SL1608补偿声波测井过程中的故障分析

1、SL1608补偿声波测井过程中的故障分析【摘要】SL1608补偿声波测井仪是用于测量 井眼周围从发射器到接收器间一段地层声波旅行时间 的测井仪。本文就测井过程中经常遇到的问题，结合 电路原理进行分析，以排除测井过程中的故障。【关键词】故障 ;电路 ;原理1.声波测井仪的组成和基本原理声波测井是通过测量井壁介质的声学性质来判断 地层的地质特性及井眼的工况，现已成为普遍的一类 测井方法。SL160萨波测井仪采用双发双收声系结构， 基本上消除了井眼变化和仪器在井内倾斜造成的影响， 它由电子线路和声系两部分组成。电子线路包括电源 电路、逻辑再生电路、逻辑解码电路、 发射控制电路、 接收电路和增益控制电

2、路，作用是产生强脉冲电压， 给声系发射换能器提供电能，让压电陶瓷晶体工作发 出声波信号，接收换能器接收到的滑行波信号经放大， 通过电缆传到地面；声系由四个发射换能器和两个接 收换能器构成，排列在上、下两端的为发射晶体 TXl、 TX1*、TX2*M TX2,中间为两个接收晶体 REC1及 REC2 发射换能器到近接收换能器间的距离称源距，接收换 能器间的距离称间距，源距由它们之间的晶体固定支 架保证，间距由小刻槽钢管控制。2.故障的提出及分析2.1 测井队经常遇到的问题有 整体波列向前，无法监测到标志信号；首波前后 窜且信号不稳定；换档不流畅；首波前干扰较大，易 抓错首波。2.2 问题分析(a

3、) 整体波列向前，无法监测到标志信号分析： 逻辑解码电路的输出使每次发射时间相对于 1&3 缆芯 传送的逻辑信号延迟1.1ms,优点是能有效克服1、3 缆芯逻辑信号的前后沿对缆芯 7 向地面传送声波信号 的干扰。A)整体波列向前，无法监测到标志信号， 可能的原因是地面系统的声波检测电路设置不当。以 SL6000型地面系统为例，它根据设定的监测电平来监 测标志信号。如果监测电平设置过高，监测到的标志 信号则可能是首波后的第二峰，故导致整体波列向前 且无法监测到标志信号。可更换下井仪器来判断是否 是地面系统故障。B)排除地面系统的故障后，如果整 体波列向前现象仍在，可调整井下仪逻辑解码电路的 1.

4、1ms延迟脉冲宽度。从逻辑再生电路送来的 L及L 非信号，经过或门后到单稳态触发器，产生 100us的 负脉冲。100us的负脉冲触发单稳态触发器U9B,得 到1.1ms的逻辑脉冲。1.1ms的脉宽是由单稳态触发 器U9B旁的R4 C4决定的。因此改变 R4、C4的大小 可改变1.1ms的脉宽，从而排除整体波列向前的故障。 C）无标志信号或信号小，SL6000型地面系统监测电 平就无法监测到标志信号， 也可能造成整体波列向前， 无法监测到标志信号故障。标志信号也是由逻辑解码 电路产生的，它由1.1ms信号触发单稳态触发器产生， 标志信号产生后输入到接收电路第三级放大器 A5的3 脚， A5 把

5、声波信号及标志信号混合后输出到功率放大 器823,输出到隔离变压器再经过一个10UF的隔直电 容输出到 7#电缆上。检查标志信号的产生及输出电路， 以排除产生该故障的可能性。（b）首波前后窜且信号不稳定分析：A）原理：接收道选通门受逻辑解码电路 RL及RL非信号控制， RL及RL非信号使得每次发射只选择 REC诫REC2的 信号放大。RL信号为高电平时，R2信号通过；RL非 为高电平时，R1接收信号通过。得到一组按照“上发 一下收、上发一上收、下发一上收、下发一下收”发 送的信号序列。当传到地面的信号不稳定，无法计算 时差时，即接收选通门坏或者 RL、RL非逻辑不正常。 B）先考虑RL RL非

