LOGIQ系统遥测通讯故障分析

蔺建华，苟晓峰，刘胜春，杨忠任

(大庆钻探工程公司测井公司　黑龙江　大庆　163412)



LOGIQ系统遥测通讯故障分析

蔺建华，苟晓峰，刘胜春，杨忠任

(大庆钻探工程公司测井公司黑龙江大庆163412)

摘要:由于测井现场环境的复杂多变，很多因素都会影响测井数据传输，而LOGIQ系统凭借着其更好的稳定性能够有效地处理这些因素对数据传输造成的影响。但当地面仪器自身出现问题时，数据传输就容易受到影响，进而衍生出其他故障现象，XRMI(增强型微电阻率成像测井仪)推靠器故障就是一个例子。在经过排查和分析之后，发现引发推靠器故障的原因并不在井下仪器和测井电缆，而是在地面仪器的调制解调面板。在排除故障之后仪器恢复正常工作。

关键词:LOGIQ; XRMI;推靠器;调制解调面板

0　引言

LOGIQ是哈里伯顿公司新一代的测井平台。LOGIQ系统使用新一代的快速链接遥测系统，采用ADSL技术，数据传输为以太网传输模式。当电缆长度为25 000 ft(1ft =304.8 mm)时，上传速度可达800 kbps，下传速度为30 kbps，仪器总线之间的数据传输速度为10 Mbps。LOGIQ可使用DITS遥测系统，并兼容EXCELL2000系列的井下仪器。

1　LOGIQ遥测系统及遥测原理介绍

LOGIQ遥测系统分为地面和井下两个部分。调制解调面板(DIMP)是地面部分的核心;伽马遥测仪(GTET 和D4TG)是井下部分的核心［1］，本文所探讨的问题使用的是D4TG井下遥测仪。工作时所有仪器均与井下总线相连，测井主机首先向井下发送指令，指令中含有井下仪器的地址(例如，XRMI的地址为6E00h)。指令经由测井电缆传输至D4TG中的下行变压器，然后经由井下调制解调器和总线控制单元处理后送至1553井下仪器总线。其它井下仪器通过井下总线获得指令后，即开始工作。他们各自采集、处理数据后，将测井数据送到1553井下总线上，并传送至D4TG中。随后，经过D4TG中的调制解调器调制、滤波、放大、驱动，数据通过测井电缆到达地面，进入DIMP。经地面调制解调器放大、滤波、解调，通过以太网集线器(ETHERNET HUB)送入测井主机［2］。

图1所示为LOGIQ系统DITS通讯结构框图。图中主要包括:上行数据接收器、下行数据传输器，电缆模拟器以及前置面板等。在信号发送部分，下行数据传送器从测井主机或内部图形发生器接收数据，数据在经过编码、数模转换以及功率放大之后将由测井电缆传输到井下遥测仪器。上行数据模拟器和电缆模拟器将会为内部或外部环路测试提供数据。

遥测系统使用7根缆芯传输信号。其中，1、2、4、5号缆芯在传输信号的同时也承担供电的任务，1至6号缆芯为下行信号传输，7号缆芯为上行信号传输。使用的缆芯相互对称，干扰较小。

图1　DITS通讯结构框图

2　XRMI成像测井仪简介

XRMI为哈里伯顿公司生产的增强型微电阻率成像测井仪，有六块极板，每个极板上有25个纽扣电极，6块极板共150个纽扣电极，探测深度为30 in(1 in = 25.4 mm)，分辨率为0.2 in，如图2所示。每个电极阵列包括上、下两排电极，上排12个，下排13个，两排相距0.3 in，相错0.1 in。在8.5 in的井眼中，其井壁覆盖面积为64％，分辨率为0.2 in［3］。

