MRIL—P儀器MREC故障解析

宛文宇

摘 要：MRIL-P型核磁共振測井儀僅能在裸眼井進(jìn)行測井且為井眼居中的測量儀器，儀器通過測量沿儀器軸線方向的井壁周圍薄壁柱狀空間內(nèi)的氫原子核的磁共振信號，提供地層孔隙度信息以及和油氣藏有關(guān)的地球物理參數(shù)。該文針對MRIL-P型核磁共振測井儀電子線路MREC的一些故障，通過細(xì)致地分析了MREC電路原理和信號處理過程，系統(tǒng)地提出了對MREC的故障分析過程及解決方法。

關(guān)鍵詞：MRIL-P型核磁共振測井儀 MREC 高壓 射頻

中圖分類號：TN912 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）01（a）-00-02

MRIL-P型核磁共振測井儀僅能在裸眼井進(jìn)行測井且為井眼居中的測量儀器，儀器通過測量沿儀器軸線方向的井壁周圍薄壁柱狀空間內(nèi)的氫原子核的磁共振信號，提供地層孔隙度信息以及和油氣藏有關(guān)的地球物理參數(shù)。MRIL-P儀器采用梯度磁場，其工作頻率就決定了其探測深度，因此要求井眼尺寸在7～16in（即17.78～40.64cm），井眼過大，就會造成泥漿信號進(jìn)入探測范圍，失去測井意義。MRIL-P型儀器探頭由3個基本部分組成：一個永久磁鐵、一個射頻脈沖（RF）發(fā)射器及一個射頻接收器，永久磁體在地層中產(chǎn)生梯度磁場對地層中的氫原子進(jìn)行極化，天線既用于發(fā)射RF脈沖同時也用于接收NMR的回波信號。MREC電子線路長期工作在直流高電壓狀態(tài)下（最高電壓1500V，電流15A）[1]，在高電壓，高電流的工況下連續(xù)工作電子器件會出現(xiàn)損壞及失效，致使儀器無法正常完成測井作業(yè)?？偨Y(jié)并掌握MREC電子線路的典型故障和維保方法是尤為關(guān)鍵的。

1 MREC儀器電子線路的構(gòu)成

MRIL-P型核磁共振測井儀的電子線路MREC由l3個模塊構(gòu)成（含高壓繼電器模塊、低壓電源供電模塊、數(shù)字控制/HI-LINK數(shù)據(jù)傳輸模塊等），每個模塊都封裝在可拆卸的鋁合金制成的封裝盒內(nèi)，各模塊之間由各種導(dǎo)線相連接以完成信號的傳輸[2]。

2 MREC儀器電子線路典型故障維修方法

故障1：MREC儀器的參數(shù)GAIN值偏低，掃頻圖形異常。

由于MRIL-P型核磁共振儀器掃頻時不涉及高壓，從核磁共振儀器的工作原理出發(fā)可知：探頭天線與4組繼電器經(jīng)過不同的組合產(chǎn)生了不同的頻率，進(jìn)而使儀器的探測深度不同，探頭繼電器是相對較為穩(wěn)定的電子元器件，在刻度或測井時，在高溫、高壓狀態(tài)下工作，頻繁開關(guān)操作，調(diào)節(jié)接入發(fā)射電路的電容值，以實現(xiàn)不同的發(fā)射-接收頻率。探頭繼電器接通天線電路中不同串、并聯(lián)的電容，將天線調(diào)諧到600～800kHz范圍內(nèi)的5個不同頻帶的共振頻率。選用的繼電器觸發(fā)很快，接通時間1ms，有較好的高額定電壓，提供有效的RF開關(guān)且性能可靠。此次故障現(xiàn)象應(yīng)為探頭天線或是4組繼電器異常所致。此次維修首先對探頭的天線進(jìn)行測量，阻值符合要求，進(jìn)而排除掉探頭天線因素干擾。繼續(xù)檢測繼電器時，發(fā)現(xiàn)有一組繼電器響應(yīng)異常，檢測無法通過。對其進(jìn)行了更換，測試MREC掃頻模式，GAIN值恢復(fù)正常，掃頻參數(shù)恢復(fù)正常。由于儀器所用4組繼電器為同一批次，且預(yù)防此類的故障再次發(fā)生，并對另外的3組繼電器進(jìn)行了強(qiáng)制更換（繼電器壽命大概在10萬次左右）。通過長時間維保也總結(jié)出引起掃頻及GAIN偏低也可能是由于元器件、電子線路內(nèi)部電路板接線異常所致，所以維保時一定細(xì)致入微的進(jìn)行檢查確保連線無破損及損傷。

