MRIL核磁共振仪器典型故障分析与解决

MRIL核磁共振仪器典型故障与解决 MRIL 钱栋梁 鲍文辉 宋长强 宗 飞 闫明琦 郑琦怡 (中国石油测井有限公司长庆事业部 陕西 西安) 要:MRIL 核磁共振仪器测量地层孔隙度，并提供地层总孔隙度的组成分量。通过对所测结果的分析计算，可以得 摘 () 到重要的储集层参数，包括渗透率以及在可动流体空间内流体 油、气、水的类型和体积。文章结合理论与实际介绍了MRIL 在使用过程中所遇到的一些典型故障及解决方法。 关 键 词:MRIL 核磁共振;增益;直流高压;CHI 值 ()中图法分类号:TN912 文献标识码:B 文章编号:1004-9134201203-0093-02 W5 交流主电时，电流大，而电压上不去。地面供电 0 引 言 面板的零表摆动不正常，也不能回零。 (1)绝缘通断因素影响 核磁共振测井在我国的应用已经有十余年的历 仪器主电源通过 1，2 和 4，5 缆芯供 110VAC50史，对我国复杂油气藏测井评价以及石油测井技术本 或 60HZ 的交流电，也就是 W5 供电，W5 供电模式 身的发展都做出了有目共睹的积极贡献。哈里伯顿公 司所生产的 MRIL-P 型核磁在中国各大油田也得到了 如图 1 所示。而核磁发射所需要的大功率的直流电源 大规模的应用，因此如何在仪器出现故障时能够快速 则通过 1，2 和 4，5 的中心抽头供电，也就是所谓的准确判断故障，及时修复仪器，从而保证测井生产便 W2 电源。因此，第一步就应该是检查缆芯 1，2，4， 显得尤为重要。本文结合核磁仪器使用过程中出现的 5 的通断绝缘情况，保证电缆头，电缆头，滑环，地 供电不正常、增益值为 0 或过小、CHI 值跳变等典型 面面板内走线均要达到绝缘要求。疑难故障，进行了探讨与分析。 1 核磁仪器简介 核磁共振成像测井仪，是利用核磁共振(NMR) 原理测量地层孔隙度，并提供地层总孔隙度的组成分 量，如粘土束缚水、毛细束缚水和可动流体等。通过 对所测结果的分析计算，可以得到重要的储集层参 数，包括渗透率以及在可动流体空间内流体(油、气、 1 水)的类型和体积 。 Halliburton/Numar 公司的核磁共振测井仪(MRIL) 图 1 W5 供电模式是一种新型的磁体和天线结构，其磁场为梯度磁场， (2)电容短节 MRCC 故障 具有较高的核磁共振测井的信噪比。它由电容短节 (MRCC)、电子线路(MREC)以及探头天线(MRSN) 在确保电缆及 DTDD 张力短节和 D4TG 遥传短节 三个主要部分组成。 上接头 13，14，16，19 芯间绝缘良好的情况下，则 可对照 PM-1 表对 MRCC 电容短节进行检查。 电容短接起能量存储作用，其电容值用电容表从 2 典型故障分析 电容短接下接头的 22(，)和 34(,)之间测量应 为 3.2mV。电容短接除了 12 个电容模块外，还有一 2.1 仪器不能正常供 W5 交流电 个 CROSSOVERFILTER 模块，此模块主要是对电源 故障现象一般表现为仪器连接完毕，给仪器供 第一作者简介:钱栋梁，男，1984 年生，助理工程师，2007 年毕业于四川大学电子信息学院，现在中国石油测井有限公司长庆事业部仪修中心 从事 LOGIQ 成像仪器维修维护工作。邮编:710200 常工作的发射器模块，继电器模块，HELPER 模块等 供电进行滤波以保证回波信号的质量，由于核磁供电 电流大，L1、L2 漆包线较细，容易被击穿从而导致 进行检查。 供电短路，使 W5 不能正常供电。 (1)发射器模块 若 L1、L2 被击穿烧坏或者短路，可直接把线圈MRIL 有两个独立的发射器模块，两个发射器模 L1 和 L2 短路的抽头从板子上焊开，将两端直接用直 块输出频率相同、幅度相同(各自输出的脉冲是等幅 通线短路即可。例如，E1 和 E2 发生短路，则将电路 的)但相位不同 RF 脉冲信号，经发射器滤波器模块板上 E1E2，和 E7E8 从板子上焊开，将 E1(黑)和 滤波变成正弦波后送到天线接口模块。