深水鉆井隔水管外多普勒超聲波氣侵早期監測方法

作者：尹邦堂,林英松,王志遠,孫寶江,劉書杰,孫金聲,侯健,任美鵬,王寧

摘要：采用井筒氣液多相流理論分析了隔水管外溢流早期監測的可行性,基于多普勒超聲波原理,設計了隔水管外氣侵早期監測模擬實驗平臺,開展了多普勒超聲波在氣-清水(蔗糖溶液)兩相流中的傳播實驗,并對信號進行了時域、頻域分析。研究表明:①無論開泵循環或停泵,深水鉆井隔水管外多普勒超聲波信號電壓均值均隨著含氣率的上升先上升后下降,并與含氣率具有二次函數關系,采用監測信號電壓均值變化可定量反推對應含氣率的近似值。多普勒超聲波信號在黏度較大的溶液中幅值明顯減小且變化趨勢變緩,黏度的影響遠大于密度。②停泵狀態下多普勒頻移量隨含氣率的增大而增大,二者基本呈線性關系,采用監測多普勒頻移量可定量描述含氣率的變化。開泵循環狀態下變頻器產生的聲能對幅度譜的影響超過了含氣率的影響,頻域信號分析不能判斷是否發生氣侵。③隔水管外多普勒超聲波法氣侵早期監測為非接觸式測量手段,不直接接觸流體、不受鉆井工況影響,可根據多普勒超聲波信號的變化對含氣率進行定量表征,實現深水鉆井氣侵的早期監測。

發文機構：非常規油氣開發教育部重點實驗室 中國石油大學（華東）石油工程學院 中海油研究總院有限責任公司

關鍵詞：深水鉆井隔水管多普勒超聲波氣液兩相流信號分析氣侵早期監測deepwater drillingriserDoppler ultrasonic wavegas-liquid two phase flowsignal analysisearly detection of gas kick

分類號： TE52[石油與天然氣工程—油氣田開發工程]