一种深水油基钻井液钻井溢流情况的监测方法

摘要

本发明涉及油气开发术领域，具体涉及一种深水油基钻井液钻井溢流情况的监测方法。本发明提供的一种深水油基钻井液钻井溢流情况的监测方法基于井筒环空多相流动理论、闪蒸理论和井筒环空油基钻井液的相态变化特征，考虑环空结构内液膜、外液膜、倾角及气芯中含有液滴的影响，考虑流型对水动力学参数的影响和环空结构及流型对传质传热及动量传递方式的影响，建立了深水溢流压井期间井筒环空瞬态多相流动模型，以确定井筒环空瞬态多相流动参数沿井深的分布，为深水油气井早期溢流情况提供精确的监测结果，以及为后续的压井施工方式等提供理论基础。

权利要求

1.一种深水油基钻井液钻井溢流情况的监测方法，其特征在于，所述方法包括：获取深水油基钻井液钻井井筒环空内的监测数据；

根据所述监测数据以及预先建立的相平衡模型，判断井筒环空内的相态是否为气液两相；

若为气液两相，则确定井筒环空中气液两相流的流型；

根据预先建立的井筒环空瞬态多相流动模型以及该流型对应的环空流体稳态传热模型和稳态水动力学模型计算得到井筒环空流体的瞬态温度、含气率以及压力沿井深的分布；

根据所述瞬态温度、含气率以及压力沿井深的分布确定井筒环空瞬态多相流动参数沿井深的分布；

根据所述井筒环空瞬态多相流动参数沿井深的分布确定钻井溢流情况。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述监测数据以及预先建立的相平衡模型，判断井筒环空内的相态是否为气液两相的步骤包括：将井筒环空沿井深方向离散形成网格形式；

根据所述监测数据估算当前网格的井筒环空流体压力p；

根据所述相平衡模型求解当前压力下的流体泡点压力pb；

若p

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述井筒环空中气液两相流的流型包括泡状流、环状流和段塞流。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预先建立的井筒环空瞬态多相流动模型包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述质量守恒方程包括：自由气质量守恒方程：

其中，t为溢流时间，Ac为环空截面积，Hg为自由气含气率，ρg为环空中气相密度，vg为环空中的气相速度，z为垂向深度， 为自由气与溶解气之间的传质速度；

溶解气质量守恒方程：

其中，ρm为油基钻井液密度，vm为油基钻井液的速度，x是溶解气在油基钻井液中的质量分数；

液相质量守恒方程：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述自由气与溶解气之间的传质速度为：

其中，Mg为物质的量，p为环空压力，kg为传质系数，y为当前系统中的气体摩尔分数，ye为系统压力、温度下气液平衡时的气体摩尔分数，由PR状态方程求解得出，a为气液接触界面积，泡状流情况下：

其中，dc为气泡直径，管流中，传质系数通过Sherwood数来求解：

其中，Dr为环空的当量直径，Dg为甲烷与柴油的分子扩散系数；

当雷诺数Reg<2100时，流动属于层流：

当雷诺数Reg>2100时，流动属于湍流：

其中，Scg为气相施密特数。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述动量守恒方程包括：气相动量守恒方程：

其中，t为溢流时间，Ac为环空截面积，Hg为自由气含气率，ρg为环空中气相密度，vg为环空中的气相速度，z为垂向深度，p为环空压力，fI是气相与液相界面的摩擦因子，fg是气相与管壁的摩擦因子，SI是气相与液相接触面的周长，Sg是气相与管壁接触面的周长，vr是气相与液相的相对速度，va是传质相的速度，g为重力加速度常数， 为自由气与溶解气之间的传质速度；

液相动量守恒方程：

其中，ρL为环空中液相密度，vL为环空中的液相速度，fL为液相与管壁的摩擦因子，SL为液相与管壁接触面的周长；

总动量守恒方程：

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述能量守恒方程包括：井筒环空中的热量守恒方程：

其中，t为溢流时间，Ac为环空截面积，Hg为自由气含气率，ρg为环空中气相密度，vg为环空中的气相速度，z为垂向深度，p为环空压力，cpg为气相比热容，Tc为环空中的流体温度，ηg为气相焦耳汤姆逊效应系数，g为重力加速度常数，ρL为环空中液相密度，HL为持液率，vL为环空中的液相速度，ηL为液相焦耳汤姆逊效应系数，cpL为液相比热容，ΔQG为微元体内气相的热量变化量，ΔQL为微元体内液相的热量变化量，Tdp为钻杆中钻井液温度，Tei为周围地层温度，

