深水水下采油樹在下放安裝作業過程中，鉆桿管串上部連接在鉆井船/鉆井平臺上，下部通過采油樹下放工具連接到水下采油樹上，鉆桿管串不僅受到海流、波浪等外部環境載荷的影響和鉆井船運動的影響，還受到鉆桿管串自重和采油樹及其下放工具的較大重力載荷(經調研采油樹及其工具重約 30t-70t)，且隨著作業水深的增加，鉆桿和采油樹及工具的重力作用對下放作業的限制程度隨之增加。 深水水下采油樹下放安裝作業主要分為四個階段，如下圖 所示：一是水下采油樹通過月池后，尚未進入水中，此時下放管串僅受自身重力作用；二是采油樹入水后，經過飛濺區，下放管串受自身重力與波浪海流共同作用，由于深水水下采油樹由于尺寸(一般為 50ft×50ft×50ft 左右)較大，致使其受波浪力載荷較大，易導致采油樹傾覆；三是采油樹從下入到一定水深直至下入到井口上方(約 50ft 處)，該階段下放管串受到波浪、海流作用和自身重力作用；四是采油樹經導向安裝后坐放于水下井口上方，采油樹不僅受波浪、海流作用和自身重力作用，此時鉆井船/鉆井平臺的運動對下放管串的作用不可忽略。

力學模型建立

        為便于進行鉆桿管串的力學分析，對鉆桿管串進行如下假設：

(1)鉆桿材料滿足材料的連續性、均勻性、各向同性和構件的小變形條件；

(2)同時由于鉆桿承受縱向拉載和橫向彎曲載荷，可將鉆桿管串作為梁進行處理；

(3)假設變形較小，符合小變形梁理論條件。

(4)假設平臺、鉆桿運動、波浪和海流方向都位于相同平面內。 

       深水水下采油樹在下放作業過程中，如下圖所示，下放管串上部固定在鉆井平臺/鉆井船上可視為固定端，下部連接水下采油樹及其下放工具懸掛在海水中可視為自由端，下放管串在海水中受海流、波浪作用和整個管串的濕重(即沒水重量)。在水下采油樹下放過程中，鉆井平臺的升沉運動直接傳遞到鉆桿上，導致鉆桿產生較大的軸向運動軸向動力，且隨水深增加運動幅度增大。

式中，EI 為鉆柱抗彎剛度，單位 kN.m2；P(z)為 z 方向軸向拉力變化值，單位 kN；q(x,z)為波浪力和海流力共同作用于鉆桿單位長度的載荷值，單位 kN/m。

波浪與海流對鉆桿的聯合作用非常復雜，不能簡單的進行線性迭加，將 Morison 方程進行修正以近似計算波流聯合作用力：

式中：F 為波浪共同作用于隔水管柱在單位長度上產生的作用力，N，由拖曳力 FD和慣
性力 FI構成，分別由水質點的水平速度和水平加速度引起；CD為拖曳力系數；CM為慣
性力系數；ρ 為海水密度，kg/m3；D 為隔水管外徑，m；uW為波浪引起的水質點速度，
m/s；uC為海流引起的水質點速度，m/s。