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申请/专利权人：中石化西南石油工程有限公司;中石化西南石油工程有限公司油田工程服务分公司

摘要：本发明公开了一种气侵溢流监测系统及方法，涉及石油钻井监测技术领域，包括参考数据获取模块、时间参数设置测试模块、HDT自动化设置模块和气侵溢流监测模块，通过参考数据获取模块进行气侵溢流模拟，利用超声波发射接收装置进行气侵溢流模拟监测并获取初步的气侵溢流监测参考数据，通过时间参数设置测试模块测试能够得到正常参考数据时的HDT时间参数，通过HDT自动化设置模块依据测试结果进行HDT自动化设置，获取HDT时间参数设置后得到的最终的气侵溢流监测参考数据，通过气侵溢流监测模块利用超声波发射接收装置进行气侵溢流监测，在监测到异常后发送警报信号，实现了HDT自动化设置，加快了获取所需波形的速度，及时预警降低了事故发生的概率。

主权项：1.一种气侵溢流监测系统，其特征在于，包括：参考数据获取模块、时间参数设置测试模块、HDT自动化设置模块和气侵溢流监测模块；所述参考数据获取模块的输出端连接所述气侵溢流监测模块的输入端，所述时间参数设置测试模块的输出端连接所述HDT自动化设置模块的输入端，所述HDT自动化设置模块的输出端连接所述气侵溢流监测模块的输入端；所述参考数据获取模块用于进行气侵溢流模拟，利用超声波发射接收装置进行气侵溢流模拟监测并获取初步的气侵溢流监测参考数据；所述时间参数设置测试模块用于依据历史数据测试能够得到正常参考数据时的HDT时间参数；所述HDT自动化设置模块用于依据测试结果建立HDT设置规划模型，进行HDT自动化设置，获取HDT时间参数设置后得到的最终的气侵溢流监测参考数据；所述气侵溢流监测模块用于利用超声波发射接收装置进行气侵溢流监测，在监测到异常后发送警报信号；所述HDT自动化设置模块包括测试样本组合单元、HDT设置规划模型建立单元、当前数据输入单元和HDT设置单元；所述测试样本组合单元用于将以往针对不同编号的介质设定的门槛以及在设定对应门槛时为对应编号介质中的应力波信号设置的HDT时间参数组合成为样本数据；所述HDT设置规划模型建立单元用于对组合后的样本数据进行拟合后建立HDT设置规划模型；所述当前数据输入单元用于将当前实际设置的门槛输入到针对当前需要获取的应力波信号所属介质所建立的HDT设置规划模型中；所述HDT设置单元用于预测当前情况下为对应编号介质中的应力波信号设置的最佳HDT时间参数，依据预测结果设置HDT时间参数；所述气侵溢流监测模块包括波形数据获取单元、气侵溢流监测单元和异常预警单元；所述波形数据获取单元用于获取依据预测结果设置HDT时间参数后得到的应力波波形，依据获取到的应力波波形分析不同气侵状态下的声发射特征参数，设置声发射特征参数阈值；所述气侵溢流监测单元用于利用超声波发射接收装置在实际钻井过程中进行气侵溢流监测，获取监测到的波形数据并计算声发射特征参数；所述异常预警单元用于比较声发射特征参数与设置的声发射特征参数阈值，设置声发射特征参数超出阈值的次数为a、声发射特征参数超出阈值的累计时间为b作为报警条件，当实际监测到的声发射特征参数满足报警条件时发送气侵溢流异常警报信号至地面司钻，其中，满足报警条件指的是声发射特征参数超出阈值的次数大于a或声发射特征参数超出阈值的累计时间大于b的情况；通过模拟钻井环空区域气液两相流动来进行气侵溢流模拟，利用超声波发射接收装置将应力波从碳钢材料垂直入射到环空区域的不同介质中，对模拟出的钻井环空区域进行探测，获取探测得到的在环空区域不同介质中应力波信号的波形数据；将环空区域中所有的介质进行编号，得到编号集合为{1，2，…，j，…，n}，其中，n表示编号总数，设定不同的门槛进行声发射接收测试，获取设定不同的门槛下的信号波形数据，获取到以往针对随机一个编号的介质的应力波信号设定过的门槛集合为N＝{N1，N2，…，Nk}，其中，k表示以往设定过的门槛项数，在设定对应门槛时为随机一个编号的介质的应力波信号设置的能够区分前后两次撞击信号波形的HDT时间参数集合为HDT＝{HDT1，HDT2，…，HDTk}；将以往针对随机一个编号的介质的应力波信号设定过的门槛以及在设定对应门槛时为随机一个编号的介质的应力波信号设置的能够区分前后两次撞击信号波形的HDT时间参数组合成为样本数据{N1，HDT1，N2，HDT2，…，Nk，HDTk}，对组合后的样本数据进行拟合，针对随机一个编号的介质建立HDT设置规划模型：y＝τ*x+σ；其中，x表示HDT设置规划模型中指代门槛的自变量，y表示HDT设置规划模型中指代HDT时间参数的因变量，τ表示针对随机一个编号的介质所建立的HDT设置规划模型的偏置，σ表示针对随机一个编号的介质所建立HDT设置规划模型的截距，通过求解τ和σ得到针对对应编号的介质所建立的最终的HDT设置规划模型： 其中，Ni表示以往针对随机一个编号的介质的应力波信号设定过的第i项门槛，HDTi表示在设定第i项门槛时为对应编号的介质的应力波信号设置的能够区分前后两次撞击信号波形的HDT时间参数，通过相同方式针对不同编号的介质建立HDT设置规划模型，采集到当前需要获取在环空区域中编号为j的介质中的应力波信号的波形数据且设定门槛为L，针对编号为j的介质建立的HDT设置规划模型为：y＝τ'*x+σ'，其中，τ'表示针对编号为j的介质所建立的HDT设置规划模型的偏置，σ'表示针对编号为j的介质所建立的HDT设置规划模型的截距，将L代入到针对对应编号的介质建立的HDT设置规划模型中：令x＝L，预测得到当前情况下编号为j的介质中的应力波信号设置的最佳HDT时间参数为：τ'*L+σ'，得到设置HDT时间参数为τ'*L+σ'后得到的应力波波形，依据获取到的应力波波形分析不同气侵状态下的声发射特征参数，设置声发射特征参数阈值。

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