隔水管内气液两相流声传播特性与深水钻井气侵监测方法

基本信息
批准号:51574275
项目类别:面上项目
资助金额:66.00
负责人:管志川
学科分类:
依托单位:中国石油大学(华东)
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:许玉强,宋洵成,张波,王晓慧,张琦,王庆
关键词:
隔水管深水钻井气液两相流声波传播特性气侵监测
结项摘要

A large number of gas invading wellbore is the main cause of blowout and other disasters when drilling the high pressure gas reservoir in deepwater area. And early detection of gas invasion in wellbore is the key to control blowout promptly and effectively. The existing gas invasion monitoring technology is mainly dependent on the measurement of pit gain or export flow rate on ground or water surface. Currently, the regional water depth of deepwater drilling has exceeded 3000m, which makes monitoring of gas invasion in advance by installing the monitoring equipment in subsea become possible. If the use of acoustic wave to monitor two-phase flow characteristics in the subsea, it can achieve the early detection and real-time quantitative description of gas invasion in deepwater drilling. This project is just in response to this conception, which focus on the key scientific issues that the main sensitivities and response of two-phase flow characteristics within the riser and the characteristic parameters of acoustic signals. Meanwhile, using the method of combining experimental studies and theoretical analysis, it can reveal the propagation and quantitative characterization relationships of acoustic signals in the two-phase fluid with different gas-liquid ratio, and establish a quantitative relationship between the characteristic parameters of acoustic signals and the gas-liquid ratio of two-phase fluid. Finally put forward methods for measuring and monitoring the wellbore gas invasion through the acoustic wave propagation characteristics in the fluid of subsea riser. This can provide the theoretical basis for early and accurate monitoring of gas invasion in deepwater drilling, real-time quantitative description of gas invasion degree, and safe and efficient control technology.

深水高压气层钻井过程中气体大量侵入井筒是引起井喷等灾害的主要原因,尽早发现气体侵入井筒是及时有效控制井喷的关键。现有成熟的气侵监测技术主要依赖于地面或水面泥浆池增量或出口流量的测量。目前深水钻井的区域水深已经超过3000m,使得将监测仪器下入到3000m的水底提前监测到气体的侵入已成为可能。如果在海底利用声波监测隔水管内的气液两相流特征,可以实现深水钻井气侵的早期监测和实时定量描述。本项目就是针对这一构想,重点研究隔水管内气液两相流特征与声波信号特征参数的响应规律以及主要敏感因素这一关键科学问题,通过实验研究和理论分析相结合的方法,揭示声波信号在不同气液比两相流体内的传播规律和定量表征关系,建立声波信号特征参数与两相流气液比之间的定量关系。提出通过海底隔水管内流体声波传播特性测量监测井筒气侵的方法。为深水钻井气侵早期准确监测、气侵程度的实时定量描述和安全高效控制技术提供理论依据。

项目摘要

深水高压气层钻井过程中气体大量侵入井筒是引起井喷等灾害的主要原因,尽早发现气体侵入井筒是及时有效控制井喷的关键。目前深水钻井的区域水深已经超过3000m,如果在海底利用声波监测隔水管内的气液两相流特征,可以实现深水钻井气侵的早期监测和实时定量描述。本项目重点研究隔水管内气液两相流特征与声波信号特征参数的响应规律以及主要敏感因素这一关键科学问题,通过实验研究和理论分析相结合的方法,揭示声波信号在不同气液比两相流体内的传播规律和定量表征关系,建立声波信号特征参数与两相流气液比之间的定量关系。提出通过海底隔水管内流体声波传播特性测量监测井筒气侵的方法。.通过开展上述研究获得的主要结论如下:.1)建立了能够用于模拟隔水管超声波气侵监测的实验方法和实验系统,该系统可以实现不同钻杆转速(0-160r/min)、循环排量(0-0.5m3/min)、气体流量(0-10m3/h)、气泡大小及密度、超声波发射频率(0.1-2.25MHz)及安装位置(0-360°)等条件下的隔水管超声波气侵监测实验,实时采集实验中井筒环空进出口压力、超声波发射及接收信号等数据。.2)建立了一套完善的分析隔水管超声波气侵监测的理论和数值模拟方法,并通过实验验证了该方法的可靠性和准确性。该方法的优势在于弥补实验中无法精确控制气泡大小、密度及分布的问题,用于探究影响超声波在隔水管环空多相流中传播规律的深层次原因。.3)揭示了超声波信号在不同气液比两相流体内的传播规律和定量表征关系。筛选了声波敏感性特征参数,包括振幅峰值、波速、衰减系数以及主频等,并分析了各特征参数的适用范围。在此基础上,优选了接收探头的安装位置,提出了气泡非均匀分布条件下的气侵监测及定量描述方案。.4)提出了基于隔水管气侵监测数据的井筒气侵程度定量描述方法。基于隔水管超声波监测的截面含气率信息,利用井筒多相流理论对整个井筒的气侵情况(不同井深处的气液比)进行反演,结合井控相关要求对气侵程度进行风险等级划分,实时定量评估气侵井控风险。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
2

主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2020.09.026
发表时间:2020
3

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.019
发表时间:2018
4

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

DOI:10.3724/ SP.J.1123.2019.04013
发表时间:2019
5

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

DOI:
发表时间:2022

管志川的其他基金

批准号:50974131
批准年份:2009
资助金额:36.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

深水钻井中的气液两相流传热规律研究

批准号:51004113
批准年份:2010
负责人:高永海
学科分类:E0401
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
2

微通道内气液两相流及传质特性

批准号:20876107
批准年份:2008
负责人:马友光
学科分类:B0802
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
3

基于红外辐射与近红外吸收光谱特性的管内气液两相流检测技术研究

批准号:61340028
批准年份:2013
负责人:方立德
学科分类:F0303
资助金额:18.00
项目类别:专项基金项目
4

用Level Set方法研究气液两相流界面迁移的微观特性

批准号:50106011
批准年份:2001
负责人:李会雄
学科分类:E0606
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目