文昌10-3气田位于我国珠江口盆地,水深约为140米。目前该区块计划布置4口气井,采用水下井口进行开发。在水下井口开发模式下,表层导管需要承载复杂的环境载荷以及井口载荷,水下井口顶部的BOP和LMRP同样承受着十分恶劣的环境载荷,故在文昌10-3气田开发前开展水下井口稳定性的研究十分必要。首先,根据文昌10-3的工程设计,基于钻入法下入表层导管的施工方案,建立了表层导管竖向承载力和横向承载力的计算模型;然后,根据钻入法的工艺特点,开展了钻入法下入表层导管的现场模拟实验,得出了水泥环与表层导管、土层的胶结作用机理;接着,在理论研究和模拟实验的基础上,结合文昌10-3区块的土质特性,对表层导管的施工参数进行了优化设计;最后,基于理论分析和模拟实验,应用有限元软件建立了文昌10-3气田水下井口系统力学模型,模拟得到了钻井工况、完井工况、生产工况下的水下井口稳定性校核。结果表明,所采用的30in表层导管的强度和稳定性能够满足钻完井现场作业要求。本文建立的理论分析模型较好地吻合了南海的复杂情况,能够很好地指导文昌10-3的设计和施工作业,具有良好的指导意义和实用价值。