MRIL—P仪器MREC故障解析

宛文宇

摘 要：MRIL-P型核磁共振测井仪仅能在裸眼井进行测井且为井眼居中的测量仪器，仪器通过测量沿仪器轴线方向的井壁周围薄壁柱状空间内的氢原子核的磁共振信号，提供地层孔隙度信息以及和油气藏有关的地球物理参数。该文针对MRIL-P型核磁共振测井仪电子线路MREC的一些故障，通过细致地分析了MREC电路原理和信号处理过程，系统地提出了对MREC的故障分析过程及解决方法。

关键词：MRIL-P型核磁共振测井仪 MREC 高压 射频

中图分类号：TN912 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）01（a）-00-02

MRIL-P型核磁共振测井仪仅能在裸眼井进行测井且为井眼居中的测量仪器，仪器通过测量沿仪器轴线方向的井壁周围薄壁柱状空间内的氢原子核的磁共振信号，提供地层孔隙度信息以及和油气藏有关的地球物理参数。MRIL-P仪器采用梯度磁场，其工作频率就决定了其探测深度，因此要求井眼尺寸在7～16in（即17.78～40.64cm），井眼过大，就会造成泥浆信号进入探测范围，失去测井意义。MRIL-P型仪器探头由3个基本部分组成：一个永久磁铁、一个射频脉冲（RF）发射器及一个射频接收器，永久磁体在地层中产生梯度磁场对地层中的氢原子进行极化，天线既用于发射RF脉冲同时也用于接收NMR的回波信号。MREC电子线路长期工作在直流高电压状态下（最高电压1500V，电流15A）[1]，在高电压，高电流的工况下连续工作电子器件会出现损坏及失效，致使仪器无法正常完成测井作业。总结并掌握MREC电子线路的典型故障和维保方法是尤为关键的。

1 MREC仪器电子线路的构成

MRIL-P型核磁共振测井仪的电子线路MREC由l3个模块构成（含高压继电器模块、低压电源供电模块、数字控制/HI-LINK数据传输模块等），每个模块都封装在可拆卸的铝合金制成的封装盒内，各模块之间由各种导线相连接以完成信号的传输[2]。

2 MREC仪器电子线路典型故障维修方法

故障1：MREC仪器的参数GAIN值偏低，扫频图形异常。

由于MRIL-P型核磁共振仪器扫频时不涉及高压，从核磁共振仪器的工作原理出发可知：探头天线与4组继电器经过不同的组合产生了不同的频率，进而使仪器的探测深度不同，探头继电器是相对较为稳定的电子元器件，在刻度或测井时，在高温、高压状态下工作，频繁开关操作，调节接入发射电路的电容值，以实现不同的发射-接收频率。探头继电器接通天线电路中不同串、并联的电容，将天线调谐到600～800kHz范围内的5个不同频带的共振频率。选用的继电器触发很快，接通时间1ms，有较好的高额定电压，提供有效的RF开关且性能可靠。此次故障现象应为探头天线或是4组继电器异常所致。此次维修首先对探头的天线进行测量，阻值符合要求，进而排除掉探头天线因素干扰。继续检测继电器时，发现有一组继电器响应异常，检测无法通过。对其进行了更换，测试MREC扫频模式，GAIN值恢复正常，扫频参数恢复正常。由于仪器所用4组继电器为同一批次，且预防此类的故障再次发生，并对另外的3组继电器进行了强制更换（继电器寿命大概在10万次左右）。通过长时间维保也总结出引起扫频及GAIN偏低也可能是由于元器件、电子线路内部电路板接线异常所致，所以维保时一定细致入微的进行检查确保连线无破损及损伤。

若GAIN值低于200，仪器的操作界面会出现禁止测井及操作信息。如果出现此类现象，首先要对电子线路的模块连接线及接头进行确认，确保接头及连线无损坏并重新进行固定。继续测试，如仍异常，则需对天线接口模块进行排查，检测，按照电路图测试相关信号波形进而找到故障点。可参考维修手册中的Troubleshooting部分。

故障2：MREC仪器在进行刻度时，地面系统参数窗口显示噪声过大。

引起MREC仪器的噪声过大因素基本分两种可能：第一，为外界因素影响所致，例如，设备的供电是来自市电还是发电机的电，仪器在刻度或测井时，建议要统一使用发电机进行供电，这样可以降低噪声。还有附近是否有对讲机及电台在使用，仪器在刻度或测井时，建议要统一关闭。一定要确保地面系统及仪器串之间接地良好。第二，为MREC电子线路信号接收及高压部分存在故障所致。首先，还是要确保模块之间的连接及接头正常，如没有问题，要检查天线模块，按照电路图对接收部分的场效应管及三极管进行测量，确保阻值在规定范围内。如异常要进行更换。如果仪器的噪声随直流高压的增大而增大，极有可能为发射滤波模块存在故障所致，拆卸电路，通过检测设备对该模块进行测试，如输出的高压脉冲异常，则需按电路图对控制电路部分进行测量，逐一排查，更换损坏元器件。

故障3“MREC仪器在进行刻度时，B1值偏低或是为零。

MRIL-P型核磁共振测井仪里B1值代表了发射射频脉冲所形成的磁场强度。主要通过探头内的B1线圈感应高压脉冲发射信号，通过判断信号大小来反映核磁共振儀器的磁场强度。B1值异常时，先要对探头内的B1线圈MRSN TOP端36#～37#进行阻值测量（北京环鼎对其做了修改，在37芯加了阻值为10?衰变电阻，MRSN阻值（60±1）?，哈里伯顿仪器阻值是（50±1）?[3]，若阻值异常需对探头部分进行大拆维修，确保B1线圈无脱落及破损。确保探头无任何问题后，可以使用探头模拟器对MREC电子线路进行单独测试，按照操作规程对仪器进行扫频及加200V高压进行测试，观察仪器各工作参数频率及GAIN值是否正常。按照B1电路板的电路图对测量点E21、TP1，观察波形是否规则有序，如异常则要对此电路进行进一步维修。如果信号正常，总体的信号流程按以下顺序进行测试：DSP辅助板→天线接口模块→发射滤波A及发射滤波B，逐一测量，终会查出故障点。

天线接口模块常会导致B1值偏低，因为这个模块承接着低压接收板A2与高压射频脉络隔离作用，通过A2板场效应管的开通和关断，使回波信号进入到仪器处理电路中，实现信号的采集工作。我们要使用示波器完成对天线接口模块的关键点的信号测量。如B1值是以往测试时数值一半的大小，此故障现象说明两个发射器模块，只有一个正常工作。可以按照电路图的信号流程对故障发射器模块进行逐一节点的信号测量，完成维修工作。

3 结语

MRIL-P型核磁共振测井仪的工作原理及MREC电路部分较为复杂。一旦仪器出现故障，要首先明确发生故障的原因，对仪器的原理框图和信号流程进行细致的分析，抓住仪器关键点的信号进行测量，对比相关关键点信号幅度。缩小故障点，逐一排除仪器异常的可能性，最终都会将故障排查掉。

参考文献

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

[2] 王会平.MRIL-P核磁共振成像测井仪器培训教材[Z].

[3] 王瑞清.MRIL-P型核磁共振测井仪电路故障解析[J].中国仪器仪表，2005（3）：102-105.

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2020-12-12