D4CG独立四臂井径仪原理及常见故障维修

2019-07-03刘书涛

石油管材与仪器 2019年3期

刘书涛

(中原石油工程有限公司地球物理测井公司河南濮阳 457001)

0 引言

D4CG独立四臂井径仪是530 快速测井平台系统中的重要仪器之一，可同时测量相互正交的4个方向的井眼的半径，与井眼的方位资料一起，可以得到井眼轨迹和井眼形状(即井眼几何形状)，以便于正确估算固井材料的用量，把握井壁塌陷等信息，满足许多油井工程的特殊需要[1-3]。随着石油市场的回暖，中原探区测井任务量快速增加，由于仪器的使用频率变大，且很多仪器存在器件老化问题，仪器故障率大大升高。作为仪修人员，掌握该仪器的仪器原理以及常见故障现象分析、处理方法非常必要。

1 仪器组成与原理

D4CG独立四臂井径仪由电子线路和探头两部分组成。线路中含有三总线接口电路，可以独立实现和遥测短节的通讯，无需公共线路。D4CG独立四臂井径仪可以接在仪器串中遥测短节以下的任意位置。D4CG独立四臂井径仪原理框图如图1所示。

遥测短节通过三总线将地面下发的推、收控制命令通过接口电路解编后，产生相应的控制位，控制对应继电器动作，从而实现推靠、回收、测井不同状态的切换。电动机和电磁阀驱动液压系统，实现四条井径腿的推靠和回收。控制电路、电机、电磁阀以及液压系统任一处出现故障，都会影响井径腿的开合。

测井时，井径腿的活动联动各自的电位计，产生随井眼半径变化而变化的四路电压信号，该信号由信号采集板通过压频转换数字化，再由三总线接口电路将数据传输到遥测短节，遥测短节将其编码并最终上传给地面系统。

测井中，造成上传井径数据错误的原因多为电位计绝缘不好，其次为三总线接口电路器件故障。

图1 独立四臂井径仪原理框图

2 故障分析与处理

2.1 井径腿不能正常推靠、回收

故障现象1：车间通电检查D4CG独立四臂井径仪，井径腿处于收拢状态，下发推靠指令，并供辅电，井径腿不能正常打开。

处理办法：三总线接口电路如图2所示， U3负责上传井径数据，U2将下发指令进行电平转换，U1解编指令产生井径开关控制位B0、B1，并送至井径腿开关控制电路。

图2 三总线接口电路

井径腿开关控制电路如图3所示。控制位B0、B1由反相器(4069)进行两次反相，并由三极管(V1、V2、V3、V4)驱动，控制继电器(K1、K2)动作，将地面仪器下发的115V交流辅电连接至电机或电磁阀。

电机通电时，启动电容使电机开始转动，而后主绕组使电机持续转动。在电机的带动下，油泵驱动液压系统回收测量臂[4]。电磁阀通电时，液压系统泻掉压力，测量臂在主弹簧的弹力作用下实现推靠。

维修实践中，首先用示波器或万用表检查U1的14、13脚输出的B0、B1电平是否正确。

B0、B1电平如不正确，更换U1或U2；如B0、B1正常，则检查井径腿开关控制电路。

以B0信号为例，用示波器逐级检测。当B0为高电平时，两个反相器(4069)的输出分别为低电平、高电平，V1导通，其集电极输出低电平；V2导通，其集电极也输出高电平。继电器K1闭合，即脚6与脚1导通，脚3与脚8导通[5]。

当B0位低电平时，各级输出与此相反。如果哪一级的输出或状态异常，则更换对应器件。

如果线路部分正常，则应拆卸探头，重点查看电磁阀的连线是否断开，以及电磁阀是否被烧毁。如电磁阀有故障，则将其更换即可。

故障现象2：车间通电检查D4CG独立四臂井径仪，井径腿处于打开状态，下发回收指令，并供辅电，井径腿不能正常回收。

处理办法：下发回收指令，供辅电时，听一下探头电机是否有转动声音。如电机不转，则仿照故障现象1的处理方法检查接口及开关腿控制电路。如电路部分正常，则拆开探头检查电机及其启动电容是否完好。供辅电时，如能听到电机转动的声音，则应拆开探头检查油泵及液压系统是否正常，发现故障更换相应配件即可。

图3 井径腿开关控制电路

2.2 井径数据错误

故障现象：车间通电检查D4CG独立四臂井径仪，上传井径数据为死值或数值跳动。

处理方法：探头电位计原理图如图4所示。4个电位计并联到+12 VDC电源上，电位计滑动触点与测量臂联动，井径变化可以引起电位计触点的移动，从而输出4个变化的可以反映井径大小的直流电压信号CAL1、CAL2、CAL3、CAL4[6]。井径电压信号输入到数据采集及AD转换板上，经多路选通，压频转换，整形，计数，并串转换，数字化形成上传数据，由接口电路驱动上传到UDATAGO总线上[7-8]。