顾纯巍 李 骞 马 睿 林英松 李相方李轶明 张爱霞 李英杰 尹邦堂

1. 中海石油（中国）有限公司 2. 中国石油西南油气田公司勘探开发研究院 3. 中国石油大学（华东）石油工程学院4. 中国石油大学（北京）石油工程学院 5. 中国石油集团海洋工程有限公司

0 引言

近年来，海洋钻井发生了多起井喷事故[1-3]，带来了不可估量的经济损失和难以挽回的人员伤亡，而且对海洋生态环境也造成了巨大的破坏，其中较为严重的是墨西哥湾深水地平线钻井平台井喷事故[2-3]，直接经济损失超过4 800 亿元。溢流早期监测是防止井喷失控的一个重要手段[4-7]，提前发现溢流3分钟，井喷发生的可能性可以降低50%。

目前，陆上及海洋浅水所用泥浆池液面[8-10]、环空返速[11-13]等气侵监测方法发现溢流时间晚、精度低；井下随钻监测法[14-16]一方面服务成本高，另一方面高温高压地层不适用。近些年出现了声波等隔水管外进行溢流监测的研究，但是声波时差法[17-19]对于钻井液中含有较多岩屑颗粒时衰减厉害，并且平台施工对声波传播影响大。随着科技不断发展，20世纪80年代，国内外学者在时差法和频差法的基础上提出了多普勒法[20-22]，从而使超声检测技术的精度进一步提升。Murakawa等[20]开发了一种多波超声波传感器用于测量垂直管道中的气泡流量与流速。Wada等[21]提出了一种利用超声回波检测气液两相流动的方法。前人在多普勒理论的基础上，通过大量实验，验证了超声波多普勒检测气液流量的可行性和正确性。……