深水海洋油气资源开发中，特殊的作业环境条件使深水钻井作业面临巨大的风险，而一旦发生重大事故，将会造成严重的经济、社会影响，为了保证深水钻井作业的安全顺利进行，必须开展深水钻井作业重大事故风险评估，研究事故风险控制与预防技术。本文结合国家863计划重大项目“南海深水油气勘探开发关键技术及装备”课题“深水表层钻井关键技术及装备研究”中深水表层钻井试验风险分析及控制的内容、中央高校基本科研业务费专项资金项目“南海深水油气开采风险控制技术应用基础研究”和“十二五”国家科技重大专项课题“深水油气田开发钻完井工程配套技术”子课题“深水钻井隔水管作业管理及安全评价技术研究”展开研究，在深水钻井作业风险评估，重大事故形成发展机理、安全屏障技术、井喷含硫天然气和原油泄漏扩散规律研究、深水表层钻井作业风险控制等方面取得了较大的研究成果，为深水钻井作业风险评估与控制提供有效的技术支持。本文主要研究成果归纳如下：1深水钻井作业过程风险管理体系研究提出深水钻井作业风险管理框架体系，主要包括风险辨识、风险评估、风险接受准则、风险控制、风险监测、风险预警六个子系统，对各子系统进行详细的概念设计。分析深水钻井作业面临的主要问题，辨识出深水钻井作业主要风险因素为物质风险、作业工艺风险和环境风险三个方面。从地质条件、人员因素、组织管理因素、环境因素、设备结构因素、工艺技术六个方面建立深水钻井作业风险评估指标体系，结合层次分析法和模糊评价理论建立深水钻井作业风险评估模型，以实现对深水钻井作业过程的风险评估。2深水钻井作业重大事故分析与安全屏障技术研究对近年来海洋钻井作业中发生的重大事故及原因进行统计分析，重点针对井喷重大事故，建立事故树模型，得出导致井喷事故发生的最小割集，系统分析井喷事故影响因素。开展重大事故安全屏障技术研究，将安全屏障系统分为技术屏障、人员/组织屏障、作业屏障三类，构建安全屏障系统分析模型。综合考虑风险因素的累积作用，提出深水钻井作业重大事故致因模型，结合“深水地平线”钻井平台火灾爆炸事故，进行重大事故形成逻辑关系分析和安全屏障系统失效分析。3深水钻井作业井喷事故仿真技术研究针对钻井平台上设备多、空间狭小的特点，研究复杂结构几何模型建模方法。通过分析大气扩散条件和确定危险气体评价标准，建立甲烷、天然气井喷泄漏扩散数值仿真模型。分析海洋环境风向和风速对含硫天然气扩散运动过程影响，获得甲烷和硫化氢扩散分布规律。建立井喷甲烷燃烧爆炸仿真模型，开展井喷燃烧爆炸冲击波和热辐射对平台空间危害分析。针对深水海底原油井喷泄漏污染问题，建立深水海底溢油扩散数值仿真模型，分析海流流速、海水浮力和溢油量等因素对原油扩散过程的影响。4深水钻井作业关键设备可靠性分析针对深水钻井作业关键设备隔水管系统和防喷器系统，开展设备可靠性评估，结果表明，腐蚀、磨损和平台偏移量过大是造成隔水管系统失效的主要原因，而主控制系统失效是引起防喷器系统失效的主要原因。开展动态压井钻井作业关键装置钻井液密度动态调节装置性能评估，分析DKD作业过程中井底压力、钻井液密度、泵压等关键工艺参数计算模型，以南海某深水表层钻井作业过程为例，开展动态压井作业DKD装置可靠性分析。5深水表层钻井作业风险分析与控制以深水表层钻井作业过程为例，开展深水钻井作业风险评估与控制技术研究。基于风险矩阵方法、HAZOP分析法、FMEA方法，开展深水表层钻井作业不同工艺过程和关键设备风险分析，找出主要风险因素，并提出有针对性的风险控制措施。开展深水表层钻井作业模糊综合评价，得出其钻井作业风险等级，针对表层钻井作业浅层气事故开展研究，建立浅层气井喷事故Bow-tie模型，提出用于事故预防与控制的安全屏障。