2010-2013年中国核电产业链深度研究及发展预测报告

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EILog快速与成像测井系统（UIT5640超声成像测井仪）使用维修手册EILogEILogEEIILLoogg快速与成像测井系统UIT5640UIT5640UUIITT55664400超声成像测井仪使用维修手册中国石油集团测井有限公司EILog UIT5640超声成像测井仪使用维修手册目录目录目目录录1安全注意事项.......................................................................................................................22总体描述...............................................................................................................................22.1仪器工作原理.............................................................................................................4 2.2线路描述.....................................................................................................................63技术规范................................................................................................................................64电路描述...............................................................................................................................74.1电源............................................................................................................................84.2发射.............................................................................................................................8 4.3信号检测放大...........................................................................................................104.4调试参数..................................................................................................................144.5同步..........................................................................................................................144.6信号采集传输电路..................................................................................................154.7数据格式..................................................................................................................185仪器检测.............................................................................................................................21 6参数设定...........................................................................................................................217测井程序...........................................................................................................................217.1井口安装注意事项...................................................................................................217.2仪器下井前期检查...................................................................................................227.3仪器供电检查..........................................................................................................228测井组合........................................ .....................................................................................269测井安全.............................................................................................................................2710测井质量控制....................................................................................................................2711资料处理与解释................................................................................................................2712一般性保养及维修............................................................................................................2813测井响应............................................................................................................................29 13.1超声电视测井在裸眼井地层的测井响应............................................................2913.2超声电视测井在套眼井的测井响应....................................................................3014故障诊断和操作注意事项...............................................................................................3115运输和搬运........................................................................................................................3116附图、附表.......................................................................................................................311 EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册1安全注意事项?测井时一定安装使用专配的扶正器。?仪器最大工作电流为350mA。?仪器下放速度不超过4000m/h。?仪器在装卸与运输过程中，一定要注意保护透声窗，避免出现划伤、撞击透声窗等情况。2总体描述超声成像测井是一种用超声波作信息载体研究钻孔岩层的一种测井方法。与常规 测井不同的是，它不是用曲线而是用图像来表现井下地层的特性，这种图像是钻孔岩层井壁的实际影像。它较全面地反映了钻孔岩层井壁的结构和特征，使我们能够获得对钻孔岩层较全面的了解。超声成像测井是一种裂缝测井技术，美国人Zenmark等发明超声成像测井仪的初衷也是为了解决碳酸盐岩地层的裂缝评价问题。在致密低渗地层中，裂缝、特别是高倾角裂缝，是油气最重要的储存空间和流动通道。由于像灰岩和白云岩等致密岩石的低渗透特性，油气只能储存在岩石的裂缝和孔洞中，也只能通过裂缝才能流出来形成产能。因此，寻找岩层裂缝也就成为致密低渗地层储层评价的前提。 用超声成像测井图像来评价裂缝具有明显的优越性。我们可以比较直观地从图像上解释裂缝和孔洞，识别裂缝的形态，区分垂直裂缝还是斜交裂缝，这种裂缝及裂缝形态的识别都无须进行任何计算。我们还可以通过简单计算求得裂缝的倾角和方位等等。这些优越性不仅在油田勘探中有着重要的应用，而且在水文地质、煤炭等其它领域都有重要的应用。超声成像测井的另一重要用途是在套管井中检查套管射孔。例如检查射孔的井深、射孔层位的厚度、射孔孔数等等。另外，套管埋在井下，由于频繁的井下作业和地下水的腐蚀等原因，往往造成套管变形和腐蚀破损，影响油井的正常生产。超声成像测 井图像可为修井作业提供重要信息资料，如寻找套管破损位置，估计套管变形和破损程度等等，这些资料将为套管修复作业提供重要依据。超声成像测井产生的是井壁图像，解释直观、方便，裂缝、孔洞在图像上都一目2EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册了然。超声成像测井分辨率高，而且是全方位地检测整个井壁，这也是其它同类测井方法不能相比的。最后，超声成像测井还是一种能在油基泥浆中工作的成像测井方法。所有这些优点使超声成像测井技术在油田勘探和开发中得到了广泛的应用，成为一种 重要的测井手段。3EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册2.1仪器工作原理4EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册超声成像测井用超声波作为信息载体，通过向井壁发射超声波并对井壁扫描，从而获得井壁图像。超声成像测井仪包括下井仪器和地面仪器两部分，下井仪器负责信息采集，而地面仪器则负责信息处理，存储数据和产生测井图像。 上图是超声成像测井原理示意图，表示测井时仪器在井下的情况，仪器中有一个超声换能器。在电脉冲的作用下换能器向井壁发射超声波脉冲束，而在反射超声波的作用下换能器又能产生相应的电脉冲信号。由于换能器是圆片状的压电陶瓷片，其直径要比厚度大许多，因而超声波的能量都集中在很小的范围内，形成一个方向性很强的超声波束，射向井壁。当声波到达井壁后，被井壁反射回来，并沿着与入射波相反的方向回到换能器，并被换能器接收下来，形成所谓的回波。我们可以从回波中提取回波幅度和回波时间两种重要的信息。回波幅度的大小反映井壁介质的性质和井壁的 结构。井壁介质的密度越大，反射的能量越大，回波幅度就越大；反之回波幅度就小。井壁结构是指井壁是否存在裂缝、孔洞等。当井壁不规则，例如存在裂缝时，由于裂缝和孔洞对声波的散射，返回到换能器的声能就比没有裂缝的井壁要小，因而回波幅度就小。因此，我们可以根据回波幅度的大小来判别井壁的结构。回波时间指的是从换能器发射超声波开始到换能器接收到回波信号为止之间的时间间隔。由于声波的传播距离等于声速乘以时间，即：LV??T。这里V是声速，TLLR是回波时间，就是传播距离。因为是声波来回所走的距离，显然井眼半径为： RS+L/2其中S是从仪器中心到换能器的距离，即探头的扫描半径。所以，从回波时间信息中我们可以获得有关井径和裂缝的信息，可以根据这些信息来解决如套管变形评价的问题。5EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册在井下仪器中有一个电机，换能器在电机驱动下以5圈/s的速度顺时针旋转，从而换能器发射的声波束将对井壁扫描，每扫描一圈换能器发射512个点，从而产生512个测量信息。随着仪器的提升，声波束在井壁上形成一种螺旋形的扫描轨迹。轨迹之 间的间隔取决于仪器提升的速度，速度越快，间隔就越大。一般来说，对于不同的井径，声波束照射在井壁上的直径约为10～15mm，选择适当的仪器提升速度就可以探测到全部井壁。当由于井壁不光滑等原因造成图像跳跃时，可通过适当提高测速或用处理软件进行后期处理消除这种现象。井壁是圆的，为了产生通常的平面图像，就需要将这些资料按一定的顺序排列开来。为此，在井下仪器中还有一个方位线圈，它与换能器装在一起，并一起旋转。在地磁场的作用下，换能器每转一圈，线圈就会产生一个正弦波信号。正弦波的相位代 表了不同的方位，因此通过方位线圈产生的正弦波信号，使每一个测量资料获得了方位。一般我们选北方位作基准来排列井下资料。当换能器转到方位北时，就将资料排到下一行去，这样将资料一行一行地排列开来，并显示在屏幕上或打印在纸上，就形成了井壁的展开图像。图像的左边为方位北，依次为东、南、西方位。2.2线路描述超声成像测井仪电路由电源、发射、信号检测放大、同步、信号采集传±12V5V34V±12V输五部分组成：电源提供、＋、＋直流电压。用于一般集成电路,＋5V用于CPLD芯片以及低功率发射、＋34V用于高功率发射；发 射电路提供发射时序及脉冲；信号检测放大电路用于声波信号（幅度与旅行时间）的检波及放大；同步用于适应不同的井况（套管井或裸眼井）信号采集传输（DTB）负责井下仪器A/D转换以及与TCC之间的通讯。3技术规范?最高耐温：155℃?最大耐压：100MPa?裂缝分辨率：1mm6EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册?井眼范围：115～240mm ?扫描速度：5圈/s?一圈采集：512个点?22020V50Hz供电电源：交流±?声波探头频率：0.5MHz、1.5MHz?泥浆密度：1.0～1.5g/cm3?适应井斜范围：6°?仪器外径：φ90mm?仪器长度：5300mm?质量：85kg?测井速度：150m/h（套损检测） 4电路描述超声成像测井仪电路原理框图如下图所示：7EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册4.1电源100kbps超声成像测井仪电源由±12VDC、＋5VDC、＋34VDC组成。±12VDC20VACD1D2D3D4：由电源变压器输出给整流电路（整流电路由、、、组成），整流输出约为＋20VDC，经过电容C5、C6滤波，输入给U2LM150电压调节 12VDCC7C812VDC器，输出为＋，再经、滤波后提供给其它电路使用。－电路工作原理与＋12VDC相似。＋5VDC:由电源变压器输出10VAC给整流电路（整流电路由D9、D10、D11、D1210VDCC1C2U1LM150组成），整流输出约为＋，经过电容、滤波，输入给电压调节12VDCC3C4器，输出为＋，再经、滤波后提供给其它电路使用。＋34VDC：由电源变压器输出40VAC 给整流电路（整流电路由D13、D14、D15、D16组成），整流输出约为＋40VDC，经过电容C13、C14滤波，输入给U4LM150电34VDCC15C16压调节器，输出为＋，再经、滤波后提供给发射电路使用。4.2发射为适应不同井况的测井要求，超声成像仪器配有2个不同频率的超声换能器0.5MHz，1.5MHz。发射电路根据操作员的命令，选择T1.5或T0.5任一换能器工作，同时地面还提供换能器激励电压选择，点同步信号做换能器点火命令。、发射部分成2个独立发射通道：1.5MHz，0.5MHz 各点对应波形示意图：8EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册DEFABC、、对应于、、。换能器的选择由双单稳态多谐振荡器U2完成。F1/F2为工作换能器选择信号：F1/F21F1/F201.5MHz换能器工作0.5MHz换能器工作U2的输出脉冲正宽度取决于各自的定时元件C4、R6和C3、C5。R 5调整使各自输出正脉冲宽度等于相应工作换能器标称周期的五倍，即每次发射个周期的声波脉冲。一般情况为：1.5MHz换能器工作（U2-13）0.5MHz换能器工作（U2-5）3μs/390.6μs9μs/390.6μs脉冲宽度周期脉冲宽度周期P+U1U2TRB为发射开始命令，经过两次倒相后加到的触发端。振荡器 11.5MHz由图方框图可见，本机发射部分分成了两个独立的发射通道，即和0.5MHz。1.5MHz振荡器由U3:A、U3:B、U4:D组成9EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册0.5MHz振荡器由U3:C、U3:D、U5:D组成其输出为：1.5MHz振荡器输出（U4-11）0.5MHz振荡器输出（U5-11） 脉冲周期0.6～0.7μs脉冲周期2μs换能器驱动1.5MHzD1T1H/L以为例：由三极管，变压器组成。当发射声波强度选择信号LU1:BU1:EU4AU4B为时，经过、缓冲，加至：的第二脚。此时，：输出低电平，振荡器的输出脉冲串只能经U4:C驱动三极管D1的基极，与此同时H/L还加到D11的D105VVCCR18D9基极，导致截止，由＋电源通过、 供电。这时换能器上得到的发Vpp34Vpp射脉冲幅度为：～。此被称为低功率发射，这种状态特别适合于清水井或套管井测试。当H/L为H时，一方面，将U4:A开启，三极管D1基极由U4:C、U4:B同时提供D11D1034VDCC11基极驱动；另一方面，将、同时开通，＋加到电容器上作为发射D2的集电极供电电压，发射幅度上升约为：70Vpp。此被称为高功率发射，这种状态特别适合于声波衰减较大的井况测试。 0.5MHz换能器激励电路与1.5MHz电路相似。4.3信号检测放大放大与信号检测是井下仪器的主通道，他将发射板接收到的微弱超声回波信号放大到适合于处理要求的范围，检测出超声回波电压的峰值、超声回波的传播时间送给信号采集传输电路。能器选择工作换能器选择由一片器选一模拟多路转换器CD4052构成，占用其中2路。当-GAT为低电平时，U1：XX0或X1，此时没有信号加到放大器。当-GAT为高10 EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册电平时，选通X2或X3。可变增益放大器该部分由6支晶体管构成，TR1、TR3共射放大器，TR4和TR5构成饱和开关，GBGA4GBGA基极受井上送下的命令、控制，设置档、，档位间隔通过调整射极电阻来实现。