数字自然能谱伽马测井仪EDST常见故障解析
线路进行直观检查，发现电源板上的滤波电容C3和C6引脚
和电容本体分离。滤波电容不仅使电源直流输出平滑稳定，降低了交变脉动电流对电子电路的影响，同时还可吸收电子电路工作过程中产生的电流波动和经由交流电源串入的干扰，使得电子电路的工作性能更加稳定。由于电源板上滤波电容C3和C6引脚与电容本体分离，电容在电路中没有发挥出相应的作用，导致交流电源串入仪器电路，仪器本身无法建立通讯，且影响仪器串的通讯。更换电源板上的C3和C6电容，并用道康宁RTV3145耐高温密封胶将电容本体固定在电源板上，防止仪器在井下或运输过程中剧烈震动导致电容引脚与电容本体分离，连地面测试，仪器串通讯正常。
3.2 M5通讯异常
(1)故障现象。对EDST 仪器进行GR 计数和能谱刻度，GR 计数刻度正常，能谱刻度出现通讯错误。(2)检测和维修方法。EDST 数字自然伽马能谱测井仪可以同时测量GR 计数和能谱曲线，GR 计数数据量较小，通过M2通道传输，能谱数据量较大通过M5通道传输，GR 计数刻度正常，能谱刻度通讯异常，对GR 仪器M5通讯进行训练，发现示波器M5通道波形有较大杂波干扰信号，说明仪器的M5通讯存在问题。仪器M5通讯由能谱分析板上M5通讯编码电路U10( 6409)编码后，送入I/O 板，经M5模式变压器耦合到仪器IB 总线。拆卸仪器，抽出线路，按照信号流程，用示波器测量I/O 板上M5通道的IC3(DS1633)芯片的输入和
输出波形均异常，继续往前测量M5通道电路的波形，发现能谱分析板板上M5编解码芯片U10(6409)输出BOO 和BZO 波形异常，BOO 和BZO 为M5数据，U10输入正常。更换能谱分析板上U10芯片后，仪器M2和M5通讯均正常，GR 计数和能谱刻度均正常通过。
1 设备简介
数字自然伽马能谱测井仪EDST 主要包括探测器、前置放大电路、PHA 电路、控制电路、能谱分析电路、I/O 电路、电源电路等部分。自然伽马能谱测井仪根据测量可以输出钾、铀、钍三条曲线和一条总伽马曲线，对分析地层沉积相不区分粘土矿物
有很大作用[1]
。
2 自然伽马能谱仪器的测量原理
自然伽马能谱仪器利用岩石中特定元素产生的伽玛射线(钾、铀、钍，能量特定)与闪烁晶体相互作用时，通过晶体和光电倍增管产生一个光电脉冲信号，这个脉冲信号被电路分析然后识别[1]。而自然伽马就是测量一定能量范围内所有伽玛射线的强度，能谱测量就是把这个波长范围内采集的伽玛信号按照特定的波长分析之后区别累计(对应于不同的能量道，也就是
所谓谱数据)，并对谱数据加以区分并解析出钾、铀、钍元素[2]。
自然伽马能谱测井仪是一种沿着井眼剖面测量岩层自然放射性活度分布的测量仪器。测井时，闪烁晶体把地层伽马射线转化为光脉冲信号，由光电倍增管的光阴极转换为光电子，经光电倍增管放大后输出负电压脉冲，经幅度鉴别、分频、整
形、功放，然后经电缆输送到地面[3]
。
3 疑难故障解析及排除方法
3.1 EDST 影响仪器串通讯
(1)故障现象。检查常规大满贯仪器，仪器串无法建立通讯，将EDST 从仪器串中移除后，仪器串通讯正常建立。(2)检测和维修方法。单独检查EDST 仪器，仪器自身通讯也无法建立，通过对故障现象进行分析，认为EDST 仪器影响大满贯仪器串的通讯。拆卸EDST 仪器外壳抽出线路，对电子
数字自然能谱伽马测井仪EDST 常见故障解析
骆应杰(中海油田服务股份有限公司油田技术事业部墨西哥项目组，墨西哥 卡门 24157)
摘要：数字自然能谱伽马测井仪EDST 在油田勘探和开发中有着广泛的应用，主要用于校深和确定地层放射性类型及钾、铀、钍的含量。文章对 EDST 设备组成及测量原理进行简要的介绍，并对EDST 在使用过程中遇到的一些典型案例进行总结，对故障原因进行了系统分析，重点介绍了故障的排查思路和解决方法。关键词：自然伽马；能谱；EDST ；通讯；计数；故障中图分类号：TQ05
文献标志码：A
文章编号：1008-4800(2021)10-0133-02
