深水水下井口全鉆井過程波激疲勞精細(xì)化評估

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“深水水下井口系統(tǒng)剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)及損傷控制研究”（52071337）；國家高技術(shù)船舶項(xiàng)目“極地低碳零排放鉆井方案及工藝技術(shù)研究”（CBG2N21-4-2-5）; 浙江科技學(xué)院科研啟動基金項(xiàng)目“深水水下井口系統(tǒng)疲勞可靠性動態(tài)評估研究”（F701102N06） ;廣東省海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展（海洋六大產(chǎn)業(yè)）專項(xiàng)資金項(xiàng)目“超水深高溫高壓水下井口系統(tǒng)及操作工具國產(chǎn)化研究” （粵自然資合【2023】50號）" 。

傳統(tǒng)的水下井口波激疲勞評估沒有考慮不同鉆井階段水下井口結(jié)構(gòu)組成變化，導(dǎo)致水下井口波激疲勞評估精度有限。為此，提出基于整體-局部交互分析的全鉆井過程水下井口波激疲勞損傷精細(xì)化評估方法，建立鉆井全過程復(fù)雜結(jié)構(gòu)水下井口局部精細(xì)模型及平臺-隔水管-水下井口-導(dǎo)管耦合系統(tǒng)整體模型，研究整體模型與局部模型交互機(jī)制，并構(gòu)建整體模型與局部應(yīng)力傳遞關(guān)系，精細(xì)化評估水下井口全鉆井過程波激疲勞損傷。研究結(jié)果表明：全鉆井過程水下井口結(jié)構(gòu)組成變化對隔水管系統(tǒng)和遠(yuǎn)離泥線導(dǎo)管處的波激疲勞幾乎無影響，但對水下井口局部及泥線附近導(dǎo)管的波激疲勞存在較大影響；鉆井第二階段水下井口波激疲勞損傷最為嚴(yán)重，且水下井口底端始終為疲勞極限位置。所得結(jié)論有助于判斷鉆井過程中水下井口疲勞狀態(tài)，保證作業(yè)安全。

水下井口；全鉆井過程；整體-局部交互分析；波激疲勞；疲勞損傷評估

TE951

A

010

Fine Evaluation on Wave Induced Fatigue of Deepwater

Subsea Wellhead in Full Drilling Process

Li Jiayi¹ Liu Xiuquan² Xu Liangbin³ Qiu Na² Chang Yuanjiang² Chen Guoming² Zhao Suwen⁴

（1.School of Mechanical amp; Energy Engineering，Zhejiang University of Science amp; Technology; 2.Center for Offshore Equipment and Safety Technology at China University of Petroleum （East China）; 3.Sun Yat-sen University; 4.Deepwater Drilling and Production Technology Company，CNOOC Energy Technology amp; Services Limited）

The traditional evaluation on wave induced fatigue of subsea wellhead does not consider the changes in the composition of subsea wellhead structure at different drilling stages，resulting in limited accuracy in wave induced fatigue evaluation of subsea wellhead. A fine evaluation method for wave induced fatigue of subsea wellhead in full drilling process based on global-local interaction analysis was proposed. A local fine model for subsea wellhead with complex structure and a global model for platform-riser-subsea wellhead-conductor coupling system in the full drilling process were built. The interaction mechanism between global model and local model was studied. The transitive relation between global model and local stress was constructed to finely evaluate the wave induced fatigue damage of subsea wellhead in full drilling process. The results show that the changes in the composition of subsea wellhead structure have almost no effect on the wave induced fatigue of the riser system and the conductor far away from the mud line in full drilling process，but have a significant impact on the wave induced fatigue of local part of subsea wellhead and the conductor near the mud line. At the second stage of drilling，the wave induced fatigue damage to the subsea wellhead is the most severe，and the bottom of the subsea wellhead is always at the fatigue limit position. The conclusions are helpful in judging the fatigue of subsea wellhead during drilling and ensuring the safety of drilling operations.

subsea wellhead; full drilling process; global-local interaction analysis; wave induced fatigue; fatigue damage evaluation

