井口声发射井筒液油气浸入检测—三阶统计的系

发布时间：2020-08-27 19:55　阅读次数：

井口声发射井筒液油气浸入检测—三阶统计的系统辨识方法

唐斌熊英

（电子科技大学电子工程学院成都 610054）

摘要井筒液油气浸入前后系统特性表现出极大的差异。基于三阶统计，本文提出一种系统辨识的井口声发射井筒液油气浸入检测方法。方法只需比较其油气浸入前后的系统特性就可实现检测。而且还能抑制任意高斯噪声。计算机模拟实验验证了方法的有效性。

关键词井口声发射油气浸入三阶统计系统辨识

Wellhead Acoustic Emission Oil/Gas Influx Detection—System Identifica-tion Method based on Third Order Statistics

Tang Bin Xiong Ying

(Univ. of Electronic and Science Technology,Chengdu . 610054 ,China)

Abstract Wellhole fluid syster character would be quite different before and after oil/ gas influx. Based on third order statistics, a novel approach, which identifies wellhole fluid system and detects the oil/gas influx with well-head acoustic emission, is proposed. Only comparing with the change of the system impulse response before andafter oil/gas influx,it may detect whether the event happens. Moreover ,it can suppress arbitrary Gaussian re-ceived noise. Computer simulation confirms its availability.

Key words Wellhead acoustic emission Oil/gas influx Third order statistics System identification

1 引言

井筒液油气浸入长期困扰石油钻井工业。轻则发生井涌，重则致使井喷，基于液体体积膨胀原理，泥浆池液面增量法和流入流出差法[1]虽然检测可靠，但只有当井内液柱上升到井口附近时，才有明显的体积变化，发现时间较晚，难以及时采取关井等井控措施。基于声脉冲信号在纯泥浆单相流中的传播速度远远高于含油或含气泥浆两相流中的传播速度原理，泥浆泵声源的信号传播时差检测方法[2-4]的检测时间尽管早于上述方法。却无随钻检测能力，这样，在起钻等操作中，因抽吸而使井内压力失去平衡，容易出现井涌并导致井喷。于是，基于泥浆和油气界面之间声阻抗差异，Bang J等人[5]提出了井口声发射的发射信号传播时差的实时检测方法。然而，后两种检测方法的检测参数都是声信号传播时差，其估计质量将直接影响事件检测的可靠性。在环境较差时，漏警和误报的概率都较大，实际上井筒液是一个系统。油气浸入前后，由于井筒液内介质的变化，系统的固有特性也将发生变化，即系统脉冲响应发生变化，井筒液油气浸入后，在井筒液中形成含油气泥浆，由于油气的弹性系数远小于泥浆的弹性系数，因此，系统脉冲响应的高频成分大为减少。于是，考虑到井口周围实际噪声环境以及高阶统计对任意高斯噪声的盲目[6]，本文将井筒液模型为一个系统，并基于三阶统计，出一种能抑制任意高斯噪声的系统辨识的井筒液油气浸入检测方法。因此，方法在实际运行中更加可靠。由于钻杆转动和泥浆循环，一旦井筒内出现油气浸入，系统特性立刻发生变化，因此，比较油气浸入前后的系统脉冲响应，就可立即判断是否事件发生。计算机模拟实验验证了方法的可行性。

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