论文部分内容阅读
摘要：数控射孔取芯仪（简称 C 型射孔取芯仪）是仪器厂生产射孔取芯地面系统。该系统可完成常规电缆射孔、单芯、多芯组合校深，抗震一次校深射孔，井壁取芯以及其它定深任务。本文分析了数控射孔取芯仪在使用过程中因原设计抗干扰能力差，造成射孔弹不能起爆，造成施工失败。通过对现场应用数据的采集和现场故障现象分析，通过对恒流源，电压监测和抗干扰电路的改进，使该仪器故障得到解决，为确保生产队伍顺利施工，提供了可靠技术支持。
关键词：射孔取芯仪；井壁取芯；处理系统；仪器故障
数控射孔取芯仪，其特征是在机架上面装有起爆器、监视器、综合控制箱、键盘、工业控制计算机、点火换档变压器、双踪示波器、深度箱、测量模块箱、热敏绘图仪、系统电源、表头板、及不间断电源组成，其测量时由井下电极信号通过电缆由综合控制箱送给测量模块箱进行处理。$本发明克服了现技术中仪器功能单一，机械测量精度低，对于干扰信号分辨不清，造成误射孔，取芯的缺点并可实现计算机操作与管理。
1 仪器工作原理
该仪器分为计算机数据处理系统，信号采集面板，信号模拟面板，USB 模拟面板，A/D 板，深度面板，深度转换面板，其中前四项安装在同一母板上，通过非总线方式进行数据传输。其中深度面板和深度转换面板安装在一个深度箱体内，通过航空接头与相应的外部深度系统相连接，电源单元和射孔取芯单元为独立箱体，分别固定在仪器架构内，信号的传输和接受是通过射孔面板的10芯插孔和每个箱体背面面板航空插座进行连接。具体信号流程为：地面系统和井下仪器正常工作时，井下仪器的信号经电缆传输到地面的绞车环环部位的四环道，经过滑环后送入电阻率面板的 XP4接线，由 XP3输出，送到射孔面板的 XP3接口，然后送入射孔面板的脉冲道，送入脉冲道后对信号进行放大，整形，限幅后进入下一级的 A/D转换，经转换后的信号为计算机识别的5伏信号，经射孔面板后由 XP6端输出，送入计算机数据处理系统进行处理。具体射孔箱体面板参见图1，信号流程图参见图。
2 故障现象的分析
该设备在现场施工时，特别是电缆传输射孔时，很容易产生计算机系统死机，起爆仪起爆后井下起爆雷管不能起爆，造成射孔失败。针对这两类故障，开展分别的在线检查，具体如下，对计算机开机正常工作后，通过电缆连接雷管模擬器，通过起爆仪给雷管模拟器供电，模拟起爆，同时用示波器观察模拟道板的输出端，经过测试，发现该输出端由干扰信号输出，测量到的干扰波形如下。该波形从图中可以直接看出为2伏连接电源进行模拟检测，发现数据通讯混乱，造成计算机死机。磁电雷管起 爆 仪点火时，有干扰信号，按照技术要求，正常为0.1mv尖脉冲，而现在为3伏负脉冲，远远大于技术要求。利用电感的通直流、隔交流的特点，自行绕制0.2mH 电感线圈串（上图说明，该图波形为现场仪器工作正常时采集到的起爆器起爆后的基线图）。从图3和图4可以看出起爆器起爆后，起爆感应脉冲经过衰减和拉伸后耦合进XP6端，使 计算机系统不能识别，造成系统死机。同时还测量到井下仪器供电的地面电源端有电压波动，说明该电源工作时存在不稳定因素。
3 故障排除
通过对前期的连续监测，看到了问题所在，针对存在的问题，首先解决井下仪器电源不稳定现象，打开该电源，对照电路图进行分析，发现该电源为恒流源方式输出，没有恒压源结构，参考秦曾煌主编编写的《电工学》上册，恒流源与恒压源工作原理，决定进行改进该电源，但是由于需要改动太大，故在此进行加装带有恒压和恒流源的电源，利用地面系统机柜的 预留位置加装可调恒流恒压电源（SQ300-1E）直流电源，双显，工作电压0-300V、电流0-1A、标准1U 机箱。其次对磁电雷管起爆仪后产生的干扰进行隔离，根据电感原理采用在负极加装隔离电感，经过计算后，该电感的感抗 为2mH，隔 离起 爆 仪 起 爆 时耦合到起爆仪负极的11kHz，2V～5V 的脉冲信号，消除对工控机的干扰。最后进行整体通电联试，根据上述的设计方案，进行连接和测试，整体设备工作正常，故障完全排除。
4 结论
通过对数控射孔取芯仪设备的故障分析与改进，使该系统比较稳定地工作，同时真对其他两个小队反应出来的问题进行了不同层度的维修，结合射孔工艺原理维修后的设备完全满足各类射孔要求的需求，为在现场高效施工打下坚实的基础。
参考文献：
[1]第四代多功能数控射孔取心仪开发与应用[J]. 王树申，汤科，俞海. 化学工程与装备. 2016（10）1