Adpc为钻杆到环空传热的局部无量纲常数，cpdp为钻杆中流体的比热容，wLdp为钻杆中流体的单位质量流速，wLdp＝AdpρLvLdp，Adp为钻杆截面积，vLdp为钻杆内的液相速度，cpc为环空中流体的比热容，wLc为环空中流体的单位质量流速，wLc＝AcρLvLc，vLc为环空中的流体速度，Acw为环空与地层传热的局部无量纲常数，cpdp为钻杆中流体的比热容；

钻杆内的热量守恒方程：

其中，ρLdp为钻杆内的液相密度，cpLdp为环空内的液相比热容，ηLdp为钻杆内的液相焦耳汤姆逊效应系数，pdp为钻杆内液相压力。

9.一种深水油基钻井液钻井溢流情况的监测装置，其特征在于，所述装置包括：获取模块，用于获取深水油基钻井液钻井井筒环空内的监测数据；

判断模块，用于根据所述监测数据以及预先建立的相平衡模型，判断井筒环空内的相态是否为气液两相；

第一确定模块，用于若为气液两相，则确定井筒环空中气液两相流的流型；

计算模块，用于根据预先建立的井筒环空瞬态多相流动模型以及该流型对应的环空流体稳态传热模型和稳态水动力学模型计算得到井筒环空流体的瞬态温度、含气率以及压力沿井深的分布；根据所述瞬态温度、含气率以及压力沿井深的分布确定井筒环空瞬态多相流动参数沿井深的分布；

第二确定模块，用于根据所述井筒环空瞬态多相流动参数沿井深的分布确定钻井溢流情况。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述判断模块具体用于：将井筒环空沿井深方向离散形成网格形式；

根据所述监测数据估算当前网格的井筒环空流体压力p；

根据所述相平衡模型求解当前压力下的流体泡点压力pb；

若p

说明书

一种深水油基钻井液钻井溢流情况的监测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及油气开发术领域，具体涉及一种深水油基钻井液钻井溢流情况的监测方法。

背景技术

[0002] 进入21世纪后，我国的油气勘探已经开始从陆上向海上转移，深水油气勘探开发已经成为当前的热点。海洋油气钻井钻遇异常高压油气层的风险大，发生溢流的概率大。由于深水井筒环空中流体压力温度变化规律与陆上有较大的区别，油基钻井液条件下的溢流规律识别有其自身的特点，侵入气体在适当的条件下有可能完全溶解于油基钻井液中，井筒中流体为液相；随着压力、温度的降低，气体又会析出，形成游离气，井筒中流体表现为气液两相。油基钻井液相态特征复杂，不利于溢流早期溢流情况的监测。

[0003] 同时溢流多发生在井筒环空中，目前描述深水溢流过程的井筒环空瞬态多相流模型多是在圆管气液两相流经验公式的基础上采用水力学当量直径的方法建立起来的，这种方法在较低气液流速时不适用，误差较大。同时这种方法不能体现环空及管道在结构上的差异性，通常忽略流型对参数分布的影响，将两相流看成是拟单相流，其适用性受到实验条件的限制。

发明内容

[0004] 针对现有技术中存在的溢流情况的监测结果误差较大同时适用性受到实验条件的限制的缺陷，本发明提供了一种深水油基钻井液钻井溢流情况的监测方法。

[0005] 一方面，本发明提供的一种深水油基钻井液钻井溢流情况的监测方法，包括：

[0006] 获取深水油基钻井液钻井井筒环空内的监测数据；

[0007] 根据所述监测数据以及预先建立的相平衡模型，判断井筒环空内的相态是否为气液两相；

[0008] 若为气液两相，则确定井筒环空中气液两相流的流型；

[0009] 根据预先建立的井筒环空瞬态多相流动模型以及该流型对应的环空流体稳态传热模型和稳态水动力学模型计算得到井筒环空流体的瞬态温度、含气率以及压力沿井深的分布；