0 引 言

深水水下井口連接油氣井和防噴器組（BOP）形成鉆井作業(yè)通道，是深水鉆井作業(yè)過程中的重要裝備^［1-2］。深水水下井口由高壓井口頭、低壓井口頭（導(dǎo)管頭）、永久導(dǎo)向基座以及不同尺寸套管懸掛器和套管等構(gòu)成，是平臺-隔水管-水下井口-導(dǎo)管耦合系統(tǒng)的重要組成部分。作為疲勞敏感結(jié)構(gòu)，水下井口承受由鉆井船運(yùn)動和隔水管振動產(chǎn)生的循環(huán)彎矩載荷，易誘發(fā)水下井口產(chǎn)生疲勞損傷且不斷累積^［2-4］，一旦其超過井口疲勞抗力極限，將導(dǎo)致不可接受的水下井口失效甚至斷裂事故^［5-7］。傳統(tǒng)的水下井口波激疲勞損傷評估并未考慮鉆井過程中水下井口結(jié)構(gòu)組成變化，導(dǎo)致水下井口波激疲勞評估精度有限，因此有必要針對全鉆井過程水下井口結(jié)構(gòu)組成變化，精細(xì)化評估深水水下井口波激疲勞損傷。

近年來，眾多學(xué)者關(guān)注深水水下井口疲勞損傷：J.M.HEGSETH^［8］認(rèn)為水下井口疲勞損傷主要取決于環(huán)境載荷、海底淺層土壤、BOP晃動和隔水管振動等因素；G.GRYT?YR等^［9］對挪威海域水下井口循環(huán)載荷進(jìn)行全尺寸測量，指出防噴器的尺寸和質(zhì)量對水下井口疲勞損傷的影響明顯；J.F.GREENE等^［10］研究了鉆井裝備對井口疲勞損傷的影響認(rèn)為，防噴器組的質(zhì)量和尺寸是影響井口疲勞的主要因素；K.GREGERSEN^［11］研究了水深、隔水管張緊力、井口剛度以及環(huán)境條件對水下井口疲勞損傷的影響；陳國明等^［1］從定性和定量角度綜述了水下井口疲勞損傷的影響因素；李中等^［12］采用ABAQUS建立水下井口及隔水管分析模型，利用S-N曲線法得到水下井口的波激疲勞損傷；H.HOWELLS等^［13-14］研究了基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的井口疲勞損傷評估方法，并通過監(jiān)測值和數(shù)值模型對比分析了其較為保守的原因；S.MCNEILL等^［15-16］提出了基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的井口疲勞損傷評估方法，并分析了井口對低頻振動的敏感性；王宴濱等^［17］建立了水下井筒環(huán)空帶壓計(jì)算模型，研究了環(huán)空帶壓對水下井口疲勞損傷的影響規(guī)律；暢元江等^［18］對水下井口系統(tǒng)進(jìn)行簡化，建立了深水水下井口半解耦分析模型；LI J.Y.等^［19］提出了基于局部應(yīng)力-應(yīng)變的水下井口疲勞損傷評估方法；黃熠等^［20］研究了深水水下井口渦激疲勞精細(xì)化評估方法；此外，DNV在2015年發(fā)布了水下井口疲勞分析的推薦方法并于2018年進(jìn)行了更新^［21-22］。目前，主要在不考慮鉆井階段水下井口組成變化的前提下，進(jìn)行水下井口疲勞影響因素和疲勞損傷評估方法等方面的研究，而對全鉆井過程深水水下井口波激疲勞損傷精細(xì)化評估的研究未見報(bào)道。

為此，筆者對全鉆井過程水下井口組成變化進(jìn)行分析，研究各組成部件間的相互耦合關(guān)系，并建立不同鉆井階段水下井口局部精細(xì)模型，分析水下井口應(yīng)力分布及等效模型參數(shù)；構(gòu)建全鉆井過程平臺-隔水管-水下井口-導(dǎo)管耦合系統(tǒng)整體模型，研究耦合系統(tǒng)整體模型與局部模型的交互機(jī)制；基于耦合系統(tǒng)整體模型與水下井口局部模型間的應(yīng)力關(guān)系及耦合系統(tǒng)波激疲勞分析，開展全鉆井過程深水水下井口波激疲勞精細(xì)化評估研究，形成基于整體-局部交互分析的全鉆井過程深水水下井口波激疲勞精細(xì)化評估方法。所得結(jié)論有助于判斷鉆井過程中水下井口疲勞狀態(tài)，保障鉆井作業(yè)安全。