DOI:10.19900/jki.ISSN1008-4800.2021.10.062
Common Failure Analysis of Digital Natural Spectrum Gamma Logging Tool EDST
LUO Ying-jie
(China Oilf i eld Services Co., Ltd. Oilf i eld Technology Business Unit Mexico Project Team, Carmen 24157, Mexico)
Abstract: Digital natural energy spectrum gamma logging tool EDST is widely used in oilf i eld exploration and development. It is mainly used for depth correction and determine the radioactivity typ
e and the content of potassium, uranium and thorium in the formation. In this paper, the composition of EDST equipment and the principle of measurement are briefly introduced, and some typical cases encountered in the use of EDST are summarized, the cause of the failure is systematically analyzed, and the failure troubleshooting ideas and solutions are emphatically introduced.
Keywords: natural gamma ray; energy spectrum; EDST; communication; count; failure
数字自然伽马能谱测井伽马探测器由光电倍增管及碘化铯晶
体组成，属于精密配件，在搬运、使用、维修安装过程中，应注意防碰、撞等冲击行为，以免损坏探头。
3.6 GR 计数为零
(1)故障现象。仪器的通讯正常，计数为零，放上GR 刻度架，仪器计数依然为零。(2)检测和维修方法。怀疑EDST 仪器高压模块输出为零、GR 计数处理电路或GR 探头故障。抽出电子线路，对仪器的供电进行检查，+5 V 、±15 V 及-22 V 供电均正常，用万用表及高压表笔检查仪器的高压输出，发现高压模块输出为零。 U4(AD7549)输出一个模拟电压信号来控制高压模块输出电压，可以在电解电容C26的两端测量到这个电压信号(HVENUS)，U4是一个精准的D/A 转换器，U1(87C51)通过外部命令来改变U4输出的模拟电压。对信号进一步测量，发现控制板上HVENUS 信号为零，怀疑是Q1三极管处于关断状态，11V 无法供给HVENUS 。继续用示波器检查发现U5(LM124)的14脚及1脚均无输出信号，在检查发现U4(AD7549)的17、18脚无输出信号，U4的13、19脚(VREFA)无输入信号，怀疑是-15 V 没有从U14(LM120H-15)供给过来，最后发现电容C15被击穿，C15两端电阻为0.34欧姆，-15 V 直接短接到地，造成-15 V 无法供给U4的13、19脚(VREFA)供电，导致高压控制信号和仪器高压为零，更换控制板上电容C15后，连地面检查，GR 计数正常。
3.7 伽马计数时有时无
(1) 故障现象。数字伽马能谱测井仪在多地的现场作业中
出现了伽马计数时有时无的现象。
(2)检测和维修方法。经多方查原因，发现仪器保温瓶内骨架若没有与地连接，会导致保温瓶内骨架和
