CJ40-200-40臂井径仪使用说明书V10

CJ40-200 40臂井径仪使用说明书V10CJ40-200 40臂井径仪快速操作指南l 仪器只能上提测井，所以在仪器下放之前一定要检查仪器的探测臂是否收到位，否则仪器在下井过程中探测臂有可能被损坏。可在测井软件“检查”功能中最上面一行看到臂的状态，也可在测井软件“测井”功能或“时间仿真”功能中右下角看到臂的状态。l 仪器收臂电压为-90V，电流100mA。l 仪器张臂电压为90V，电流100mA。l 单支40臂井径仪：供电电流:110mA130mA仪器缆头电压:95V-99V40臂井径仪与磁测井仪对接:供电电流：250mA-270mA仪器缆头电压:95V-99Vl 仪器收臂直接供负电即动作。l 仪器张臂时，若在测量状态，可将电压调到70V，5秒后再将电压调到90V即可（不含电缆压降）；若仪器从0V供电，可将电压调到70V，20秒后再将电压调到90V即可（不含电缆压降）。l 要使仪器工作，可在仪器正压供电停止20秒后，将电压在10秒内调到额定值。l 仪器收臂或张臂到位后，电流约为30mA。CJ40-200 40臂井径仪使用说明书1. 简介CJ40-200 40臂井径仪,主要用于检测金属套管的质量状况，确定套管和识别套管的变形、错断、弯曲、孔眼及裂缝、腐蚀与沾污等状况。该仪器可配接我公司生产的CJJ-200磁测井仪。40传感器40臂井径仪属于机械式井径测量仪器，仪器的优点是测量精确度比较高，测井曲线反映出的套管变形状况比较详细。仪器的传感器采用的是非接触式位移传感器，其特点是测量精度以及灵敏度都比较高，同时在仪器使用过程中传感器没有磨损，减少了对传感器的维修量，从而可以增加仪器的使用寿命。该仪器的技术特点是它能同时测得40条单臂井径曲线，仪器每个臂的直接测量值为套管半径值,可用来确定套管的变形、错断、弯曲、内壁腐蚀等。该仪器的外径为70mm，使用的电缆为单芯测井电缆。井下仪器与地面数控测井系统之间的通信采用的编码格式为曼彻斯特编码。40传感器40臂井径仪的探测臂和扶正器,是由地面电压控制收放。2. 技术指标2.1. 仪器直径70mm，最大（73mm）2.2. 仪器总长度2079mm2.3. 安装净长度2045mm2.4. 仪器零长1521mm2.5. 工作温度-201502.6. 最大压力70MPa2.7. 工作电压96VDC2.8. 工作电流单测：120mA组合测：160mA2.9. 信号编码方式曼彻斯特编码2.10. 波特率22.92Kbps2.11. 最大测井速度400米/小时2.12. 测量范围80mm190mm2.13. 40臂井径仪精度1mm2.14. 张臂电压+90V，电流100mA2.15. 收臂电压-90V，电流100mA2.16. 单次张或收臂时间4分钟注释：连接长度指每节仪器（电缆头、连接头等）去掉保护帽及减去外螺纹后的长度。零长指每节仪器连接长度的上端到传感器的距离。3. 工作原理简介40臂井径仪采用曼彻斯特编码，波特率为22.92Kbps。机械传递系统40臂井径仪共有40个机械探测臂，每一个探测臂都连接一个非接触式位移传感器。当用仪器对套管内径进行测量时，每一个探测臂就会把其所感知到套管内径通过一定的机械系统传递给位移传感器，将位移传感器的输出信号经过差动放大、整流滤波处理后，就可以得到与套管内径有关的电压，将此电压通过A/D转换器转换为数字量并传输给地面数控系统，再由地面数控系统将所得到数据转换为套管的内径值。40传感器40臂井径仪工作原理框图 探 测 臂 位 移 传 感 器 差 动 放 大 整 流 滤 波单片机信号驱动40臂井径仪包括电压选择电路、电压调整电路、低压电源电路、CPU数字信号电路、信号合成与驱动电路、信号解码电路、基准电压产生电路、井温处理电路、信号调理及整形电路。3.1. 