随着海洋油气资源不断向深海水域开发利用,水下采油树的安装下放难度也随之增大,这就对其下放过程中的安全性提出了更高的要求。本文以平台-钻杆-采油树系统为研究对象,对其下放过程的耦合动力学进行分析,并确定钻杆下放安装采油树作业窗口。首先,对水下采油树的下放工艺进行研究,对比不同方式的优缺点,选择合适的下放工艺;然后,对采油树下放安装过程动力学研究现状和作业窗口的分析方法进行调研,依据调研结果制定合理可行的动力学分析方法。其次,通过建立平台-钻杆-采油树纵向动力学理论模型,利用钻杆顶部和底部边界条件求解钻杆各阶固有频率、主振型以及钻杆的振动响应。为研究采油树下放过程中钻杆的横向偏移量以及剪切力,结合实际安装工况,考虑波浪流联合作用,建立钻杆下放采油树横向振动力学模型,并分析海流对钻杆力学特性的影响。然后,利用Orcaflex建立平台-钻杆-采油树系统的耦合动力学分析模型,完成钻杆在平台和波流联合作用下的动态响应分析,与理论值对比,验证仿真分析结果的正确性。通过分析环境变量对钻杆动态响应的影响,得出结论如下:海流速度增大,钻杆的横向偏移量、纵向偏移量、最大等效应力也相应增大,而下端点的纵向速度基本无变化;随着波高的增加,除钻杆的横向偏移量以外,钻杆其他各项动态响应皆明显增大,并且其变化规律基本相同;波浪周期改变,钻杆纵向偏移量的变化周期发生变化,但其变化的幅值基本不变,钻杆最大等效应力及下端点速度的变化幅值和周期皆发生变化。最后,确定水下采油树钻杆下放安装作业准则,依据动力学响应分析结果,利用正交试验法对钻杆进行参数敏感性分析。结果表明,对钻杆偏移量、等效应力以及在端点速度影响最大的因素分别为海流、波浪周期和波高。针对主要影响因素,计算采油树钻杆下放安装作业窗口,为水下采油树钻杆下放安装过程提供理论指导。