YQC伽玛密度厚度测井仪

1、LH-CDT水泥密度测井仪使用说明书及维修手册 盘锦辽河油田裕隆实业有限公司电子仪器厂 2008年4月18日 目 录一、仪器用途和技术说明1.仪器用途2. 技术性能二、井下仪器工作原理1. 仪器工作原理2.井下仪原理框图如下（一）探头部分；（二）信号处理板;（三）低压电源;（四）高压电源;（五）电压调整板;（六）传输板;（七）输出驱动三、 故障和排除方法;四、装配;五、使用限制条件;六、仪器使用前的准备和仪器下井前应完成的工作;七、测井后技术保养;八、仪器使用方式;九、影响测井质量的因素十、仪器记录点十一、电路图集和元件表一、仪器用途和技术说明1.仪器用途LH-CDT水泥密度测井仪用于油田套管

2、井固井质量以及套管技术状况检测。仪器利用放射性测井的原理和方法，根据固井后水泥环、套管对伽玛源产生的散射作用，并对伽玛一伽玛散射射线进行科学统计处理，计算出水泥环体积密度、套管壁厚,进而确定水泥环固结质量和套管技术状况，例如：套管偏心、破损、腐蚀，扶正器，射孔位置，管外异物等。同时再结合声波变密度测井资料的（CBL）处理结果进行综合评价,可以准确确定套管水泥环地层的微间隙、微环胶结；水泥环孔道、 空洞和水泥缺失等现象，为寻找油井中的油层窜槽等提供最好的检测手段。它可以弥补CBL测井的不足，在微观上进一步解释声波变密度测井无法提供的信息。110主要适用于套管外径为140mm和178mm(国内主要

3、这两种)，64主要适用于套管外径为102mm和127mm(国内主要这两种)，井斜倾角不超过50度（测井时仪器要居中，否则影响测井效果），并且用一般水泥和泡沫水泥封固的油气水井的检测仪器主要有三组探头，一个是伽玛-伽玛水泥环测量探头，用来测量套管外介质的平均密度和最大密度以及套管相对井壁的偏心率；第二组探头为伽玛-伽玛套管技术状况测量探头用来测量套管平均壁厚，测量套管节箍和套管扶正器的位置，第三组探头为自然伽玛辅助探头，用来测量地层自然放射形曲线。以便和其它地质剖面测井曲线进行对比。2. 技术性能1.密度测量范围 1.0-2.0g/cm3,密度基本误差 ±0.15g/cm3；2.厚度测

4、量范围 5-12mm,厚度基本误差 ±0.5mm ；3.仪器尺寸110 × 3110mm；仪器最大外径158mm；第二外径135mm；64 × 3100mm；仪器最大外径131mm110 × 3856mm（保温瓶）；仪器最大外径158mm；第二外径135mm；4.仪器重量110-130Kg；64-50Kg；5.仪器功率 : 110-8W；64-4W；7.井下仪工作温度范围： 45150 ；45125 ；45175 ；8.仪器供电电压100VDC±10VDC（缆头电压），110:电流80mA±5mA；64:电流45mA±5mA

5、；9.仪器耐压：80Mp；10.使用电缆：7芯；11.缆芯分配：20-组合测井分时传输控制，2-电源正，4-供电地，36-信号输出；12110井下仪适用套管外径146-168mm;64井下仪适用套管外径100-130mm;井液密度1.0-1.4g/cm3 ；13.仪器采用 Cs137（射线能量0.66Mev放射性伽玛源 , 260毫居里，强度为 (1.28士0.33) × 1010 贝可(相当于100毫克当量镭)注释：放射性活度 放射性活度（radioactivity）简称活度，它的SI单位是“S-1”，SI单位专名是贝可勒尔（Becquerel），符号为Bq。1Bq1次衰变/秒。暂

