TGR电缆遥测伽马测井仪故障维修方法探讨

陈华

【摘要】在测井施工中TGR电缆遥测伽马测井仪实际应用时，经常出现一定的故障，并对实际工作质量产生了影响。本文将对TGR电缆遥测伽马测井仪的特点及维修方法进行相应的研究与总结。

【关键词】TGR电缆遥测伽马测井仪；故障现象；维修方法

530快速测井平台系统是现今我国各个油田勘探开发中应用较为广泛的一类测井仪器。在现今石油工业不断发展的情况下，对于测井仪器的测量精度以及测量稳定性和提高测井时效方面具有重要意义。TGR电缆遥测伽马测井仪又是530快速测井平台系统中的关键测井仪器之一，它与530系统中的其它井下仪器配接完成测井作业。为了能够保证其具有更好的工作效率及效果，下面我对这些年该仪器日常应用中经常出现的问题以及对应的解决方法做深入的研究与探讨。

一、TGR电缆遥测伽马测井仪特点

TGR电缆遥测伽马测井仪是以T5模式的传输方式和地面系统进行通讯，在井下接收由地面计算机经电缆发送来的指令信息，經解调、处理后送各井下仪用户，接收由井下采集并送来的上传数据并进行处理、调制、驱动，最后经模式变压器配接电缆上传至地面计算机。同时提供自然伽马参数的测量。它和各仪器之间以DTB三总线的形式进行通讯，同时为井下仪提供模拟波形通路和井下仪供电通路。TGR电缆遥测伽马测井仪在530系统仪器串中的组合连接方式如下图1。

在图1中共用电子线路段1对来自伽马能谱探头、补偿中子探头、岩性密度及微球探头等探头采集的信号进行处理。

共用电子线路段2对来自连斜探头、双侧向探头、高分辨率声波等探头采集的信号进行处理。

TGR向下输出一组总线（俗称三总线），用于连接各井下仪器。地面计算机用特定的地址，经电缆后由TGR通过此总线与井下各仪器对话。井下仪总线DTB包括下行信号线DSIG、上行时钟线UCLK和上行数据通行线UDATA/GO，还有一根公共返回线。这里，下传指令与上传数据是采用双向半双工同步方式工作的。

在530系统里，下发指令和上传数据都是以帧为单位实现的，每帧数据包括下发指令和上传数据，上传数据中包含所有井下仪器一次的数据。一帧传完再传下一帧周而复始，而地面系统处理数据也是以帧为单位。所有仪器上传字数：三个参数1个字、电缆遥测仪2个字、自然伽马1个字、伽马能谱9个字、岩性密度13个字、补偿中子2个字、微球3个字、双测相8个字、双感应2个字、连斜7个字、井径2个字、每个字宽度160txs。

该仪器组成分两部分：第一部分TGR遥测部分包含模式变压器、电源板、AP01（模拟电路板）、AP02板（下行指令调解板）和AP03（上行信号处理板）；第二部分自然伽马电子线路由信号处理板、高压电源电路板和探测器组成。

二、仪器使用中常见的故障现象分析及维修方法

（一）TGR无缆头电压。无上下通讯

现象：给仪器加电时电流很大，没有缆压上传或者上传波形出现畸变。

分析：首先检测AP04板TGR电源提供的±24VDC直流电和±12VDC直流电均正常，而后检查AP01板上的互补推挽功放电路。因为下行信号和上行数据都需经功放电路馈往电缆向地面传输。其电路如图2。

功放电路由AP01板上的8只晶体三极管等元件组成。V1（A），V2（A）为输入级射随放大器，V3，V4为恒流源，分别作V2（A）、V1（A）的Re。V1（B）、V2（B）为共发激励放大器，V6、V7接成二极管作为两管的Rc之一部分，V1（A、B）、V2（A、B）为两只双三极管，有温度互补作用。V5、v8构成互补推挽共发放大器，两管的集电极结点为功放输出端，R19为Rc。图中N4（A、B、C）三只模拟开关在FRAME信号为低电平时（即指令下传期间）接通，使V1（A）、V2（A）基极短地，无信号（或干扰）输入到放大器，V1（B）、V2（B）各自的BE结短接，使V1（B）、V2（B）截止从而导致功放管V5、V8也截止，呈高阻抗输出，这就避免了下行信号经功放分流的损失。当FRAME为高电平时（即数据上传期间），三只模拟开关均断开，上行数据得以往上传输。