[0010] 根据所述瞬态温度、含气率以及压力沿井深的分布确定井筒环空瞬态多相流动参数沿井深的分布；

[0011] 根据所述井筒环空瞬态多相流动参数沿井深的分布确定钻井溢流情况。

[0012] 进一步地，所述根据所述监测数据以及预先建立的相平衡模型，判断井筒环空内的相态是否为气液两相的步骤包括：

[0013] 将井筒环空沿井深方向离散形成网格形式；

[0014] 根据所述监测数据估算当前网格的井筒环空流体压力p；

[0015] 根据所述相平衡模型求解当前压力下的流体泡点压力pb；

[0016] 若p

[0017] 进一步地，所述井筒环空中气液两相流的流型包括分散泡状流、泡状流、环状流和段塞流。

[0018] 进一步地，所述预先建立的井筒环空瞬态多相流动模型包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。

[0019] 进一步地，所述质量守恒方程包括：

[0020] 自由气质量守恒方程：

[0021]

[0022] 其中，t为溢流时间，Ac为环空截面积，Hg为自由气含气率，ρg为环空中气相密度，vg为环空中的气相速度，z为垂向深度， 为自由气与溶解气之间的传质速度；

[0023] 溶解气质量守恒方程：

[0024]

[0025] 其中，ρm为油基钻井液密度，vm为油基钻井液的速度，x是溶解气在油基钻井液中的质量分数；

[0026] 液相质量守恒方程：

[0027]

[0028] 进一步地，所述自由气与溶解气之间的传质速度 为：

[0029]

[0030] 其中，Mg为物质的量，p为环空压力，kg为传质系数，y为当前系统中的气体摩尔分数，ye为系统压力、温度下气液平衡时的气体摩尔分数，由PR状态方程求解得出，a为气液接触界面积，泡状流情况下：

[0031]

[0032] 其中，dc为气泡直径，管流中，传质系数可以通过Sherwood数来求解：

[0033]

[0034] 其中，Dr为环空的当量直径，Dg为甲烷与柴油的分子扩散系数；

[0035] 当雷诺数Reg<2100时，流动属于层流：

[0036]

[0037]

[0038] 当雷诺数Reg>2100时，流动属于湍流：

[0039]

[0040]

[0041] 其中，Scg为气相施密特数。

[0042] 进一步地，所述动量守恒方程包括：

[0043] 气相动量守恒方程：

[0044]

[0045] 其中，t为溢流时间，Ac为环空截面积，Hg为自由气含气率，ρg为环空中气相密度，vg为环空中的气相速度，z为垂向深度，p为环空压力，fI是气相与液相界面的摩擦因子，fg是气相与管壁的摩擦因子，SI是气相与液相接触面的周长，Sg是气相与管壁接触面的周长，vr是气相与液相的相对速度，va是传质相的速度，g为重力加速度常数， 为自由气与溶解气之间的传质速度；

[0046] 液相动量守恒方程：

[0047]

[0048] 其中，ρL为环空中液相密度，vL为环空中的液相速度，fL为液相与管壁的摩擦因子，SL为液相与管壁接触面的周长；

[0049] 总动量守恒方程：

[0050]

[0051] 进一步地，所述能量守恒方程包括：

[0052] 井筒环空中的热量守恒方程：

[0053]

[0054] 其中，t为溢流时间，Ac为环空截面积，Hg为自由气含气率，ρg为环空中气相密度，vg为环空中的气相速度，z为垂向深度，p为环空压力，cpg为气相比热容，Tc为环空中的流体温度，ηg为气相焦耳汤姆逊效应系数，g为重力加速度常数，ρL为环空中液相密度，HL为持液率，vL为环空中的液相速度，ηL为液相焦耳汤姆逊效应系数，cpL为液相比热容，ΔQG为微元体内气相的热量变化量，ΔQL为微元体内液相的热量变化量，Tdp为钻杆中钻井液温度，Tei为周围地层温度，