图2　XRMI成像测井仪

在测井过程中，仪器借助推靠器将极板推靠到井壁上，极板发射一交变电流，使电流通过井内泥浆柱和地层到达仪器上部的回路电极，极板中部的阵列电极向井壁发射电流，在推靠器及极板金属构件上施加一个同向的电位迫使阵列电极电流向井壁聚焦发射，如图3所示。测量的阵列电极的电流强度反应电极正对着的地层，由于岩石结构或电化学上的非均质性引起的微电阻率的变化。在测量过程中，沿井壁每0.1 in进行一次采样便得到了全井段的地层微电阻率信息。

图3　微电阻率成像测井原理

3　LOGIQ系统故障描述

某次测井作业中仪器遇卡，解卡后对仪器进行穿心打捞，截断了1 100 m左右的电缆，回到基地对XRMI仪器进行测试时仪器出现异常。具体表现为: XRMI仪器供电正常，仪器状态正常但推靠器打开与关闭出现异常如图4所示。初步判断是井下仪器出现故障，导致推靠器无法正常工作;地面仪器故障致使下行数据传输出现故障，致使井下仪器无法识别命令。

图4　XRMI推靠器命令异常界面

4　故障分析

首先对井下仪器进行了全面、细致的检查，检查结果证明井下仪器无故障。虽然本次故障的起因是电缆长度的大幅度减少，但由于地面仪器的调制解调器具有可适应不同长度及类型电缆的功能，而电缆自身的通断和绝缘经检查无故障，所以问题不在测井电缆上。

调制解调器的主要功能为双向地转换适合测井电缆传输的模拟信号和数字信号。在这个过程中，它必须校正由测井电缆所带来的数据失真。由于现场操作环境经常发生变化，调制解调器必须具有强大的功能以应对这些变化。现场操作环境的变化主要有:电缆长度的变化、电缆类型的变化以及井下温度的变化等，如图5所示。而其中影响最大的，即为上下行数据传输之间的信号串扰。这是由电缆带宽受限所导致的。在进行数据传输时，高频信号比低频信号更易衰减。所以就需要一个合适的均衡器来校正这种数据失真。均衡器放大高频部分比低频部分更多，这就使得在信号带宽上有一个近似平缓的响应。现在通常使用两种均衡器来校正这种数据失真(即模拟均衡器和数字均衡器)。

图5　数据失真因素框图

至此，我们可进一步判断故障原因在于地面仪器故障导致的下行数据传输故障。

而根据下行数据传输故障的不同现象通常有下列判断方法［4］:

1)发送命令时下行数据指示灯灭。在出现这种情况时，在发送命令的同时观察测试点BP0和BP1，如果没有信号，检查系统和电缆。如果有信号，证明调制解调器出现问题。还有一种可能就是下行数据指示灯的电路出了问题，这可通过观察下行数据监测输出来判断，本次测试时下行数据指示灯亮，进行下一步判断。

2)发送命令时下行数据指示灯亮且下行监测输出正常。当出现这种情况时，通过监测上行信号来判断电缆是否漏电。如果没发现可预见的漏电现象，立刻更换井下遥测仪器，本次测试未发现漏电现象，更换井下遥测仪器后故障依旧，进入第三步判断。

3)发送命令时下行数据指示灯亮且下行监测输出正常，信号均匀但电压较小。通常情况下，调制解调器会在电缆过短或没有电缆时减小输出信号的振幅。如果在使用长电缆的时候输出信号振幅过小，那就一定要确保内部开关设置为自动下行增益控制。如果调制解调器没有选择合适的输出电平，调到手动下行功率控制档位，手动调节合适的输出电平。如果下行数据通讯仍然故障，全面检查并修理调制解调面板。

如果输出信号不均匀，可能有以下三方面原因:首先，打开内部下行数据发生器并观测其驱动器输出，如果输出信号仍然不均匀，就需要对面板进行修理;其次，如果输出信号均匀，观察测试点BP0和BP1，如果下行数据被成功接收到，两个测试点都应有显示。如果只有一个测试点有显示(可能是BP0)，最有可能出现故障的就是测井电缆［5］;第三，就是井下遥测仪器出现故障，这就需要更多的故障细节来判断信号是在哪丢失的。

