井下声波早期气侵检测方法研究

发布时间：2017-03-30 04:09

  本文关键词：井下声波早期气侵检测方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：气侵是钻井过程中严重影响施工进度和钻井安全的复杂状况。气侵发生后,由于气体的膨胀和滑脱,井控风险较大,控制不好极有可能诱发井涌或者井喷,从而对储层、钻井设备以及人身安全造成巨大的损失。随着常规油气资源的逐渐枯竭,非常规油气钻井的地质条件更为复杂,溢流的可能性大幅增加。因此,尽早发现溢流对石油勘探具有重大意义。本文以声波传播基本理论、两相流基本理论为基础,建立了声波的线性和非线性传播模型,分析了气泡对声波衰减的影响；建立井下声波传播速度模型,揭示了含气率、井深、界面附加动量源对声波传播的影响规律；编制了计算程序,对含气率、声波时差与气体上升高度之间的关系进行分析；并根据声波气侵检测理论,设计了井下声波早期气侵检测系统。本文的主要内容以及取得成果如下：揭示了声波在含气液体中线性传播的变化规律。声波速度随气泡直径增大而减小：衰减系数随气泡直径增大而增大。声波在含气泡液体中传播时,主要受到是气泡的散射作用；声波声压随含气率、气泡直径的增加而逐渐衰减。揭示了声波在含气液体中非线性传播的衰减规律。随着含气量的增加,声波由线性传播逐渐向非线性传播变化；声场声压极值随着声场振动作用时间增加而增大；在声波的幅值增加的过程中,声场声压的极值会先增大后减小,当声波的幅值为0.5左右时,声场声压的极值达到最大。分析了声波在气液两相流中的传播速度和衰减规律。声波速度随含气率增加而降低,随着频率增加而增加；声波衰减系数随含气率和频率的增加而增加。在壁面剪切力、虚拟质量力以及拖曳力的作用下,声波传播速度下降,衰减系数增加。分析了声波时差与含气率、气体上升高度的关系。声波时差随着气侵时间增加；气体上升高度随着声波时差增加。
【关键词】：气侵 声波检测 声波时差 气侵高度 检测系统
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE28
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-14
• 1.1 本文的研究目的及意义7-8
• 1.2 国内外技术发展现状8-11
• 1.2.1 早期气侵检测技术研究现状8-10
• 1.2.2 气侵溢流规律研究发展现状10-11
• 1.2.3 研究现状分析与存在的问题11
• 1.3 本文的研究内容及研究方法11-14
• 1.3.1 研究内容11
• 1.3.2 研究方法11-14
• 第2章 声波检测溢流的基本理论14-26
• 2.1 天然气侵的特点14-15
• 2.2 常用的溢流检测方法15-17
• 2.3 声波检测气侵的基本理论17-22
• 2.3.1 声波的基本特点17-18
• 2.3.2 声波法检测气侵的原理18-22
• 2.4 声波气侵检测法举例22-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 气泡对声波传播的影响规律26-43
• 3.1 声波在含气钻井液中的线性传播26-37
• 3.1.1 层状气泡模型中声波的传播规律26-30
• 3.1.2 等效媒质模型中声波的传播规律30-37
• 3.2 声波在含气钻井液中的非线性传播37-42
• 3.2.1 声波非线性传播模型37-40
• 3.2.2 数值模拟与分析40-42
• 3.3 本章小结42-43
• 第4章 声波在气液两相流中的传播和衰减规律43-57
• 4.1 声波在纯钻井液中的传播速度43-45
• 4.2 声波在气液两相流中的速度45-49
• 4.2.1 声波速度模型46-47
• 4.2.2 基本方程组47
• 4.2.3 封闭条件47-49
• 4.2.4 声波色散方程49
• 4.3 声波速度和衰减系数计算及结果分析49-56
• 4.3.1 模型的求解49-50
• 4.3.2 模拟分析50
• 4.3.3 结果分析50-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第5章 声波检测气侵高度方法研究57-69
• 5.1 声波气侵检测模型57-59
• 5.1.1 声波时差检测原理58
• 5.1.2 声波时差求解58-59
• 5.2 气体上升速度59-63
• 5.2.1 气体上升速度模型59
• 5.2.2 闭合条件59-60
• 5.2.3 模型求解60-63
• 5.3 实例计算63-68
• 5.3.1 实例163-65
• 5.3.1.1 泡状流计算结果63-64
• 5.3.1.2 弹状流计算结果64-65
• 5.3.2 实例265-68
• 5.3.2.1 泡状流计算结果65-66
• 5.3.2.2 弹状流计算结果66-68
• 5.4 本章小结68-69
• 第6章 井下声波早期气侵检测系统设计及计算程序69-79
• 6.1 检测系统设计69-70
• 6.1.1 系统结构设计69
• 6.1.2 声波收发短节设计69-70
• 6.2 声波信号处理70-74
• 6.2.1 声波数据传输方式选择70-71
• 6.2.2 声波信号特征和处理系统71-73
• 6.2.3 检测仪器结构设计73-74
• 6.2.4 检测程序设计思路74
• 6.3 井下声波早期气侵检测计算程序74-77
• 6.4 本章小结77-79
• 第7章 结论与建议79-81
• 7.1 结论79-80
• 7.2 建议80-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-87

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6 王兴中,杨祀勇;浅谈减轻气井气侵的方法[J];钻采工艺;1998年06期

7 隋秀香,周明高,候洪为,李相方,唐恩高;早期气侵监测声波发生技术[J];天然气工业;2003年02期

8 隋秀香,李相方,周明高,关文龙;气侵检测仪的研制与应用[J];石油仪器;2003年01期

9 卢志红;高兴坤;曹锡玲;;气侵期间环空气液两相流模拟研究[J];石油钻采工艺;2008年01期

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