1 水下井口波激疲勞損傷精細(xì)評估方法

水下井口波激疲勞評估與平臺-隔水管-水下井口-導(dǎo)管耦合系統(tǒng)模型和水下井口局部模型（見圖1）密切相關(guān)。

目前，全鉆井過程隔水管-水下井口-導(dǎo)管耦合系統(tǒng)整體建模時(shí)，并未考慮水下井口結(jié)構(gòu)組成變化，且對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的水下井口多根據(jù)通徑采用管單元進(jìn)行建模，導(dǎo)致耦合系統(tǒng)整體的模型精度有限。另外，在分析水下井口應(yīng)力及疲勞損傷時(shí)也無法考慮水下井口具體結(jié)構(gòu)特征。筆者提出基于整體-局部交互分析的全鉆井過程水下井口波激疲勞損傷精細(xì)化評估方法，該方法包含全鉆井過程水下井口局部模型分析、隔水管-水下井口-導(dǎo)管耦合系統(tǒng)整體模型與局部模型交互分析，以及水下井口全鉆井過程波激疲勞精細(xì)化評估。其流程如圖2所示。

（1） 局部模型分析。研究不同鉆井階段水下井口結(jié)構(gòu)組成及部件間耦合關(guān)系，根據(jù)平臺-隔水管-水下井口-導(dǎo)管耦合系統(tǒng)力學(xué)分析，確定水下井口局部模型受力及邊界條件；建立全鉆井過程水下井口局部精細(xì)化模型，研究水下井口等效模型及應(yīng)力分布。

（2） 耦合系統(tǒng)整體模型與局部模型交互分析。基于不同鉆井階段水下井口等效模型，建立相應(yīng)的平臺-隔水管-水下井口-導(dǎo)管耦合系統(tǒng)模型，通過動態(tài)分析提取水下井口應(yīng)力及彎矩載荷；將彎矩載荷作用于水下井口局部精細(xì)模型，進(jìn)行局部應(yīng)力分布分析，確定整體模型與局部模型的應(yīng)力關(guān)系^［20］，實(shí)現(xiàn)整體模型與局部模型交互分析。

（3） 波激疲勞精細(xì)評估。根據(jù)動態(tài)分析提取的耦合系統(tǒng)應(yīng)力時(shí)程，采用雨流計(jì)數(shù)法和S-N曲線計(jì)算耦合系統(tǒng)波激疲勞損傷^［23-24］，基于整體-局部應(yīng)力關(guān)系，精細(xì)化評估深水水下井口波激疲勞損傷。

1.1 隔水管-水下井口-導(dǎo)管耦合系統(tǒng)分析模型

深水鉆井作業(yè)時(shí)，鉆井平臺與水下井口之間由鉆井隔水管、隔水管底部總成（LMRP）和BOP相連，即隔水管通過底部撓性接頭與LMRP相連，LMRP與BOP由液壓連接器連接，BOP通過連接器與水下井口相連。低壓井口頭與導(dǎo)管焊接后采用噴射方式下入，成為建井基礎(chǔ)；高壓井口頭與表層套管焊接組合后直接置于低壓井口頭上并進(jìn)行固井作業(yè)，最后下入多層技術(shù)套管，形成鉆井作業(yè)通道^［1］。

平臺-隔水管-水下井口-導(dǎo)管耦合系統(tǒng)受力模型如圖3所示。

根據(jù)圖3建立隔水管-水下井口力學(xué)平衡方程，基于此可得深水鉆井隔水管-水下井口在頂張力、海流載荷、波浪載荷等載荷作用下的振動方程，并以此進(jìn)行耦合系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)分析。

式中：E為彈性模量，Pa；Ix為截面慣性矩，m⁴；c_r為阻尼系數(shù)，（N·s）/m；Tx為有效軸向張力，N；m_rx為隔水管-水下井口單位長度質(zhì)量，kg；F_seax，t為海洋環(huán)境水動力載荷，N。

其中任一高度處的隔水管-水下井口有效軸向張力為：

Tx=T_top+∫^L_xw_rxdx（2）

式中：T_top為隔水管-水下井口頂張力，N；L為隔水管-水下井口全長，m；w_rx為隔水管-水下井口單位長度重力，N/m。

海洋環(huán)境水動力載荷F_seax，t：

式中：ρ為海水密度，kg/m³；D_h為水動力外徑（隔水管裸單根的水動力外徑為隔水管主管外徑與節(jié)流/壓井管線外徑之和，浮力單根的水動力外徑即為浮力塊外徑），m；C_M為圓柱體在振蕩流中的慣性力系數(shù)，無量綱；C_D為圓柱體在振蕩流中的拖曳力系數(shù)，無量綱；u_w為水質(zhì)點(diǎn)速度，m/s；?_w為水質(zhì)點(diǎn)的加速度，m/s²；u_c為穩(wěn)態(tài)的海流流速，m/s；?為隔水管速度，m/s；?為隔水管的加速度，m/s²。