电压选择电路参看电路图CJ40-200-01Vxx.SCH。电压选择电路主要功能是通过供电决定是线路还是电机工作，由电阻R11R19，电容C4、C5，二极管D3D6、D10、D11，三级管Q1，集成电路U2，继电器JDQ1组成。由U2及相关元件组成迟滞比较器，当低于一定电压时，三级管Q1导通，继电器JDQ1吸合，电机工作，当高于一定电压时，三级管Q1关断，继电器JDQ1释放，线路工作。其电压值如下：U为供电电压，D6稳压值为6.3V，U21为集成电路U2输出电压，U22为集成电路U2-Pin2电压，U23为集成电路U2-Pin3电压，。U22=U*R13/(R12+R13)=U/35(6.3-U23)/R15+(U21-U23)/R17+(0-U23)/R16=0即(6.3-U23)/7.5+(U21-U23)/12+(0-U23)/5=0得U23=U21/5+6.3*8/25因为U22=U23U/35=U21/5+6.3*8/25得U=U21*7+6.3*8/25*35当由其他状态切换到电机工作状态时，U21=0V，U=70.56V。当由电机工作状态切换到其他状态时，U21=6.3V，U=114.66V。另外，在集成电路U2的同相输入端引入RC充电电路，可以有效保证在缓慢加电时，防止电机张臂。该时间约为1020秒。因此，要使电路工作，可在10秒内将电压调至90V以上，在缓慢调整电压至额定值。要使电机张臂，可将电压调至70V以下，在20秒后，三级管Q1导通后，再缓慢调整电压至额定值。要使电机收臂，可将电压调至-90V即可。注意：由于继电器在常温和高温时吸合电压不同，三级管Q1导通后，继电器不一定吸合，调整电压至额定值后，继电器保证吸合。3.2. 电压调整电路参看电路图CJ40-200-01Vxx.SCH。电压调整电路主要功能是调整仪器工作电压为稳定的90V，由电阻R1R10，电容C1C3，二极管D1，三级管VT1，集成电路U1组成。当电压低于一定值时，U1输出0V，VT1不导通，电压高于一定值时，U1输出6.3V，VT1导通，利用供电电路的电阻，使电压保持在固定数值上。该点电压U为：U*R2/(R1+R2)=6.3*R5/(R4+R5)U=6.3*R5/(R4+R5)/(R2/(R1+R2)=6.3*5/(5+7.5)/(7.5/(260+7.5)=89.88V3.3. 低压电源电路参看电路图CJ40-200-01Vxx.SCH和CJ40-200-02Vxx.SCH。低压电源电路主要功能是产生+5V、+15V、-15V电压，由CJ40-200-01板电阻R8、R20R22，电容C6C9，集成电路U3和CJ40-200-02板元件组成。CJ40-200-01板电阻R8、R20R22，电容C6C9，集成电路U3和CJ40-200-02板电阻R20，电容C15C18，二极管D13、D14，MOS管Q7组成变压器T1振荡和驱动电路。CJ40-200-02板电阻R1R6，电容C1C6，二极管D1D6、D11，MOS管Q1，三级管Q2，集成电路U1组成+5V电压电路。集成电路U1作为比较器使用，其门限为6.3*R3/(R5+R3)=6.3*12/(3+12)=5.04V当+5V电压低于5.04V时，MOS管Q1导通，当+5V电压高于5.04V时，MOS管Q1截止。通过MOS管Q1的导通和截止，调整+5V电压，R1和Q2为限流保护功能。CJ40-200-02板电阻R7R19，电容C7C15，二极管D7D10、D12，MOS管Q3、Q5，三级管Q4、Q6，集成电路U2、U3组成+15V和-15V电压电路。+15V电压电路中集成电路U2作为比较器使用，其门限为6.3*（R10+R11）/R11=6.3*(17+12)/12=15.225V。当+15V电压低于15.225V时，MOS管Q3导通，当+15V电压高于15.225V时，MOS管Q3截止。