油套管泄漏会导致环空异常带压,威胁生产安全,探索可在地面检测井下油套管泄漏的检测技术,具有重要的理论意义和工程应用前景。本文通过对油套管泄漏发声机理及泄漏声源特性进行研究,初步探索了气井油套管泄漏地面声波检测技术的可行性,主要研究内容如下:(1)运用流体力学的基本理论对气井油套管泄漏流场特性进行理论分析,得到了油套管泄漏流场的流动特征;在流场分析的基础上,利用气动噪声理论对油套管泄漏发声机理进行研究,确定了油套泄漏噪声的主要声源为四极子声源与偶极子声源,为后续研究提供理论基础。(2)建立了油套管泄漏流场仿真模型,对油套管泄漏流场进行模拟研究,得到了油套管泄漏流场分布随泄漏孔径和油套压差等参数的变化规律;为泄漏声源模拟模型的建立提供依据。(3)建立了油套管气动噪声仿真模型,对油套管泄漏声源特性进行模拟研究,得到了泄漏噪声场以及泄漏噪声声功率随泄漏孔径及油套压差的变化规律。(4)开展了油套管泄漏声波检测室内实验,研究了泄漏孔径、油套压差以及泄漏点位置对泄漏声源特性的影响。(5)开展了油套管泄漏声波检测现场实验,分析了气井生产现场油套管泄漏声波的频域特征,验证了气井油套管泄漏声波检测技术的可行性。