海底井口导管系统是深水钻采的核心装备,隔水管对平台运动、海流和波浪的响应,会在井口导管系统上产生循环荷载,引起井口导管系统的承载力退化及疲劳损伤问题。本文对循环荷载作用下井口导管的水平承载力机理及其疲劳损伤进行研究。首先,对循环荷载作用下的井口导管承载力退化机理进行研究。针对黏土强度的扰动退化机理,在ANSYS中二次开发建立模拟土体循环软化的循环p-y曲线用户单元,分析井口导管系载力退化机理。结果表明,在循环位移荷载作用下,导管最大弯矩及水平承载力随循环次数不断减小,并且循环位移幅值越大,衰减越显著;在循环力荷载作用下,管身位移、导管最大弯矩及BOP顶部转角随循环次数不断增大,且循环力幅值越大,增加就越快;在循环位移荷载作用下,残余土反力越小,导管水平承载力衰减越显著;风暴海况后导管水平承载力明显小于正常海况情况。其次,进行井口导管系统的整体耦合模型响应分析。在ANSYS中建立隔水管-井口-导管-土体的整体耦合模型,并将AQWA软件计算的风暴海况和正常海况下平台运动响应施加在整体耦合模型的隔水管顶端,进行整体响应分析。结果表明,井口位移和井口转角均随时间不断增大,并且风暴海况下增加更明显;风暴海况下的井口转角远大于规范值4度,对井口导管系统的稳定性造成非常不利的影响;不论是正常海况还是风暴海况,最大弯矩始终出现在入泥深度1m处附近,因此将此处作为井口导管疲劳分析的一个疲劳热点位置;残余土反力越小,井口位移及井口转角则越大。最后,分析井口导管系统的疲劳损伤。基于第二部分的隔水管-井口-导管-土体的整体耦合模型,对比分析风暴海况以及残余土反力对井口导管系统疲劳损伤的影响。结果表明,井口导管系统关键疲劳位置位于井口外壳与导管连接处;相比与正常海况,风暴海况会加剧井口导管系统的疲劳损伤;管周土体残余土反力越小,井口导管系统的疲劳损伤越大。