深水钻井作业成本高,技术难度大,尤其是高温高压环境对深水井套管安全可靠性提出了更高的要求。对于井筒的温度场发生较大变化导致的环空压力上升问题,目前国内外对于生产套管与技术套管环空压力、技术套管与表层套管环空压力尚无可靠的处理手段。因此,开展环空压力管理、环空压力预测与应对措施研究,从而指导管柱选择、设计和施工,合理选择水泥环返高,有效地预防或减缓环空带压等问题。本文通过调研国内外高温高压深水井保持井筒完整性的基本措施,结合LS^*-*-*井情况,建立LS^*-*-*井环空圈闭压力计算模型,计算不同工况井筒、环空温度场。研究环空带压对套管安全系数的影响以及高温条件下井下作业引起的井筒压力变化导致的套管—水泥环相互作用力学计算。本文调研了预防环空带压的技术措施以及出现环空带压时降低井筒安全风险的技术措施,通过井筒传热机理模型研究,综合考虑了油管、套管、地层及海水之间的传热效应、温度和压力耦合关系等因素的影响,建立了开采过程中瞬态井筒温度场、压力场预测模型。建立了环空带压计算模型,计算精度较高,环空压力的实测值与预测值的相对误差均在10%以内。针对LS^*-*-*井研究了井筒温度场、环空平均温差与井深、产量的变化关系以及不同的热膨胀系数下环空热膨胀压力增加值与环空温差的关系。研究了LS^*-*-*井产量对井筒温度场的影响,进行了环空压力预测,对比了不同水泥返深情况下环空的温差,压力与产量的变化关系。针对LS^*-*-*井研究了井筒温度场和环空热膨胀压力的变化情况,研究了LS^*-*-*井产量对井筒温度场的影响。结果证明:保持热膨胀系数不变的情况下,该环空内流体的热膨胀压力随着温度的增加而增加;在同一温度条件下,高膨胀系数的膨胀压力增加值大于低膨胀系数。对于同一产量条件,环空的压力随着膨胀系数的增加而增加;对于同一膨胀系数,高产量的环空压力高于低产量的压力。