6、时与SI并用的专用单位名称是居里，符号为Ci。1Ci3.7×1010Bq。可用克镭当量来表示放射源的相对放射性活度。1克镭当量表示一个放射源的射线对空气的电离作用和1克的标准镭源（放在壁厚为0.5毫米的铂铱合金管内，且与其子体达到平衡的1克镭）相当。单位质量或单位体积的放射性物质的放射性活度称为放射性比度，或比放射性（specific radioactivity）。二、井下仪器工作原理1. 仪器工作原理井下仪有一个自然伽玛道，六个伽玛密度道和一个伽玛厚度道。自然伽玛道主要用于探测井内自然伽玛射线，完成测井剖面的深度校正, 伽玛密度伽玛厚度道记录套管、水泥环、地层、井液的散射伽玛射线,

7、 共有七个探头, 其中一个短源距探头反映套管技术状况，记录主要由套管影响贡献的伽玛射线的强度, 其射线的强度与套管壁厚度等技术状况有关；另外六个长源距探头反映水泥环的密度信息，记录主要由套管外介质影响贡献的伽玛射线强度。该射线的强度与管外环形空间填充的介质密度有关。套管壁厚和环空填充物质密度探头记录的伽玛量子流强度转换成相应成果，它构成了同一源距 6个不同方相位差 60 度的探测结果 , 解释可以以井剖面形式表示 , 用色彩显示存在套管和水泥环的损坏部位。2.井下仪原理框图如下：（见下页）（一）探头部分探测器由NaI（铊）闪烁晶体和光电倍增管组成见附图一，当光电倍增管供电工作后，伽玛射线通过闪

8、烁晶体时会产生一束数目与射线强度成正比的光脉冲，光脉冲经硅油耦合后进入光电倍增管，使之产生一组与光脉冲数目成正比的负脉冲，经隔直电容耦合后进入信号处理模块。光电倍增管的黄色线为脉冲输出，红色线为高压供电，黑色线为地线。在维修更换光电倍增管时要注意调整调整板上对应的高压调整电阻，使光电倍增管工作在正确的工作点上。注意事项：在拆卸更换探头元件时要先关掉电源，由于探头部分元件属于易破损元件，所以要注意不要野蛮拆卸和发生硬撞击！同时要把拆下的元件放在安全蔽光的地方。同时在安装时注意不要将光电倍增管的引出线刮破，造成元器件的损坏或者仪器不能正常工作！光学硅油应当使用高温的，否则影响测井效果。安装好后要用

9、手晃动整个探头组件，听否有异常响动。（二）信号处理板 （1）110和64无温瓶仪器和信号处理板信号处理板是以高集成军品模块为核心构成。该模块是放射性高温混合测井信号处理电路，内部设有跟随，鉴别、分频、整形、门控电路等电路。信号处理板对光电倍增管输出的脉冲信号进行放大、抑躁、整形输出给传输板。其中厚度板一块编号为TL，密度板六块，编号分别为S1-S6，伽玛板一块，编号为GK。 110无保温瓶和 64仪器信号处理板的原理图为CDT0001。信号板工作时，模块的10脚有光电倍增管的输出信号输入，16脚有5伏的信号输出到传输板进行计数。模块的10脚输入波形：模块的16输出波形：注意事项：在拆卸更换信号

10、板元件时要先关掉电源，由于板上有高压接线，所以要防止高压击伤和损坏仪器。固定信号板时不要压线，造成仪器工作不正常。仪器上的每一个探头，信号板和计数道都是一一对应的，不要混淆模块管脚定义如下：1脚：地；2脚：单稳态输入（接分频器输出）；3脚：脉冲输出；4脚：VZ，+12V电压，通过180高温电阻接+15V电源；5脚：Q3，1/8分频；6脚：Q2，1/4分频；7脚：Q1，1/2分频；8脚：VT，基准电压；9脚：VCC；10脚：信号输入；11脚：地；12脚：比较器输入；13脚：参考电压；14脚：基准电压；15脚：VCC；16脚：比较器输出；17脚：NC；18脚：NC；19脚：控制门；20脚：负载电压