采用Orcaflex有限元分析軟件建立平臺-隔水管-水下井口-導(dǎo)管耦合系統(tǒng)整體模型，如圖4所示。

通過動態(tài)響應(yīng)分析提取耦合系統(tǒng)應(yīng)力時(shí)程，根據(jù)雨流計(jì)數(shù)原理對應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并采用S-N曲線和Miner準(zhǔn)則獲得耦合系統(tǒng)波激疲勞損傷：

D=3.153 6×10⁷fn_c∑n_ck=1S^m_fkC_f（4）

式中：D為年度疲勞損傷a^-1；n_c為循環(huán)次數(shù)；f為平均頻率，Hz；S_k為第k次的循環(huán)應(yīng)力幅值，Pa；m_f和C_f為S-N曲線中的疲勞參數(shù)，無量綱。

1.2 水下井口局部分析模型

在鉆井過程中，隨著不同尺寸套管下入，水下井口組成將發(fā)生變化。根據(jù)井口組成不同，全鉆井過程可分為3個(gè)階段。鉆井第1階段為噴射下入低壓井口頭和導(dǎo)管，且高壓井口頭與表層套管置于低壓井口頭上方。此時(shí)水下井口由高壓井口頭、低壓井口頭、高低壓井口頭鎖緊總成和永久導(dǎo)向基座（PGB）組成。鉆井第2階段是在第1階段基礎(chǔ)上下入?339.7 mm（133/8 in）套管，此時(shí)水下井口組成中還包含?339.7 mm的套管懸掛器和套管。鉆井第3階段是在第2階段的基礎(chǔ)上又下入?244.5 mm（95/8 in）套管。

通過分析鉆井過程，明確全鉆井過程水下井口結(jié)構(gòu)組成變化，分析各部分結(jié)構(gòu)及其耦合關(guān)系，同時(shí)考慮邊界、載荷和約束條件，建立不同鉆井階段水下井口局部精細(xì)模型。為保證模型分析精度，各組成部分均采用實(shí)體單元建模。載荷施加過程中，BOP產(chǎn)生的壓載以集中力方式施加于水下井口頂端，套管質(zhì)量以集中力形式施加于套管懸掛器底端，井口橫向剪力和彎矩載荷則作用于水下井口頂端。設(shè)立約束過程中，高壓井口頭和導(dǎo)管頭不產(chǎn)生任何相對運(yùn)動，高壓井口頭和套管懸掛器間可產(chǎn)生一定相對運(yùn)動，水下井口底部則采用固定端約束。由于水下井口結(jié)構(gòu)復(fù)雜、局部有限元模型較大且包含接觸關(guān)系，為提高分析準(zhǔn)確性，模型均采用六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格或六面體掃略網(wǎng)格，所有單元縱橫比不超過10，并對接觸區(qū)域以及應(yīng)力集中區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化。其中：應(yīng)力集中區(qū)域選取二次減縮積分單元，接觸區(qū)域選取線性非協(xié)調(diào)單元，而一般變形區(qū)域選取線性減縮積分單元。以自主研發(fā)水下井口為例，建立的不同鉆井階段水下井口局部精細(xì)化模型，如圖5所示。

傳統(tǒng)耦合系統(tǒng)建模時(shí)，僅采用復(fù)雜結(jié)構(gòu)水下井口的通徑進(jìn)行建模，導(dǎo)致耦合系統(tǒng)模型精度有限，因此有必要建立與水下井口局部模型具有相同性質(zhì)的等效模型。

在等效過程中，由于等效模型為局部模型替代模型，在施加同等載荷和約束條件下，2個(gè)模型應(yīng)具有相同的變形。根據(jù)梁的變形公式和水下井口局部模型的載荷及變形結(jié)果即可計(jì)算水下井口等效模型的抗彎剛度。

