由于钻井是一项隐蔽的地下工程，特别是我国深部地层孔隙流体压力和地应力具有分布差异大、规律性差等复杂特征，存在着大量的复杂和不确定因素，在钻井过程中存在井壁失稳严重、井喷井漏经常发生、高陡构造井斜严重、钻具事故等一些人们预想不到的问题，因而具有很大的风险性。综合应用系统工程、钻井工程、有限元分析、风险评估等多个学科的基础理论，从深井复杂地层钻井信息的不确定性入手，对深井钻井过程中钻柱系统和井身结构的失效风险进行深入研究，利用突变理论对深井复杂地层井壁稳定性进行评价，最终建立基于软计算理论的钻井系统风险评估模型，并开发了“深井钻井系统风险评估软件”，为我国深层钻井设计和风险控制提供科学决策依据。具体研究内容如下：（1）根据深井钻井过程中产生不确定性信息的主观和客观原因，将钻井不确定性信息归结为随机信息、模糊信息和灰色信息三类。根据岩心试验、测井资料、录井资料等试验和现场数据，利用数据库技术建立了钻井基本信息数据库；应用粗糙集方法对地层原始信息进行约简处理，确定分析目标的特征参数，并利用概率论方法或模糊集理论分析得到深井复杂地层钻井不确定因素值的分布规律。（2）将深井中的钻柱看作轴向旋转的垂直修长环形梁，依据扩展Hamilton原理，结合有限元离散法，考虑钻头-岩石相互作用和钻柱-井壁碰撞作用，建立轴向-弯曲-扭转三向耦合振动的钻柱系统非线性动力学模型；并利用非参数概率方法分析钻柱非线性动力学模型中由于假设和简化引起的模型不确定性和参数不确定性，建立钻柱随机非线性动力学模型，应用该模型计算了钻柱系统的Von Mises应力、疲劳累积损伤、粘滑稳定性系数和径向位移，并以此作为钻柱系统整体性约束条件，建立了深井钻柱系统失效风险评价模型。应用深井钻柱系统失效风险评价模型对塔里木盆地某深井钻柱系统进行风险分析，确定了钻柱系统风险随转盘转速和钻压的变化规律：在同一转速的情况下，随着钻压的增加，钻柱系统风险值不断增大；在不同转速下，钻压较小的时候，风险值波动较小，随着钻压的增加，风险值波动逐渐加大。（3）采用有限元分析方法对存在套管缺陷和水泥环缺陷的套管剩余强度进行了计算，得到了套管安全系数，并根据安全系数与套管层次的关系，应用加权合成法建立井身结构失效风险评价模型，对于进一步提高套管柱强度设计具有一定的参考意义。（4）考虑深井复杂地层的渗流作用，分别计算了井壁围岩弹性区和塑性区的应力、应变，计算得到深井井壁围岩应变能的势函数，针对Mohr-Coulomb准则只能反映岩体线性破坏特征的不足，引入基于广义Hoek-Brown准则的强度折减法，通过不断折减强度参数建立了深井复杂地层井壁稳定性尖点应变能突变模型，利用该模型计算了塔里木某井的井壁稳定性安全系数，并对围岩种类、泥浆密度、深度等影响深井井壁稳定性的因素进行了敏感性分析，得到了以下结论：同等条件下，力学性质好的岩石其井壁稳定性安全系数比较大；井壁稳定性安全系数随着钻井液密度的增加而逐渐增加，且增加速率越来越大；由于不同井深处地层条件不同，井壁稳定性安全系数沿井深方向出现波动，整体上呈现下降趋势。（5）针对深井钻井过程的复杂性，将软计算中的粗糙集理论、人工神经网络、遗传算法应用到钻井环境中存在不确定和不精确的深井钻井风险评估中。综合利用粗糙集的约简、分类能力以及决策规则提取能力、人工神经网络的学习能力和遗传算法的优化搜索能力，建立粗神经网络模型。在此基础上，将风险发生的征兆参数和引起风险发生的风险因素运用到粗神经网络模型上，建立深井钻井系统风险评估模型，并开发“深井钻井系统风险评估软件”，从而能够对钻进过程中的各类事故进行预报，初步实现深井钻井风险的实时评估。