近年来,我国石油勘探与开发不断向深部复杂地层迈进,在四川、塔里木盆地一带,钻井过程中常遇到恶性漏失地层、高压地层以及窄密度窗口地层等井下复杂条件,压力敏感性问题突出,在施工过程中频繁发生溢流、漏失问题是导致该类地层出现安全事故和施工效率不高的主要原因之一。现阶段主要采用流量差法、泥浆池液面法以及立管压力法等对地面参数进行监测,也引入了随钻测压、井下微流量监测等井下参数监测新方法。地面参数监测方法虽然经济适用,但缺乏对井下压力情况的掌握,并且存在一定程度的延迟,井下参数监测方法虽然及时,但也存在稳定性较差和成本高昂的不足。针对上述情况,本文围绕压力敏感性地层钻井溢流监测方法展开研究。基于压力敏感性地层钻井溢流特点,结合流量差法能最快速、最精确地给出早期溢流或井漏指示的优势,本文选用了流量差法作为压力敏感性地层的钻井溢流监测方法,鉴于流量差法在出口流量监测不准确和缺乏对井下压力情况掌握的问题,提出了以地面流量监测和井下压力预测相结合的方式对压力敏感性地层的钻井溢流进行监测和预测,建立了一套适用于压力敏感性地层的钻井溢流监测方案。为解决常规流量差法在起下钻作业过程中出口流量监测不准确的问题,本文基于流量连续性方程,结合管柱工作状况,建立了起下钻过程的出口流量修正模型和井下真空体积计算模型,提出了进出口修正流量差溢流判断方法。为加强对井下压力情况的掌握,分析了井底压力与溢流的关系,建立了地层产出流体计算模型,分析了钻进过程中井底压力与溢流的关系,建立了井下波动压力的稳态与瞬态计算模型,并编制了波动压力计算程序,利用程序分析了管柱工况、管柱运行速度、泵排量及钻井液流变性能等参数对井下波动压力的影响,研究了井下波动压力与溢流的关系及对溢流控制的影响。根据现场实际情况,结合压力敏感性地层的溢流特点,分析了钻井溢流监测与模拟系统的硬件及软件需求,并对系统进行了整体设计,研究了流量、密度、压力、环空液位及钻头位置等参数的信号检测技术,优选出适用于系统的信号检测仪器,并基于SCW-530录井无线传感器采集系统设计了系统的数据采集与传输方案,优选适用于系统的无线通信技术及采集与传输仪器。基于对上述理论方法、计算模型及仪器设备的研究,以Visual Studio 2015和Sql Server 2008为开发平台,利用C#语言编写了集计算机数据采集、基础数据管理、波动压力分析和溢流监测于一体的钻井溢流监测与模拟软件。并对软件进行了现场应用,应用结果表明本文建立的压力敏感性地层钻井溢流监测方法改善了常规流量差法不能准确监测起下钻溢流和缺乏对井下压力情况掌握的不足,对于保障钻井施工安全具有重要意义。