深水井控是深水钻井的重点与难点,尤其是气侵造成的溢流更加难以控制,溢流的早期监测是深水井控的关键。传统的溢流检测方法大都存在一定的局限性,超声波检测具有非接触式测量等特点,本文主要研究如何利用超声波测量技术在隔水管处进行溢流监测,达到实时气侵监测的目的。用基于时差法和多普勒法的超声波测量系统对清水、水基钻井液、油基钻井液进行了气侵监测实验,测试了流体的密度、含气率的不同对两种测量方法的影响,评价了时差法和多普勒法对钻井液气侵的监测效果。根据超声波多普勒法设计了深水钻井油气流动检测装置,主要包括水下监测模块、信号传输系统以及信号分析系统,并在南海二号平台对该装置进行了现场试验,通过平台实验验证了装置水下模块密封性以及信号传输系统稳定性良好。研究结果表明:在以清水为连续相的气侵实验中,含气率由0至15%,超声波时差方法和超声波多普勒两种方法均可对井筒试验段内的含气率进行区分;在水基钻井液以及油基钻井液为连续相的气侵实验中,超声波时差法测量结果都不具有规律性,据此可知时差法不适用于钻井液气侵检测;超声波多普勒法在水基钻井液气侵实验中的测量信号可明显区分是否含气,在两种不同性质的钻井液气侵实验中都可对含气率大于1%的情况进行识别,说明超声波多普勒法对早期气侵识别具有可行性。