在彎矩作用下，等效梁模型的頂端變形為：

y_M=ML²_w2E₁I₁（5）

式中：M為彎矩，N·m；y_M為彎矩作用下等效梁模型頂端橫向位移，m；L_w為水下井口高度，m；E₁I₁為等效梁模型的抗彎剛度，N·m²。

等效抗彎剛度確定后，則水下井口等效截面模量已知，即可計(jì)算等效模型截面尺寸：

I₁=πD⁴_w-d⁴_w64（6）

式中：I₁為等效梁模型截面慣性矩，m⁴；D_w為等效梁模型等效外徑，m；d_w為水下高壓井口頭內(nèi)徑，m。

2 案例分析

以我國南海1 500 m水深的某井為例，建立全鉆井過程水下井口局部精細(xì)模型和平臺-隔水管-水下井口-導(dǎo)管耦合系統(tǒng)整體模型，基于整體-局部交互分析進(jìn)行全鉆井過程水下井口波激疲勞損傷精細(xì)化評估。分析過程中采用的水下井口及套管懸掛器參數(shù)見表1，隔水管-水下井口-導(dǎo)管系統(tǒng)配置見表2，南海波浪載荷參數(shù)見表3。

通過耦合系統(tǒng)力學(xué)分析，確定水下井口局部模型所受載荷主要為彎矩載荷。不同彎矩載荷作用、不同鉆井階段時(shí)，水下井口頂端位移隨彎矩載荷的變化情況如圖6所示。由圖6可知，隨著彎矩載荷增加，全鉆井過程水下井口頂端橫向位移均不斷增加，且頂端位移與彎矩載荷均呈線性關(guān)系。選擇極限載荷的分析結(jié)果并根據(jù)式（5），計(jì)算鉆井3個(gè)階段水下井口等效模型抗彎剛度E₁I₁分別為：3.345×10⁹、3.079×10⁹和3.339×10⁹ N·m²。

根據(jù)隔水管系統(tǒng)配置，建立含有水下井口等效模型的全鉆井過程平臺-隔水管-水下井口-導(dǎo)管耦合系統(tǒng)整體模型，分析環(huán)境載荷作用下不同鉆井階段水下井口應(yīng)力及疲勞彎矩載荷；將分析得到的疲勞彎矩載荷施加于水下井口局部精細(xì)模型，計(jì)算水下井口最大應(yīng)力，進(jìn)而計(jì)算不同鉆井階段耦合系統(tǒng)整體模型與水下井口局部模型之間的應(yīng)力關(guān)系系數(shù)，計(jì)算結(jié)果分別為3.25、9.40和9.28，見表4。

根據(jù)表3參數(shù)對耦合系統(tǒng)整體模型進(jìn)行動態(tài)分析，并采用DNV E陰極保護(hù)的S-N曲線，分析全鉆井過程隔水管-水下井口-導(dǎo)管耦合系統(tǒng)波激疲勞損傷，結(jié)果如圖7所示。

由圖7可知：不同鉆井階段耦合系統(tǒng)波激疲勞損傷的最大值分別為0.002 31、0.001 18和0.001 07 a^-1，且均位于泥面附近的導(dǎo)管處；對比不同鉆井階段耦合系統(tǒng)整體疲勞損傷變化可知，當(dāng)水下井口結(jié)構(gòu)組成發(fā)生變化時(shí)，隔水管系統(tǒng)和遠(yuǎn)離泥面處導(dǎo)管所產(chǎn)生的波激疲勞損差別較小，而水下井口和泥面附近導(dǎo)管的波激疲勞損傷存在較大變化。上述分析表明：水下井口結(jié)構(gòu)組成變化僅對水下井口局部及其附近導(dǎo)管的波激疲勞損傷存在影響。

基于耦合系統(tǒng)疲勞損傷分析結(jié)果及整體與局部模型應(yīng)力關(guān)系，進(jìn)一步精細(xì)化評估不同鉆井階段水下井口局部波激疲勞損傷，結(jié)果如圖8所示。由圖8可知，全鉆井過程水下井口波激疲勞損傷均沿著水下井口高度不斷增加，且水下井口底端波激疲勞損傷最嚴(yán)重，疲勞損傷值分別為0.110、0.425和0.334 a^-1，說明水下井口底端是疲勞極限的關(guān)鍵位置。此外，鉆井第2階段水下井口產(chǎn)生的波激疲勞損傷最大，說明鉆井第2階段為危險(xiǎn)時(shí)刻，要時(shí)刻關(guān)注此時(shí)的工作狀態(tài)，保證鉆井作業(yè)安全。

