【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及深海油气开发，具体涉及到一种实时监测深水溢流的系统及方法。
技术介绍
1、近年来，全球近50％的油气重大发现均在深水环境下，深水除了蕴藏着丰富的石油资源外，还有储量巨大的天然气水合物资源，但是对于海洋深水钻井而言，钻井环境随水深的增加变得更加复杂，极易遇到常规钻井工程难以克服的技术难题。
2、典型的技术难题，包括：在深水钻井过程中，钻头钻经气层岩石时容易导致气侵，气体侵入钻井液将导致井下溢流，如不能对井下溢流及早监测，并采取有效的井控措施，溢流将不可控，最终造成井喷事故。
3、然而，本申请的专利技术人在研究中发现，现有技术对深水溢流的监测技术通常具有严重的滞后性，例如，现有技术通过将泥浆池的钻井液引流到指示剂的扩大室中，再根据扩大室中指示剂的读数确定是否发生深水溢流，这种操作方法经常会发生当扩大室监测到溢流时，就发生了井喷事故。另外，现有技术的处理方式还具有数据处理准备性低的问题。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种实时监测深水溢流的系统及方法，通过在海底井口隔水管上安装对称式超声多普勒监测装置及旁路流量监测装置，直接监测井口处钻井液的含气率和流量，并根据含气率和流量检测是否发生溢流，具有准确性高、时效性强的特点。
2、为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
3、第一方面，本申请提供一种实时监测深水溢流的系统，包括：深水端设备和水面端设备；
4、所述深水端设备，包括：安装在隔水管
5、所述水面端设备，包括：海面水声信号装置以及与之相连的海面计算机控制系统；
6、所述对称式超声多普勒监测装置，用于监测所述隔水管中钻井液的含气率；所述旁路流量监测装置，用于监测所述隔水管中钻井液的流量；
7、所述数据处理模块，用于对所述含气率和所述流量的数据进行处理，转换为水声数据，通过所述水声通讯装置发送至所述海面水声信号装置；
8、所述海面水声信号装置，将所述水声数据转换为电信号，供所述海面计算机控制系统实时检测是否发生深水溢流。
9、在本专利技术的一种实现方式中，所述深水端设备，安装在钻井井口处的隔水管短节上。
10、在本专利技术的一种实现方式中，所述对称式超声多普勒监测装置，包括对称设置在所述隔水管的同一径向高度的超声多普勒发射模块和超声多普勒接收模块。
11、在本专利技术的一种实现方式中，所述旁路流量监测装置，包括两个相同的测量单元。
12、在本专利技术的一种实现方式中，两个所述测量单元设置在所述隔水管的不同径向高度的位置。
13、在本专利技术的一种实现方式中，每一所述测量单元，包括科里奥利质量流量计，。
14、在本专利技术的一种实现方式中，所述数据处理模块，包括供电子模块。
15、在本专利技术的一种实现方式中，所述数据处理模块，还包括信号预处理模块，实现前置放大、动态滤波和信号调制。
16、在本专利技术的一种实现方式中，所述数据处理模块，还包括数据转换子模块，用于将预处理后的数据转换为声波信号，向水面处的水声通讯装置发送声波信号。
17、第二方面，本专利技术提供一种实时监测深水溢流的方法，应用于第一方面所述的系统，包括：
18、监测钻井井口处隔水管中钻井液的含气率；以及监测所述隔水管中钻井液的流量；
19、对所述含气率和所述流量的数据进行处理，转换为水声数据；
20、再将所述水声数据转换为电信号，实时检测是否发生深水溢流。
21、本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本专利技术方案，通过监测海底井口隔水管内钻井液的含气率和流量，实现深水溢流早期监测。勇敢在海底井口隔水管上安装超声多普勒监测装置及旁路流量监测装置，直接测得该位置钻井液的含气率和流量，实现准确、及时的溢流监测，其中采用超声多普勒方法直接监测钻井液含气率，能够克服隔水管壁厚对测量的影响，具有测量速度快、稳定性高的优势，并在隔水管外两个位置对钻井液进行引流式流量监测，能减少监测装置对钻井操作的影响，测量环境更加稳定，测量结果精度更高，同时利用水声通讯装置进行监测信号传输，实现远距离无线通讯且信号衰减小的效果。本方案的系统结构紧凑、集成度高，并且所提处方法具有监测及时、稳定、高效、高准确的优点，实现了溢流早期监测，并使操作人员尽早做出更符合成本效益的操作决策，降低灾难性井控事故或井控失控的风险，减轻对海洋环境的附带损害。
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1.一种实时监测深水溢流的系统，其特征在于，包括：深水端设备和水面端设备；
2.根据权利要求1所述的实时监测深水溢流的系统，其特征在于，所述深水端设备，安装在钻井井口处的隔水管短节上。
3.根据权利要求1所述的实时监测深水溢流的系统，其特征在于，所述对称式超声多普勒监测装置，包括对称设置在所述隔水管的同一径向高度的超声多普勒发射模块和超声多普勒接收模块。
4.根据权利要求1所述的实时监测深水溢流的系统，其特征在于，所述旁路流量监测装置，包括两个相同的测量单元。
5.根据权利要求4所述的实时监测深水溢流的系统，其特征在于，两个所述测量单元设置在所述隔水管的不同径向高度的位置。
6.根据权利要求5所述的实时监测深水溢流的系统，其特征在于，每一所述测量单元，包括科里奥利质量流量计，。
7.根据权利要求1所述的实时监测深水溢流的系统，其特征在于，所述数据处理模块，包括供电子模块。
8.根据权利要求7所述的实时监测深水溢流的系统，其特征在于，所述数据处理模块，还包括信号预处理模块，实现前置放大、动态滤波和信
9.根据权利要求8所述的实时监测深水溢流的系统，其特征在于，所述数据处理模块，还包括数据转换子模块，用于将预处理后的数据转换为声波信号，向水面处的水声通讯装置发送声波信号。
10.一种实时监测深水溢流的方法，应用于权利要求1所述的系统，其特征在于，所述方法，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种实时监测深水溢流的系统，其特征在于，包括：深水端设备和水面端设备；
2.根据权利要求1所述的实时监测深水溢流的系统，其特征在于，所述深水端设备，安装在钻井井口处的隔水管短节上。
3.根据权利要求1所述的实时监测深水溢流的系统，其特征在于，所述对称式超声多普勒监测装置，包括对称设置在所述隔水管的同一径向高度的超声多普勒发射模块和超声多普勒接收模块。
4.根据权利要求1所述的实时监测深水溢流的系统，其特征在于，所述旁路流量监测装置，包括两个相同的测量单元。
5.根据权利要求4所述的实时监测深水溢流的系统，其特征在于，两个所述测量单元设置在所述隔水管的不同径向高度的位置。
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【专利技术属性】
技术研发人员：殷志明，李中，马英文，杨向前，田得强，任美鹏，罗洪斌，李梦博，盛磊祥，王金龙，
申请(专利权)人：中海石油中国有限公司，
类型：发明
国别省市：
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