11、；模块注意事项：由于2脚是CMOS电路输入端，应注意防静电。电路在存放时，应插在导电泡棉内。焊接时，按一般防静电要求。由于板上有高压电，所以在安装调试时要注意安全，防止高压损坏模块及其它电路！ 门槛电压的调节，首先用万用表测量模块的8脚与4脚的电压，调整电阻R*，R*的大小，使万用表的测量值在合适的范围。（2）110有温瓶仪器信号处理板信号处理板是以我厂自主产品模块为核心构成。该模块是双道放射性高温混合测井信号处理电路，内部设有跟随，鉴别、整形等电路。信号处理板对光电倍增管输出的脉冲信号进行放大、抑躁、整形输出给传输板。与以往仪器不同的是八道信号处理电路在同一块PCB板上，其中厚度编号为TL，

12、密度编号分别为S1-S6，自然伽玛编号为GK。 110有温瓶仪器信号处理板的原理图为CDT0002信号板工作时，模块的1脚和7脚有光电倍增管的输出信号输入,16脚和22脚有5伏的信号输出到传输板进行计数。模块的1脚和7脚输入波形：模块的16脚和22脚输出波形： 注意事项：在拆卸更换信号板元件时要先关掉电源，由于板上有高压接线，所以要防止高压击伤和损坏仪器。固定信号板时不要压线，造成仪器工作不正常。仪器上的每一个探头，信号板和计数道都是一一对应的，不要混淆模块管脚定义如下：1，7脚：信号输入；2，8脚：测试脚；16，22脚：脉冲输出；15，21脚：+12V电压，通过300高温电阻接+15V电源；

13、5，6，11，12脚：门槛调整输入；18，24脚：VCC； 3，9，13，14，17，19，20，23：NC；其中1，2，5，6，21，22为一组，7，8，11，12，15，16为一组；模块注意事项： 由于16，22脚是CMOS电路输出端，应注意防静电。电路在存放时，应插在导电泡棉内。焊接时，按一般防静电要求。由于板上有高压电，所以在安装调试时要注意安全，防止高压损坏模块及其它电路！门槛电压的调节，首先用万用表测量模块的5，6脚和21或11，12脚和15脚的电压，调整电阻R*，R*的大小，使万用表的测量值在合适的范围。（三）低压电源 整个仪器的低压工作电源都是由该集成电源输出的。低压输入100

14、V输出包括两组+15V，一组+5V。输出的电压首先到电压调整板进行再次的稳压滤波。由于该集成电源是开关电源，所以效率很高，维修方便。电源输入输出线定义：绿色线：+100V输入；黑色线：地；红色线：+15V输出；蓝色线：+15V输出；白色线：+5V输出；使用注意事项：该电源不能长时间空载，否则容易烧坏。（四）高压电源整个仪器探头部分的光电倍增管工作电压都是由该集成电源输出的。高压电源输入15V输出500V至2000V连续可调。调整电路和输出调整电路在电源调整板上。根据各个光电倍增管的坪区电压不同，通过调整到各个光电倍增管的供电调整电阻，使得各个光电倍增管得到不同的工作电压。 由于该集成电源是开关

15、电源，所以效率很高，维修方便。电源输入输出线定义：绿色线：+15V输入；黑色线：地；红色线：高压输出；蓝色线：调整1；白色线：调整2；使用注意事项：该电源不能长时间空载，否则容易烧坏。（五）电源调整板仪器工作+100V电压的输入滤波，低压输出滤波，高压输出调整和电缆输出驱动部分电路都在这块板上，具体电路图为CDT0004。注意事项：在拆卸更换电压调整板元件时要先关掉电源，由于板上有高压接线，仪器100V工作供电电压，所以要防止高压击伤和损坏元器件。（六）传输板该板主要完成信号板输出的脉冲信号的计数、编码和输出驱动。传输板对八道脉冲信号进行计数，并把计数值以曼彻斯特码的形式上传到地面。脉冲信号的