3 結(jié)論及認(rèn)識

（1） 提出基于整體-局部交互分析的全鉆井過程水下井口波激疲勞損傷精細(xì)評估方法。主要包括平臺-隔水管-水下井口-導(dǎo)管耦合系統(tǒng)整體模型與水下井口系統(tǒng)局部精細(xì)模型交互機(jī)制分析、隔水管-水下井口-導(dǎo)管波激疲勞損傷評估以及水下井口局部波激疲勞損傷評估，并通過各個(gè)環(huán)節(jié)的有效實(shí)施，實(shí)現(xiàn)全鉆井過程深水水下井口疲勞損傷精細(xì)化評估。

（2） 全鉆井過程中，隔水管-水下井口-導(dǎo)管耦合系統(tǒng)波激疲勞損傷最大值均位于泥面附近的導(dǎo)管處；水下井口結(jié)構(gòu)組成變化對隔水管系統(tǒng)和遠(yuǎn)離泥面處導(dǎo)管的波激疲勞損傷幾乎沒影響，而對水下井口局部及泥線附近導(dǎo)管的波激疲勞損傷存在較大影響。

（3） 全鉆井過程水下井口精細(xì)化波激疲勞損傷評估值遠(yuǎn)大于泥面附近導(dǎo)管處的波激疲勞損傷；水下井口波激疲勞極限位置相同，均位于水下井口底端，且鉆井第2階段水下井口波激疲勞損傷最嚴(yán)重。需要在作業(yè)過程中對水下井口底端的疲勞狀態(tài)給予更多關(guān)注，尤其是鉆井第2階段。

參考文獻(xiàn)

［1］ 陳國明，李家儀，暢元江，等．深水油氣水下井口系統(tǒng)疲勞損傷影響因素［J］．石油學(xué)報(bào)，2019，40（增刊2）：141-151．

CHEN G M，LI J Y，CHANG Y J，et al. Influencing factors for fatigue damage of underwater wellhead system of deepwater oil and gas［J］. Acta Petrolei Sinica，2019，40（S2）： 141-151.

［2］ CHANG Y J，WU X F，ZHANG C S，et al. Dynamic bayesian networks based approach for risk analysis of subsea wellhead fatigue failure during service life［J］. Reliability Engineering amp; System Safety，2019，188： 454-462.

［3］ GROHMANN A J，KACULI J T. Beyond the watch circle wellhead system global weak point analysis［C］∥Offshore Technology Conference. Houston，Texas： OTC，2015： OTC 25758-MS.

［4］ LYLUND A. Analysis of riser-induced loading on wellhead［D］. Trondheim： Norwegian University of Science and Technology，2015.

［5］ R?RG?RD O，S?N?SEN K O，ELLEFSEN ?. Introducing reactive flex-joint： 10-15 times prolonged wellhead life［C］∥Offshore Technology Conference. Houston. Texas，USA： OTC，2017： OTC 27584-MS.

［6］ MILBERGER L J，YU A，HOSIE S，et al. Structural requirements for the effective transfer of environmental loadings in a subsea wellhead system［C］∥Offshore Technology Conference. Houston，Texas： OTC，1991： OTC 6706-MS.

［7］ SINGEETHAM S P. An optimised design of a typical subsea drilling system for fatigue applications［C］∥8th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering. Hague： British Maritime Technology，1989： 615.

［8］ HEGSETH J M. Assessment of uncertainties in estimated wellhead fatigue［D］. Trondheim： Norwegian University of Science and Technology，2014.

［9］ GRYT?YR G，REIN?S L，EILERTSEN L E，et al. Full scale measurement of cyclic bending moments on subsea wellheads on the norwegian continental shelf［C］∥SPE International Conference and Exhibition on Health，Safety，Security，Environment，and Social Responsibility. Stavanger，Norway： SPE，2016： SPE 179444-MS.

［10］ GREENE J F，WILLIAMS D. The influence of drilling rig and riser system selection on wellhead fatigue loading［C］∥The ASME 2012 31st International Conference on Ocean，Offshore and Arctic Engineering. Rio de Janeiro，Brazil： ASME，2012： OMAE2012-83754.

