隔水管超声波气侵监测短节及监测方法技术

本发明专利技术提出一种隔水管超声波气侵监测短节及监测方法，其中，气侵监测短节包括管体、超声波发射探头及超声波接收探头，所述管体中空，所述超声波发射探头固定设置于所述管体上，所述超声波发射探头用于向隔水管环空内流体发射超声波信号，所述超声波接收探头固定设置于所述管体上，所述超声波接收探头用于接收经由隔水管环空内流体反射的超声波信号，所述超声波发射探头为两个，两个所述超声波发射探头沿着圆形方向间隔设置，两个所述超声波发射探头位于所述圆形的同一直径方向上；气侵监测方法应用上述气侵监测短节。本发明专利技术能够提高气侵监测结果的准确性。

Short section and monitoring method of supersonic gas invasion in riser

The invention provides an ultrasonic air invasion monitoring short section of a riser and a monitoring method. The air invasion monitoring short section includes a tube body, an ultrasonic transmitting probe and an ultrasonic receiving probe. The tube body is hollow. The ultrasonic transmitting probe is fixed on the pipe body. The ultrasonic transmitting probe is used to transmit ultrasonic signals to the fluid in the annulus of the riser, and the ultrasonic connection is made. The receiving probe is fixed on the pipe body, and the ultrasonic receiving probe is used to receive the ultrasonic signal reflected by the fluid in the annulus of the riser. The ultrasonic transmitting probe is two, the two ultrasonic transmitting probes are arranged at intervals along the circular direction, the two ultrasonic transmitting probes are located in the same diameter direction of the circular, and the air invasion monitoring method is applied. Describes the air invasion monitoring section. The invention can improve the accuracy of air invasion monitoring results.

【技术实现步骤摘要】
隔水管超声波气侵监测短节及监测方法
本专利技术属于油气钻井设备
领域，尤其涉及一种隔水管超声波气侵监测短节及监测方法。
技术介绍
随着油气勘探开发向深海进军，气侵早期监测问题逐步成为深水钻井安全高效实施的关键和研究热点。隔水管超声波气侵监测是一种极具前景的深水钻井气侵早期监测手段。近年来，国内外学者针对隔水管超声波监测气侵技术展开了积极研究，主要集中在：隔水管多相流动计算、超声波在隔水管环空多相流中的传播规律、隔水管超声波气侵监测方法(超声波多普勒、超声波透射)等，以此利用理论、数模和实验手段基本探明了超声波对隔水管气侵监测的有效性和可行性。实践中需要超声波气侵监测装置监测气侵，以对实现超声波气侵监测技术提供支持。现有超声波气侵监测装置包括超声波发射传感器、超声波接收传感器、信号处理器、钻井工况监测模块及数据分析器，其中，超声波发射传感器用于向环空内流体发射超声波信号，超声波接收传感器用于接收经由环空内流体反射的超声波信号，钻井工况监测模块用于获取钻井状态数据，信号处理器与超声波发射传感器和超声波接收传感器相连，用于对超声波信号进行预处理生成超声波预处理信号(即截面含气率的预测结果)，数据分析器分别与信号处理器和钻井工况监测模块相连，用于将钻井状态数据与预定状态数据进行比较，根据比较结果对超声波预处理信号进行降噪处理，并将处理后的超声波预处理信号与预定阈值进行比较，根据比较结果获得气侵结果数据，数据处理终端与数据分析器通信连接，用于获取气侵结果并显示输出。然而，本申请专利技术人在实现本申请实施例中专利技术技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：由于气侵气体在隔水管环空内并非均匀分布，因此不同位置处发射超声波信号的方式，均会使得所获取的截面含气率的预测结果具有较大的误差和失真，进而严重影响了气侵监测结果的准确性。
技术实现思路
本申请实施例通过提供一种隔水管超声波气侵监测短节及监测方法，解决了现有技术中截面含气率的预测结果误差和失真大的技术问题，提高了气侵监测结果的准确性。本申请实施例提供了一种隔水管超声波气侵监测短节，包括：管体，所述管体中空；超声波发射探头，固定设置于所述管体上，所述超声波发射探头用于向隔水管环空内流体发射超声波信号；及超声波接收探头，固定设置于所述管体上，所述超声波接收探头用于接收经由隔水管环空内流体反射的超声波信号；其中，所述超声波发射探头为两个，两个所述超声波发射探头沿着圆形方向间隔设置，两个所述超声波发射探头位于所述圆形的同一直径方向上，即两个所述超声波发射探头共线，并且相对于所述圆形的圆心点对称。本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：由于设置超声波发射探头为两个，并且将两个超声波发射探头沿着圆形方向间隔设置，同时两个超声波发射探头位于圆形的同一直径方向上，因此在对隔水管气侵监测的过程中，两个超声波发射探头呈180°对称式发射超声波信号，从而无论将超声波发射探头设置于何处，均能够对两处不同密度的气侵气体发射超声波信号，继而同时考虑两组接收信号的响应情况，综合评估截面含气率，进而显著提升了超声波监测的有效范围，有效解决了现有技术中截面含气率的预测结果误差和失真大的技术问题，更进而显著提高了气侵监测结果的准确性。附图说明图1为本专利技术隔水管超声波气侵监测短节沿纵向的剖视结构示意图；图2为本专利技术隔水管超声波气侵监测短节沿横向的剖视结构示意图；图3为图2中体现超声波发射探头及超声波接收探头位置的示意图；以上各图中：1、管体；2、超声波发射探头；3、超声波接收探头；4、第一延迟块；5、第二延迟块；6、第一连接端；7、第二连接端；8、防护套筒；9、密封圈；10、连接法盘；11、输线管。具体实施方式下面，通过示例性的实施方式对本专利技术进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。参见图1至图3，一种隔水管超声波气侵监测短节，包括管体1、超声波发射探头2及超声波接收探头3，其中：管体1，管体1设置为中空，管体1用于支撑超声波发射探头2及超声波接收探头3；具体而言，如图2所示，管体1可以为圆管，此时，管体1的截面为圆环形；当然，在其他实施方式中，管体1还可以为矩形管或异形管；超声波发射探头2，固定设置于管体1上，超声波发射探头2用于向隔水管环空内流体发射超声波信号；具体而言，超声波发射探头2可以为超声波多普勒发射传感器，如图1和2所示，管体1的内壁开设有第一孔部，超声波发射探头2固定套接于第一孔部的内部，即超声波发射探头2镶嵌于管体1管壁的内部；超声波接收探头3，固定设置于管体1上，超声波接收探头3用于接收经由隔水管环空内流体反射的超声波信号；具体而言，如图1和2所示，管体1的内壁开设有第二孔部，超声波接收探头3固定套接于第二孔部的内部，即超声波接收探头3镶嵌于管体1管壁的内部；超声波发射探头2为两个，两个超声波发射探头2沿着圆形方向间隔设置，两个超声波发射探头2位于圆形的同一直径方向上，即两个超声波发射探头2共线，并且两个超声波发射探头2相对于所述圆形的圆心对称设置；具体而言，如图1至图3所示，所述圆形方向为管体1的圆周方向，即所述圆形的与管体1同轴，此时，两个超声波发射探头2沿着管体1的圆周方向间隔设置，两个超声波发射探头2位于管体1的同一直径方向上，即两个超声波发射探头2呈180°设置。基于上述，本专利技术至少具有如下的技术效果或优点：本专利技术隔水管超声波气侵监测短节，由于设置超声波发射探头2为两个，并且将两个超声波发射探头2沿着圆形方向间隔设置，同时两个超声波发射探头2位于所述圆形的同一直径方向上，因此在对隔水管气侵监测的过程中，两个超声波发射探头2呈180°对称式发射超声波信号，从而无论将超声波发射探头2设置于何处，均能够对两处不同密度的气侵气体发射超声波信号，继而同时考虑两组接收信号的响应情况，综合评估截面含气率，进而显著提升了超声波监测的有效范围，有效解决了现有技术中截面含气率的预测结果误差和失真大的技术问题，更进而显著提高了气侵监测结果的准确性。为了进一步提升超声波监测的有效范围，参见图1至图3，在本实施方式中，超声波接收探头3为多个，多个超声波接收探头3沿着圆形方向间隔排列，超声波接收探头3为两组，两组超声波接收探头3分别位于超声波发射探头2的两侧，设两个超声波发射探头2所在的直径为l1，则两组超声波接收探头3相对于l1对称。基于上述，本专利技术至少具有如下的技术效果或优点：本专利技术隔水管超声波气侵监测短节，通过设置两组超声波接收探头3，并且将两组超声波接收探头3对称设置于超声波发射探头2的两侧，从而提高了超声波接收探头3分布的均匀性，使得超声波接收探头3从管体1的多处接收信号，从而进一步提升了超声波监测的有效范围，进而进一步提高了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隔水管超声波气侵监测短节，其特征在于，包括：管体，所述管体中空；超声波发射探头，固定设置于所述管体上，所述超声波发射探头用于向隔水管环空内流体发射超声波信号；及超声波接收探头，固定设置于所述管体上，所述超声波接收探头用于接收经由隔水管环空内流体反射的超声波信号；其中，所述超声波发射探头为两个，两个所述超声波发射探头沿着圆形方向间隔设置，两个所述超声波发射探头位于所述圆形的同一直径方向上。

