近年来,我国石油天然气能源开发逐渐由陆地向浅海和深海发展,海洋石油天然气钻井平台生产安全越来越受到关注。以采油树为代表的深水装备下放和安装是海洋石油天然气生产重要组成部分。深水采油树及其下放工艺目前几乎被国外技术垄断,为推进深水采油树及其下放工艺国产化,加快我国海洋石油自主开发,就必须从关键装备及其工艺突破。深水采油树下放作业中下放钻杆系统会受到海洋环境动载荷影响,下放过程复杂,导致下放钻杆系统动力学特性较难准确把握。在进行深水采油树下放钻杆系统动力学分析时,传统做法是将随机波浪载荷等效为静载荷和周期载荷,尽管易于分析,便于下放钻杆系统力学研究,但是造成了波浪载荷特征缺失或因数据庞大给运算带来不便。因此,本文提出一种动力载荷谱编制方法,通过分析波浪载荷特性,准确模拟随机波浪并编制随机波浪载荷谱,所得载荷谱包含了随机波浪的载荷特征,提高了动力学计算效率,为深水采油树下放工艺设计及其动力学特性研究提供了理论支撑。针对深水采油树钻杆系统下放关键工况,考虑波浪载荷随机性影响,采用数值模拟随机波浪并通过谱估计来验证模拟波浪方法的准确性。通过雨流计数对计算所得随机波浪载荷时程数据进行统计,以幅值和均值为参数,提取随机波浪载荷特征,建立基于时间历程的随机波浪载荷谱。通过与传统计算方法对比,验证了随机载荷谱的可行性和准确性。运用编制的随机波浪载荷谱,对深水采油树下放钻杆系统进行动力学分析。建立下放钻杆系统动力学方程,构建下放钻杆系统的边界条件,获得了有限差分数值解,与ANSYS分析结果对比,验证了二者计算的一致性。通过随机波浪载荷谱动力学特性分析,获得了采油树下放钻杆系统动力学响应。在此基础上,通过正交试验完成了钻杆系统动力学特性影响因素分析,为深水采油树钻杆下放作业窗口建立提供了理论支撑。研究为海洋环境载荷作用下深水采油树下放钻杆动力学特性研究提供了新的载荷模拟方法,获得的随机波浪载荷谱不仅提高了动力学计算精度,简化了计算过程,同时提高了运算效率,为海洋石油天然气深水装备下放工艺开发和管柱力学研究提供了新思路。