随着科技的进步,对石油天然气的需求越来越大,深海成为了提供石油天然气来源的主要地域。然而深海石油钻井的安全性成为了石油天然气的开采过程中一个至关重要的问题。因此在深海石油钻井过程中,对早期溢流信号的及时监测,对井控的安全具有十分重要的意义。本课题的内容来源于国家科技重大专项课题“深水钻完井工程技术”项目的外委课题“海底隔水管外溢流监测实验”。本课题了解了国内外钻井的研究现状及其发展态势和项目的需要,以超声波多普勒效应为基础对深海钻井过程中的气侵进行监测,及时对回波信号进行分析得到有用的信号,并对得到的信号采用硬件方式实现信号分析方法和采用软件方式实现信号分析方法进行分析处理。两种实现信号分析方法都以随机信号分析原理为依据,从而获取随机信号的概率密度函数。对输入信号的幅值范围进行分层,统计各个幅值区间输入信号出现总时间,并求得其的概率值,以此反映输入信号出现在各个幅值区间的时间多少,同时统计输入信号在各个幅值区间的平均时间,以此来反映输入信号在各个幅值区间的变化快慢程度,从而得到钻井液流速变化快慢的关系,对深海石油钻井中出现的气侵和流速的变化情况进行实时地监测。最后对实现信号分析两种方法的不同参数的调试,通过对调试结果的分析比对,从而得出两种方法的可行性。然后对两种方法进行深海石油钻井溢流监测实验,采用气侵模拟装置在各种不同的条件下的气侵和流速状况,主要包括清水实验和泥浆实验两部分。清水实验和泥浆实验主要包括不含气体时以及不同含气量在不同流速情况下的实验。每组实验都获取了大量的数据,通过对数据结果的分析,从而分析两种方法的可行性。同时对两种方法的实验结果进行对比,总结出两种方法的优势与劣势。