通过MOS管Q3的导通和截止，调整+15V电压，R7和Q4为限流保护功能。-15V电压电路中集成电路U3作为比较器使用，其门限为-15.225V。当115V电压低于-15.225V时，MOS管Q5导通，当115V电压高于-15.225V时，MOS管Q4截止。通过MOS管Q4的导通和截止，调整-15V电压，R14和Q6为限流保护功能。3.4. CPU数字信号电路参看电路图CJ40-200-03Vxx.SCH。CPU数字信号电路主要功能是产生40个位移传感器的选通和驱动信号、位移传感器电压值采集、测臂状态采集、与磁测井仪通讯、曼码信号产生、曼码频率和脉宽设置、程序下载及调试功能等，由电阻R1R3，电容C1C8，二极管D1、D2，集成电路U1U3，插座CZ1组成。单片机U1-P3.3口产生5.825KHz位移传感器驱动信号，P2.0P2.3口产生位移传感器的选通信号和补偿井温、电压的选通信号，P0.0、P0.1口产生曼码信号、P1.0P1.7口进行位移传感器和补偿井温、电压的采集，P3.0、P3.1口与磁测井仪通讯，P3.6、P3.7口进行测臂状态采集，P2.4P2.7口完成调试功能，P0.2P0.7口设置曼码频率和脉宽。集成电路U2、U3对控制信号驱动和缓冲。有关程序下载及调试功能、曼码频率和脉宽设置功能详见40臂井径开发板操作手册。3.5. 信号合成与驱动电路参看电路图CJ40-200-03Vxx.SCH。信号合成与驱动电路主要功能是将单片机产生的两路曼码正负脉冲，合成为双极性曼码，并经过电流驱动发送到电缆上，由电阻R5R8，电容C9C13，二极管D3D6，集成电路U4、U5组成。3.6. 信号解码电路参看电路图CJ40-200-03Vxx.SCH。信号解码电路主要功能是将其他仪器发送的曼码信号解码，并转换成单片机可识别的信号，由电阻R20R24，电容C24，二极管D9D11，集成电路U12组成。3.7. 基准电压产生电路参看电路图CJ40-200-03Vxx.SCH。基准电压产生电路主要功能是产生1V、2V、4.096V基准电压,提供给单片机AD转换和位移传感器调理电路使用，由电阻R9R11，电容C14C16，集成电路U6组成。3.8. 井温处理电路参看电路图CJ40-200-03Vxx.SCH。井温处理电路主要功能将温度变化转变为电压变化，由电阻R12R16，温敏电阻RT1，集成电路U8组成。其转换关系如下：VT=R16/R14*(1*(1+RT/R12)-1)=240K/10K*(1*(1+RT/1K)-1)=0.024*RT由于井温探头选用PT100铂电阻，其温度电阻关系如下：0-100100-138.5150-157.31所以0时，VT=2.4V，100时，VT=3.324V，150时，VT=3.775V。3.9. 信号调理及整形电路参看电路图CJ40-200-04Vxx.SCH和CJ40-200-05Vxx.SCH。信号调理及整形电路主要功能选通位移传感器，并给传感器供电，将输出信号检波、滤波后送AD转换，由电阻R1R33，三级管Q1Q6，集成电路U1U18组成。CJ40-200-04和CJ40-200-05共有六路相同电路，在此只讲述ADC0通道原理，其余类推。U10U12用来选通位移传感器，每路可带67个，在单片机的控制下，选通相应的传感器工作，并采集信号，每个传感器的工作时间约为6ms，U1B和R2组成恒流源电路，用来给传感器供电，Q1在PL0作用下给传感器供脉动方波电流，U1A和R3R7组成差动放大器，将传感器输出信号放大，由于、铁芯位置不同，其输出电压也不同。U4将U1A的脉动输出信号在PL0的控制下，选择半周信号，送入U7滤波、放大。各点波形如下：4. 