【技术特征摘要】
1.一种隔水管超声波气侵监测短节，其特征在于，包括：管体，所述管体中空；超声波发射探头，固定设置于所述管体上，所述超声波发射探头用于向隔水管环空内流体发射超声波信号；及超声波接收探头，固定设置于所述管体上，所述超声波接收探头用于接收经由隔水管环空内流体反射的超声波信号；其中，所述超声波发射探头为两个，两个所述超声波发射探头沿着圆形方向间隔设置，两个所述超声波发射探头位于所述圆形的同一直径方向上。2.根据权利要求1所述的隔水管超声波气侵监测短节，其特征在于，所述超声波接收探头为多个，多个所述超声波接收探头沿着所述圆形方向间隔排列，所述超声波接收探头为两组，两组所述超声波接收探头分别位于所述超声波发射探头的两侧，设两个所述超声波发射探头所在的所述直径为l1，则两组所述超声波接收探头相对于l1对称。3.根据权利要求2所述的隔水管超声波气侵监测短节，其特征在于，每组所述超声波接收探头的数量为两个，在所述圆形所在平面上，设垂直于l1的直径为l2，则在每组所述超声波接收探头中，两个所述超声波接收探头相对于l1对称。4.根据权利要求3所述的隔水管超声波气侵监测短节，其特征在于，设所述超声波接收探头与所述圆形圆心点的连线为l3，则在每组所述超声波接收探头中，两条l3之间的夹角为60°。5.根据权利要求1-4中任一项所述的隔水管超声波气侵监测短节，其特征在于，所述管体的内壁开设有第一孔部，所述气侵监测短节还包括：第一延迟块，为有机玻璃块，所述第一延迟块及所述超声波发射探头均固定设置于所述第一孔部的内部，在沿着所述圆形的径向方向上，所述第一延迟块密封设置于所述超声波发射探头靠近所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：许玉强，管志川，廖华林，史玉才，刘永旺，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37