然后利用深水钻井 井筒环空气液两相流模型对井筒的气侵程度进行反算，进而确定井筒的气侵程度;具体步 骤如下：
[0030] (1)、根据目标井的井身结构、钻井液性能、施工参数和地层参数等，建立井筒气液 两相流计算模型，控制方程如下：
[0031] 气相连续性方程：
[0032]
[0033]液相连续性方程：
[0034]
[0035]气、液两相混合运动方程：
[0036]
[0037] 气体上升速度经验方程：
[0038] vg = Co [ ν8Ε8+νιΕι ] +vrg (4)
[0039] 气相状态方程：
[0040]
[0041] 另外，溢流量计算公式为:Qy=A · Vio(l-Eg) · Δ t-Qi。· Δ t (6)
[0042] 总溢流量：
[0043] QZY(t)=QZY(t-l)+QZY(t) (7)
[0044]其中，A为环空横截面积，分别为气相，液相的体积分数，无量纲;Pg，Pgs， Pl 分别为气相密度、气相相对密度、钻井液的密度，kg/m3;Vg，vi分别为气相、液相的速度，m/s; Qg为单位时间单位厚度气层产出气体的质量，kg/(s · m) ;Vi。为井口流体流速，m/s;Qi。为栗
流量，m3/s ;QZY(t)为t时刻的总溢流量 为沿程摩阻压降，Pa/m; ^为液柱压降， θζ Pa/m; g为重力加速度，m2/s; Co为气相分布系数，无量纲;vrg为气体滑脱速度，m/s; Ζ为气体 压缩因子，无量纲;T为温度，°C; P为压力，Pa。
[0045] (2)、引入含可信度地层压力预测方法(柯珂，管志川，周行.深水探井钻前含可信 度的地层孔隙压力确立方法[J].中国石油大学学报（自然科学版），2009,33(5) :61-67.)对 目标井的地层压力进行预测。假设目标井井底原始地层压力为P〇，通过计算确定目标井井 底含可信度的地层压力取值区间为[Pi，Pn ]，对应的可信度为J;
[0046] (3)、采用步骤1建立的井筒气液两相流计算模型模拟不同井底原始地层压力条件 下的气侵过程，得到一系列不同原始地层压力[P^Pn]条件下的隔水管底部截面含气率随时 间的变化情况(变化趋势如图3所示），选取含气率开始非零的时间点[T Q1，TQN]和截面含气 率达到EgM(根据实际需要在0-20%选取)的时间点[T tl，TtN]，计算隔水管处截面含气率(0-EgM)随时间的变化率：
[0047]
[0048] 则TodPKdP为隔水管处截面含气率反映井底气侵程度的特征参数；
[0049] (4)、假设实际工况下声波监测到At时间内隔水管底部截面含气率的变化率为 K。，检测到气泡的时刻为T。，若满足：
[0050] Kc-Kj| <ε (9)
[0051] 则认为&对应的井底原始地层压力匕为真实的地层压力。其中ε根据实际情况确定 取值。
[0052] (5)、在步骤2中选取匕对应的井筒气侵模拟结果，确定气泡到达隔水管底部所用 时间，即监测到信号时气侵已经发生了T Qj，则气侵发生的时刻为T。-!^，同时计算气体到达 井口所需时间Tlim;S溢流量Q ZY根据公式(7)计算确定，从而实现根据隔水管处截面含气率 实时确定气侵发生后总溢流量的大小。此外，还可计算气侵发生后每一时刻井筒环空中的 气体分布，即不同井深处的截面含气率E g(H，t)。
[0053] 由此，根据气侵发生的时刻Tc-Toj、气体到达井口的剩余时间Tiim、任一时刻的总溢 流量Qzy以及任一时刻不同井深处的截面含气率Eg(H，t)，不但可以对气侵进行精确的监测， 还可对井筒气侵情况进行实时的定量描述，从而实现了基于隔水管气液两相流识别的深水 钻井气侵监测。
[0054]为了更加详尽的阐述本发明的实施方式，下面结合具体实施例对本发明进一步进 行解释和叙述：
