深水油气勘探开发已成为当今世界油气增储上产、油气资源战略接替的重要新领域,是油气勘探开发的发展趋势与新亮点。我国南海深水海域广阔,预计深水区油气当量约300亿吨,有第二个“波斯湾”之称。向深水进军,开发我国深水油气资源已成为国内油气工业发展的必然趋势。然而,海洋深水钻井作业面临着各种困难和挑战,深水长距离钻井导致其既具有高温作业难点、又具有深水作业难点,两者耦合作用形成的上部超低温和下部高温的叠加影响,使得钻井液和地层岩石性能变得极不稳定,导致钻井液安全密度窗口进一步变窄,极易造成井壁失稳,从而导致卡钻、泥包、钻具损毁等钻井复杂事故,甚至使油井报废。因此,准确的预测深井钻井液安全密度窗口对深水钻井作业的事故防范具有重大意义。针对深水钻井特点,本论文以南海琼东南盆地L25区块为工程依托背景,主要开展了以下研究:(1)根据传热学中热对流及热传导能量守恒原理,建立全井温度场控制方程,通过有限差分求解方法求解全井温度场,在此基础上分析钻进和循环两种工况下的全井温度场分布特点,并对比有套管和无套管存在时的温度分布特点,确定后续热应力分析思路。(见第二章)(2)根据弹性力学中孔口应力集中分析方法,将温度分析结果作为边界条件,由理论及数值模拟两种方法分析温度变化影响下的井周应力分布规律,结合编程结果形成一整套分析井周应力动态变化程序。(见第三章)(3)根据现有破裂压力分析方法,总结归纳并提出合理的地层破裂压力预测模型,将温度影响下的井周应力分布规律引入地层破裂压力预测模型,建立深水地层破裂压力动态图版,采用图版分析深水地层破裂压力动态变化。(见第四章)应用本论文研究成果,针对南海深水井L井进行了实例验证。结果显示,本文提出的深水地层动态破裂压力图版法对深水地层破裂压力预测精度有明显提高。以考虑温度为前提建立的深水地层动态破裂压力预测图版,为海洋深水钻井的井壁稳定分析及后续压裂施工提供一定的理论支撑,对深水钻井的安全高效进行及后续压裂施工的进行具有重要意义。