R7R10当控制信号为低时，开关三极管截止，射极电阻、对放大器来说有较大的 负反馈；当控制信号为高时，开关三极管饱和导通，将C6或C9的一端与地相连，交流成负反馈减，于是提高了放大器的放大倍数，而直流偏置不变，放大器增益与控制信号的关系如下：GBGAdB000011410281142对数变换井下采用了8bitA/D转换，（8 位数码）其动态范围不能满足输入信号动态范围的要求，采用对数放大器将其压缩，对数变换器由2支CA3026双差分对构成四级限幅器，2限幅器的输出在支晶体管构成相加器的内相加，输出信号由集电极单端输出。后置放大器对数放大器输出信号最大为0.8VP-P，后置放大器将对数放大器输出信号进一步放大约10VP-P，即再提供20dB以上的电压增益。放大由TR9、TR10构成10倍电压增益放大器，TR16构成跟随器，TR16和TR10采用交流耦合，为避免放大器直流漂移对后面检波器带来不良影响，TR16 提供射极直流电压约为0.4V，此为检波器的偏置电压。由于半导体器件随温度变化，因此，TR16射极电压也要随温度变化，为此其基偏由另一半导体器件TR103提供相同规律变化的偏置电压，起到一定的补偿作用。放大器同时也起到信号分配作用，由TR9集电极输出至TR8作为时间检测的输入信号，由TR16射极输出到R504作为拖尾信号供给自动门限生成电路，经R514接到幅度检测电路。后置放大器的信号3、2路，一路采用幅度检测，另一路作为时间检测输入信号。11EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册 回波幅度检测回波信号由二极管TR11的正极输入，信号正峰保持再电容C68上，峰值电平经U10:A送往A/D转换器。三极管TR14是C68的放电通路。在发射脉冲期间，由于选通门的漏极或其它原因，在TR11正端会有一个较大的无用信号。此信号往往比真实回波信号幅度还大。如不将其放掉，必会遮盖回波。因此，在发射脉冲及其后的一段时TR14C69C69TR11间内，导通，将接地，只有在有效的范围内，才允许、检波电路正常工作。 C69上保持的信号峰值电平可在较长的时间内保持稳定，A/D转换结束后，先将C68U113U11上的信号电平放掉，再进行系统噪声峰值检波，噪声峰值送到的脚，经采样后，送至U10:B由R82输出改变时间检测门限。时间检测时间检测完成超声波传播时间的检测，时间检测由采样保持电路，拖尾幅度检测（门限形成电路）和快速比较构成。1）采样保持TR100TR17U100TR101 、、构成换能器拖尾幅度检测，检测到的尾巴幅值经二极管加到电容器C75。U11、U10:B为噪声采样保持电路。由后置放大器来的回波信号经TR12加到高速比较器U12和C75上的门限电平进行比较，当有回波信号时，U12输出正脉冲，经TR106和U13:B、U14:C缓冲后送到采集传输电路。超声波发射的重复频率为2.56kHz，即相隔391μs发射一次。在多数情况下，约300μs0100μs以后，超声已衰减到，电路中只有系统噪声存在，在下一次发射前即可进行噪 声采样。在采样脉冲SAMP有效期间，U11高速采样保持电路将C68上的噪声正常值电平保持下来，U10将U11采集的噪声电平作适当缓冲放大，以保证99％以上的噪声峰值小于U10:B的输出电平，从而使系统噪声不至于被当作信号检测出来，即噪声电平为换能器拖尾结束后的门限电平。2）拖尾幅度检测12EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册在被测井径较小时，回波到达时，换能器拖尾还未结束，两者相混，要测出正确 的井径，只能将高出拖尾幅度的信号作为回波信号检测出。而换能器的拖尾与许多因素有关，如换能器的Q值、声系结构、匹配情况等，其中多半因素带有不确定性，这就是说最佳的信号检测系统应该有自适应性，本仪器在时间检测中，每个发射脉冲所产生的拖尾都被实时检测出，作为近距离时间检测的一个控制参数。TR100TR17C78三极管、二极管和电容构成当次发射脉冲拖尾幅度峰值检测电路。NPL为检测时刻控制脉冲，只有当NPL为低电平时，由TR15发射极来的信号才被允许检波，检测时刻根据发射换能器的不同分别为P+脉冲后延迟10μs（1.5MHz）或 40μs0.5MHz，其检测开窗宽度均为12μs左右。C78U100C75C75R82R515上保持的信号经缓冲放大后加到定时电容。和以及、U10:B的输出内阻R0共同构成一放电回路，其起始值为拖尾幅值，终了值为噪声电平。C75R6R515时间常数由上述及三个电阻确定。其中很小，很大，均可忽略，主要影响为R82。R82、C75的选择由声系的等效时间常数确定。在实际电路中用调整R82来改变。图5为自适应门限示意图。调整R82即改变由拖尾幅度Vt至噪声电平Vn过渡 过程的长短，使曲线正好与拖尾包络一致。3）比较器5U12TR12图所示的自动门限加到高速比较器的反相输入端。回波信号经缓冲后加到比较器的同相输入端。C74为隔直电容。当同相端信号大于反相端门限电平时，输入为高，否则为低。比较器输出的信号经TR106作幅度变换和U13:B、U14:C缓冲后即为检测到的回波时间信号TG。4）控制部分（附图）13 EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册a.点同步（点火开始）P+；3μs390.6μs5/s512/脉宽、周期；周期圈，点圈。b.放大器输入选择门，门控信号GAT；输出脉宽为：自P+时刻起8μs（1.5MHz）40μs0.5MHzc.回波信号幅度检测电路放电脉冲DEC；与P+同步，脉宽及周期如图6；d.噪声采样信号SAMP；P+前100μs，脉宽为10μs；e.拖尾幅度采样脉冲NPL；（在拖尾幅度检测中已有叙述） 4.4调试参数常温下各档参数（在刻度桶内）：1.5MHz0.5MHz1.5MHz0.5MHz11..55MMHHzz00..55MMHHzz精度档位LH档位LH11081681156221±± 21602052202251±±5%32051433239255423725442542554.5同步5当电机带动换能器以每秒圈的速度旋转时，安装在转轴上的一线圈将同步旋转。14EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册该线圈切割地球磁力线，输出5周的低频信号。该信号经滤波、放大后，使得在换能 器对准北极时形成脉冲前沿，故亦称之为北极信号，由该信号形成同步脉冲。要求行μμ同步脉冲的前、后沿均与点同步脉冲对齐，既脉宽390.6μμs（周期200ms），正好等于一个点周期。由于行同步脉冲是由北极信号形成的，因此显示的井壁图象总是从北极开始，最后再回到北极。