[发明专利]隔水管内气侵早期声波监测方法及系统

说明书

本发明提供了一种隔水管内气侵早期声波监测方法及系统，该隔水管内气侵早期声波监测系统包括：隔水管系统以及声波测量系统；所述隔水管系统设置于海水中，所述隔水管系统由内向外的介质依次为水眼、钻柱、隔水管内混合流体及隔水管；所述声波测量系统由套设在所述隔水管外侧的至少一个发射换能器及多个接收换能器组成，所述发射换能器用于在所述隔水管内外空间激发声场，在所述隔水管本体材料内产生声波，所述接收换能器接收所述声波，并根据所述接收到的声波判断隔水管内的混合流体中含气量的变化。

技术领域

本发明涉及石油钻井气侵早期监测技术领域，具体地，涉及一种基于Lamb波的隔水管内气侵早期声波监测方法及系统。

背景技术

随着石油需求的增长和石油工业技术的发展，石油开发已经进军领域。井筒复杂的钻井工况等因素使得钻井更加危险，国内外都曾发生过多起恶性井喷事故。导致井喷的工程技术原因主要有如下两个：

(1)钻头钻遇超压地层时，高压气体会突然进入井孔并经由隔水管向井口移动并形成井喷。目前监测气体侵入的手段少，可靠性差；

(2)现有气侵监测系统报警迟缓，井喷一旦发生便难以及时进行井控，危害极大。目前的钻井含气监测方法虽有很多种，但都存在一定的局限性。因此，研究隔水管气侵早期监测方法，在气体刚刚进入隔水管就能及时识别和发现，将对钻井具有重要意义。

目前，国内外关于钻井气侵的早期监测主要有钻井参数异常变化监测法、气测值分析法、钻井液池液面监测法、流量监测法、LWD溢流监测法、APWD溢流监测法等。这些方法都有其优势，但也有如下局限性：

1)钻井参数异常变化监测法对钻遇地层的参数变化反应灵敏，但是影响因素多，判断溢流有困难。

2)气测值分析法对气体的反应较灵敏，但监测速度慢，难以应用于气侵早期监测。

3)钻井液池液面监测法在许多情况下监测溢流有效,但实时性太差。

4)流量监测法在许多情况下监测溢流都非常有效，但对气侵量较小或油基钻井液在一定的泡点压力范围内的情况监测效果差。

5)LWD溢流监测法能够第一时间识别钻遇地层(包括油气藏)的性质，但不能评价溢流发生的时间及发生程度，需要借助专用软件并由专业人员判断。

6)APWD溢流监测法能够实时测量井底环空压力变化，但测量分辨率不高，对于气侵强度较低的情况监测较慢。

发明内容

本发明实施例提供了一种隔水管内气侵早期声波监测方法及系统，以在不破坏隔水管系统原有机械结构及强度的前提下，判断隔水管内混合流体中的气体含量，对隔水管内气侵进行早期声波监测。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种隔水管内气侵早期声波监测系统，该隔水管内气侵早期声波监测系统包括：隔水管系统以及声波测量系统；

所述隔水管系统设置于海水中，所述隔水管系统由内向外的介质依次为水眼、钻柱、隔水管内混合流体及隔水管；

所述声波测量系统由套设在所述隔水管外侧的至少一个发射换能器及多个接收换能器组成，所述发射换能器用于在所述隔水管内外空间激发声场，在所述隔水管本体材料内产生声波，所述接收换能器接收所述声波，并根据所述声波判断隔水管内的混合流体的含气量的变化。

一实施例中，所述多个接收换能器接收到的隔水管中的声波为S0模式Lamb波，通过分析所述S0模式Lamb波的幅度和衰减系数随时间变化的关系判断隔水管内的混合流体的含气量的变化。

一实施例中，所述声场的激发频率低于20kHz。