电成像测井仪仪器原理及常见故障分析

电成像测井仪仪器原理及常见故障分析

闫文超

中石化经纬有限公司中原测控公司 河南濮阳 457001

摘 要：针对目前电成像测井仪因老化、井况差等原因故障率逐渐升高的现状，研究优化维修过程，提高维修效率的方法。根据长期大量的维修经验，总结了电成像测井仪的测量原理及常见故障分析处理方法。通过对电成像测井仪测量原理加深理解，及常见故障维修方法的探索，大大优化了维修过程，提高了维修效率。充分理解仪器原理，善于总结维修经验，为维修技术的提高打下了坚实的基础。

关键词：电成像测井仪；测井；仪器维修；故障分析

0引言

电成像测井仪是Excell 2000测井平台系统中重要仪器之一，它用于测量地层中不同的岩石（泥岩、砂岩、石灰岩等）、流体的电阻率。电成像测井仪所测得的数据可用于识别岩性、识别沉积构造、精细描述裂缝、储集层综合评价、沉积环境分析、评价薄层，能够满足油气勘探开发人员对该井以及该区域地质特征把握的需要^[1]。因此，仪器维修人员理解该仪器的测量原理，掌握该仪器常见故障的维修方法是非常必要的。

1电成像成像原理简介

地层中不同的岩石（泥岩、砂岩、石灰岩）、流体，其电阻率是不一样的，通过测量井壁各点的电阻率值，然后把电阻率值的相对高低用灰度（黑白图）或色度（彩色图）来表示，那么，井壁就可表示成一张黑白图象或彩色图象。电阻越高颜色越浅，电阻越低颜色越深。图像按方位北-东-南-西-北顺序展开。

2电成像测量原理简介

电成像的基本测量原理与侧向、微球相同，为欧姆定律。电成像线路的ETM（发射模块）发射2kHz的驱动信号，通过变压器耦合到探头外壳和回流电极（D4TG遥测短节），探头外壳和回流电极之间通过绝缘短节隔离。探头下部壳体与极板共同发射聚焦电流（探头上部外壳和线路外壳装有玻璃钢外套，保证聚焦电流只从探头下部壳体发出），纽扣电极（通过10Ω取样电阻与极板壳体相连）发射探测电流，聚焦电流使探测电流尽可能深入地层，最后两种电流共同返回回流电极。每个钮扣发出的探测电流对应钮扣电极周围介质的电阻变化。采集到的钮扣电流数值，就可以反映出地层电阻率的变化情况。采集到的反应探测电流大小的信号在前端放大板中放大、模数转换后通过五芯线传输给线路部分。

3电成像探头推靠臂结构

图1

4近期电成像测井出现的故障

问题汇总为两类：1、极板落井或损坏；2、成像质量差。

4.1极板落井问题

4.1.1普陆页1井2号极板连主臂落井

主臂与仪器本体之间卡有岩块，遇卡时，岩块成为支点，主臂轴销成为受力点，在杠杆作用下，主臂轴销受力成倍放大，导致主臂轴销断裂，剪切销也随之断裂，主臂与极板落井。

4.1.2查5井极板落井及损坏

95号探头：测量至距套管20m处，遇卡，张力增量900lbs，4#极板无信号。4#极板与上接头之间的连接件根部断裂，4#极板与辅臂落井。

28号探头：在4620m、4253m、4155m等深度遇卡，收腿活动多次。起出井口后发现5#极板调节筒断裂，极板损坏。

4.1.3连接件断裂原因

（1）井况差，遇阻、遇卡严重；

（2）大斜度井连接件磨损严重，一旦遇卡，受到较大拉力后易发生断裂；

（3）上测过程遇卡收腿不及时，导致连接件受到较大拉力；

（4）连接件受较大拉力后疲劳程度发生改变，再次受力时易发生断裂；

（5）个别配件质量有问题，外观检查无法发现；

（6）哈里伯顿公司的维修手册中没有各种连接件的质量标准和更换标准，导致无法确定连接件的验收标准和更换周期。

4.1.4整改措施

（1）建立连接件的验收标准，严格规范新进配件的验收流程，不合格的配件不使用；

（2）建立连接件验收标准时，应基于不同配件强度分级的原则，施工过程中如遇到特殊情况，首先保证仪器本体和主要配件的安全，不能只追求配件的强度；

（3）建立连接件的更换标准，影响配件更换标准的因素包括：磨损程度，使用时长，遇卡后受过多大的拉力；

（4）测井小队向仪修车间提交详实的井况和施工信息，为仪器的维修保养提供依据；

（5）井况复杂时建议测井小队尽量不要强行施工，以免造成不必要的损失。

4.2成像质量差问题

4.2.1极板结构简介

电成像测井仪有六块极板，每块极板主要由纽扣电极总成、五芯插针总成、极板外壳、圆形盖板、前端放大板组成，前端放大板置于圆形盖板下，每个纽扣电极都通过10Ω的取样电阻与极板外壳相连。如图2所示。

图2 极板结构图

4.2.2成像质量差图示

如图3所示为近期几口井成像图截取片段，其中马10井成像效果好，作为对比，其余三口井成像质量差。

图3

4.2.3成像质量不好原因

（1）纽扣电极与极板外壳之间的绝缘性差；

（2）纽扣表面有油污或其他造成接触阻值大的污物；

（3）国产前放在使用2-3年后，内部元器件性能降低（问题主要在前放测量电路中的电容性能降低）；

（4）五芯连线绝缘通断性能降低；

（5）极板内部受潮，导致前放性能下降；

（6）线路前端绝缘套（屏蔽套）磨损；

（7）极板和井壁的贴靠压力不合适。

4.2.4整改措施

（1）仪器上过高温、高压、高饱和盐水泥浆井后，重点检查纽扣电极绝缘性能；

（2）定期进行前放除潮、纽扣绝缘检查；

（3）加厚线路与探头的玻璃钢绝缘外壳；

（4）施工前后检查线路上的绝缘短节和D4TG上端绝缘短节的绝缘性能；

（5）保养时注意在线路部分、探头部分外壳涂抹硅脂后再安装绝缘外壳；

（6）测井小队施工时，保证极板压力在规定范围内。

5结束语

点成像测井采集的资料对油气勘探开发的指导意义非常重大。本文介绍了电成像测井仪的工作原理和常见故障的分析及处理，掌握这些可以大大提高电成像测井的成功率和对该仪器的检修效率。

参考文献

[1]哈里伯顿有限责任公司微电阻率成像测井仪探头使用维修手册（资料）.

作者简介：闫文超，男，1986年生，工程师，2008年毕业于解放军信息工程大学电子科学与技术专业，现在中石化经纬有限公司中原测控公司工作。