏引起的增益值异常。将天线接口板从电子线路上断开，直接把增益参考线接到前置放大模块的下端，此 时的增益值若为 560 左右，则可判断出天线接口板坏 掉。天线接口模块由上下两块电路板组成，A2 板为 低压信号，A1 板为高压信号，A1 和 A2 板之间用导 线连接。A1 板上的两个重要部件 TR1 和 TR3 变压器 安装在金属散热体上即模块外壳上。在回波信号接收 期间，它将来自 RF 天线的 NMR 信号输出至前置放 大器模块，并在大功率的发射脉冲发射期间对前置放 大器电路进行保护。因此，在供直流高压 600V 使天 线发射时，一些意外情况，如突然断电，误操作等都 很容易对天线接口模块造成损伤。2.3通迅正常，增益值正常，但不能供直流高压故障现象一般为仪器供交流主电正常，通迅正 常，增益值也在 400 600 的正常范围内，但是不能供 600 V 直流高压。 仪器供交流主电正常，通迅正常，增益值正常，说明仪器所有低压模块都能正常工作，仪器不能供直流高压，说明仪器天线无法正常工作，其脉冲发射路 径出现故障，我们首先应该对影响和控制天线进行正常工作的发射器模块，继电器模块，HELPER 模块等进行检查。（1）发射器模块MRIL 有两个独立的发射器模块，两个发射器模 块输出频率相同、幅度相同（各自输出的脉冲是等幅的）但相位不同 RF 脉冲信号，经发射器滤波器模块滤波变成正弦波后送到天线接口模块。在天线接口模 块中，通过组合变压器 TR1，将两个发射器模块输出的发射脉冲组合相加，合成为一个发射脉冲。判断发射器模块的好坏，最简便快捷的办法便是 利用电阻法。用万用表测量电子线路上接头的 22 芯（红表笔）和 34 芯（黑表笔），若电阻值为 2.3 k 2.5 k ，说明发射器模块完好；若电阻值太小，或太 大，则说明发射器模块存在故障，有可能被烧坏。（2）继电器模块继电器模块将地面供下的直流高压与核磁线路 MREC 和电容短节 MRCC 隔离开，只有当仪器发射 RF 脉冲时，需要此高压直流电时，才将其接通。它 由装在一个短屏蔽罩中的单块电路板构成 2 。在 CLASS 软件系统下，点击 ATTACH，软件显 示吸合成功后，加 40 VDC 100VDC 直流电压，但 在核磁主窗口 HVMAX，HVMIN 显示电压值为 0，这种情况说明继电器模块内两个高压继电器没有吸合，在现场进行紧急修复时，可将继电器模块的 K1 和 K2继电器的 7 脚和 8 脚直接短路，也就是说，将从测井 电缆 1，2 和 4，5 中心抽头下去的 W2 直流电压直接接到了 E6 和 E7 端，直接跳过两个继电器，让仪器继 续工作，完成测井。2.4测井过程中 CHI 值跳变故障现象一般为仪器测井过程中，在井眼正常的 目的层段，CHI 值出现跳变（大于 3）现象。CHI 值是测量软件理论计算的指数衰减曲线和实际测量记录的指数误差曲线拟合程度的好坏 3 。通常 情况下，在目的层，CHI 值应小于 2。若在井眼状况良好的目的层 CHI 值出现跳变，说明测井过程中，仪器回波信号受到了干扰，可从从几个方面进行故障排除。（1）严格控制测速不超过 1.5 m/min。测井过程中，选用 D9TWA 观测模式，若测速过 快，无法使地层氢原子完全极化，实现扳倒，从而使回波接收信号变弱，影响 CHI 值。（2）扶正器问题。 灯笼扶正器必须根据井眼大小调整固定环间距。硬翅扶正器不能用顶丝固定，须固定上下固定环使硬翅扶正器保持 2 cm 3 cm 间隙，并能自由转动。（下转第 96 页）全贴靠井壁，造成 x0 测量值偏低。经多次测井试验确认将单臂微球推靠器的主弹簧更换型号为 8mm 的 弹簧，既能满足增大推靠器推收张力的需要，又能满足不让极板被卡坏的要求。3.2测量电路的线性不良问题I0 测量放大器的作用是将主电流的大小线性地转换成电压信号，它采用的是带通滤波器，一方面使失 调电压不会在输出变压器 T9 内产生电流而包河北， 另外一方面可以有效滤除地电干扰及组合测井时的双 侧向信号的干扰 2 。通过分析和调试发现，调节 3106 电子线路检波板中的 I0 测量放大器电路 6 和 4，即 能适当减小 I0，又能保证 x0 良好的线性，如图 2 所 示。球仪器仅下井一次耗时 1.5 h 测得的， x0 曲线质量明显改善。图 3 HX99 井微球测井曲线对比图4结论和效果1）2011 年，由于完善了 3106 单臂微球测井仪器的性能，截止到 11 月底，微球仪器共测斜井 46 口， 测直井 3 口，测井一次成功率 96，测井曲线优等率 达到 92，有效解决了微球在复杂斜井测不好甚至 测不成的历史难题。2）与 2010 年同期相比减少微球极板消耗 18 块， 减轻了仪修工作强度，完井单井平均节约测井工时3 h，既确保了测井曲线的质量，又降低了测井的安 全风险，经济和社会效益十分显著。图 2 3106 微球 I0 测量放大电路图3.3 极板易被撕裂的问题为改变极板易被撕裂的被动局面，除了控制测井速度，还必须重新设计加工微球极板保护托架，即在 原托架上部两侧加两个保护翼，以保护极板在仪器上 提过程中不被拉伤，经测井使用，效果显著。每块极 板的使用寿命由原来的 1 3 井次提高到 3 5 井次 以上，测井成本明显降低。在 HX-99 井测得的部分微球 Rx0 曲线，如图 3 所 示。图中左边一条 x0 曲线是用普通托架微球仪器起 下井 6 次，损坏 3 块极板，耗时 10 h 测得的，曲线明 显有跳；而右边一条 x0 曲线是用改进的保护托架微参 考 文 献1 柯仲英，姚士勇，李国顺. WQ85-5 微球推靠器常见故障及 解决办法 J. 石油仪器，2004，18 （5）2 陈 斌，李雨田. CSU-DRS 液压探头替代 5700-3106 微球 仪器机械推靠探头 J. 石油仪器，2001，15 （2）3 柯仲英，姚士勇. WQ85-5 微球推靠器常见故障及解决办法J. 石油仪器，2001，15 （5）（收稿日期：2011-12-08 编辑：梁保江）（上接第 94 页）（3）B1mod 调节问题B1mod 设置为刻度时得到的 B1peak（1.2 ms）值 的 95%，调节 BIMOD 时 AM 由小到大调节逐步调节到位，不应一次设置过高。从而获得最大的信噪比， 减少对 CHI 值的影响。仪器故障排除过程中，把握住这两点因素在结合核磁理论知识进行分析，就容易判断出现故障点，排除问 题。参 考 文 献1 王会平. MRIL-P 核磁共振成像测井仪器. 2007 （资料）2 H