[2]射孔方案优化设计对油气井产能的影响[J]. 田欣如. 中国石油和化工标准与质量. 2017（03）
[3]射孔新技术——高性能射孔模型[J]. 国外测井技术. 2017（01）
关键词：射孔取芯仪；井壁取芯；处理系统；仪器故障
数控射孔取芯仪，其特征是在机架上面装有起爆器、监视器、综合控制箱、键盘、工业控制计算机、点火换档变压器、双踪示波器、深度箱、测量模块箱、热敏绘图仪、系统电源、表头板、及不间断电源组成，其测量时由井下电极信号通过电缆由综合控制箱送给测量模块箱进行处理。$本发明克服了现技术中仪器功能单一，机械测量精度低，对于干扰信号分辨不清，造成误射孔，取芯的缺点并可实现计算机操作与管理。
1 仪器工作原理
该仪器分为计算机数据处理系统，信号采集面板，信号模拟面板，USB 模拟面板，A/D 板，深度面板，深度转换面板，其中前四项安装在同一母板上，通过非总线方式进行数据传输。其中深度面板和深度转换面板安装在一个深度箱体内，通过航空接头与相应的外部深度系统相连接，电源单元和射孔取芯单元为独立箱体，分别固定在仪器架构内，信号的传输和接受是通过射孔面板的10芯插孔和每个箱体背面面板航空插座进行连接。具体信号流程为：地面系统和井下仪器正常工作时，井下仪器的信号经电缆传输到地面的绞车环环部位的四环道，经过滑环后送入电阻率面板的 XP4接线，由 XP3输出，送到射孔面板的 XP3接口，然后送入射孔面板的脉冲道，送入脉冲道后对信号进行放大，整形，限幅后进入下一级的 A/D转换，经转换后的信号为计算机识别的5伏信号，经射孔面板后由 XP6端输出，送入计算机数据处理系统进行处理。具体射孔箱体面板参见图1，信号流程图参见图。
2 故障现象的分析
该设备在现场施工时，特别是电缆传输射孔时，很容易产生计算机系统死机，起爆仪起爆后井下起爆雷管不能起爆，造成射孔失败。针对这两类故障，开展分别的在线检查，具体如下，对计算机开机正常工作后，通过电缆连接雷管模擬器，通过起爆仪给雷管模拟器供电，模拟起爆，同时用示波器观察模拟道板的输出端，经过测试，发现该输出端由干扰信号输出，测量到的干扰波形如下。该波形从图中可以直接看出为2伏连接电源进行模拟检测，发现数据通讯混乱，造成计算机死机。磁电雷管起 爆 仪点火时，有干扰信号，按照技术要求，正常为0.1mv尖脉冲，而现在为3伏负脉冲，远远大于技术要求。利用电感的通直流、隔交流的特点，自行绕制0.2mH 电感线圈串（上图说明，该图波形为现场仪器工作正常时采集到的起爆器起爆后的基线图）。从图3和图4可以看出起爆器起爆后，起爆感应脉冲经过衰减和拉伸后耦合进XP6端，使 计算机系统不能识别，造成系统死机。同时还测量到井下仪器供电的地面电源端有电压波动，说明该电源工作时存在不稳定因素。
3 故障排除
通过对前期的连续监测，看到了问题所在，针对存在的问题，首先解决井下仪器电源不稳定现象，打开该电源，对照电路图进行分析，发现该电源为恒流源方式输出，没有恒压源结构，参考秦曾煌主编编写的《电工学》上册，恒流源与恒压源工作原理，决定进行改进该电源，但是由于需要改动太大，故在此进行加装带有恒压和恒流源的电源，利用地面系统机柜的 预留位置加装可调恒流恒压电源（SQ300-1E）直流电源，双显，工作电压0-300V、电流0-1A、标准1U 机箱。其次对磁电雷管起爆仪后产生的干扰进行隔离，根据电感原理采用在负极加装隔离电感，经过计算后，该电感的感抗 为2mH，隔 离起 爆 仪 起 爆 时耦合到起爆仪负极的11kHz，2V～5V 的脉冲信号，消除对工控机的干扰。最后进行整体通电联试，根据上述的设计方案，进行连接和测试，整体设备工作正常，故障完全排除。
4 结论
通过对数控射孔取芯仪设备的故障分析与改进，使该系统比较稳定地工作，同时真对其他两个小队反应出来的问题进行了不同层度的维修，结合射孔工艺原理维修后的设备完全满足各类射孔要求的需求，为在现场高效施工打下坚实的基础。
参考文献：
[1]第四代多功能数控射孔取心仪开发与应用[J]. 王树申，汤科，俞海. 化学工程与装备. 2016（10）1
[2]射孔方案优化设计对油气井产能的影响[J]. 田欣如. 中国石油和化工标准与质量. 2017（03）
[3]射孔新技术——高性能射孔模型[J]. 国外测井技术. 2017（01）