ATLAS 5700声波电子线路仪器1667EA故障及维修

何小冬 易新民

(中国石油川庆钻探工程有限公司测井公司 重庆)

ATLAS 5700声波电子线路仪器1667EA故障及维修

何小冬 易新民

(中国石油川庆钻探工程有限公司测井公司 重庆)

文章基于仪器维修工作实践总结出ATLAS 5700声波电子线路仪器1667EA的故障检测及排除故障的维修方法步骤。

仪器维修;1667EA;WTS;声波测井;电路;通讯;波形

0 引 言

声波测井广泛用于石油勘探测井,裸眼井声波测井对全波分析可以获取更多的地层声学性质,最普遍的是用地层的纵波速度来识别地层的岩性和计算地层的孔隙度;套管井声波测井利用声波的幅度来检测水泥与套管的胶结质量。为了提高进口仪器设备的使用寿命就必须提高加强维修保养[1]。

1 1667数字声波电子线路简述[2、3]

1667EA数字声波电子线路是ATLAS一支对阵列声波信号进行数据采集声波测井仪器,仪器命令和数据由WTS仪器接口标准通过3514XA遥测通讯短节与ATLAS ECLIPES地面测井系统进行通讯的声波测井仪器。采集的阵列声波数据通过WTS(Wileline Telemetry System)模式M5送到地面系统,其余的通信(命令、下传参数等)由WTS模式T2来完成。1667EA中的单片机根据地面系统下传的采集参数对DAL 1680MA,DAC,MAX等进行发射探头、接收探头的选择,通道增益和衰减的设置,然后对四道声波信号进行采样,组织好数据后等待地面命令的到来,将整组数据上传给地面系统。整个电子线路由电源电路,WTS遥测I/O接口板,CPU主控板,4通道A/D转换板,时序逻辑控制板组成。CPU主控板包括CPU,SRAM,FIFO,编码译码电路,发射控制电路等部分。线路组成框图如图1所示。

图1 1667EA电子线路组成框图

由于1667数字声波电子线路的所有工作都是受地面系统控制的,包括发送参数表和数据采集,所以地面系统与井下仪器的通讯尤为重要。因此这里认为地面系统工作是正常的,地面系统与井下仪3514的通讯是正常的,且1667EA与1680MA声系相连,3514XA和1680MA声系均正常,仪器只有通讯不正常、数据采样不正常两大块故障现象。在此为条件下对出现的故障现象进行分析判断。

2 故障分析判断[4]

2.1 通讯信出现不正常

当1667EA通过3514XA短节与地面系统相连时,在地面系统采集控制命令的作用下,应能通过模式5将采集的数据上传给地面系统(由于与1680MA和声系相连,应有确定的声波波形上传),地面系统通过显示的指示标志,确定整个系统通信是否正常,若此时地面系统对1667EA上传的数据(模式5)有解码出错标志(O/T或NVM红色错误提示),说明通讯不正常,首先检测+5 DCV电压是否正常,如WTS板和CPU板的+5 DCV电压都正常,那则有几种可能的故障会导致整个通讯的不正常。