由线圈感应的信号加至电子开关U1，0.5MHz和1.5MHz两换能器的机械位置相差180°，电子开关的作用是改变北极信号的相位，使更换发射频率时，图象表示的方向不变。U1的输出经过U2前置放大、U3:A二阶RC有源滤波，再经过 U3:C放大、U3:B比较、U4:B缓冲后将5周地磁正弦信号变为方波输出，送到采集传输电路。当井下仪进入套管，地磁被屏蔽，由井上发出指令，电路选择电源50Hz信号，经过U5的10分频后形成电源同步信号。4.6信号采集传输电路100kbps超声成像测井仪与遥传短节的通讯采用了DTB总线，因此DTB接口板就TCC是超声成像测井仪器与遥传短节（）联络的桥梁。它可用来接收地面系统通过遥传短节（TCC）发来的控制命令，以控制超声成像测井仪按照地面系统所要求的序列进行 TCC工作。同时将仪器的数据通过遥传短节（）发送到地面系统。首先，从仪器上部31芯插头的25＃芯传来的DSIGN信号，经17芯插座的16脚DTBU7410U7送到接口板上的的脚和脚（比较器，进行比较），由构成数据变换电路，该电路负责将±1.2V的双向归零制信号恢复成12V的单极性数据和12V的数据移U77U712位时钟信号，的脚输出单极性数据信号，而的脚输出为提取出来的时钟信号，数据变换电路输出的单极性数据和时钟信号送到单片机和CPLD 进行地址比较和命令锁存。31UDATA/GOUCLOCKU949U9A从芯插头传来的信号和信号到的脚和脚，由产生的GOP脉冲，作为数据传输的开始脉冲，将符合DTB总线电平要求的数据信号UCLKDTBTCC在的作用下经总线传送到遥传短节（）。单片机和CPLD负责上传数据采集、A/D转换、编码，以及下放命令的解码（包括地址比较和下井仪器的状态操作）。超声成像200ms/帧，DTB为80ms/帧。因此，在 信号传输上，DTB一帧不能把超声成像数据全部传输完毕，在这里我们采用单片机（井15EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册下电视逻辑控制电路，井下电视首波时间计数电路等）和CPLD（包括A/D转换电路）来处理。这部分电路包括：单片机、存储器、DTB接口电路等。具体工作过程是：单片机收到电源同步（ACSYN）或地磁同步CISYN发来的中断后，启动井下逻辑电路，512-GATDECNPLSAMPPSYN逻辑电路以每周 个点的数率发出各种逻辑信号、、、、、F1/F2、GB、GA、H/L等，在逻辑信号中有首波时间计数电路的开、关信号，有首波幅度的采样信号启动A/D转换。当A/D转换结束时向单片机发出中断，单片机读取首波幅度值（VA）和时间（TG）值，并存在存储器中，512个点完成之后将数据打包准备发送。这样，我们可以通过2－3帧来传输全部512点/帧（超声成像一周的数据）。全部512点数据由地面系统进行解码、处理，输出图像。数据发送要用查询和中断结合方式，接收采用查询方式，发送采用中断方式。井下电视主机板由单片机、大规模可编程逻辑芯片和外围电路组成，它主要担负 以下几项工作：1、向外围电路发送时序逻辑，指挥它们工作。2、采集首波的旅行时34TCC5TCC间值。、采集波列的峰值。、向电路发送数据。、接收电路发来的命令。下面简单的介绍各部分电路的原理和维修。主机板的主控部分由单片机（U1―89C52P）、数据存储器（U2―6264）、复位电路（U6―705）组成，它是电路的核心部分。它的程序存放在单片机内，它的数据GOP14暂存在数据存储器内，上电以后它进行初始化工作，然后等待中断的到来。中断 脚是TCC发来的GO脉冲信号产生的中断，单片机接收到这个中断以后首先采集TCC16INT13发来的命令并执行，然后将发送缓冲区的头一个字送到移位寄存器中。中断（脚）是TCC发来的UCLOCK移位脉冲经16分频产生的，单片机接收到这个中断以后2BUSY12将发送缓冲区的一个字送到移位寄存器中，然后将发送计数器加。中断（脚）是A/D采样结束中断，单片机接收到这个中断以后，就开始读取波列的峰值和首波的旅行时间值，并把它们送到接收缓冲区。TVINT中断（15 脚）是电源同步或地磁3K1U14EMP7064同步产生的，具体是那个同步由单片机的脚发出命令通过来实现。单片机接收到这个中断以后将接收缓冲区和发送缓冲区的首地址寄存器互换，将采集点数计数器的数值送到发送缓冲区，然后置上标记。由于A/D采样电路采用的是串行移位的AD7896因此用单片机的10脚和11脚构成串行总线读取U10波列的峰值的数12U114567据，用脚和脚构成串行总线读取温度值的数据。单片机的、、、脚是 控制线它通过U13（74LS14）驱动后控制模拟电路的工作。EMP7064U5Y2U15系统的时序控制部分是由可编程逻辑器件实现的。和组成16EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册10MHz的振荡器发出clock时钟通过U5的37脚驱动它的时序电路工作。各种时序逻辑通过U1274LS14的驱动去控制模拟电路工作，同时启动A/D采样和计时器采样。具体的时序逻辑请参考时序逻辑图。 首波旅行时间的采集是由可编程逻辑器件EMP7064U14实现的。在U14内设置了一个12位的计数器，由37脚引进10M时钟CLOCK1作为计数器的计数脉冲。从U5NSYN15U14发来的启动脉冲通过脚进入启动计数器开始工作，由模拟电路送来的首波检测信号END通过6脚送入U14停止计数器工作，并把计数值送到缓冲器中，由单片机取走时间值并上传给TCC电路。AD7896U10U11模拟量的采集是由来完成的，负责采集峰值信号，负责采集温度U5AD-STAR,AD78967 信号。启动信号是由送来的该信号送到的脚启动采样，采样结束由8脚发出BUSY脉冲送给单片机作为中断信号，单片机接到中断信号后向AD7896的4脚发出移位脉冲信号SCLK,然后接收从AD7896的5脚发出的串行数据信号SDATA.向TCC电路发送数据是由可编程逻辑器件EMP7064U4实现的。GO脉冲信号通过U9ALM119和U8B74LS14整形为GOP信号，一方面给单片机发出中断，另一方面通过U4的22脚送入U4使发送电路复位，UCLOCK信号通过U9BLM119和U8A74LS14UCLK23U4 34整形为信号，通过脚驱动内的移位寄存器，数据从脚移出，通过Q12N2222A送到DTB总线。同时对UCLK信号进行计数分频，产生16INT中断信号送给单片机，单片机接到这个信号后把数据送到移位寄存器的缓冲器中，直到完成一桢数据的发送为止。接收TCC电路发来的命令是由可编程逻辑器件EMP7064U3实现的。DSIN信号通过U7B和U7ALM119分别检出正负信号，再通过U8E和U8F74LS14整形为DSIN1和DSIN2,送到U3的5脚和6脚，经电路处理后送到寄存器中等待单片机读取。 