深水油气资源是全世界石油资源的重要组成部分之一,随着海洋油气勘探技术的不断发展,国内对于油气资源的开发与利用逐渐由内陆领域转向深海领域。深水测试过程中,深水井的测试条件比陆上开采环境更为恶劣,其中由测试管柱内高温流体向外层套管传热,导致圈闭环空内流体温度和体积发生变化产生的环空圈闭压力问题是测试过程中存在的重要问题。国外对于环空圈闭压力的防治措施研究已较为成熟,而国内研究相对滞后,还未形成一套完整的缓解和防治圈闭压力的措施。因此,深水测试井环空圈闭压力的预测及防治措施的研究有着十分重要的意义。针对深水测试井井筒多层环空的特点,建立分井段计算的半稳态井筒温度场计算模型。考虑深水测试井井筒的轴对称性,基于圆筒传热模型、能量守恒定律等相关基本理论,结合井筒的稳态传热和套管至地层的瞬态传热,考虑井筒内流体与套管的对流换热、水泥环导热、地层/海水的导热传热等热量损失,并对井筒温度场进行计算,得到了圈闭环空内流体温度随井深的变化规律。在井筒温度场分布的基础上,建立了考虑圈闭环空内流体的热膨胀系数和允许压缩系数随温度和压力变化,对多套管环空圈闭压力预测模型进行修正。根据圈闭环空内流体的热膨胀系数和允许压缩系数的3种确定方法,建立了3种圈闭压力预测模型,以B圈闭环空为例从地层热度梯度、井深、测试产量和测试时间等方面对计算结果进行分析,结果发现本文建立的多套管环空圈闭压力预测修正模型计算结果更为精确。文中分析了地层热度梯度、测试产量和测试时间等因素对各圈闭环空内流体温度和环空圈闭压力的影响。结果发现,井筒各圈闭环空内流体温度与环空圈闭压力均随地层热度梯度的上升呈线形增加趋势;环空圈闭压力上升主要集中在测试初期,并随着测试时间的增加逐渐趋于平缓;随着测试产量的增加,各圈闭环空的温度和压力也将增加,但增加速率逐渐减慢。对圈闭压力的防治措施进行调研,分析对比了各泄压工具的工作原理及优缺点,设计了一种环空泄压工具短节。从井口装置压力、套管柱强度和封隔器压差等方面确定圈闭环空泄压工具短节的工作阀值,并对圈闭环空泄压工具进行有限元强度分析,满足设计要求,可为圈闭压力的防治工具的设计提供指导。