围绕苛刻物理环境下复杂油气井工程理论与技术中的重大科学和基础理论问题，以非常规油气高效钻完井为目标，建立基于非牛顿流体力学的井筒非稳态多相流动压力控制理论，研究非常规油气地层优快钻井方法、井壁稳定理论及井眼轨迹控制方法，构建非常规油气藏井筒完整性评价与控制一体化的管理平台。

（1）井筒压力控制钻井理论及技术

针对非常规油气藏钻井过程中面临安全钻井液密度窗口窄、井涌井漏同时存在、井筒压力控制困难等复杂问题，基于非常规油气藏储层孔渗特征及流体相态特征，揭示油气藏与井筒流体耦合作用机制，阐明钻井期间储层流体侵入井筒的动态过程及内在机理；基于钻井过程中所采用的非常规的非牛顿流体钻井液流变性及相态变化规律，建立井筒环空非牛顿流体非稳态多相流动模型；综合分析井筒环空流体参数变化规律，阐明溢流的发生和发展演变机制，揭示井筒压力控制机理，形成基于非常规油气藏、井筒与地面一体化的井筒压力控制钻井理论及技术。

（2）安全高效建井理论与技术

针对深部地层硬度高/研磨性高、机械钻速极低这一钻井难题，研究深部硬岩破碎机理与高效破岩理论与方法，形成深部地层优快钻井技术；针对非常规储层井眼失稳破坏严重、井筒安全风险突出这一难题，研究苛刻物理环境下地层岩石在钻完井过程的力学响应特征及工程应对策略，分析井周地层垮塌、漏失或裂缝扩展的基本规律，形成大位移井井壁失稳预测及控制技术；针对非常规储层开发井井身结构复杂、井眼摩阻大、井眼延伸能力有限等技术难题，研究油气井管柱受力变形特征及其与井壁的相互作用机制，形成复杂结构井轨道设计及管柱磨阻扭矩预测理论。

（3）井筒完整性评价与一体化控制

针对非常规油气资源勘探开发过程中油套管柱损坏、水泥环密封失效、环空异常高压等井筒完整性问题频发问题，研究气侵条件下水泥环性能的变化规律，建立高温高压环境下水泥环密封性能检测指标与评价方法，揭示深井异常环空压力形成机理；建立环空压力预测模型，预测深井复杂条件下环空压力随时间的演化规律，开展不同工况条件下井筒安全性能评价，建立深井环空压力安全范围的确定方法；建立深井高温高压条件下井筒完整性评价模型，研究不同井筒完整性的响应特征和判别标准；针对油气井工程发展需要，形成保证井筒完整性的理论和技术体系。