2.1.1 1667EA的模式T2通讯信不正常

因为模式2通讯功能不正常,1667EA就不能正确地接收来自地面系统的命令和数据,从而使得1680MA声系不能工作,听不到声系发出有节奏的“啪啪”声。

可以采用追踪法来确定哪部分电路有故障。首先用示波器观察TP4或TP6有无信号,若无通信信号,说明变压器T1有故障或者1667EA与3514XA连接有故障;若有通信信号,则继续观察UDI(IC11-8)有无通信数据信号。若无通信数据信号,说明元件IC1有故障或者遥测通信接口芯片6408有故障,通过更换器件来排除故障;若有通讯信号,则观察TD08(IC11-3)、VW(IC11-1)等信号,若这几个端子没有脉冲信号,表明遥测通讯接口芯片6408有故障,更换之;若这几个端子信号正常,则有可能IC1和U11有故障,先观察IC1-67和IC1-16信号正常否,若IC1-67没有振荡信号,则晶体振荡器IC2坏了,应更换;若IC1-16为低电平,则它使单片机一直处于复位状态,说明IC42(或182945的C42)有故障,应更换此器件;接着观测VM信号,若有脉冲信号,说明单片机已接收命令,听不到声系发出有节奏的“啪啪”声,说明单片机接收命令或数据有误,这时可更换6408(IC11)芯片或单片机80C196。若单片机、时钟和复位电路正常,问题就有可能出现在数字逻辑部分,尔后再作进一步分析。

2.1.2 1667EA模式T2通信正常,但模式M5通信不正常

因为模式T2通讯信功能正常,1667能正确地接收来自地面系统的命令和数据,能触发声系发出有节奏的“啪啪”声,能上传数据。但地面系统模式M5显示通讯不正常,则有可能地面系统模式M5的增益设置不当,也有可能1667模式M5通讯功能不正常。这里仅讨论1667模式M5通讯功能不正常引起的故障原因,且故障排除在正常测井方式下进行。

一旦发往地面系统模式M5有故障,首先检测遥测通讯接口芯片6409有没有正常工作,检测IC12-15是否为低电平,若为高电平,则可能IC27有故障,应更换IC27;若为低电平说明遥测接口芯片6409已使能,然后检测IC12-4和IC12-16有否数据信号和时钟,若没有说明6409没能正常工作;若有数据和时钟信号说明6409编码这部分工作正常。接着检测其输出/BZO(IC12-18)和/BOO(IC12-19)是否有数据信号,若没有,说明6409不正常,更换之。同时应拔出WTS I/O板上IC3,再检测IC12-18和IC12-19,若没有可以认为6409已坏,立即更换。

若有信号说明WTS I/O板上IC3影响IC12的输出,更换IC3。若IC12-18和IC12-19输出正常,再检测IC3输出,若IC3没有输出信号,说明IC3已有故障,更换之;若有信号继续检查后续信号,检查TP18和TP20,再将用示波器检测TP15(将示波器的地接TP17),若有信号,说明整个模式M5通道是正常的,否则T3、D3、D4等器件有故障。若整个模式5通道信号的电平均正确,此时地面系统再进行学习,调整增益,整个模式M5通讯仍不行,则问题往往单片机(IC1),可能就没有发出正确的数据。所以对于模式M2和模式M5通讯不正常情况,快捷的方法就是更换IC1、IC11和IC12,若仍不正常,就更换电路板。

IC12 6409输入输出信号时序如图2所示。

图2 IC12 6409输入输出信号时序

2.1.3 1667EA模式M5的通讯时有时无故障

通讯时有时无故障情况很麻烦,主要体现在:接线连接不良,虚焊,IC芯片未固定好,元器件温度性能差等因素所制。

2.2 声系不发射和地面系统显示的波形不正确

一旦1667EA与地面系统通讯正常后,1667就能正确接收地面发来的命令和数据。从而进行有节奏的工作,即触发声系发和采集声波信号,然后送往地面系统进行显示。

2.2.1 声系不发射

这里认为1680MA电路工作是正常的。

1667EA一旦有节奏地接收来自地面系统的采集/上传命令,声系就应产生有节奏的“啪啪”响声;若没有“啪啪”响声,则检测P1.7(IC1-32)有没有规律的正脉冲(20μs宽)出现,若没有说明IC1-32引脚坏了,更换IC1;若有有规律的正脉冲,再检查IC6-4(MSYNC)有没有正脉冲信号,若没有则声系不发射,更换IC6;若有说明1667和1680连接不可靠。

