深水油气资源的勘探与开发随着世界油气资源需求量的持续增加而不断深入。然而,由于深水环境的特殊性,深水钻探作业面临着陆上钻井不曾遭遇的问题。深水浅层浅水流灾害是深水钻井作业过程中具有代表性的地质灾害,其实质为海洋深水浅层区域发育的异常高压且未固结的砂体,也称超压砂体。浅水流灾害对钻井作业具有多方面影响,包括引起井壁坍塌,损坏钻井设备等。因此,在深水钻井作业中需要尽量避免浅水流灾害的发生。然而,并非所有的浅水流灾害都会造成严重后果,若浅水流灾害度的程度较轻,其对钻井作业的影响是可控的,故正确识别并评估潜在的浅水流灾害风险,可以避免不必要的人工和经济损失并达到效益最优化。为探究浅水流灾害过程的细观机理以及影响浅水流灾害风险的因素,本研究提出了可视化室内实验方法及配套装置,观察分析了超压砂体触发后的流动破坏特征及出砂量变化情况。实验结果显示超压砂体的流动破坏模式包括区域式破坏以及通道式破坏两种,且出砂量随着初始超压和砂砾尺寸的增大而增加。此外,基于离散元方法,本研究提出了模拟浅水流灾害发生过程的数值模型,对初始超压、超压砂体孔隙度及砂砾尺寸等因素对浅水流灾害的严重程度的影响进行了进一步分析。模拟结果显示随着上述三个影响因素的增大,超压砂体出砂量均发生增长,但影响模式有所区别。出砂量随初始超压发生线性增长,而随着孔隙度和砂砾尺寸的增长则是非线性的。最后,基于所有模拟案例,本研究提出了浅水流灾害风险预测方法及配套图版,根据出砂量的大小将图版分为低、中、高三个不同风险的区域,以方便对浅水流灾害风险的快速评估与预测。利用该风险预测方法,本研究对南海北部深水盆地浅水流灾害发育层位的浅水流灾害风险进行了预测,预测结果显示该区域的浅水流灾害风险较高,因此需要采取相应的防治措施防止浅水流灾害的发生或进一步恶化。该浅水流灾害风险预测结果与前人对该区块开展的浅水流灾害严重程度的评估结果具有一致性,说明了本研究提出的浅水流灾害风险预测方法具有一定的准确性和可靠性,且进一步明确了该区块的风险量级,有助于施工人员更快速、清晰地了解浅水流灾害的风险状况。