为解决深水钻井过程中采用常规海洋钻井技术遇到的一系列问题,石油工业提出了海底泥浆举升钻井(Subsea mudlift drilling,简称SMD)技术。本文结合中国海洋石油总公司综合科研课题“深水钻井隔水管工程方法研究及双梯度钻井跟踪应用研究”,调研与分析国外深水海底泥浆举升钻井系统及其设备,开展海底泥浆举升钻井系统原理研究及其关键设备旋转分隔器的设计分析。系统地研究海底泥浆举升钻井系统的技术原理,从技术适用性、经济性、装备以及可能存在的风险等方面分析SMD技术在我国深水中的可行性。进行SMD系统关键设备工作原理和控制方法研究,分析总结SMD系统钻井的工作过程。建立SMD系统井筒温度分布的预测模型,以及考虑温度和压力对钻井液密度和粘度影响的井筒压力计算模型,进行SMD系统钻井过程中钻井液当量循环密度计算。对SMD系统的水力学进行分析计算,包括海面设备和回流管线压力损耗计算,钻头水力学分析,对海面泥浆泵和海底泵的出口压力和功率的分析计算。使用科学计算软件MATLAB编制深水钻井水力学计算程序,为深水钻井的工程设计和作业提供依据。通过比较离心泵、隔膜泵、柱塞泵的优缺点,对SMD系统使用的海底泥浆举升泵进行选型分析,并分析海底泵的控制方法及工作过程。进行海底旋转分隔器的设计计算,采用Pro/E软件建立海底旋转分隔器的三维模型,并用ANSYS软件对海底旋转分隔器的主要部件进行强度校核。