深水、深井等窄安全密度窗口地层钻井易发生溢流、井喷,压回法是有效应对方法之一。压回法压井期间井筒内为气-液逆向流动,气液逆向流型、多相流动规律复杂,压井参数设计缺乏科学依据,制约压回法安全高效实施。本文针对压回法工艺特点,围绕气液逆向流动条件下多相流动模型和规律关键科学问题,通过室内实验、理论分析相结合的研究方法,揭示气泡在气液同向、逆向条件流动规律,建立气泡上升-转向-下降期间运移速度模型和压回法压井临界排量等参数计算模型,提出了关键参数设计方法并编制了压回法压井关键参数设计软件。实验和计算分析结果表明:气泡上升的形态受当量气侵速度影响,随着当量气侵速度的增大,上升气泡由较小气泡变为大气泡,再由大气泡变为搅拌气团。气泡上升过程中,气泡上升速度随着气泡直径的增大而增加,增大幅度随着气泡直径的增大而减小。不同气相速度、液相速度条件下,井筒中气液两相逆流具有不同流型,包括:泡状流、弹帽流、段塞流及搅拌流。压回过程中气泡的分布特征表现为大气泡分布于井筒壁面附近,而小气泡则多分布于井筒中心处,大气泡在逆流中由于其贴壁运移的分布特性,导致其在稳定存在的条件下很难被液相压回。向上漂移流模型的分布系数不适合于压回法逆流条件。考虑气泡尺寸、压井液物性、气泡群影响等,基于实验数据对现有气泡上升速度模型进行优选、优化得到适用压回法计算的气泡上升速度模型,在此基础上,综合考虑地层条件、气侵程度、压井液物性等参数影响,建立了压回法压井关键参数设计方法,并针对现场井案例进行了设计,结果表明本文建立的模型和关键参数设计方法能够满足现场需要,可为压回法压井设计提供有效参考和设计依据。