以上介绍了各部分电路的工作原理，维修时可参照上述的各管脚信号用示波器观察波形。一般先检查单片机的工作情况，首先看有无读写信号16和17脚，若有读写信号则单片机工作正常。若没有读写信号则应检查晶振电路工作是否正常，复位电路是否正常工作，如有问题应更换芯片，在更换单片机之前应先写入程序。如单片机工作正常则应检查各中断信号是否正常工作，应参照上述介绍检查波形，如有不正常的波形可参照原理图和上面的介绍逐级检查。时序检查应以-GATA为准，检查各个波形点与它的关系，可参考时序图检查。17EILogUIT5640 超声成像测井仪使用维修手册4.7数据格式下传命令DSIGDSIGDDSSIIGG：――DSIG（检查时，要反过来看）D7、D6、D5没有使用增益（1～4）D4、D3/D2设置同步方式电源同步地磁同步 设置发射频率1.5MHz/0.5MHzD1设置发射能量高发/低发D0增益命令下发到井下后加反向器，故地面需要取反Amp_GA_BitAmp_Sel/2;Amp_GB_BitAmp_Sel/2;Cur_AmpAmp_GB_Bit*2+Amp_GA_Bit;cur_cmd0xe0+3-Cur_Amp*8+Syn_Sel*4+Frq_Sel*2+Power_Sel;//用户命令字的高8位作为控制命令18EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册UID_Wordcur_cmd*256; //基本指令字BID_Word0x4000;上传数据上传数据长度：387个16位无符号位字，但真正有用的只有前770个字节。原始21数据存取位置在遥测数据的第字后。两帧（一个标志字为：0x7a和一个标志字为0x7b的帧）组成一个完整的帧，其它标志字的帧为无用帧，无用帧的目的主要保证遥传和声波电视的时序一致，因为遥传是80ms的工作周期，而声波电视是200ms的工作周期。 声波电视完整帧的结构如下表：地址范围（字节）含义说明0返回命令字返回的命令（D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7正好和下发的命令（D7、D6D5D4D3D2D1D0、、、、、、的位反向。发射方式：D7;发射频率:D6;同步方式:D5;增益:D4、D3。 1帧标志0x7a2、3采样点数正常：5124温度仪器温度5～769声波电视数据0返回命令字1帧标志0x7b2～769声波电视数据声波电视数据每6个字节为一组，每组数据可以得到声波电视声幅和时间图象。具体结构为：字节1字节2字节3字节4字节5字节6 时间1的低D2～D0:时时间2的D2～D0:时间声幅1声幅28位间1的高3位低8位2的高3位19EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册UDATA/GO：17A：27B/7C:27B/7C:2277BB//77CC:: GO后延迟320μs低电平，主要是为了在此320μs内传输TCC上的伽马及三参数数据（温度、压力、流体）。超声成像数据为：实例：UCLK：上传时钟UCLK对应于UDATA/GO的数据位。20EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册5仪器检测声系套上156mm 标准校验筒放入铝桶中，注水淹没声窗，常温下各档参数为：1.5MHz0.5MHz精度1.5MHz0.5MHz11..55MMHHzz00..55MMHHzz档位LH档位LH11081681156221±±21602052202251±±5% 32052433239255423725442542556参数设定?测井时，要求地面幅度约为160左右。?低功率发射，特别适合于清水井或套管井测试。?高功率发射，特别适合于声波衰减较大的井况测试。?SY同步方式选择（电源同步套管井与地磁同步裸眼井）。??增益选择调节幅度约为160左右，以适应不同的动态范围（对应不同的井况）。 7测井程序7.1井口安装注意事项依次连接好TCC遥测短节、电子线路、声系。仪器上下加灯笼体扶正器，使仪器在测井时居中。21EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册匀速、平稳地吊装仪器，，防止声系在井台被划伤。在井台上装卸仪器时，要盖好井口，防止落物。7.2仪器下井前期检查仪器通电前先用万用表测量测井仪的电缆1、4 芯阻值，应该为电缆1、4芯自身阻值加上测井仪自身阻值的总和，确认各缆芯之间绝缘并与电缆外皮绝缘良好。7.3仪器供电检查20V交流电源（下井仪交流输入端的实际电压）。在正常情况下，下井电流指示应小于350mA，同时可听到声系均匀的传动声，若电机不转动应立即关断电源，检查原因排除故障，再行通电。面箱体电压表和频率表，保证供电质量和电压、电流稳定。动：1打开两个UPS电源开关，等待UPS正常工作（具体信息参见UPS电源使用手册）； 2打开接线控制箱体、下井仪器供电箱体和绘图仪的电源开关。3打开主机电源，操作系统启动后，观察主机WindowsXP操作系统是否正常启动，进入了标准的Winodws桌面；4打开采集箱体的开关，前端机启动运行。前端机启动后，FTP窗口中显示启动22EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册信息。5FTP50启动程序后，前端采集箱体通电，等待秒左右，首先查看机架上最上 端的交换机有没有另外一个绿灯指示，此时必须有两个绿灯指示，表明主机和前端机网络物理连接正常。其次，观察FTP程序的窗口，判断网络连接是否成功。序运行1）双击桌面上井下电视EILog采集管理器，选择实时测井进行连网。2）连网成功后系统弹出综合测井采集地面系统主控平台3）点击服务表里的作业选择，选择100k里的AAHYGR-BHTV后点击确定。23EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册 4）在综合测井采集地面系统主控平台里点击测井，选择开始测井。在开始测井窗口中的参数选择中做如下选择：深度模式-测井模式；测井方向-测井模式；记录方式-时间；在绘图仪，Tiff文件，参数表。点击确认。5）根据小队拥有的井下电视资产号及测井仪器的参数属性填写好弹出的仪器属性表。点击确认后，弹出测井记录窗口及声波电视监视窗口。24EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册6）供电，检查仪器通讯及工作是否正常。正常则断电准备下井。测井仪下放速度 3000m/ha-e不能超过。下到测量井段以后。开始上提，并按照以上的操作步骤进行测井记录。