[0055]

[0056]

[0057] Adpc为钻杆到环空传热的局部无量纲常数，cpdp为钻杆中流体的比热容，wLdp为钻杆中流体的单位质量流速，wLdp＝AdpρLvLdp，Adp为钻杆截面积，vLdp为钻杆内的液相速度，cpc为环空中流体的比热容，wLc为环空中流体的单位质量流速，wLc＝AcρLvLc，vLc为环空中的流体速度，Acw为环空与地层传热的局部无量纲常数，cpdp为钻杆中流体的比热容；

[0058] 钻杆内的热量守恒方程：

[0059]

[0060] 其中，ρLdp为钻杆内的液相密度，cpLdp为环空内的液相比热容，ηLdp为钻杆内的液相焦耳汤姆逊效应系数，pdp为钻杆内液相压力。

[0061] 另一方面，本发明还提供了一种深水油基钻井液钻井溢流情况的监测装置，包括：

[0062] 获取模块，用于获取深水油基钻井液钻井井筒环空内的监测数据；

[0063] 判断模块，用于根据所述监测数据以及预先建立的相平衡模型，判断井筒环空内的相态是否为气液两相；

[0064] 第一确定模块，用于若为气液两相，则确定井筒环空中气液两相流的流型；

[0065] 计算模块，用于根据预先建立的井筒环空瞬态多相流动模型以及该流型对应的环空流体稳态传热模型和稳态水动力学模型计算得到井筒环空流体的瞬态温度、含气率以及压力沿井深的分布；根据所述瞬态温度、含气率以及压力沿井深的分布确定井筒环空瞬态多相流动参数沿井深的分布；

[0066] 第二确定模块，用于根据所述井筒环空瞬态多相流动参数沿井深的分布确定钻井溢流情况。

[0067] 进一步地，所述判断模块具体用于：

[0068] 将井筒环空沿井深方向离散形成网格形式；

[0069] 根据所述监测数据估算当前网格的井筒环空流体压力p；

[0070] 根据所述相平衡模型求解当前压力下的流体泡点压力pb；

[0071] 若p

[0072] 本发明提供的一种深水油基钻井液钻井溢流情况的监测方法，本发明方法是基于井筒环空多相流动理论、闪蒸理论和井筒环空油基钻井液的相态变化特征，考虑环空结构内液膜、外液膜、倾角及气芯中含有液滴的影响，考虑流型对水动力学参数的影响和环空结构及流型对传质传热及动量传递方式的影响，建立了深水溢流压井期间井筒环空瞬态多相流动模型，以确定井筒环空瞬态多相流动参数沿井深的分布，为深水油气井早期溢流情况提供精确的监测结果，以及为后续的压井施工方式等提供理论基础。

附图说明

[0073] 通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

[0074] 图1是本发明一个实施例中深水油基钻井液钻井溢流情况的监测方法的流程示意图；

[0075] 图2是本发明一个实施例中深水油基钻井液钻井溢流压井期间井筒环空流体相态变化示意图；

[0076] 图3是本发明一个实施例中段塞流流型示意图；

[0077] 图4是本发明一个实施例中环状流流型示意图；

[0078] 图5是本发明一个实施例中深水油基钻井液钻井溢流情况的监测装置的结构示意图。

具体实施方式

[0079] 现结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步详细阐述。

[0080] 图1示出了本实施例中一种深水油基钻井液钻井溢流情况的监测方法的流程示意图，如图1所示，本实施例提供的一种深水油基钻井液钻井溢流情况的监测方法，包括：

[0081] S1，获取深水油基钻井液钻井井筒环空内的监测数据；

[0082] S2，根据所述监测数据以及预先建立的相平衡模型，判断井筒环空内的相态是否为气液两相；

[0083] S3，若为气液两相，则确定井筒环空中气液两相流的流型；

[0084] S4，根据预先建立的井筒环空瞬态多相流动模型以及该流型对应的环空流体稳态传热模型和稳态水动力学模型计算得到井筒环空流体的瞬态温度、含气率以及压力沿井深的分布；