在天线接口模 E7(黑)直通;E2(蓝)和 E8(蓝)直接直通即可， 不会影响上井使用(CROSSOVERFILTER 模块图略)。 块中，通过组合变压器 TR1，将两个发射器模块输出 的发射脉冲组合相加，合成为一个发射脉冲。2.2 增益值异常，为 0 或者特别小 判断发射器模块的好坏，最简便快捷的办法便是 故障现象一般为仪器供交流主电正常，通信正 利用电阻法。用万用表测量电子线路上接头的 22 芯 常，但增益值为 0 或特别小，导致不能进行扫频。 (红表笔)和 34 芯(黑表笔)，若电阻值为 2.3 k ,增益是由射频天线感应到的信号幅度与测试线圈 2.5 k ，说明发射器模块完好;若电阻值太小，或太 发射的信号幅度的比值。仪器 DPS 控制器产生一个 大，则说明发射器模块存在故障，有可能被烧坏。 精确的参考信号(称作刻度信号或增益信号)，用于 (2)继电器模块测试天线增益和电子线路的系统增益。 继电器模块将地面供下的直流高压与核磁线路 (1)插针检查MREC 和电容短节 MRCC 隔离开，只有当仪器发射 首先断开探头，接上电子线路检测器 VERFIER， RF 脉冲时，需要此高压直流电时，才将其接通。它 若增益仍不正常，则可判断电子线路有问题。将电子 2 。 由装在一个短屏蔽罩中的单块电路板构成 线路抽芯后，应先检查各抽头之间连接是否稳固，特 在 CLASS 软件系统下，点击 ATTACH，软件显 别是 SIMC 类同轴接头间由于位置比较紧凑，针很细， 示吸合成功后，加 40 VDC , 100VDC 直流电压，但 容易出现接触不好的现象。 在核磁主窗口 HVMAX，HVMIN 显示电压值为 0，这 (2)增益参考线与天线接口模块 应用增益参考 线可判断出是否是天线接口板烧坏 种情况说明继电器模块内两个高压继电器没有吸合， 引起的增益值异常。将天线接口板从电子线路上断 开，直接把增益参考线接到前置放大模块的下端，此 在现场进行紧急修复时，可将继电器模块的 K1 和 K2 时的增益值若为 560 左右，则可判断出天线接口板坏 继电器的 7 脚和 8 脚直接短路，也就是说，将从测井 掉。 电缆 1，2 和 4，5 中心抽头下去的 W2 直流电压直接 天线接口模块由上下两块电路板组成，A2 板为 接到了 E6 和 E7 端，直接跳过两个继电器，让仪器继 低压信号，A1 板为高压信号，A1 和 A2 板之间用导 续工作，完成测井。 线连接。A1 板上的两个重要部件 TR1 和 TR3 变压器 2.4 测井过程中 CHI 值跳变安装在金属散热体上即模块外壳上。在回波信号接收 期间，它将来自 RF 天线的 NMR 信号输出至前置放 故障现象一般为仪器测井过程中，在井眼正常的 大器模块，并在大功率的发射脉冲发射期间对前置放 目的层段，CHI 值出现跳变(大于 3)现象。 大器电路进行保护。因此，在供直流高压 600V 使天 CHI 值是测量软件理论计算的指数衰减曲线和实线发射时，一些意外情况，如突然断电，误操作等都 3 际测量的指数误差曲线拟合程度的好坏 。通常 很容易对天线接口模块造成损伤。 情况下，在目的层，CHI 值应小于 2。若在井眼状况良 2.3 通迅正常，增益值正常，但不能供直流高压 好的目的层 CHI 值出现跳变，说明测井过程中，仪器故障现象一般为仪器供交流主电正常，通迅正 回波信号受到了干扰，可从从几个方面进行故障排除。常，增益值也在 400 , 600 的正常范围内，但是不能 (1)严格控制测速不超过 1.5 m/min。 供 600 V 直流高压。 仪器供交流主电正常，通迅正测井过程中，选用 D9TWA 观测模式，若测速过 常，增益值正常， 快，无法使地层氢原子完全极化，实现扳倒，从而使 说明仪器所有低压模块都能正常工作，仪器不能供直 回波接收信号变弱，影响 CHI 值。流高压，说明仪器天线无法正常工作，其脉冲发射路 (2)扶正器问题。 