16、计数主要由三片8254完成；单片机87C52及其外围元件完成数据的处理，数据通过串口送到曼码编码器U7，曼码编码器U7是HD-15530输出的数据信号驱动主要由两片IRF840、变压器及阻容元件组成的电缆驱动电路，来完成信号到地面面板的传送。电路图为CDT0003。下面给出了该板各个测量点的输出标准波形的描述，具体如下：a. U48254的18脚波形为： （见下页）12 U48254的17脚波形为正弦波； b. U48254的17脚波形为方波；c. U5MAX813的5脚为低电平；d. U5MAX813的6脚有方波信号输出；e. U715530的1脚有20 KHz的方波；f. U715530的

17、17脚19脚有控制脉冲输出到IRF840；注意事项：在用示波器探头测试信号时，要先接好地，防止损坏元器件，同时小心高压电！（七）输出驱动这部分电路主要分布在传输板和调整板上，主要由IRF840，变压器和阻容元件构成。由它们完成对编码脉冲信号通过测井电缆送到地面。在变压器的次级可以测试到如下波形：接电缆前后的波形基本一样，只是幅度有区别，不接电缆时峰峰值幅度约为20V左右，接电缆后峰峰值幅度约为10V左右。注意事项：仪器在没有外壳工作时，要注意将探头部分做蔽光处理，以免损坏光电倍增管，造成不必要的麻烦和损失！三、 故障和排除方法故障发生的目录和排除方法：故障的外在表现及附加特征可能的原因采取措施

18、l.井下仪器无电流1.测井仪低压电源坏，或连线断开。检查接点,排除故障2.井下仪器其它元件短路使低压电源输出保护。检查和扫除故障2.井下仪器电流过大3.信号缆芯绝缘不好，漏电断开仪器，检查绝缘4.井下仪电路漏电故障检查和排除故障3.自然伽玛道,密度道或厚度道信号数据没有1.接收换能器电源板线路断开检查排除中断2.该道光电倍增管分频器损坏检查和排除损坏处3.该道光电倍增管老化更换光电倍增管4.板间连接线路中断检查和排除故障5.某个功能元件损坏检查和更换故障元件4.某一道的脉冲输出记数率急剧下降1.光电倍增管电源电压降低排除原因设置应有电压2.光电倍增管和晶体间光学换能不好在光电管光极涂上硅油3.

19、计数器8254损坏更换计数器82545.某一道的信号输出记数率在没有射线源的情况下急剧升高1.没有建立光电倍增管的工作点重做记数特性曲线和在"坪"的中点建立工作点2.光电倍增管老化一一噪声高更换光电倍增管更换元件或调整门槛3信号模块坏或门槛有变化4高压对地放电打火；测试门槛电压，检查原因；找出破损处，进行处理；6.某一道的信号输出记数率变化无规律1.高压线路绝缘破坏修复漏电处的绝缘2.光电倍增管老化以外的故障要专门的修理部门或厂家来解决更换光电倍增管7 电缆上无信号1、检查IRF840的控制脚栅极有无信号；2、检查15530的17。18脚有无输出信号；3、检查U4-8254

20、的17脚有无信号输出；4、变压器是否损坏；1 更换IRF840；2 更换15530；3 更换8254；4 更换变压器四、装配仪器装配按下列步骤执行:1检查仪器源室部件和下扶正器的密封圈是否安装；型号参照装配图；2铅屏蔽块装到下扶正器上用M4螺丝固定；然后要用高温硅胶固好螺丝，防止退扣，造成下次拆卸时卡住。3将下扶正器和铅屏蔽块一同装入仪器外壳，涂上适量密封油并拧紧；4接收探头和板架对接好，上好防转螺丝；（有保温瓶的仪器不用），仪器元器件和PCB板螺丝都要用高温硅胶固好；5将保护外壳沿骨架上端套入板架（注意不要刮碰元器件），对准后用M4螺丝固定然后要用高温硅胶固好螺丝；防止退扣，造成下次拆卸时卡