[0055] -、获取深水井的参数
[0056] 深水井相关参数：水深h=1524m，井深H = 5030m，已固井段Hg = 3153m，海水表面 温度T。= 15°C，隔水管外径D = 508mm，循环排量L = 28L/S，钻井液密度P = 1.29g/cm3，钻井液 导热系数λι = 1.73W/(m · °C)，稠度系数K = 0.27，流性指数η = 0.4，地层孔隙度Φ = 0.3 %， 渗透率K = 50md，地层导热系数Af = 2.25W/(m · °C)，预测原始地层压力Po = 70MPa。
[0057] 二、确定实际工况下声波信号与截面含气率的定量表征关系
[0058] 根据步骤一中深水井的实际参数，采用室内实验模拟该工况下超声波对气侵的响 应情况，探头频率从〇. 2MHz开始以0.2MHz的步长逐步增加到2.0MHz分别进行实验，分析探 头接收信号的质量，优选出1MHz为最佳探头频率，并建立该频率探头超声波接收信号与截 面含气率的定量关系。改变钻井液物性和排量进行实验，建立不同钻井液物性和排量条件 的超声波接收信号与截面含气率的关系式，便于实际工况下通过声波监测数据实时计算截 面含气率随时间的变化情况。
[0059] 三、在隔水管底部对位安装超声波探头并实施超声波监测
[0060] 采用超声波透射检测方法，利用超声波在气液两相流体中的衰减特性进行气侵的 定量监测。如图1、图2所示，在隔水管1底部通过第一延迟块7和第二延迟块8对位安装超声 波发射探头5、超声波接收探头6,第一延迟块7、第二延迟块8的外径与钻杆9的外径相切，保 证声波传输路径更多的穿过隔水管环空，避免钻杆9对声波的反射，从而最大程度的全面反 映隔水管环空的截面含气率情况。
[0061] 超声波发生器采用900V高电压发生装置，如图1所示，超声波由超声波发射探头5 发射，穿透隔水管1和钻杆9形成的环形空间到达超声波接收探头6,超声波声波监测信号 经由海底电缆3实时传输至平台监视器4,平台人员可通过平台监视器4实时了解声波监测 数据。
[0062] 监测装置一旦发现气侵立即报警，同时计算截面含气率随时间的变化情况，便于 分析井筒整体的气侵程度。
[0063] 步骤四、根据声波监测数据实时描述井筒气侵程度 [0064] 具体步骤如下：
[0065] 1)根据目标井的井身结构、钻井液性能、施工参数和地层参数等，建立井筒气液两 相流计算模型；
[0066] 2)根据地震资料，选取可信度90%，采用含可信度地层压力预测方法对目标井的 地层压力进行预测，得到井底压力取值区间为[67·5,72·9];
[0067] 3)采用步骤1建立的井筒气液两相流计算模型模拟不同井底原始地层压力条件下 的气侵过程，得到一系列不同原始地层压力[67.5,72.9]条件下的隔水管底部截面含气率 随时间的变化情况(变化趋势如图3所示），选取含气率开始非零的时间点[T Q1，Ton]和截面 含气率达到EgM=10%的时间点[Ttl，T tN]，利用公式⑻计算隔水管处截面含气率(0-10%) 随时间的变化率：
[0068] Κ?^[0.082,0.142]
[0069] 则TodPKdP为隔水管处截面含气率反映井底气侵程度的特征参数。
[0070] 4)假设气侵发生时的时刻为0点，隔水管底部超声波探头监测到气侵的时刻为 T。，超声波探头监测到隔水管底部截面含气率(0-10%)的变化率1 = 0.09,取ε =0.001，则 根据公式(9)可得:Kj = Kc = 0.09对应的井底原始地层压力Pj = 68.2MPa为真实的地层压力。 [0071] 5)在步骤2中选取Pj = 68.2MPa对应的井筒气侵模拟结果，确定气泡到达隔水管底 部所用时间，即监