[0085] S5，根据所述瞬态温度、含气率以及压力沿井深的分布确定井筒环空瞬态多相流动参数沿井深的分布；

[0086] S6，根据所述井筒环空瞬态多相流动参数沿井深的分布确定钻井溢流情况。

[0087] 根据所述监测数据以及预先建立的相平衡模型，判断井筒环空内的相态是否为气液两相的步骤包括：

[0088] S21，将井筒环空沿井深方向离散形成网格形式；

[0089] S22，根据所述监测数据估算当前网格的井筒环空流体压力p；

[0090] S23，根据所述相平衡模型求解当前压力下的流体泡点压力pb；

[0091] S24，若p

[0092] 所述相平衡模型是基于PR状态方程，考虑不同气侵量的影响，考虑深水井筒环空的压力、温度分布的影响，考虑深水油基钻井液钻井溢流后井筒环空中的相态变化特征的基础上建立的。

[0093] 其中，如图2所示，深水油基钻井液钻井溢流压井期间井筒环空中的相态变化特征主要有：

[0094] 图2A中，井筒环空中不存在脱气，始终为液相。气侵量较小时，混合流体的泡点条件较低，无论压力、温度如何变化，井筒环空压力温度条件始终处于泡点线以上，从气侵开始直到循环出井口，整个井筒始终不存在脱气现象，流体始终以液相形式存在。

[0095] 图2B中，井筒环空下部为液相，上部为气液两相。中等气侵量时，井筒某一深度以下环空的压力均大于对应深度的泡点压力，环空中仅存在溶解气，表现为液相形式；而以上的压力均小于对应深度的泡点压力，井筒环空上部流体发生相态变化，开始脱气，以气液两相的形式存在。井筒环空中的自由气量从井底到井口是一个从无到有，然后再逐渐增加的过程。

[0096] 图2C中，井筒环空始终存在脱气，始终为气液两相。较大气侵量时，混合流体的泡点压力较高，井筒环空压力均小于对应深度的泡点压力，环空中始终存在脱气。整个溢流过程中，环空内始终为气液混合物，从井底到井口始终为气液两相流动。如果压力变化较快，井筒环空中的自由气量从井底到井口是逐渐增加的。如果温度变化较快，环空中的自由气量从井底到井口会存在一个先增加后减小的过程。

[0097] 进一步地，所述井筒环空中气液两相流的流型包括分散泡状流、泡状流、环状流和段塞流。

[0098] 如图3所示，本实施例中环空两相流中的段塞流与管道中的段塞流不同，首先存在着两层液膜，一是与套管壁接触的套管膜，一是与钻杆壁接触的钻杆膜。其次，Taylor泡并不占据整个横截面积，由于在背部方向存在一个通道，连接着钻杆膜与套管膜。由于这个通道的存在，使得Taylor泡不再对称，在Taylor泡后会存在高紊流区域。

[0099] 如图4所示，本实施例中环空中的环状流与管道中的不同，它发生在很高的气体流速下，气芯中的气相速度非常高，可能含有液滴。在气芯周围，是很薄的液膜。由于环空的结构，也存在两种液膜，一种是与钻杆接触的内膜，一种是与井壁接触的外膜，外膜的厚度要比内膜的厚度要厚。

[0100] 油管膜、套管膜双层液膜的存在，使得单元体的受力发生了变化，对流型过渡、持液率、压降等的预测影响较大，在研究环空气液两相流动规律时需要考虑。

[0101] 进一步地，所述预先建立的井筒环空瞬态多相流动模型包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。

[0102] 进一步地，所述质量守恒方程包括：

[0103] 自由气质量守恒方程：

[0104]

[0105] 其中，t为溢流时间，Ac为环空截面积，Hg为自由气含气率，ρg为环空中气相密度，vg为环空中的气相速度，z为垂向深度， 为自由气与溶解气之间的传质速度；

[0106] 溶解气质量守恒方程：

[0107]

[0108] 其中，ρm为油基钻井液密度，vm为油基钻井液的速度，x是溶解气在油基钻井液中的质量分数；

[0109] 液相质量守恒方程：

[0110]