电源骨架存在电压，此电压进入信号处理板后导致伽马计数时有时无，原来仪器电路设计中电源骨架与保温瓶内骨架是不相连的，只与保温瓶内电路板的地线连接，若在保温瓶内信号处理板上增加一根地线，把它和骨架连接，就会使伽马计数不稳定的现象消失[4]。
自然数是什么4 维保注意事项
(1)设备中带引脚的电容，建议用道康宁RTV3145耐高温密封胶将电容固定在电路板上，起到固定电容的作用，防止因强烈震动导致电容引脚与本体分离，从而引起仪器工作异常。(2)设备出现故障时，建议先从供电入手，排除了供电问题再去分析其他故障，因为供电故障较容易确定故障点。(3)维保数字能谱测井仪测高压管的输入，可以测量控制板上的C26电容两端电压，此电压为HV 的1/100。直接用高压探头测量高压时，不建议从P8公插头处直接测量，防止误操作造成仪器损坏，建议测量高压管输出引线。(4)耦合光电倍增管和晶体，尽可能少用耦合剂，长时间的仔细研磨可改善光损失和光散射，另外研磨后放置几小时有助于耦合剂稳定。
(5)组装仪器电子线路和探头部分，建议将探头的三根引出线用线绳固定，防止安装过程中，弹簧压缩造成挤线。
3.3 GR 计数偏高
(1)故障现象。EDST 仪器通讯正常，GR 计数偏高。(2)检测和维修方法。仪器通讯正常，GR 计数为110 API ，正常此地区GR 本底计数为50 API ，对仪器进行FIT 正常，怀疑EDST 仪器GR 计数处理电路故障或GR 探头故障。拆开仪器，抽出线路，测量仪器的供电和高压管的高压均正常，示波器测量GR 处理电路信号无异常，怀疑GR 探头故障。拆开探头，仔细检查各个部件，碘化铯晶体与光电倍增管均正常，但发现探头引出的信号线SIG(白)被挤破，如图1所示，干扰信号进入GR 通道，导致GR 计数偏高。更换白信号线，重新焊接，连地面系统测试，GR 计数正常，
用伽马架对仪器进行刻度也正常。
此处发生挤压
光电倍增管
PM1 PCB BOARD
PM2 PCB BOARD
图1 探头白信号线被挤
3.4 GR 计数和保温瓶温度异常偏高
(1)故障现象。GR 仪器通讯正常，GR 计数和保温瓶温度异常高，GR 计数高达500 API ，正常此地区GR 本底计数为50 API ，室温下GR 仪器保温瓶温度为104 ℃。
(2)检测和维修方法。伽马计数和温度显示同时异常偏高，怀疑GR 信号及温度处理电路故障或仪器供电故障。用万用表测量测量仪器供电，高压管的输入即CONTROLLER 板上的电容C26两端，发现电压为0VDC ，正常应为11VDC 左右。继续测量电源板上的供电，发现-15VDC 为-8VDC ，+5VDC 为3.3VDC ，+15VDC 正常。测量骨架上-15V 三端稳压器42095-015输入为23VDC 正常，骨架上+5V 三端稳压器42094-05输入为10VDC 正常，但42095-015和42094-05三端稳压器输出异常，说明三端稳压器工作异常。仪器供电异常，芯片供电异常，未达到芯片额定工作电压，芯片无法正常工作，导致GR 计数和保温瓶温度异常偏高。更换仪器骨架上-15V 的三端稳压器42095-015和+5V 三端稳压器42094-05后，测量仪器电源都正常，GR 计数为50 API 正常，室温下保温瓶温度为20 ℃也正常。
3.5 GR 计数偏低
(1)故障现象。仪器通讯正常，EDST 的GR 计数偏低，仅为
10 API ，正常此地区GR 本底计数为50 API 。(2)检测和维修方法。怀疑EDST 仪器高压偏低、GR 计数处理电路或GR 探头故障。用万用表高压探头测量高压管输出正常，用示波器测量PHA 板SINGAL IN ，即GR 脉冲信号的输入，GR 脉冲数量偏少，怀疑GR 探头故障。拆卸GR 探头，直观检查光电倍增管及
碘化铯晶体，发现碘化铯晶体碎裂，导致GR 计数偏低。更换碘化铯晶体，恢复仪器，连地面测试GR 计数正常。
(下转第150页)
穿越孔密封死堵装置，构建新型井口试压装置体系，满足不同
类型的修井作业试压需求。
参考文献：
[1]胡广杰，夏福良，赵源浦，等.多通道多探头井口试压装置：CN205000964U[P]. 2016-01-27.