灯笼扶正器必须根据井眼大径出现故障，我们首先应该对影响和控制天线进行正 小调整固定环间距。 硬翅扶正器不能用顶丝固定，须固定上下固定环使硬 翅扶正器保持 2 cm , 3 cm 间隙，并能自由转动。 (下转第 96 页) 全贴靠井壁，造成 x0 测量值偏低。经多次测井试验 球仪器仅下井一次耗时 1.5 h 测得的， x0 曲线质量 明显改善。 确认将单臂微球推靠器的主弹簧更换型号为 8mm 的 弹簧，既能满足增大推靠器推收张力的需要，又能满 足不让极板被卡坏的要求。 3.2 测量电路的线性不良问题 I0 测量放大器的作用是将主电流的大小线性地转 换成电压信号，它采用的是带通滤波器，一方面使失 调电压不会在输出变压器 T9 内产生电流而包河北， 另外一方面可以有效滤除地电干扰及组合测井时的双 2 侧向信号的干扰 。通过分析和调试发现，调节 3106 电子线路检波板中的 I0 测量放大器电路 6 和 4，即 图 3 HX99 井微球测井曲线对比图 能适当减小 I0，又能保证 x0 良好的线性，如图 2 所 示。 4 结论和效果 1)2011 年，由于完善了 3106 单臂微球测井仪器 的性能，截止到 11 月底，微球仪器共测斜井 46 口， 测直井 3 口，测井一次成功率 96,，测井曲线优等率 达到 92,，有效解决了微球在复杂斜井测不好甚至 测不成的历史难题。 2)与 2010 年同期相比减少微球极板消耗 18 块， 减轻了仪修工作强度，完井单井平均节约测井工时 3 h，既确保了测井曲线的质量，又降低了测井的安 图 2 3106 微球 I0 测量放大电路图 全风险，经济和社会效益十分显著。 3.3 极板易被撕裂的问题 为改变极板易被撕裂的被动局面，除了控制测井 速度，还必须重新加工微球极板保护托架，即在 参 考 文 献原托架上部两侧加两个保护翼，以保护极板在仪器上 [] 提过程中不被拉伤，经测井使用，效果显著。每块极 1柯仲英，姚士勇，李国顺. WQ85-5 微球推靠器常见故障及 []解决办法 J. 石油仪器，2004，18 (5) 板的使用寿命由原来的 1 , 3 井次提高到 3 , 5 井次 [] 2陈 斌，李雨田. CSU-DRS 液压探头替代 5700-3106 微球 以上，测井成本明显降低。 []仪器机械推靠探头 J. 石油仪器，2001，15 (2) 在 HX-99 井测得的部分微球 Rx0 曲线，如图 3 所 [] 3柯仲英，姚士勇. WQ85-5 微球推靠器常见故障及解决办法 示。图中左边一条 x0 曲线是用普通托架微球仪器起 []J. 石油仪器，2001，15 (5) 下井 6 次，损坏 3 块极板，耗时 10 h 测得的，曲线明 显有跳;而右边一条 x0 曲线是用改进的保护托架微 (收稿日期:2011-12-08 编辑:梁保江) (上接第 94 页) 仪器故障排除过程中，把握住这两点因素在结合核磁 (3)B1mod 调节问题 理论知识进行分析，就容易判断出现故障点，排除问 题。 B1mod 设置为刻度时得到的 B1peak(1.2 ms)值 的 95%，调节 BIMOD 时 AM 由小到大调节逐步调节 参 考 文 献 到位，不应一次设置过高。从而获得最大的信噪比， [] 1王会平. MRIL-P 核磁共振成像测井仪器. 2007 (资料) 减少对 CHI 值的影响。 [] 2Halliburton. Magnetic Resonance Imaging Logging System- Prime Maintenance Manual，1999 (资料) 3 结束语 [] 3肖立志，柴细元，孙宝喜，等. 核磁共振测井资料解释与 []应用导论 M. 北京:石油工业出版社，2001 由于核磁仪器存在高压供电发射电路，所需功率 较大，容易出现故障，并且测井所采集的回波信号非 常弱小(大约为 15 uVpp)，易受外界干扰，所以，在 (收稿日期:2011-12-03 编辑:梁保江)