超声波技术在钻井液流量测量中的应用研究

摘要

石油钻井中为防止井喷，需要进行早期的溢流监测。传统的溢流监测方法存在很大的局限性，要求寻找一种新的检测方法。超声波测量技术由于具有许多独有的优点，现在已经广泛应用于流量测量中，但是国内将其应用于溢流监测中却没有先例。本文主要研究如何将超声波测量技术应用于钻井液的流量测量中，以达到最终能够进行溢流监测的目的。
　　本文分别进行了基于时差法和多普勒法的超声波流量测量系统的设计，系统以ADI公司的ADSP-BF531作为控制和运算的核心，设计主要包括了超声波传感器的选择、硬件设计和软件算法设计几大部分。其中硬件设计部分主要包括发射接收模块和信号处理模块的设计，软件算法设计部分主要包括控制程序、数字滤波器的设计、信号检测算法、自动增益控制算法和偏移频率的求取等。
　　本文先使用基于时差法的超声波流量测量系统对钻井液进行了测量实验，通过实验现象得出了时差法不能用于钻井液流量测量的结论。然后用基于多普勒法的超声波流量测量系统进行了测量实验，实验中先进行圆管流速的测量，得出了多普勒法可以测量钻井液流速的结论；再进行环空管流速的测量，得出了多普勒法可以测量环空流速的结论；最后进行注气实验，验证了此法用于溢流监测的可行性。
　　本文最后得到的结论对于超声波测量方法用于井下溢流监测具有很重要的意义，这为以后的深入研究打下了良好的基础。

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第一章 绪论

1.1 研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究主要内容

第二章 超声波流量测量技术基础

2.1 超声波流量计

2.2 超声波流量计的测量原理

2.3 超声波传感器

2.4 本章小结

第三章 超声波测量系统设计

3.1 基于时差法原理的测量系统设计

3.2 基于多普勒法原理的测量系统设计

3.3 本章小结

第四章 钻井液的超声波传播特性的实验研究

4.1 测量装置

4.2 测量过程

4.3 测量结果分析

4.4 本章小结

第五章 多普勒法测量钻井液流速的实验研究

5.1 测量装置

5.2 圆管流速测量

5.3 环空管流速测量

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本课题的工作总结

6.2 未来的工作展望

致谢

参考文献

攻读硕期间取得的研究成果