唯一不同的是步骤d中的测井方向改为“上提”。命令控制主机控制采集程序包括测控软件运行、参数下发、设置及执行等。观察幅度图和时间图，由命令发送栏发送如下命令：GAS：增益减GAA：增益加PW34V5V：高低发射（与激励） FQ：换能器选择（1.5MHz与0.5MHz，优先选用1.5MHz换能器，灰度值为120―160之间。）SY：同步方式选择（电源同步与地磁同步）命令控制根据灰度图像状况选用。25EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册测AA00为TCC标记7A起始标记;09为常发 7B起始标记;7C错误桢;7A与7B组成一个完整桢;946F同步0200点数6为数据标记;作为位数补 4F为命令充使用;出现以上标记及数据，仪器工作正常。8测井组合此超声成像测井仪只能进行单测。26EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册9测井安全?115240mm1.25g/cm36°严格控制井眼范围（～）、泥浆密度（ ）以及井斜范围（）。?仪器下放速度不能超过3000m/h。10测井质量控制?自然伽马曲线：自然伽马曲线与裸眼完井时所测自然伽马曲线变化趋势一致。?井径曲线：井径曲线变化趋势和时间图像特征相对应。?方位校验：裸眼井应提供测前方位校验记录，误差范围为±10°。?测速：根据纵向分辨率和用户要求确定；连续测井过程中测速变化率小于10%。?图像灰度适中，层次明显，无异常跳变。?幅度图像和时间图像的主要特征能相互对比。?套管的接箍显示清晰，裸眼井层段及裂缝显示明显，能明确辨别套管鞋位置，套管 鞋以上至少有一根套管接箍显示。??重复测井与主测井的图像特征应相似。11资料处理与解释?裸眼井测井应收集油田的地质资料、反映油气层的第一性资料。套管井测井应套管井的井史资料。?套管井施工前必须进行洗井作业。?超声电视测井图像出现异常现象应重复测井或更换仪器验证，重复测量井段不小于20m。 ?重复测量中的图像与曲线特征与主测井一致.?裸眼井检查地层裂缝发育情况和套管井检查射孔质量情况时，如果井眼条件允许，测速不得超过200m/h。?为保证超声电视图像在同一口井中的纵向对比性，在同一次测量过程中不得换档操作。?超声电视测井图像在砂泥岩地层层界面要清晰，有明显的灰度区别。能准确确定地27EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册层产状，描述地层层理、薄层和非均质性特征。 ?超声电视测井图像在碳酸盐岩地层能清晰区分地层岩性和致密程度，清晰显示裂缝的分布特征。12一般性保养及维修12.1一般性保养可按以下步骤进行:每次测完井后，用热水冲洗或用汽油洗净下井仪外壳的油污泥沙，再擦净各连接螺纹上的泥水，涂上黄油；检查各密封圈，确定无划伤，变形，老化后，涂上黄油。、声系一般性保养1打开保温瓶，取出电子线路，查看线路中元器件及螺丝有无松动，完毕后将线路复原； 2检查声窗是否完好，检查压力平衡管是否破漏，冲油量是否合适；3若需更换变压器油，可按如下步骤：a.卸下平衡管油封螺丝，卸下声系上放气孔油封螺丝。从连接处卸下平衡管，注意不要损坏平衡管表面，将声系朝下斜立，让油全部流出。b.装上平衡管，将加油管的油嘴旋入放气孔，将声系竖立，用虹吸法将油注入，注意观察当油从平衡管封孔中溢出后，轻压平衡管使声系内油量合适，再旋上油封螺丝。将声系放平，取下注油嘴，旋上放气孔油封螺丝。护仪器声窗是用较软的非金属材料制成，易被其它硬物划破或压出伤痕，从而使图 象上出现条纹，严重者不能测井，因此应注意保护，尤其运输及平时放置时不要被意外损伤。声窗上的金属箍是防止温度升高声窗膨胀，导致声系漏油而设置的。12.2外露的密封插头必须加装保护套或堵头，防止泥沙灰尘进入，影响仪器密封性能，只有在仪器对接组装时才能卸下。扶正器弹簧片不能压重物或踩踏以免造成永久性变形28EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册12.3将仪器的电子线路部分与声系部分脱开，用万用表来检测声系情况，做好声系定 期保养（更换变压器油）；检查声窗是否完好，检查压力平衡管是否破漏，冲油量是否合适；1、4、8为电机线：相互之间阻值为73Ω左右；5、6为探头：5-10为0.5MHz1000-2000pF6-101.5MHz1000-2000pF232.4kΩ探头；为探头；、为地磁线圈：；10为地。12.4电子线路各元件，应清洁、干燥、无脱焊短路，各组件插接无松动，印制线路板固紧连接良好。13测井响应13.1超声电视测井在裸眼井地层的测井响应 1在泥岩地层：超声电视测井的幅度和时间图像均显示为暗色特征，和自然伽马曲线高值相对应。2在砂岩、碳酸盐岩致密性地层超声电视测井的幅度和时间图像均显示为相对亮色特征，对应自然伽马曲线低值。3声阻抗高、岩性致密的均质块状结构超声电视测井的幅度和时间图像显示为亮色块状，如致密块状碳酸盐岩、致密钙质砂岩、硬石膏层；暗色块状指示声阻抗较低、岩石较疏松，或微细裂缝发育，非均质性弱。如泥岩、多孔缝的碳酸盐岩、多孔缝火成岩。4 连续规则的明、暗条带间互且连续，是过井筒的砂泥岩薄互层、条带状碳酸盐岩及泥质灰岩条带的响应特征；不规则的明暗条带；明、暗条带间互但横向不连续，指示孔隙或微细裂缝发育或薄互层地层岩石非均质变化。5暗色线状通常是低密度物质充填或未充填的单一裂缝、缝合线、断层面等，对应较高的自然伽马的规则线条指示为极薄的泥质条带层，对应低自然伽马段，指示不同形态裂缝的存在；亮色线状是指突变的线状层，为高阻抗，背景为相对暗色调，是高密度物质充填的单一裂缝、缝合线、断层面等；成组出现的线状层，是密集的层面、层理及熔岩流线的指示；成组出现的断续线状层，是断 续状层面、层理等的指示。29EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册6成像图上在均匀背景上出现斑状和跳色级突变的色块，是与基质背景有密度差异的特征地质现象的指示，如砾石、孔洞、化石、结核、透镜体等等。暗色斑状指示未充填孔洞或被低密度物质充填的孔洞存在，井壁粗糙不平、岩屑剥落也会在声成像图上显示为这种暗色斑状模式；亮色斑状指示高声阻抗的砾石、化石、结核、透镜体及充填高密度物质的孔洞等。7 暗色对称沟槽指示受地应力作用，井壁沿固定方位呈对称性崩落形成的椭圆井眼。8暗色杂乱模式指声成像图暗色杂乱的显示特征，可能指示沉积构造的变形、扰动、滑塌及其他导致图像变差的客观因素。碳酸盐岩或火成岩中各种裂缝、孔洞非常发育，泥质、灰质分布不均匀，以及井眼不规则造成的测井资料质量变差等因素都可以导致图像杂乱模式。9成像图上色纹均匀递变的块状层，是由于地层密度上下均匀递变引起。