[2]李登，崔国亮，郭雯霖，等.海上无修井机平台连续管缆传输电泵井口装置研制与试验[J].天津科技，2020, 47(06): 55-57.
[3]代慧，郭登明，郭建东，等.一种新型钻井用防喷器拆装装置的研制和应用[J].中国石油和化工标准与质量，2020, 40(10): 132-133.
[4]中海油.中海油今年净产量目标为2.75-2.9亿桶油当量[J].精细化工原料及中间体，2010 (04): 50-51.
[5]袁征，李航，罗衡，等.基于模糊数学的海上修井机井控装备风险评估[J].石油矿场机械，2017, 46(04): 5-8.
[6]李勇，王利娜，邢建峰，等.防喷器试压快速增压装置的研制及应用[J].南方农机，2020, 51(10): 139.
作者简介：郭彪(1986-)，男，工程师，硕士，井下作业总监，从事海上油气田井下作业研究工作。
(5)在钻台处，连接油管回接工具至手压泵，打压35 MPa 开启井下安全阀，稳压15 min ，验证装置各处密封性合格。
3 新型修井井口试压装置探索
专用油管提升装置解决了部分井修井时回接井下安全阀液控管线的问题，但现场部分电潜泵机采井修井时遇到过防喷器试压时过电缆密封渗漏，导致试压值达不到设计值的现象。修井井口装置作为井控和安全的关键装置，未来将从油管挂电缆穿越孔专用电缆堵头实现突破。
油管挂电缆穿越孔密封装置分为整体密封和橡胶填料式密封，如图10所示。在对防喷器进行试压时，电缆容易受高压流体时导致电缆脱落，无法对防喷器密封性能有效测试。油管挂电缆穿越孔密封死堵装置可解决电缆无法承受高压的问题。针对该试压薄弱点，设计了一种专用密封死堵，在电缆截断后，安装在电缆上部，电缆穿越孔专用电缆堵头(图11)隔离原电缆密封，保证试压时电缆不承压；防止油管挂上凸出的电缆受到压力脱落，保证井口装置的密封性，
从而实现对防喷器进行有效试压。该装置目前已设计成型，待投入试验应用阶段。
图11 专用电缆堵头
4 结语
专用油管提升装置可实现液控管线与油管回路相区分且
互不干扰，符合半封闸板防喷器设计试压值标准，保证了井控安全。
同时也能满足修井作业各类复杂情况处理的需求，保障了修井作业的顺利高效开展。建议下一步加快应用油管挂电缆
图10 电缆密封结构图
(上接第134页)
(6) EDST 仪器维修后，建议用伽马刻度架对仪器进行刻度，检验仪器状态。
(7)数字自然伽马测井仪的传感器由光电倍增管和晶体组成，属于易碎品，在搬运、使用、维修安装过程中，应注意防碰、撞等冲击行为，远离强磁材料及强磁环境，以免损坏晶体、光电倍增管及仪器其他部分[5]。
5 结语
维修数字自然能谱伽马测井仪EDST 时，首先要熟悉各个部分的作用和电路原理，通过故障现象，大致确定一下故障范围，再以电路图为根据，对相关信号流程进行分析和测量，最终确定到故障点，将问题彻底解决。
参考文献：
[1]金亚.数字自然伽马能谱测井仪EDST61XA 操作手册[M]. ELIS Technical Manual Issue15, 2018.
[2] 庞巨丰.测井原理及仪器[M].北京：科学出版社，2008.[3] 周军.数字自然伽马能谱测井仪EDST61XA 维修手册[M]. ELIS Technical Manual Issue15, 2018.
[4] 吴三省，金振武.自然伽马能谱测井译文选[M].北京：石油工业出版社，1988.
[5] 邓克全.一种新型自然能谱伽马测井仪[C].湛江：第四次核测井学术会议论文集，1998.
作者简介：骆应杰(1980-)，男，项目管理，现在中海油田服务股份有限公司油田技术事业部墨西哥项目组从事测井项目管理工作。

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