维修：初步检查AP01板推挽功放末级功放管V5和V8，焊下后用数字万用表检查三级管PN结，Rbc=011，Rbe=0il，PN结完全被击穿，经观察发现V5、V8散热片与三级管之间的导热硅酯完全干透失效，致使基级电流Ib放大，从而引发集电级电流Ic上升超过极限参数将功放管烧毁，由此也造成了电阻R15、R16、R17、R18烧毁。更换元器件V5、V8；R15、R16、R17、R18后。故障消除，电路正常。

（二）TGR无伽马计数

现象：通讯正常，“530快速平台便携式测试面板”显示伽马计数值为零。

分析：首先检测TGR电源±12VDC直流电。TCT遥测电路正常否。然后检查GR短节的高压值，如果高压值在仪器正常范围内，再察看晶体和光电倍增管有无损坏。使用示波器测量信号处理板信号输入端（sIGIN）有无输入信号波形。高压电路如图3。

维修：打开仪器钢筒取出保温瓶，检查±12V电源正常否。若正常，则断开探测器与高压电源之间的连线，用高压表测量“HVOUT”接线柱对地电压，测得高压不正常，仅有几百伏。再用高压表检查高压电源板的“HVIN”测量点，测得1000伏以上的高压，这有可能是电阻HRl内部断路、HWl损坏及高压滤波电容HC5内部短路，经过排查发现HC5（5100P/3KV）电容被击穿，从而拖垮“HVOUT”。更换HC5电容后，“HVOUT”高压正常，给仪器加电，伽马计数值正常。

在高压电源电路的检修中有两点需要注意，一是高压过高。高压过高可能使光电倍增管脱离坪区工作，导致仪器伽马计数率升高，若长时间工作，会使其性能下降甚至损坏。对策是调节电位器HW1使高压输出值在1500伏～1600伏之间。二是高压不可调整的原因。仪器长时间使用后晶体和光电倍增管等器件性能下降，还有更换光电倍增管后，探测器的工作电压都需要重新调整，而调节电位器HW1或高压模块的损坏都能造成高压不可调整。

（三）TGR无通讯信号同时也无伽马计数值

现象：连接“530快速平台便携式测试面板”后，给仪器加电，发现面板上SYN灯（同步信号灯）不闪烁，即表明无通讯信号，并且GR计数显示为零值。

分析：打开仪器钢筒，取出保温瓶，首先检查电路板上元器件有无松动，然后震动仪器，观察到SYN灯正常闪烁，再用电吹风机对AP03板加热，SYN灯停闪，通讯中断；停止加热后，冷却1分钟后，SYN灯恢复闪烁。通过这些检查初步怀疑问题出在AP03板上。

AP03上的帧起始电路、帧时序电路、上传时钟信号发生器、GO脉冲形成电路、上传数据探测器、端头电压A/D变换电路、状态字2、状态开关、状态字1、帧同步模式FSP和CRC形成电路、帧同步模式转变开关、双相信号形成电路、信号交换电路及AP01板上的波形信号开关电路、功放等电路起着上行数据传输的作用。AP03板温度性能的下降，直接影响了仪器的正常工作，即在“530快速平台便携式测试面板”造成无通讯信号和伽马计数值显示。

维修：将TGR线路放入烘箱中做加温实验，当加热到100℃时，仪器出现异常一SYN灯停闪，无通讯信号和伽马计数值。更换上新的AP03电路板后，给仪器加电，再做加温实验2小时后，仪器恢复正常。

三、TGR仪器常见故障及维修方法总结。见下表

四、结语

在上文中，我们对仪器的特点及维修方法进行了一定的研究与探讨，在实际测井应用中仪器发生故障时，还需要我们能够把握上述重点，以快捷高效的工作方式确保仪器正常运行，这样就可以在油田施工生产中发挥最大的效益和作用。