由于深水条件下隔水管柱的受力非常复杂,隔水管在波涛与海流力的作用下极易引发管柱损坏而导致钻井液泄露等问题对生态环境造成极大威胁,隔水管与井口系统稳定性对海洋石油安全高效的生产与开发起着决定性的作用。因此本文开展了深水钻井隔水管与井口系统耦合力学分析的研究。以深水钻井隔水管与井口系统为研究对象,考虑风浪流载荷和隔水管结构的影响,分别建立了深水钻井隔水管与井口耦合的静力学模型和深水隔水管动力学模型。基于静力学模型确定深水钻井隔水管与井口系统的安全作业窗口,为钻井工程提供理论指导。本文主要研究内容:(1)查阅深水钻井隔水管和井口系统力学分析的相关文献,确定研究方案。(2)根据隔水管的变形特点(小应变大变形),通过能量法(有限元法)建立隔水管与井口耦合的静力学模型,由高斯消元法进行求解。并分析了各个因素(如浮力块、张力、钻井平台偏移等)对隔水管与井口系统变形的影响规律。(3)考虑风浪流载荷、钻井液密度和张力等因素,基于深水钻井隔水管与井口系统的静力学模型,建立了以钻井平台偏移值和海流速度为参数的隔水管安全作业窗口。(4)通过能量法和拉格朗日方程建立了隔水管的动力学模型,并由直接积分法New Marks进行求解。分析了张力大小、浮力块覆盖率、平台漂移量等因素对隔水管最大振荡点纵、横向位移的影响。由BSI和UK Den理论计算了在各个因素影响下深水隔水管的疲劳寿命。(5)基于上述研究,通过MATLAB软件的GUI界面开发了深水钻井隔水管与井口系统力学分析软件。用于分析在风浪流载荷作用下,隔水管与井口的变形、强度和疲劳寿命,指导隔水管现场作业。