深水钻井隔水管外多普勒超声波气侵早期监测方法

作者：尹邦堂,林英松,王志远,孙宝江,刘书杰,孙金声,侯健,任美鹏,王宁

摘要：采用井筒气液多相流理论分析了隔水管外溢流早期监测的可行性,基于多普勒超声波原理,设计了隔水管外气侵早期监测模拟实验平台,开展了多普勒超声波在气-清水(蔗糖溶液)两相流中的传播实验,并对信号进行了时域、频域分析。研究表明:①无论开泵循环或停泵,深水钻井隔水管外多普勒超声波信号电压均值均随着含气率的上升先上升后下降,并与含气率具有二次函数关系,采用监测信号电压均值变化可定量反推对应含气率的近似值。多普勒超声波信号在黏度较大的溶液中幅值明显减小且变化趋势变缓,黏度的影响远大于密度。②停泵状态下多普勒频移量随含气率的增大而增大,二者基本呈线性关系,采用监测多普勒频移量可定量描述含气率的变化。开泵循环状态下变频器产生的声能对幅度谱的影响超过了含气率的影响,频域信号分析不能判断是否发生气侵。③隔水管外多普勒超声波法气侵早期监测为非接触式测量手段,不直接接触流体、不受钻井工况影响,可根据多普勒超声波信号的变化对含气率进行定量表征,实现深水钻井气侵的早期监测。

发文机构：非常规油气开发教育部重点实验室 中国石油大学（华东）石油工程学院 中海油研究总院有限责任公司

关键词：深水钻井隔水管多普勒超声波气液两相流信号分析气侵早期监测deepwater drillingriserDoppler ultrasonic wavegas-liquid two phase flowsignal analysisearly detection of gas kick

分类号： TE52[石油与天然气工程—油气田开发工程]