扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井儀DTMX 和DTMN 響應(yīng)異常典型案例分析

駱應(yīng)杰

（中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部墨西哥項(xiàng)目組，墨西哥 卡門(mén) 24157）

0 引言

CBMT 扇區(qū)水泥膠結(jié)成像測(cè)井儀主要用于套管井進(jìn)行固井質(zhì)量測(cè)量，其原理是通過(guò)6 個(gè)極板上的換能器在井周360°范圍內(nèi)對(duì)水泥固井質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)極板含有兩個(gè)發(fā)射換能器和一個(gè)接收換能器，每組換能器相互補(bǔ)償測(cè)量，結(jié)合而得到一個(gè)良好的測(cè)量效果。

1 井下儀器的組成

CBMT 儀器由扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井儀電子節(jié)CBMT61EA、扇區(qū)水泥膠結(jié)測(cè)井儀機(jī)械節(jié)CBMT61XA、變密度探頭短節(jié)CBMT61PA 3 部分組成。 CBMT61EA接收地面系統(tǒng)的指令， 控制CBMT61XA，CBMT61PA進(jìn)行相關(guān)測(cè)井操作，并將測(cè)量結(jié)果數(shù)字化后，通過(guò)單芯電纜傳到地面， 供地面系統(tǒng)存儲(chǔ)和分析。 CBMT61XA扇區(qū)水泥膠結(jié)成像測(cè)井儀主要用于接在CBMT61EA傳輸短節(jié)下面，對(duì)套管井進(jìn)行聲波測(cè)井。 CBMT61PA進(jìn)行聲波變密度測(cè)井，通過(guò)兩個(gè)發(fā)射換能器和一個(gè)接收換能器組合， 來(lái)測(cè)量水泥和地層間的膠結(jié)程度，并協(xié)助CBMT61XA 探測(cè)竄槽及氣侵現(xiàn)象。

2 典型故障分析及解決思路

2.1 故障現(xiàn)象

某井進(jìn)行CBMT 測(cè)井作業(yè)， 儀器串如下：ECCL61XA +EGRT61XA +CBMT61EA +CBMT61XA +CBMT61PA，地面檢查儀器工作正常，靈敏度和方位刻度均滿足要求。 儀器串下放到1800m 開(kāi)始上測(cè)，發(fā)現(xiàn)DTMX 和DTMN 響 應(yīng) 異 常，DTMX 為68.72us/ft，DTMN 為47.05us/ft, 二者正常應(yīng)為57us/ft 左右。 此時(shí)觀察地面系統(tǒng)窗口原始數(shù)據(jù)， 發(fā)現(xiàn)2#和5#極板接收到的信號(hào)幅度明顯比其他幾塊極板接收到的信號(hào)幅度小，增益基本飽和高達(dá)21，此時(shí)在井下將儀器收腿，靈敏度刻度，發(fā)現(xiàn)2#和5#極板靈敏度異常偏低，僅為41 和8，正常靈敏度應(yīng)大于90。

2.2 故障分析及解決方法

DTMN 和DTMX 響應(yīng)異常可能有以下幾個(gè)原因引起：

（1）CBMT61XA 的儀器未能有效居中， 測(cè)量井段井斜較大使用的扶正器尺寸不合適或井眼不規(guī)則，導(dǎo)致CBMT61XA 的6 塊極板與井壁貼合不佳， 使聲波信號(hào)出現(xiàn)異常傳輸， 接收數(shù)據(jù)異常， 從而表現(xiàn)為DTMX 和DTMN 響應(yīng)異常。

（2）極板連線錯(cuò)誤。CBMT61XA 總有6 塊極板，每塊極板由兩個(gè)發(fā)射探頭一個(gè)接收探頭組成，每塊極板引出5 根線，發(fā)射探頭連接到極板驅(qū)動(dòng)PAD DRIVER板，接收探頭連接到信號(hào)接收PAD REC 板，如果出現(xiàn)連線錯(cuò)誤，將導(dǎo)致DTMX 和DTMN 響應(yīng)異常。

（3）國(guó)產(chǎn)CBMT 極板與進(jìn)口的SBT 極板混用。 國(guó)產(chǎn)的CBMT 和進(jìn)口SBT 極板的探頭極性是相反的，CBMT 極板探頭極性內(nèi)正外負(fù)，進(jìn)口SBT 極板探頭外正內(nèi)負(fù)，也正是極性的不同造成了CBMT 和SBT 極板混用時(shí)會(huì)引起極板接收信號(hào)的首波無(wú)法準(zhǔn)確卡住，所以會(huì)引起測(cè)井中的衰減曲線及重要質(zhì)量控制參數(shù)DTMX、DTMN 響應(yīng)異常的問(wèn)題。

（4） 極板接頭插針或極板連線的絕緣達(dá)不到要求， 在井下會(huì)導(dǎo)致300V 發(fā)射高壓被拉低或接收到的信號(hào)出現(xiàn)衰減，導(dǎo)致接收信號(hào)偏小，而出現(xiàn)DTMN 和DTMX 響應(yīng)異常。

2.3 故障排查過(guò)程

針對(duì)上述故障原因分析，逐步進(jìn)行排查，詳情如下：

（1） 針對(duì)井斜的影響， 本井最大井斜為14°在900～1 200 m 井段，900 m 以上基本為直井，但儀器整個(gè)測(cè)量井段DTMX 和DTMN 都出現(xiàn)響應(yīng)異常， 補(bǔ)測(cè)CBMT 儀器串在同樣條件下， 整個(gè)井段DTMX 和DTMN 基本在（57±3）us/ft 左右（非套管節(jié)箍處），排除井斜的影響，確定是儀器串本身故障。