[0111] 进一步地，所述自由气与溶解气之间的传质速度 为：

[0112]

[0113] 其中，Mg为物质的量，p为环空压力，kg为传质系数，y为当前系统中的气体摩尔分数，ye为系统压力、温度下气液平衡时的气体摩尔分数，由PR状态方程求解得出，a为气液接触界面积，泡状流情况下：

[0114]

[0115] 其中，dc为气泡直径，管流中，传质系数可以通过Sherwood数来求解：

[0116]

[0117] 其中，Dr为环空的当量直径，Dg为甲烷与柴油的分子扩散系数；

[0118] 当雷诺数Reg<2100时，流动属于层流：

[0119]

[0120]

[0121] 当雷诺数Reg>2100时，流动属于湍流：

[0122]

[0123]

[0124] 其中，Scg为气相施密特数。

[0125] 进一步地，所述动量守恒方程包括：

[0126] 气相动量守恒方程：

[0127]

[0128] 其中，t为溢流时间，Ac为环空截面积，Hg为自由气含气率，ρg为环空中气相密度，vg为环空中的气相速度，z为垂向深度，p为环空压力，fI是气相与液相界面的摩擦因子，fg是气相与管壁的摩擦因子，SI是气相与液相接触面的周长，Sg是气相与管壁接触面的周长，vr是气相与液相的相对速度，va是传质相的速度，g为重力加速度常数， 为自由气与溶解气之间的传质速度；

[0129] 液相动量守恒方程：

[0130]

[0131] 其中，ρL为环空中液相密度，vL为环空中的液相速度，fL为液相与管壁的摩擦因子，SL为液相与管壁接触面的周长；

[0132] 总动量守恒方程：

[0133]

[0134] 进一步地，所述能量守恒方程包括：

[0135] 井筒环空中的热量守恒方程：

[0136]

[0137] 其中，t为溢流时间，Ac为环空截面积，Hg为自由气含气率，ρg为环空中气相密度，vg为环空中的气相速度，z为垂向深度，p为环空压力，cpg为气相比热容，Tc为环空中的流体温度，ηg为气相焦耳汤姆逊效应系数，g为重力加速度常数，ρL为环空中液相密度，HL为持液率，vL为环空中的液相速度，ηL为液相焦耳汤姆逊效应系数，cpL为液相比热容，ΔQG为微元体内气相的热量变化量，ΔQL为微元体内液相的热量变化量，Tdp为钻杆中钻井液温度，Tei为周围地层温度，

[0138]

[0139]

[0140] Adpc为钻杆到环空传热的局部无量纲常数，cpdp为钻杆中流体的比热容，wLdp为钻杆中流体的单位质量流速，wLdp＝AdpρLvLdp，Adp为钻杆截面积，vLdp为钻杆内的液相速度，cpc为环空中流体的比热容，wLc为环空中流体的单位质量流速，wLc＝AcρLvLc，vLc为环空中的流体速度，Acw为环空与地层传热的局部无量纲常数，cpdp为钻杆中流体的比热容；

[0141] 钻杆内的热量守恒方程：

[0142]

[0143] 其中，ρLdp为钻杆内的液相密度，cpLdp为环空内的液相比热容，ηLdp为钻杆内的液相焦耳汤姆逊效应系数，pdp为钻杆内液相压力。

[0144] 举例来说，根据预先建立的井筒环空瞬态多相流动模型以及该流型对应的环空流体稳态传热模型和稳态水动力学模型计算得到井筒环空流体的瞬态温度、含气率以及压力沿井深的分布具体步骤如下：

[0145] ①获取包括井口压力PN1、井口温度TN1在内的深水油基钻井液钻井井筒环空内的监测数据；

[0146] ②将井筒环空沿井深方向离散形成网格形式；根据所述监测数据估算j点t+1时刻的井筒环空流体压力初值p(j,t+1)、井筒环空流体温度初值T(j,t+1)，其中0≤j≤N；

