在深水表层钻井过程中,动态压井钻井技术可以有效解决安全密度窗口窄,井身结构设计困难,套管无法下到预定的深度的问题,也是钻遇浅层气、浅层流,难以实施井控的有效解决办法。动态压井钻井混合装置是动态压井钻井技术的关键装备单元,混合效率和控制精度一直是设备升级换代中关注的问题,也是本文研究的重点。本文主要基于安全高效原则,通过理论分析和模拟,给出了动态压井钻井混合装置整体设计方案和控制方案。采用数值模拟的方法优化了混合器的关键参数。最终设计加工出原理样机并进行试验验证。利用多层次模块划分法,对动态压井钻井混合装置进行功能结构单元模块划分,并提出了一套完整的混合装置设计方法。根据海洋动态压井钻井技术工作原理,考虑混合器混合效率的诸多影响因素,通过数值模拟,分析了不同混合器舱体、喷嘴形状、喷嘴入射方式和方向、扰流元件设计等因素对混合器混合效率、混合稳定性的影响规律。结果表明,传统T型混合器在两种流体混配比接近时出口密度均方差偏大,并从理论上分析了其内在机理,在此基础上对混合器舱体、喷嘴形状、喷嘴入射方式和方向、扰流元件等结构参数进行了优化。结合现场工艺需求,详细设计了混合装置结构和安装方式以及控制流程,并完成了样机加工与测试。试验结果表明,设计的动态压井钻井混合装置能够快速的将基浆和海水均匀混合,混合密度误差保持在0.016g/cm~3以内,较传统Y型和T型混合器混合精确度提升20%。