目前,海洋油气勘探开发正在向深水区（500m～1500m）和超深水区（大于1500m）发展。因此,海洋深水区油气勘探开发已成为全球油气“增储上产”的主力之一和油气科技创新的国际前沿。由于深水钻井环境、技术及装备与陆地或浅水有较大不同,因此深水钻井在作业流程及所需技术与装备方面具有自身特点。深水井身结构设计,是深水钻井工程设计控制中的重要一环,在国内外备受重视。在深水钻井过程中,时常遇到地层安全密度窗口窄、作业风险大、工程成本高等技术难题。为了解决深水钻井的这些难题,国内外普遍看好深水双梯度钻井技术,该技术的独特优势在于可以有效简化深水井身结构,从而既能减少套管层次和工程成本,又能使深水钻探与开采过程更加安全高效,但国内外仍存在较大差距。本文重点分析了深水双梯度钻井技术的基本原理,介绍了国外几种成熟的工程实践方案和相应的配套装备,并简要阐明了国际上几种深水双梯度钻井系统的工作原理和技术优势。按照实现模式主要3种系统:海底泵举升方案,无隔水管方案,以及注低密度介质方案。同时,对国内在该技术方面的研究进展进行了简要分析。结合双梯度钻井技术特点,建立了双梯度钻井条件下的循环压耗及当量密度计算模型,对原有安全钻井液密度窗口确定准则中的部分公式和系数进行了修正,提出了一种比较合理的深水井身结构设计方法,要求各井身结构设计参数应依据实际井眼条件进行更为细致的计算,可有效利用钻井过程中狭小的安全密度窗口,使深水井身结构设计方案更加安全合理。深水双梯度钻井技术最先提出,就是为了解决深水钻井工程中常遇到的窄安全密度窗口技术难题,因此优化后的井身结构设计方法可以简化套管层次。除此之外,在设计过程中考虑了深水钻井液性能变化及钻井循环压力损耗的影响,对原有井身结构设计方法中的部分约束条件进行了改进,建立了一种适用于在双梯度钻井条件下深水井身结构设计的优化方案,并进行了实例验证。