21、住。6检查上扶正器的密封圈是否安装；型号参照装配图；将装好的仪器骨架和上扶正器上的26芯航插接好，再将仪器骨架和上扶正器固定好，注意在对接时不要将连接线绞坏；7将装好的骨架和上扶正器一起慢慢装如仪器桶内并旋紧（注意不要撞坏厚度探头），当厚度探头不能准确入位时，可适当旋转仪器外壳，使其入位；当仪器在大的直径的井中工作时 , 仪器外壳上要加适当的间隙器, 间隙器用螺丝固定在仪器外壳上 。8安装仪器上端的小壳体，检查源杆儿的密封圈和防护设备是否安全可靠。9仪器拆卸时，110仪器过程与上述过程相反；64仪器要先把仪器上接头的连接器取出，防止绞坏传输线。五、 使用限制条件1. 仪器运输过程中要远离磁性物

22、质防止探头被磁化影响正常工作。测井仪在使用时要安装好伽玛射线源。2. 测井仪在高温范围工作应不超过两小时 , 如果测量时间超过 2 小时应当用 2 支仪器轮换测量3. 在光电倍增管电源线路模块中电压高达 2000VDC。高压和绝缘的另部件不允许接触潮湿。4.井下仪使用时要注意源杆和密封圈的状态。特别是和伽玛射线源源室有关的源扣和密封圈的状况。5.伽玛射线探头NaI（铊）应预防机械撞击和环境温度的急剧变化,允许的温度的变化速率为不超过 2 /分钟。当探测器处于亮光之下后应保存在暗处 12-15 个小时。 j六、 仪器使用前的准备和仪器下井前应完成的工作 （一）仪器使用前的准备：1. 确认外观机械

23、部件和仪器外表没有机械损伤。2.旋出源杆和检查橡胶密封圈的状况，源扣和源杆面适匹情况，衬套合适。3. 检查测井仪的工作状态4. 确认扶正器的压缩路径符合工作方式。（二）在仪器下井前应完成以下工作 :1 从绞车上卸下仪器安放在仪器支架上；当仪器在 大 直径的井中工作时 , 仪器外壳上要加上合适的间隙器, 间隙器用螺丝固定在仪器外壳上 ；2检查电缆头( 马笼头 )上丝扣和密封面应完好 , 给仪器上接头密封部位涂上密封脂, 将电缆接头( 马笼头 )与井下仪连接好 ；3把井下仪与地面测井系统按下图装配连接好；注意事项：4#缆芯要和电缆外皮测井车地充分连接。接入深度信号时要将绞车面板和双伽玛地面面板的电

24、源关掉，避免烧坏元气件！4 接通电源板,在电缆头的输出电压应达到100V（考虑电缆上的压降 ），将此电压供给井下仪, 此时的供电电流应该在(80 ± 5)mA 的范围内并检查仪器的工作特性；如果计算机没有数据显示，调整3#、6#缆芯，使3#、6#缆芯互换即可。如果还没有数据，则检查电缆上是否有曼码信号，如果有应该进一步检查地面面板。（三）上井工作顺序1 输入仪器相应的延迟记录点（数据在后面第20页）；2 用绞车将仪器提起 , 放置到可以安全装源的位置并固定好仪器 , 将井口用板状物盖好 ( 防止放射性源掉入井内 )；3 用源杆从源罐中取出珈玛源 , 插入仪器底部装源部位 , 旋紧源杆

25、丝扣；4 用钩子将仪器引导至井内 ；5 仪器下至上接头位置 , 停车对深度 " 零 "( 在测井软件记录界面中置参见测井步骤) ；6 下仪器至测量井段 ( 速度不大于 3000 米 / 小时) , 如果井温达到 120一150 , 仪器下速可以到 6000 米 / 小时 ；7接通井下仪电源 在下放工作中要随时监视仪器工作情况；8井下仪下到预定深度 , 停止下放 , 开始起电缆 , 一般测量速度不大于 600 米 / 小时 , 起始速度不大于 360 米 / 小时（仪器测速超过1000 米 / 小时时有可能造成接箍丢失）。开始测量要在上部井段进行检查性记录 , 为了对仪器在井