10超声电视成像图上沿井轴方向分布的一道暗槽，这是在井壁上的钻杆划槽或仪 器不居中，接收不到声波反射信号所致；大井眼无法探测到地层信息图像显示片状的黑色特征；如果成像图上没有任何信息，或图像模糊不清，没有任何实际意义，这种现象是仪器遇卡造成信息丢失，或者是仪器工作不正常关闭信号所致；是在正常成像图背景上出现的规则倾斜或平直的条纹变化，是工程原因的钻具刮擦等引起的；在正常成像图背景上出现不规则的花纹变化，有时是测量仪器振动引起的。以上种种都是无地质意义的图像特征。13.2超声电视测井在套眼井的测井响应1超声电视测井时，成像图上的不规则点状基本为单一暗色的块状结构，反映套管内部块状脏污、点状腐蚀变形或机械损伤。 2成像图上显示为多个暗色的规则点状块状结构，反映套管射孔、水力割缝等工程作业结果。3成像图上出现大面积的暗色形状，指示套管脏污或大面积锈蚀。4成像图上在较短井段内出现图象突然错位或连续扭曲变化，此时无论井径曲线有无变化，都可能指示套管“S”变形。5成像图在一根套管内图像色阶突变，此时可能伴有井径异常情况，自然伽马无30EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册异常指示，而声成像套管接箍间距增大，此时套管大段腐. 6666成像图上沿井轴方向排列两个相距180°方向的暗色不规则竖条形态，指示椭圆井眼或井斜造成的仪器偏心，严重时这两个方位可能接收不到回波信号。14故障诊断和操作注意事项?操作时注意井下仪器的电流变化，随着仪器在井下时间的增长，仪器电流会相对变小，约为400mA。如果仪器电流增大，则表明声系电机出现故障，建议停止测井，更换仪器重测。?注意图像不要发生突变，各档所测曲线形态正常，无异常跳动。 ?注意档位在测井过程中不要发生跳动。?仪器下放到1000m以后供电，禁止长时间供电。?仪器在离井底50m时减速，速度不低于300m/h。?为保证测井质量，要重复测井，重复井段不能少于20m。?6°超声成像测井仪不能适应井斜大于以上的井。?在气体测量时，由于气体干扰，测量质量会受影响。15运输和搬运标志、包装、运输和贮存按中国石油测井有限公司有关标准执行。16附图、附表1 附图：电子线路部分示意图附表1：电子线路部分部件清单2附图：声系部分示意图附表2：声系部分部件清单附图3：灯笼体扶正器示意图3附表：灯笼体扶正器清单附图4：100KDS-电源印制板总成图31EILogUIT5640 超声成像测井仪使用维修手册附表4：100KDS-电源印制板明细表5100KDS-附图：发射印制板总成图附表5：100KDS-发射印制板明细表6100KDS-附图：放大检测印制板总成图附表6：100KDS-放大检测印制板明细表7100KDS-附图：同步印制板总成图附表7：100KDS-同步印制板明细表 附图8：100KDS-DTB印制板总成图附表8：100KDS-DTB印制板明细表附图9±12V电源电路图附图10+5V、+34V电源电路图附图11同步电路图附图12发射电路图附图13放大电路图1附图14放大电路图2附图15DTB板电路图附图16CPLD-TV1电路图附图17CPLD-TV2电路图 附图18CPLD-TV3电路图附图19CPLD-TV4电路图附图20波形图32EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册附图1电子线路部分示意图33EILogUIT5640超声成像测井仪使用维修手册附表1电子线路部分部件清单 序号ERP编码名称数量单位1000081104超声成像电子线路短节UIT564021支11000023237护帽110110011件21000044740弹性圆柱卷销φ3×242只31000021633定位销EILTY0022件4100001709431芯高温插座E52-31-ZK1只51000017827电子线路外壳1件61000044733φ310 4弹性圆柱卷销×只71000045638O型圈2-2303EA81000020286弹簧EILTY0031件91000020432弹性卡圈EILTY0041件101000024430卡环EILTY0051件111000020478挡环EILTY0061件121000025185螺纹环EILTY0071件 131000027081外线路骨架100KDSD2005-021件141000043132M3125十字槽盘头螺钉不锈钢×只151000044534标准型弹簧垫圈不锈钢φ320只161000027477线卡EILTY0081件171000020562导向缓冲滚轮EILTY0096件171000023014滚轮外壳EILTY0106件 171000023013滚轮内壳EILTY0126件181000023015滚轮销轴EILTY0136件191000043146M4165十字槽盘头螺钉不锈钢×只201000044484平垫圈不锈钢φ410只211000044535标准型弹簧垫圈不锈钢φ45只221000020997电源变压器固定座HCTPSBD2005-121件231000018691M5双头螺柱HCTPSBD2005-132 件241000016069电源变压器1只251000044536标准型弹簧垫圈不锈钢φ58只261000044396六角螺母不锈钢M58只271000021001电源变压器下固定座HCTPSBD2005-141件281000060440仪表接线柱小测试柱YN100617EA291000043140十字槽盘头螺钉不锈钢M3×65只301000044483平垫圈不锈钢φ310只 311000060430M3534EA非标准螺柱铜柱×321000056988线路板331000025994散热片100KDSD2005-032件34100000844142094-054351000090527三端电源绝缘垫4361000044532标准型弹簧垫圈不锈钢φ2.58只34EILogUIT5640 超声成像测井仪使用维修手册371000043121十字槽盘头螺钉不锈钢M2.5×128只381000044392六角螺母不锈钢M2.58只391000044480平垫圈不锈钢φ2.58只401000090528三端电源绝缘片4411000043385十字槽沉头螺钉不锈钢M4×1010EA421000046304防震密封垫1431000017036保温瓶1只441000025596内线路骨架100KDSD2005-051 件451000057002线路板1461000056984线路板1471000056994线路板1481000056998线路板2491000043132M3126十字槽盘头螺钉不锈钢×只501000020856电容护罩100KDSD2005-061件511000010689电容52