碳酸盐岩裂缝性油气藏一直是油气藏勘探开发的重点、难点,由于其钻井安全密度窗口窄,加之碳酸盐岩地层压力预测的不准确性以及施工时井底压力的波动,钻井过程中常常遭遇溢流气侵的情况,给井控安全造成了巨大威胁,也延误了钻井周期,有必要对碳酸盐岩裂缝性地层的溢流侵入机理进行研究,探究气侵特点。本文针对碳酸盐岩裂缝性地层溢流气侵现象展开研究,分析了碳酸盐岩裂缝性地层溢流侵入特征,并分别建立数值模型对负压气侵和重力置换气侵现象进行研究。主要研究成果有:(1)通过理论研究,发现负压气侵、重力置换气侵、漏失性气侵是碳酸盐岩裂缝性地层三种主要气侵方式,溢流侵入特征表现为储层压力敏感、气侵转化多样、井控操作反复。(2)建立了裂缝微观闭合模型和裂缝气体流动模型,并以裂缝压力为结点对两个模型进行了耦合,联立形成了考虑裂缝闭合条件下的裂缝负压溢流模型,得到了裂缝负压溢流气侵动态规律、裂缝动态变化规律,分析了裂缝几何形态及负压值对溢流规律的影响。研究显示,高压裂缝被钻开后将会发生短时间剧烈的负压溢流,封闭裂缝压降、溢流速率变化明显。裂缝开度越大、半径越大、负压值越大,溢流速率越大;考虑裂缝闭合的模型揭示了自然条件下的溢流规律,与不考虑裂缝闭合的情况相比,其压降减慢、溢流速率更快、溢流总量更多,溢流持续时间更长。(3)采用CFD软件模拟了定压边界、封闭边界裂缝的重力置换气液两相流动规律,建立重力置换数值模型,得到了定压边界、封闭边界裂缝重力置换的置换速率动态变化,分析了不同裂缝形态、施工参数对重力置换规律的影响。研究显示,高倾角的封闭裂缝发生重力置换溢流是必然的,裂缝开度越大,倾角越大,裂缝贯穿长度越大,井口回压越小(钻井液密度越大),裂缝的漏失速率、溢流速率越大;钻井液粘度越大,漏失速率越小;定压边界裂缝的裂缝延伸长度越大,置换速率越小;现场施工采用施加井口回压+低密度高粘度钻井液的方法能够有效缓解重力置换溢流。本文研究成果丰富了碳酸盐岩地层溢流基础理论,为碳酸盐岩油气藏的安全高效开发提供了理论支持。