6、逻辑不正常，检查逻辑解码电路。逻辑解码电路接收逻辑再生电路产生的 L及L非信号 后，经过一套逻辑电路变换，输出井下发射逻辑脉冲 T1, TI*及T2, T2*以及井下接收逻辑脉冲 RL和RL非、 RL*,用来控制发射信号和传送信号顺序。依次检查产 生RL和RL非信号的与门、或门、D触发器、单稳态 触发器等电路的输入和输出波形, 如果波形都不正确, 就检查逻辑解码电路的入口信号 L、L非。若L、L非 逻辑信号不正确,就检查逻辑再生电路；地面经过缆 芯 1&3 对 10 提供发射逻辑脉冲及接收逻辑脉冲,传 递至逻辑再生电路。在与PCM仪器组合测量时，接收 逻辑与发射逻辑分别是PCM仪器的12&13

7、对10;地 面设备所提供的逻辑脉冲是用来确定声系中换能器的 发射、接收顺序的。当这些逻辑脉冲沿着电缆向井下 传输时，由于受到电缆分布电容的影响，失去了原来 的形状。逻辑再生电路的作用是恢复这些脉冲的本来 面目，并经适当的变换，输出新的逻辑信号L及L非， 送至逻辑解码电路;依次检查逻辑再生电路各个器件 的波形，如果波形都不正确，就检查 1#、 3#缆芯上的 逻辑。如果是组合测井，还应检查连斜下发给声波的 逻辑；我们在SL6000型地面系统配接SL1608时，声 波信号总是窜，所有逻辑都不正确，检查 12#、 13#缆 芯上的逻辑是错误的，连斜通讯板上出来的声波逻辑 也是错误的。更换连斜单片机后，

8、声波逻辑恢复正常， 声波信号恢复稳定。C）经检查，如果声波信号不稳定 不是逻辑错误，则应检查信号接收板，考虑是否接收 选通门出了问题。信号接收板分为前置放大电路和主 放大接收电路，接收信号 R1、R2 首先被前置放大电 路放大，然后进入主放大接收电路的模拟开关 AD7510 进行选通。接收道选通门 AD7510 受逻辑解码电路的 RL及RL非信号控制：RL信号为高电平时，R2信号通 过；RL非为高电平时，R1接收信号通过。所以声波信 号不稳定，也可能是 AD7510损坏。更换AD7510，若 声波信号恢复稳定，则确定此故障是AD7510引起的。（c）换档不流畅分析：换档控制电路的换档电压 是由

9、电源变压器中心抽头和 10#缆芯提供。换档不流 畅，先检查 4#、6#贯通线对地绝缘情况，若二者有一 个绝缘低，则信号档位乱变；如果不是绝缘、换档开 关及换档电压的问题，则应查增益控制板。R1, R2把来自地面的换档信号分压后，送到换档电路。正的换 档信号通过放大送到单稳态触发器 U2A，产生一个宽 度为15ms的负脉冲，接到四位加减计数器U3的5脚， 其上升沿使U3加计数。同样，负的换档信号使U3产 生减计数。U3的输出A、B、C、D表示0到15的计 数。如果A、B、C D计数不正确，则换档不正确。检查增益控制电路各个器件的输入输出波形，更换问 题电子器件以恢复正常换档。(d)首波前干扰分析：SL1608与SL6000型地面 系统配接不好，普遍出现一个问题就是首波前的基线 过高，通过电缆后基线提高，造成首波抓错，影响声 波时差计算。发射同步干扰信号产生的可能原因有： 31 芯高压密封插头绝缘不好或污损， 容易使高压脉冲 在插头处对接收信号产生干扰，可清洁插头以减小干 扰；线路老化或布线的布置， 会影响干扰信号的大小； 发射换能器在产生一次声振动后，晶体的固有振荡周 期导致的余振会造成很大的干扰信号；120