隔水管张紧器作为平台与隔水管之间的重要连接设备,合理分析其自身性能以及平台-张紧器-隔水管之间的整体耦合动动力响应,对保证钻井作业正常进行具有重要意义。本文首先提出滞回环张紧系统模型,并通过建立直接作用式张紧系统数学模型来分析其性能变化。结果发现,在张紧系统内部气体状态变化、液压缸内部摩擦损失以及液压管线压力损失等因素的作用下,张紧器的张紧力与活塞行程之间的不再是简单的非线性关系,而是呈现明显的滞回环特性。其次,对平台-张紧器-隔水管的整体耦合动力响应进行分析。借助Python编写用户子程序,将滞回环张紧器模型集成到ANSYS-AQWA中,建立平台-张紧器-隔水管的整体耦合模型,并进行动力响应分析。结果发现,在正常作业模式下,滞回环张紧器模型下的平台与隔水管之间的相对运动与非线性张紧器模型下的相似,但其所产生的张紧力会因缸内摩擦的存在而产生突变,从而影响隔水管及活塞杆的疲劳寿命。此外,在考虑张紧器与隔水管之间夹角的影响时,发现张紧器不仅为隔水管提供了正常作业所需的顶部轴向张紧力,还在隔水管顶部施加较大的水平分力。再次,对隔水管反冲控制系统作用下的整体耦合动力响应进行分析。在紧急脱离模式下,隔水管会迅速向上反冲,同时伴随有钻井液的下泄。经研究发现,钻井液密度越大,下泄速度与下泄力越大,对隔水管反冲运动的影响越明显。在此基础上,为抑制隔水管的反冲运动,建立了隔水管的反冲控制模型,并进行相应的耦合动力响应分析。结果发现,在反冲控制系统作用下,随着反冲控制阀阀口开度逐步减小,阀口压降逐步增大,从而实现对隔水管反冲运动的有效抑制。最后,提出了一种集成电动张紧系统与液压气动张紧系统的新型隔水管混合张紧系统。经过分析发现,在混合张紧系统的作用下,平台与隔水管之间的相对运动得到了有效补偿,电动张紧系统与液压气动张紧系统也充分发挥了各自的性能,验证了混合张紧系统的可行性。