鉴于油气资源的日益枯竭,天然气水合物作为21世纪最理想和最具开发前景的非常规新能源已成为世界各国关注的焦点。但天然气水合物钻采不同于一般油气,形成和聚集均被温度、压力、孔隙水成分和气源四个因素影响,具有常温常压下不稳定易分解等特性,不仅会造成井壁失稳、钻井液流变性变差、井控等问题,还将引发设备损坏、重大人员伤亡甚至环境灾难。本课题针对天然气水合物钻采作业风险评估与井控关键可靠性进行探索性研究,旨在为提高水合物钻采作业风险控制能力、保障水合物藏作业安全高效进行提供理论支持和技术保障。课题主要研究进展如下:(1)天然气水合物钻采工艺技术优选依据天然气水合物钻采复杂多变的深水环境和不同作业阶段特点,探究天然气水合物钻采技术难题,并调研、阐述不同钻采作业方法及工程价值。采用层次分析法与模糊综合评价相结合方法优选钻采技术,制定工艺方案。(2)天然气水合物钻采工艺风险评估从天然气水合物钻采流程和作业阶段两方面开展天然气水合物钻采工艺风险评估。利用多相流瞬态模拟软件OLGA建立水合物钻采作业动态工艺流程模型,开展动态风险分析,确定各因素重要度及因素间逻辑关系。对比水合物相平衡曲线,预测水合物再生成区域,确定水合物钻采作业关键设备。结合事故树与事件树,构建水合物钻采作业前期准备、钻采作业、固井作业三个阶段Bow-tie模型,开展作业过程风险分析。(3)天然气水合物钻采关键设备风险评估基于Fluent建立天然气水合物钻采关键设备—BOP温度压力数值模型,探究瞬态温度、压力变化规律,找出水合物钻采关键设备薄弱环节。将深水防喷器的工作状态分为四种,包括无故障可用、关井、井控关键失效及关井时失效。利用Markov方法建立深水防喷器的Markov模型,确定防喷器系统状态转换图,确定各工作状态转换关系与转换率,评估天然气水合物钻采关键设备可靠性。(4)天然气水合物钻采作业工艺控制与设备选型结合天然气水合物钻采工艺、设备风险评估结果从工艺流程、设备配置两个角度开展水合物钻采工艺风险控制。结合天然气水合物钻采作业工艺流程风险评估与水合物生成时间、位置及生成质量等研究结果,利用PVTsim及OLGA软件开展水合物抑制剂研究,优化抑制剂种类及浓度。分析多工况状态下失效模式,开展深水防喷器系统风险分析,评估防喷器系统Markov可靠性。并根据可靠性评估结果和经济实用,设计三种水合物钻采深水防喷器系统配置方案,评估等级状态。