2.2.2 地面系统显示波形不正确,增益设置不正确

地面系统显示的声波阵列波形正常情况下如图3所示。

图3 声波阵列波形显示

2.2.3 一道或二道没有波形显示或显示乱,其它

几道波形显示正常

这说明对1680MA的设置均正确,直接缓存FIFO以及控制电路均正常,问题就可能出现在A/D采样通道。测量相对应的A/D采样道的输入,即U3的7,31,19,24引脚,若没有声波信号,则前级的跟随器有故障,更换相应器件;若声波信号正常,说明此道的A/D转换器件有故障,更换之。

2.2.4 地面系统没有波形显示更新

这里认为1680MA已将正常波形送到A/D采集板,若出现地面系统没有任何波形显示,有可能出现下列公共故障:

没有采样脉冲,应检查A/D转换器XM-7672引脚的第19,20脚,若没有采样脉冲,则说明采样控制电路(U3)可能有故障或主控板与A/D采集板之间连接有问题,检查连接是否连通,若连通则U3有故障。

A/D采样板的控制电路有故障,因为采样控制电路有故障,不能将A/D采样结果存入FIFO中,从而不能将有效的声波数据加以组织,此时可检查U1-9有没有写脉冲信号,若没有则检查U3-36有没有脉冲信号,若此端没有信号,是不能将A/D采样结果写到FIFO中,更换U3;若此端有信号,说明U1有故障,更换U1。

复位电路有故障(182486板IC42异常),复位电路IC42-7的复位信号异常CPU IC1能工作,但它不能产生一个正常的数据交换使能信号(SWAP ABLE)到IC17-11/LOAD的使能端,从而不能正确读取数据,造成波形显示大M形形状的死波形。

2.2.5 地面系统显示的全部声波波形混乱

这可能作为直接缓存的FIFO有故障,或者与数据总线相关器件如主控板上的U3-7,31,19,24可能某个引脚有故障,从而使地面声波显示混乱。2.2.6 地面系统显示的声波波形好、坏交替

这可能是作为存声波数据处理结果缓存的(IC8)和(IC9)交替切换所引起的,可能其中有一片缓存有故障,可通过更换芯片来排除。也可能单片机的P1.0端口有故障,应测量之,若信号不对则更换单片机。

2.2.7 电源工作不正常

+5DCV电源不正常造成1667EA不能建立通讯;+/-15DCV电源不正常会导致声波波形异常。电源电路最多出现问题的地方是,电容C11,C12,C13,C14,三极管40385 Q1,Q2,Q4。

3 结束语

总上所述,仪器维修判断故障方法依次直观法,检测电源,检测信号,加温试验检测等步骤。直观法就是观察仪器电路是否有烧焦的元器件,插件是否松动,线是否破损,接头是否接好,焊点是否虚焊,电路板固定螺丝是否脱落或其他导电物品落在仪器中,闻闻是否有异味,摸摸某些元器件是否发热过高等直接可感受得到的情况。检测电源就是检测电源输出直流工作电压+5DCV,+/-15DCV是否正常,到各电路板上的直流电压是否正常。检测信号就是检测各电路板上的输入信号是否正常,输出信号是否正常,各测试点信号是否正常,控制信号是否正常等。加温试验检测就是受温度影响才出故障的仪器对其各部分或某些元器件依次加温检查找出故障所在。

[1] ATLAS ECLIPS 5700 OTM测井系统参考资料.2000(资料)

[2] 胡 澍.地球物理测井仪器[M].北京:石油工业出版社,1991

[3] 杨礼英,陆六刚.测井仪器[M].北京:石油工业出版社,1982

[4] 庞巨丰,李长星,施振飞等.测井原理及仪器[M].北京:科技出版社,2008

P631.8+3

B

1004-9134(2010)06-0085-03

何小冬,男,1974年生,工程师,1998年毕业于江汉石油学院电子仪器与测量专业,现在中石油川庆钻探工程有限公司测井公司从事技术工作。邮编:400021

2010-04-07编辑:梁保江)