我国煤层气现阶段的勘探开发多采用洞穴注气欠平衡钻井工艺技术。应用该工艺技术进行钻井施工,由于井筒环空内存在气-液-固三相,所以伴随着现场工况、井身结构以及环空流体流型的改变,井底压力将发生不同程度的波动变化。一旦井底压力超出设计的安全范围将有可能造成井下多种复杂情况的发生,严重时甚至会衍生其他复杂事故,给生命财产带来威胁。所以为确保煤层气洞穴注气欠平衡钻井的安全施工,实时保障煤层气洞穴注气欠平衡钻井过程中的井底压力稳定、合理是至关重要的。而针对于我国煤层气的勘探开发,目前常规钻井和欠平衡钻井所应用的压力监控系统和井下压力测量工具仍有较大的局限性。因此,本文形成了了一套以地面测量数据为主的煤层气洞穴注气欠平衡钻井井底压力安全监控技术手段,并取得了如下成果:1、设计开发的煤层气洞穴注气欠平衡钻井井底压力安全监控系统,通过现场两口井的试验应用,实现了对洞穴注气欠平衡钻井过程中的井底压力的精确实时监测,并针对井下可能发生的复杂情况进行及时、可靠的控制分析,为现场的技术人员提供可靠的数据支撑和决策依据。2、设计开发的井底压力安全监控系统,集数据的实时采集、工程参数和井底压力的实时监测以及对井底压力的实时控制分析为一体,实现了钻井施工过程中对井底压力的实时动态监控,有效地保证了井底压力的稳定性和钻井施工的安全性。3、基于多相流、单相流理论模型及洞穴注气欠平衡钻井施工的工艺的特点建立了井筒流动分析模型,为煤层气洞穴注气欠平衡钻井井底压力安全监控系统设计开发提供了理论依据,并通过应用实践,验证了模型精度、适应性,满足了现场施工要求。4、设计开发的煤层气洞穴注气欠平衡钻井井底压力控制分析系统,能够基于实钻数据,实现对井口回压、井底压力以及对井底压力产生影响的各可控参数的实时动态分析,为钻井过程中的关键参数设计和井底压力的实时控制提供数据依据。本文设计并开发的煤层气洞穴注气欠平衡钻井井底压力安全监控系统在满足我国煤层气低成本开发要求的基础上,能够实时准确的对井底压力进行监控,有效地减小或避免井下复杂事故的发生,提高煤层气洞穴注气欠平衡钻井施工作业的安全性,具有实用、推广价值。