而本次测试显示输出信号不均匀，进而推测故障在地面仪器的调制解调器。对地面系统的调制解调面板(DIMP)进行详细排查，发现电压/电流监测面板(Voltage/Current Monitor)J7接头的10号插针脱落，如图6所示，该插针上端是下行(Downlink)信号线圈的3号缆芯线圈，最终连接电缆3号缆芯。

该针脱落，会导致DITS通讯下发指令时，3号缆芯无法得到使用。如图6所示为正常情况下的下行信号输出波形与三号插针脱落后的下行数据传输波形之间的对比。

由于DITS通讯的下行数据传输使用1－6号缆芯，造成了缆芯的数据传输不对称，在电缆长度发生较大改变时，造成下传指令报错。将插针还原，下发指令传输正常，如图7所示。XRMI推靠器可正常工作。

图6　插针脱落时的下发指令波形

图7　插针还原后的下发指令波形

5　结论

影响信号传输主要有三方面因素:噪声、缆芯衰减以及上下行信号之间的串扰。LOGIQ系统有效地避免和减弱了以上三方面因素对数据传输的影响。但当仪器自身出现问题时，信号在传输过程中就容易出现失真，以致下行数据不能有效驱动井下仪器或是上行数据无法完整传输到地面仪器中。本文中的XRMI推靠器故障的检查以及解决方案可为今后类似的故障提供一个可参照的解决方案。具体步骤如下:

1)在井下仪器出现故障后应首先测试井下仪器，排除井下仪器的故障。

2)若井下仪器无故障，再测试测井电缆的通断以及绝缘，由于本次故障是在测井电缆长度大幅度减少之后发生的，所以必须详细地检查测井电缆。

3)若以上两部分均正常，即可推断地面仪器出现故障。而数据传输故障则是地面仪器的常见故障，首先应判断是上行还是下行数据传输出现问题，然后再依据不同情况下的数据传输问题指示对地面仪器进行检查，逐个排除正常面板，直至最终发现故障所在并维修仪器。

参考文献

［1］程志信，张秋梅.LOGIQ测井系统遥测原理及常见故障分析［J］.石油仪器，2008，22(2): 50－53.

［2］陈勇.ADSL技术在LOGIQ测井系统中的应用［J］.石油仪器，2014，28(5): 42－45.

［3］冯亦江.增强型微电阻率成像仪(XRMI)在江汉油田中的应用［J］.江汉石油职工大学学报，2009，15(5): 82－84.

［4］哈里伯顿公司.DITS 2 MODEM PANEL SERVICE MANUAL.1993.(资料)

［5］鲍文辉，曹斌，等.LOGIQ井下仪器故障分析与解决［J］.石油仪器，2010，24(6): 47－49.

Telemetry and Communication Trouble Analysis of LOGIQ System

LIN Jianhua，GOU Xiaofeng，LIU Shengchun，YANG Zhongren
(The Wireline Logging Company of Daqing Drilling and Exploration Engineering Corporation，Daqing Heilongjiang 163412，China)

Abstract:The logging data transmission can be affected by many unstable factors of the well site.Based on the better stability，LOGIQ system can deal with these factors effectively.But the data transmission may be affected by instrument itself which would lead data transmission affected，and other problems such as the faulty of the XRMI eccentering arm arise.After the checking and analysis，it is found that the problem is not arising from the downhole instruments and the logging cable，but from the ground modem panel.The XRMI can return to work after solving the problem.

Key words:LOGIQ; XRMI; eccentering arm; modem panel

(收稿日期:2014－12－08编辑:韩德林)

第一作者简介:蔺建华，男，1986年生，2013年毕业于东北石油大学固体地球物理学专业，硕士研究生，现在大庆钻探工程公司测井公司从事测井现场资料采集工作。E-mail: linjianhua314@126.com

中图法分类号:P631.84

文献标识码:A

文章编号:2096－0077(2016)01－0060－04