［11］ GREGERSEN K. Evaluation of wellhead fatigue for drilling risers［D］. Trondheim： Norwegian University of Science and Technology，2015.

［12］ 李中，弓大為，郭永賓，等．水下井口波致疲勞力學(xué)分析［J］．海洋石油，2019，39（3）：90-96．

LI Z，GONG D W，GUO Y B，et al. Mechanical analysis of the wave-induced fatigue in the subsea wellhead［J］. Offshore Oil，2019，39（3）： 90-96.

［13］ HOWELLS H，BAKER R，RIMMER A. Measurement of wellhead fatigue［C］∥Offshore Technology Conference. Houston，Texas，USA： OTC，2015： OTC 25684-MS.

［14］ RIMMER A，HOWELLS H，WARD P，Evaluation of wellhead fatigue using in-service structual monitoring data［C］∥The Offshore Technology Conference. Houston，Texas，USA： OTC，2013： OTC 23981-MS.

［15］ MCNEILL S，AGARWAL P，KLUK D，et al. Subsea wellhad and riser riser fatigue monitoring in a strong surface and submerged current environment［C］∥Offshore Technology Conference. Houston，Texas： OTC，2014： OTC 25403-MS.

［16］ MCNEILL S，AGARWAL P，BHALLA K，et al. Wellhead fatigue monitoring during subsea well plug and abandonment activities［C］∥Offshore Technology Conference. Houston，Texas，USA： OTC，2017： OTC 27562-MS.

［17］ 王宴濱，曾靜，高德利．環(huán)空帶壓對深水水下井口疲勞損傷的影響規(guī)律［J］．天然氣工業(yè)，2020，40（12）：116-123．

WANG Y B，ZENG J，GAO D L. Effect of annular pressure on the fatigue damage of deepwater subsea wellheads［J］. Natural Gas Industry，2020，40（12）： 116-123.

［18］ 暢元江，王健，姬景奇，等．基于局部等效方法的深水水下井口半解耦分析模型［J］．中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，43（3）：129-137．

CHANG Y J，WANG J，JI J Q，et al. A semi decoupled analysis model of subsea wellhead based on local equivalent method［J］. Journal of China University of Petroleum （Edition of Natural Science），2019，43（3）： 129-137.

［19］ LI J Y，CHANG Y A，XIU Z X，et al. A local stress-strain approach for fatigue damage prediction of subsea wellhead system based on semi-decoupled model［J］. Applied Ocean Research，2020，102： 102306.

［20］ 黃熠，劉書杰，孟文波，等．深水水下井口渦激疲勞精細(xì)化評估［J］．石油機(jī)械，2022，50（8）：67-73．

HUANG Y，LIU S J，MENG W B，et al. Refined assessment on vortex-induced fatigue of deepwater subsea wellhead［J］. China Petroleum Machinery，2022，50（8）： 67-73.

［21］ DET NORKSE VERITAS. DNV-RP-E1042 wellhead fatigue analysis： DNVGL-RP-0142［S］.Norway： DET NORKSE VERITAS，2015.

［22］ DET NORKSE VERITAS. DNVGL-RP-014 wellhead fatigue analysis： DNVGL-RP-014［S］.Norway： DET NORKSE VERITAS，2019.

［23］ 劉秀全，陳國明，暢元江，等．深水鉆井隔水管時(shí)域隨機(jī)波激疲勞分析［J］．中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，36（2）：146-151．

LIU X Q，CHEN G M，CHANG Y J，et al. Time domain random wave-loading fatigue analysis on deepwater drilling risers［J］. Journal of China University of Petroleum （Edition of Natural Science），2012，36（2）： 146-151.

［24］ 張慎顏，劉秀全，暢元江，等．深水鉆井平臺-隔水管系統(tǒng)波激疲勞分析［J］．船舶力學(xué)，2019，23（7）：843-850．

ZHANG S Y，LIU X Q，CHANG Y J，et al. Wave-loading fatigue analysis on deep-water drilling platform/riser system［J］. Journal of Ship Mechanics，2019，23（7）： 843-850.

第一作者簡介：李家儀，女，講師，生于1989，2022年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）機(jī)械工程專業(yè)，獲博士學(xué)位，現(xiàn)從事海洋油氣裝備與安全技術(shù)研究工作。地址：（310012）浙江省杭州市。email：xyql1989@163.com.

通信作者：劉秀全，教授。email：lxqmcae@163.com。