NP潜山储层工程地质条件复杂,具有储层埋藏深、温度高(138-185.2℃)、缝洞发育、气油比高等特点,钻井安全密度窗口窄,钻井过程中井漏、溢流、漏喷同存等井下复杂频发。本文提出了将冻胶阀技术与控压钻井技术相结合,克服NP深层高温潜山窄安全密度窗口储层钻井过程中的漏喷同存问题的技术思路,并开展了系统的理论和应用研究,取得的主要研究成果如下:(1)研制了耐高温冻胶体系,其最优配方为:0.3%JH-108聚合物+0.25%双级交联剂+0.13%酸碱调节剂+0.15%除氧剂,研制的冻胶体系具有二次成胶特性,成胶后粘度达65000mPa·s,其耐温指标达到180℃,远高于国内外同类产品(120℃),能够满足NP高温潜山储层对冻胶体系耐温性的严苛要求。(2)研制了冻胶阀高温井筒可视化实验装置,通过实验和数值仿真研究发现:由于钻杆注入引起的“重聚”困难及“混浆”现象,冻胶段塞会存在一定长度的无效段;冻胶段塞具有较高的静承压能力,气体侵入会降低胶体强度;冻胶承压能力与操作工艺有关,若注入冻胶时发生井漏或气侵时,都会造成冻胶有效段减少,其承压能力相应降低,若成胶后发生井漏或气侵,其承压能力不受影响;垂直井筒冻胶承压能力最大,随着井斜角增大,冻胶承压能力显著降低;冲蚀破胶和破胶剂均能够完成破胶,破胶剂破胶更加彻底,但破胶时间略长。(3)开展了垂直井筒及水平井筒裂缝性地层漏喷同存室内模拟实验,研究表明,裂缝性窄安全密度窗口地层的漏失速率及气体溢流量与井底压差、缝宽、钻井液粘度等有关,井底压力平衡状态的改变不会消除漏喷同存现象,但对漏喷同存强度又很大影响,基于实验得到的框架型规律建立了描述窄安全密度窗口漏喷同存问题的漏喷函数,结合现场随钻漏喷测试,理论上可得到针对具体地层具有实际意义的定量化结果。(4)开展了冻胶阀控压钻井相关井筒流体力学研究,建立了井筒钻井液单相流动模型、起下钻井筒压力波动模型、开关泵井筒压力波动模型、环空气液两相流瞬态流动模型,构建了冻胶阀控压钻井井筒流体力学模型体系,并基于建立的模型研究了正常循环、起下钻、开关泵及气侵时井筒的瞬态流动及压力演变规律。(5)建立了冻胶阀下入深度、段塞长度、冻胶泵入量及泵入泵压等关键工艺参数的确定方法,并基于数值计算研究了各工艺参数的主要影响因素,给出了不同参数下冻胶段塞、泵入量及注入泵压的理论计算图版。(6)建立了冻胶阀控压钻井技术正常钻进、钻遇窄安全密度窗口、钻穿窄安全密度窗口过程及结束钻进过程等各阶段的操作规程,并针对研发的耐高温冻胶体系分别在NP23-P2016井控压钻井结束后起下钻及完井作业和堡古2井修井作业中成功开展了现场试验,两口井作业过程均未发生井漏和溢流问题,有效保护了储层,两口井施工后产量均高于邻井或施工前,展现了耐高温冻胶体系在进行井筒压力控制、保护储层方面的独特技术优势。冻胶阀控压钻井技术成功克服了 NP深层高温潜山窄安全密度储层钻井过程中的漏失、溢流等工程问题,有效保护了储层,有助于NP深层潜山储层的高效勘探开发。同时,该项技术的提出也为解决国内广泛分布的窄安全密度窗口地层钻井漏喷同存问题提供了可行的技术选项。