（2）針對(duì)極板連線錯(cuò)誤影響，將儀器串連接ELIS測(cè)井地面系統(tǒng)，加電開(kāi)腿，查閱CBMT61XA 上電子節(jié)連線圖，按照電路圖找到極板探頭與PAD DRIVER 和PAD REC 板上信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。用萬(wàn)用表測(cè)量極板探頭與電路板的對(duì)應(yīng)關(guān)系，6 塊極板共30 根連線與電路板的對(duì)應(yīng)關(guān)系正確無(wú)誤，排查極板連線錯(cuò)誤影響。

（3）針對(duì)極板探頭極性影響，將CBMT61XA 儀器的6 塊極板全部拆卸下來(lái)， 用敲擊法測(cè)試探頭的極性，CBMT61XA 探頭極性為T(mén)OP/BOTTOM 端為負(fù)極，CENTER 為正極，用Angilent 示波器將示波器表筆的接探頭正極，地線接探頭負(fù)極，敲擊6 塊極板都是出現(xiàn)正脈沖，說(shuō)明極板探頭的極性一致，都是國(guó)產(chǎn)極板。

（4）對(duì)測(cè)井資料進(jìn)行回放，觀察CBMT 測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)原始窗口， 發(fā)現(xiàn)2#和5#極板接收到的信號(hào)幅度明顯比其他幾塊極板接收到的信號(hào)幅度小，懷疑2#、5# 極板異常導(dǎo)致DTMN 和DTMX 響應(yīng)異常。 用萬(wàn)用表測(cè)量2#、5#極板探頭相連插針的絕緣和容值， 極板的絕緣基本都為100 kΩ 左右，正常應(yīng)為無(wú)窮大，容值達(dá)到uf 級(jí)，正常極板探頭容值為2～3nf。為徹底找到極板不絕緣的原因，拆開(kāi)絕緣較低的5#極板，發(fā)現(xiàn)極板里面基本沒(méi)硅油，有泥漿滲入極板。仔細(xì)查找泥漿的來(lái)源，發(fā)現(xiàn)極板的長(zhǎng)蓋板和短蓋板上面有銹蝕穿孔，泥漿是從銹蝕針眼的地方滲入。 繼續(xù)檢查其他幾塊極板，發(fā)現(xiàn)此支CBMT 儀器6 塊極板有5 塊極板的長(zhǎng)短蓋板均出現(xiàn)了銹蝕穿孔現(xiàn)象。

2.4 故障解決方法

對(duì)6 塊極板進(jìn)行大拆，徹底清洗探頭和極板的各個(gè)零部件，更換銹蝕穿孔的長(zhǎng)短蓋板，重新組裝極板并循環(huán)油，此時(shí)測(cè)量極板的絕緣都為無(wú)窮大，探頭的容值在2～3nf，滿足要求。將測(cè)試完的6 塊極板安裝到CBMT61XA 上，在實(shí)驗(yàn)室對(duì)儀器進(jìn)行刻度，靈敏度和噪聲滿足要求。 對(duì)維修完畢的儀器下試驗(yàn)井測(cè)試，儀器測(cè)量效果良好， 非套管結(jié)箍處DTMX 和DTMN 滿足（57±3）us/ft。

考慮到此儀器六塊極板其中五塊極板的長(zhǎng)短蓋板出現(xiàn)銹蝕穿孔的現(xiàn)象， 懷疑此批次極板的長(zhǎng)短蓋板材質(zhì)存在問(wèn)題。將出現(xiàn)問(wèn)題的長(zhǎng)短蓋板返廠進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)材質(zhì)不符合技術(shù)要求， 強(qiáng)制更換公司所有此批次出廠CBMT 儀器極板的長(zhǎng)短蓋板，提前將隱患排除。

3 注意事項(xiàng)

CBMT 儀器DTMX 和DTMN 響應(yīng)異常，大多數(shù)都是由CBMT61XA 引起，而極板是CBMT61XA 測(cè)量的核心，維保CBMT 儀器，建議注意以下幾個(gè)方面：

（1）極板探頭絕緣和容值的測(cè)量，用萬(wàn)用表測(cè)量極板探頭相連插針的絕緣應(yīng)為無(wú)窮大， 容值應(yīng)為2～3nf左右；

（2）極板的密封性檢查，重點(diǎn)檢查極板長(zhǎng)短蓋板、O 圈、油嘴處螺絲等；

（3）檢查極板探頭與電路板的連線是否正確無(wú)誤；

（4）檢查極板連線的通斷和絕緣；

（5）檢查極板的油量，如果極板缺油，探頭的靈敏度會(huì)下降，應(yīng)對(duì)極板進(jìn)行保養(yǎng)并重新循環(huán)油。

4 結(jié)論

DTMX、DTMN 是CBMT 儀器12 個(gè)SUB-CYCLE的時(shí)差的最大值和最小值，是CBMT 測(cè)井重要的質(zhì)控曲線。 因此，在實(shí)際測(cè)井過(guò)程中需要密切關(guān)注CBMT Raw Curve 數(shù)值顯示窗口中的DTMN、DTMX， 如果連續(xù)一段時(shí)間值不符合（57±3）us/ft 的情況（非套管結(jié)箍情況），說(shuō)明儀器測(cè)量值不正確。 在日常維保過(guò)程中，一定要嚴(yán)格按照CBMT 維保策略執(zhí)行，確保設(shè)備狀態(tài)正常，保障現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的順利進(jìn)行。