[0147] ③计算j点t+1时刻的气相密度、粘度、表面张力及折算速度，液相密度、粘度、表面张力及折算速度；

[0148] ④根据所述相平衡模型求解泡点压力pb，若p(j,t+1)>pb，系统中为液相，若p(j,t+1)

[0149] ⑤若为单相，利用单相传热模型计算j点t+1时刻的温度值T’(j,t+1)；若为两相，根据井筒环空多相流流型过渡评价标准进行流型判断；根据不同流型下的传热参数计算方法及能量方程计算j点t+1时刻的温度值T’(j,t+1)，判断与初值是否满足迭代精度，若满足，则继续；若不满足，则将T’(j,t+1)作为新的井筒环空流体j点t+1时刻温度初值返回第③步重新计算；

[0150] ⑥估算j点t+1时刻的持液率初值HL(j,t+1)，根据连续性方程计算各相的速度，选取不同流型下的水力学参数计算模型计算持液率H’L(j,t+1)，判断是否满足迭代精度，若满足，则继续；若不满足，则将H’L(j,t+1)作为j点t+1时刻的持液率初值重复这一步骤；

[0151] ⑦将得到的参数带入动量守恒方程，并根据不同流型下的水力学参数计算方法，求解压力p’(j,t+1)，并判断是否满足迭代精度，若满足，则将p’(j,t+1)作为j+1点压力初值计算j+1点t+1时刻的压力、温度等参数；若不满足，则将p’(j,t+1)作为j点t+1时刻的压力初值返回第②步重新计算。

[0152] ⑧迭代进行上述步骤②-⑦，计算得到井口压力PN1new、TN1new及整个井筒环空中各个空间节点处的多相流动参数；

[0153] ⑨判断PN1与PN1new、TN1与TN1new的误差是否满足计算精度要求；

[0154] 由步骤⑧计算得到的井口处的环空压力PN1new、TN1new，判断该值与已知井口压力PN1、井口温度TN1间的误差是否满足精度要求；如果满足则说明步骤②j点t+1时刻的井筒环空流体压力初值p(j,t+1)、井筒环空流体温度初值T(j,t+1)合理，按照步骤②-⑧计算得到的整个井筒环空中各个空间节点处的多相流动参数有效；反之返回步骤②重新计算，直至满足要求。

[0155] 另一方面，如图5所示，本实施例还提供了一种深水油基钻井液钻井溢流情况的监测装置，包括：

[0156] 获取模块101，用于获取深水油基钻井液钻井井筒环空内的监测数据；

[0157] 判断模块102，用于根据所述监测数据以及预先建立的相平衡模型，判断井筒环空内的相态是否为气液两相；

[0158] 第一确定模块103，用于若为气液两相，则确定井筒环空中气液两相流的流型；

[0159] 计算模块104，用于根据预先建立的井筒环空瞬态多相流动模型以及该流型对应的环空流体稳态传热模型和稳态水动力学模型计算得到井筒环空流体的瞬态温度、含气率以及压力沿井深的分布；根据所述瞬态温度、含气率以及压力沿井深的分布确定井筒环空瞬态多相流动参数沿井深的分布；

[0160] 第二确定模块105，用于根据所述井筒环空瞬态多相流动参数沿井深的分布确定钻井溢流情况。

[0161] 进一步地，所述判断模块102具体用于：

[0162] 将井筒环空沿井深方向离散形成网格形式；

[0163] 根据所述监测数据估算当前网格的井筒环空流体压力p；

[0164] 根据所述相平衡模型求解当前压力下的流体泡点压力pb；

[0165] 若p

[0166] 本实施例提供的一种深水油基钻井液钻井溢流情况的监测方法，本实施例方法是基于井筒环空多相流动理论、闪蒸理论和井筒环空油基钻井液的相态变化特征，考虑环空结构内液膜、外液膜、倾角及气芯中含有液滴的影响，考虑流型对水动力学参数的影响和环空结构及流型对传质传热及动量传递方式的影响，建立了深水溢流压井期间井筒环空瞬态多相流动模型，以确定井筒环空瞬态多相流动参数沿井深的分布，为深水油气井早期溢流情况提供精确的监测结果，以及为后续的压井施工方式等提供理论基础。

[0167] 虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。