海洋天然气水合物储量巨大,是未来能源开采的重要方向,中国水合物多储藏在南海深水区域的浅层地层内。天然气水合物钻井面临巨大风险,除了面对常规深水钻井作业压力窗口狭窄、浅层地质灾害等常规难题外,还需要面临钻进过程中天然气水合物分解、水合物二次生成等难题。目前如何安全高效的进行水合物钻井是天然气水合物商业开发亟待解决的的问题。海底泥浆举升钻井技术是实现海洋天然气水合物钻井可行的方案,而系统中的海底泵模块是决定整个系统性能的关键设备之一。本文在综合分析深水钻井和水合物钻井特点的基础上开展采用海底泥浆举升钻井技术进行深天然气水合物钻井所需的海底泵模块设计和配置。分析深水天然气水合物钻井的难点和海底泥浆举升钻井系统的特点,对系统所需的海底泵模块工作环境、设计技术参数要求进行调研,在此基础上完成海底泵模块泵组、动力端的选型。根据整个系统的水力学参数计算结果确定海底泵模块的相关技术参数和设备型号,完成海底泵模块核心方案设计。确定既能保证整个泥浆返回管线强度又简单快速的海底泵模块安装方案。根据海底泵模块的安装要求,分别进行了上下部对接接头设计,采用有限元分析软件ANSYS对其强度校核;对海底泵模块框架结构进行设计,实现泵组、动力端的安装,满足海底泵模块在工作中的强度要求。在对常规深水钻井和海底泥浆举升钻井井控监测方案分析的基础上,提出采用海底泥浆举升钻井进行水合物钻井的井控方案。通过水力学计算分析泥浆返回管线中的温压场,确定水合物在泥浆返回管线中的状态,验证发生溢流时海底泵模块的处理能力。并在室内实验台的研究基础上,改造完成针对实际工况的海底泵模块控制系统方案。对海底泵模块控制系统所需的电控设备进行配套,完成海底泵模块水下分配系统设计,实现平台到海底泵模块之间的电力分配及通信分配。并设计和适合水下机器人操作的用于海底泵模块与吸入模块之间连接的快速接头。