钻井隔水管是连接海底井口与钻井船的重要组成部分,当海洋浮式钻井平台遭遇极端恶劣海况或动力定位失效时,需进行隔水管的紧急解脱作业。隔水管紧急解脱后的回弹是深水钻井面临的技术难题之一,因此有必要明确回弹响应的过程和关键因素,建立隔水管回弹响应模型。这对于保证深水钻井隔水管系统的作业安全有重要意义。本文首先针对钻井液下泄模型进行研究,推导了环空模型的钻井液下泄力公式,建立了整体分析模型,应用MATLAB程序计算并分析了影响钻井液下泄的各种因素。结果表明,钻井液液柱长度越大,下泄时间越长,下泄力越大;钻井液密度越大,下泄力越大,下泄速度越大,下泄时间越短。结合ANSYS APDL软件建立了隔水管耦合回弹响应模型,包括张紧器、隔水管和钻井液等。利用编程语言将钻井液下泄力实时地施加在隔水管各个单元上,较好地模拟了隔水管回弹过程中钻井液下泄对隔水管的影响。对比分析了此模型与ChaoWei Li模型的计算结果,结果表明二者具有比较好的一致性,验证了模型的正确性。对比分析了ANSYS耦合分析模型与整体分析模型,结果表明,耦合模型最大下泄速度7.44m/s,最大下泄加速度4.61m/s~2,更加贴近工程实际。同时,研究了解脱作业后隔水管上有效张力和应力波在隔水管上的传播等问题。结果表明,钻井液下泄后隔水管上的有效张力波动较大,之后慢慢趋于稳定,解脱的一瞬间隔水管底部受到海底静压力的激励作用,经过0.291秒后传递至张紧器,造成应力的突变。最后,考虑到实际钻井作业过程中平台的运动,在ANSYS/AQWA软件中应用非线性弹簧模拟张紧器,应用ANSYS/External Force Calculation二次开发将钻井液下泄力施加在隔水管上,建立了平台+张紧器+隔水管耦合模型的回弹模型,针对影响隔水管回弹响应的各种参数进行了案例分析。结果表明,钻井液下泄力越大,LMRP的安全净空越小;顶张力越小,LMRP的安全净空越小,4.7MN顶张力情况下LMRP安全净空为0.31米;在平台垂荡的向下运动阶段进行解脱作业,容易出现LMRP的触底事故。钻井隔水管解脱作业时需要综合分析平台的升沉运动、隔水管顶部张拉力以及钻井液下泄力,以确保隔水管解脱作业的安全。