仪器的使用单支40臂井径仪：供电电流:110mA130mA仪器缆头电压:95V-99V40臂井径仪与磁测井仪对接:供电电流：250mA-270mA仪器缆头电压:95V-99V4.1. 仪器的刻度：4.2.1. 标准刻度器说明40臂井径仪标准刻度规分7个档位:80mm、100mm、120mm、140mm、160mm、180mm、190mm；4.2.2. 刻度方法40臂井径仪在井场刻度。4.2.2.1. 检查标准刻度规是否完好；4.2.2.2. 将40臂井径仪与电缆连接；4.2.2.3. 打开地面数控测井系统电源；4.2.2.4. 打开上位机,运行40臂井径测井软件。先对测井地面数控测井系统进行诊断，诊断接口卡、深度系统以及各测井模块是否正常。如果不正常，则请对地面数控测井系统进行检查；4.2.2.5. 诊断地面数控测井系统正常后，进入多臂井径测井系统；4.2.2.6. 再次检查仪器供电线路是否连接正确。确定连接无误后，打开井仪供电电源开始给仪器供电，按要求供电；4.2.2.7. 仪器供电后进行通信诊断。如果通信不正常，请参考仪器常见故障及其排除方法，对通信故障进行排除。通信显示正常后，开始对40臂井径仪进行刻度；4.2.2.8. 将刻度规套在仪器上，打开探测臂开始对80mm档位进行刻度，当探测臂完全打开后，将刻度规放好后，开始采集数据；4.2.2.9. 80mm档位数据采集完成后，依次对100mm、120mm、140mm、160mm、180mm、190mm档位进行刻度；4.2.2.10. 刻度完成后，请刻度数据进行检查。刻度规档位每变化20mm，刻度电压值至少变化350mV左右；4.2.2.11. 保存刻度数据，并收回测臂。5. 仪器在使用中应注意的事项5.1. 由于该仪器只能上提测井，所以在仪器下井之前一定要检查仪器的探测臂是否收到位，如果探测臂没有收到位，要对仪器进行检查并调整行程开关使探测臂收到位。否则仪器在下井过程中探测臂有可能被损坏。5.2. 测井完成后，应保持原来的提速等到仪器的探测臂完全收回后再改变提速。5.3. 测井完成后,应及时对仪器进行冲洗和保养(具体操作见“井径仪维护保养说明”部分)。5.4. 因仪器工作电压和张臂电压很接近，因此在使用中要特别注意。要使仪器工作，可在仪器正压供电停止20秒后，将电压在10秒内调到额定值；要使电机工作（张臂），将电压调到70V，20秒后再将电压调到90V即可。6. 井径仪机械维护与保养井径仪与其他井下测试仪器相比其结构较为复杂，安装及其调试都有很大难度，因此仪器一旦调试完好后，要精心维护保养，确保井径仪处于最佳状态，维护分日常维护和使用维护。6.1. 维护保养周期及要求6.2. 测井完成后,应及时对仪器进行冲洗和保养。6.3. 进行维护时,可拆部分请参考结构示意附图。6.3.1. 日常维护应三周进行一次；6.3.2. 使用维护保养应每次下井测试后进行一次；6.3.3. 整支仪器所用密封圈应每二十井次或使用一年后换一次,更换时应在专业技术人员的指导下进行。6.4. 日常维护日常维护是指已安装调试好的新仪器或经使用维护后的完好仪器，在平时不使用时的定期维护保养，在进行日常维护保养时，将仪器水平放置于三个仪器支架上，接通电源使仪器处于探测臂打开状态。6.4.1. 探测臂的维护保养：拆下两片可拆壳体检查芯杆、内外层推动杆以及它们的复位弹簧上是否有锈点。探测臂与探测臂架体之间，是否有锈蚀现象，如果有锈点应及时除锈，并涂抹防锈油。用手轻轻压下一个探测臂，使探测臂完好收回后再轻轻放开，同时观察芯杆进出是否灵活，有无卡滞现象，芯杆与推动杆之间是否始终紧密接触，芯杆在进出时有无漏油现象，芯杆端部调整螺母是否松动，如果有要及时排除，每个探测臂要反复压5-6次，40个探测臂要逐一检查排除故障。6.4.2. 扶正臂的维护保养：检查扶正腿与扶正器外壳之间有无夹杂物、锈蚀等现象。扶正弹簧是否有锈点，此处应去杂防锈，用手用力压