随着陆上未勘探和开发的油气资源越来越少,海洋油气开发将成为全球能源开发的·个重要领域,在深海领域内的石油勘探开发更是成为世界石油天然气工业发展的总趋势。然而,深水钻井面临着用常规钻井装备和常规钻井工艺难以克服的技术难题。深水钻井过程中如钻遇浅层流时,将会出现溢流或井喷等井下事故,严重时更会导致沉船等安全事故,深入研究无隔水管动态压井钻井技术可有效解决这一难题。本文在深入研究动态压井钻井原理的基础上,建立了以井口——钻柱内——井底——井筒环空——海底泥线整个流道空间为研究对象的动态压井钻井流动物理模型。考虑动态压井钻井变排量、变密度的特点,通过设定海水排量和加重钻井液排量随时间的变化关系,结合多相流基本理论,根据积分原理推导了管内及环空不同时刻不同深度处钻井液密度和速度分布计算模型。考虑井筒静止温度场、机械钻速以及气侵速度等因素对环空压力的影响,建立了多相流条件下的环空压力和泵压计算模型,确立初始边界条件,采用有限差分法对环空压力计算模型进行求解,编制了深水动态压井钻井环空多相流动模拟计算软件。对气侵速度、海水排量、加重钻井液排量、机械钻速、海水深度以及泥线下井眼直径的长度等因素对环空压力分布的影响进行了分析,并模拟在不同排量模式下环空压耗、泵压、井底压力、环空压力、持液率、混相密度以及混相速度的变化规律,为动态压井钻井施工参数优化提供了理论支持。计算结果表明：随着气侵速度的增加,环空压力和井底压力减小；随着混合钻井液初始排量的增加和海水初始排量的减小,环空压力和井底压力均增大；随着泥线下井眼长度和海水深度的增加,井底压力增大；随着机械钻速的增加,环空压力和井底压力增大,机械钻速对环空压耗影响不大；环空压耗对排量较敏感,随着排量的增加,环空压耗增大,由于井眼直径较大且泥线以下井筒长度较短,环空压耗较小,环空压力主要受到环空流体的密度影响。根据墨西哥湾深水动态压井钻井实践,对三口实例井进行了流动模拟,计算了井底压力和环空当量循环密度,并将理论计算结果与安全钻井液密度窗口进行了对比。计算结果表明,三口墨西哥湾深水钻井实例井的环空当量循环密度处在安全密度窗口内,由此也验证了动态压井钻井的可操作性。本文的研究结果对动态压井钻井作业中钻井参数的优化和钻井措施的调整具有理论指导意义。