26、内条件下工作特性进行评价 ( 仪器工作时的一系列规定 ), 之后进行基本记录 , 在声波特性值最大的地方重新记录不少于 50 米。在记录过程中由计算机监视器上监控模拟曲线。在高温井段 (120 一 150 ) 仪器逗留前间不要超过 2小时 , 在记录完 成之后可关闭井下仪的电源 , 把仪器提出井口。9 仪器从井口提出后应当 :（1）从井口拉开仪器；（2）用臂长不少于 1 米的长刷清除仪器上的泥浆并用水冲洗仪器 ；（3）用钩子将仪器拉到安全装源位置 , 固定好仪器 ；（4） 用手把将源杆( 带源 )从源仓卸出 ,将源放回到源罐内并锁好源罐；10 仪器完成测井后 , 应及时冲洗干净 , 扶正器要现

27、场保养上油 , 防止生锈和活动被卡死；11 仪器运输时必须戴上护帽 , 尽量防止严重震动。远离磁性物质。七、测井后技术保养在井下仪器下入井下环境温度超过 100 的井后应该缩短技术状况检查周期为 3 个月而且应仔细检查所有密封圈状况并且更换它们 , 在换上密封圈时要清除密封槽中的污垢密封圈不应有倒刺、毛糙、裂损 , 丝扣和嵌合部分应当仔细清洁 , 并涂上密封脂。1. 测井仪技术状况基本检查项目 表 3.1序号检查和使用的工具、仪器、设备，检查方法技术要求1仪器部件的紧固(起子、扳手)严格的固定2丝扣接头(扳手、观察)应当上油和拧紧3密封圈状况(观察)不应有损坏、变形和尺寸不全，密封圈要涂脂4电

28、镀的和油漆的涂层(观察)涂层不应该有成层的气泡5扶正器各组成部分状况(观察)不应该有太大的间隙、活动臂、轴及轴承的磨损6仪器的工作方式1.供电状况(仪器组装、万用电表)2.有输出信号(计算机测井系统)要求电流值110仪器(80±5)mA或64仪器(45±5)mA此时电缆头上的电压应为100伏按相应的记录程序八、仪器使用方法1、 单测测井时下井仪器只有水泥密度测井仪，110仪器工作电流为80mA左右64仪器工作电流为40mA左右LHYL-CDT水泥密度测井仪电缆注意事项：测井时要保证1#、2#、3#、4#6#缆芯绝缘在50M以上2、 组合方式 磁定位、变密度、水泥密度测井仪组

29、合方式，仪器工作电流为140mA左右。电缆磁定位变密度LHYL-CDT水泥密度测井仪九、影响测井质量的因素由于井场井下条件不一样，对测井施工质量的影响也不同。1 井温影响：会造成厚度曲线的基值飘移，测井时可适当在高温井段加快测井速度， 但不要超过1000米/小时；2 测速影响：主要会造成测井接箍丢失，所以测速不要超过1000米/小时，当测量接箍不好，基线不稳时，可适当降低测井速度；3 井径影响：当井径和仪器外径相差越大，效果越不好，反之越好。主要是仪器居中效果不好，仪器在井下摆动；4 剔除液影响：剔除液密度越大，回降低仪器的分辨率，造成对解释结果的判断；十、仪器记录点都以仪器最底端为0点1、6

30、4： 自然珈玛：1722mm； 密 度：676mm； 厚 度：571mm2、110(有保温瓶) 自然珈玛：2485mm 密 度：847mm厚 度：738mm2、110(无保温瓶) 自然珈玛：1663mm 密 度：847mm 厚 度：738mm源体和探头尺寸：自然伽玛晶体密度晶体厚度晶体源体24851056 841636仪器底端面传输板元件表元件名称封装 数量 位置0.1U RAD0.1 1 C4100K AXIAL0.4 2 R2 R110K AXIAL0.4 2 R4 R510u/25V RAD0.2 1 C61K AXIAL0.4 3 R9 R7R622u/25 POLAR0.8 2 C2 C54.7u RAD0.1 2 C1