天然气水合物是一种贮藏于低温高压环境下的深海沉积层和陆地冻土岩石层中的新型清洁能源,具有能量密度高、储藏量大、分布范围广等特点,现已成为各国新能源开发的研究热点。但在开采天然气水合物的过程中,容易引发甲烷气体渗漏和海底地质滑坡等风险,受开采条件和环境风险等因素的制约,天然气水合物尚未能进入商业化开采阶段,还有一系列技术难关有待攻破,其中开采天然气水合物的井筒结构安全是亟需解决的技术难题之一。水下油气开采过程中井筒结构的完整性和安全性至关重要,不仅影响水合物的产气速率和开采效率,还对开采环境的稳定和采气设备安全起着重要作用,因此对水下油气开采井筒结构的安全性评估十分有必要。本文对井筒结构安全性分析主要从三个方面展开:（1）利用数值模拟方法建立土体斜坡模型,根据影响土体稳定性的4种因素:天然气水合物的分解程度、水合物层的埋深、斜坡的倾角、海水深度,设计了25种不同参数方案,计算出在不同方案下土体的塑性变形区域、沉降位移值和安全系数并进行结果对比分析。研究表明:在本模型中,当水合物分解程度为100%,水合物层的埋深为350m,斜坡倾角为25°,海水深度1600m时,土体沉降位移达到最大值为45.21mm,此时安全系数为0.80小于1,土体处于失稳状态;当水合物分解程度为40%,水合物层的埋深为400m,斜坡倾角为30°,海水深度1800m时,土体沉降位移为16.92mm,此时安全系数为1.15大于1土体处于稳定的临界状态,根据安全系数是否小于等于1来评估井筒周围土体的稳定性;同时对坡顶和坡脚的竖直位移和水平位移进行监测,结果显示坡顶产生的竖直位移和坡脚产生的水平位移值较大,说明不宜在坡顶和坡脚布置开采设施。（2）利用有限元软件建立井筒和土体的耦合模型,根据已得到的土体沉降位移值设计了4种不同的沉降梯度方案,以此作为输入载荷,计算出井筒受到的最大Mises应力和最大位移并进行分析,研究土体沉降对井筒结构变形和破坏影响。结果表明:在本模型中,当土体位移沉降梯度为16mm/m时,井筒的最大位移为62mm,井筒的最大Mises应力为212.3MPa,超过了井筒管道的许用应力200MPa,此时井筒处于失稳的临界状态,以及根据井筒稳定性条件对井筒结构安全性进行了评估,分析表明土体的最大沉降位移不宜过大,否则会对开采井筒结构造成影响,并且当井筒应力过大时应及时对井筒采取防护措施。（3）根据某水下油气开采三维可视化软件的环境监测需求,筛选利用数值模拟方法得到的井筒压力数据结果,并根据水下油气开采井口周围分布式光纤压力传感器的布置方式和位置,形成开采井筒的压力数据表,输入到软件形成可视化界面的数据监测曲线,对开采井筒结构安全进行风险评估。综上所述,本文从数值模拟方法与某三维可视化软件结合的角度,对井筒结构受土体影响程度和井筒应力位移变化情况进行了分析研究并形成了风险评估机制,不仅为实际的开采工程提供了理论依据,也对水下油气开采过程中井筒结构安全评估和环境风险监测有一定的参考价值。