若GAIN值低于200，儀器的操作界面會出現(xiàn)禁止測井及操作信息。如果出現(xiàn)此類現(xiàn)象，首先要對電子線路的模塊連接線及接頭進(jìn)行確認(rèn)，確保接頭及連線無損壞并重新進(jìn)行固定。繼續(xù)測試，如仍異常，則需對天線接口模塊進(jìn)行排查，檢測，按照電路圖測試相關(guān)信號波形進(jìn)而找到故障點?？蓞⒖季S修手冊中的Troubleshooting部分。

故障2：MREC儀器在進(jìn)行刻度時，地面系統(tǒng)參數(shù)窗口顯示噪聲過大。

引起MREC儀器的噪聲過大因素基本分兩種可能：第一，為外界因素影響所致，例如，設(shè)備的供電是來自市電還是發(fā)電機(jī)的電，儀器在刻度或測井時，建議要統(tǒng)一使用發(fā)電機(jī)進(jìn)行供電，這樣可以降低噪聲。還有附近是否有對講機(jī)及電臺在使用，儀器在刻度或測井時，建議要統(tǒng)一關(guān)閉。一定要確保地面系統(tǒng)及儀器串之間接地良好。第二，為MREC電子線路信號接收及高壓部分存在故障所致。首先，還是要確保模塊之間的連接及接頭正常，如沒有問題，要檢查天線模塊，按照電路圖對接收部分的場效應(yīng)管及三極管進(jìn)行測量，確保阻值在規(guī)定范圍內(nèi)。如異常要進(jìn)行更換。如果儀器的噪聲隨直流高壓的增大而增大，極有可能為發(fā)射濾波模塊存在故障所致，拆卸電路，通過檢測設(shè)備對該模塊進(jìn)行測試，如輸出的高壓脈沖異常，則需按電路圖對控制電路部分進(jìn)行測量，逐一排查，更換損壞元器件。

故障3“MREC儀器在進(jìn)行刻度時，B1值偏低或是為零。

MRIL-P型核磁共振測井儀里B1值代表了發(fā)射射頻脈沖所形成的磁場強(qiáng)度。主要通過探頭內(nèi)的B1線圈感應(yīng)高壓脈沖發(fā)射信號，通過判斷信號大小來反映核磁共振儀器的磁場強(qiáng)度。B1值異常時，先要對探頭內(nèi)的B1線圈MRSN TOP端36#～37#進(jìn)行阻值測量（北京環(huán)鼎對其做了修改，在37芯加了阻值為10?衰變電阻，MRSN阻值（60±1）?，哈里伯頓儀器阻值是（50±1）?[3]，若阻值異常需對探頭部分進(jìn)行大拆維修，確保B1線圈無脫落及破損。確保探頭無任何問題后，可以使用探頭模擬器對MREC電子線路進(jìn)行單獨測試，按照操作規(guī)程對儀器進(jìn)行掃頻及加200V高壓進(jìn)行測試，觀察儀器各工作參數(shù)頻率及GAIN值是否正常。按照B1電路板的電路圖對測量點E21、TP1，觀察波形是否規(guī)則有序，如異常則要對此電路進(jìn)行進(jìn)一步維修。如果信號正常，總體的信號流程按以下順序進(jìn)行測試：DSP輔助板→天線接口模塊→發(fā)射濾波A及發(fā)射濾波B，逐一測量，終會查出故障點。

天線接口模塊常會導(dǎo)致B1值偏低，因為這個模塊承接著低壓接收板A2與高壓射頻脈絡(luò)隔離作用，通過A2板場效應(yīng)管的開通和關(guān)斷，使回波信號進(jìn)入到儀器處理電路中，實現(xiàn)信號的采集工作。我們要使用示波器完成對天線接口模塊的關(guān)鍵點的信號測量。如B1值是以往測試時數(shù)值一半的大小，此故障現(xiàn)象說明兩個發(fā)射器模塊，只有一個正常工作?？梢园凑针娐穲D的信號流程對故障發(fā)射器模塊進(jìn)行逐一節(jié)點的信號測量，完成維修工作。

3 結(jié)語

MRIL-P型核磁共振測井儀的工作原理及MREC電路部分較為復(fù)雜。一旦儀器出現(xiàn)故障，要首先明確發(fā)生故障的原因，對儀器的原理框圖和信號流程進(jìn)行細(xì)致的分析，抓住儀器關(guān)鍵點的信號進(jìn)行測量，對比相關(guān)關(guān)鍵點信號幅度?？s小故障點，逐一排除儀器異常的可能性，最終都會將故障排查掉。

參考文獻(xiàn)

[1] H al lib urt on Co. H al lib urton energy servi ces MRIL-Prim e Operat ion Mann ual[Z].2000.

[2] 王會平.MRIL-P核磁共振成像測井儀器培訓(xùn)教材[Z].

[3] 王瑞清.MRIL-P型核磁共振測井儀電路故障解析[J].中國儀器儀表，2005（3）：102-105.