本论文以“十三五”国家科技重大专项“海洋深水油气田开发工程技术”中的子课题“深水隔水管-水下井口全寿命完整性技术及工程应用”为依托,针对我国南海深水油气勘探开发的需要,开展基于监测数据的水下井口疲劳热点应力计算方法研究。采用理论研究、数值计算、计算机仿真及模型实验相结合的方法,在深水钻井系统力学模型分析、基于监测数据计算水下井口基准面弯矩以及水下井口疲劳热点应力计算等方面取得较大的进展,相关成果可为我国南海深水水下井口系统疲劳计算提供技术支持。主要研究进展和成果总结如下:(1)开展深海钻井隔水管耦合系统解耦分析,开展钻井隔水管系统静力学模型理论研究,确定隔水管系统对防喷器组的作用力,开展防喷器组-水下井口系统静力学模型理论研究,推导出基于静力学的水下井口弯矩平衡方程,开展隔水管、防喷器组水下监测系统方案研究,结合动力学提出基于监测数据的水下井口弯矩计算方法。(2)开展验证实验原理研究,提出基于缩尺实验原理及模型截断实验原理的实验方案,开展缩尺实验重要模型设计及安装研究,设计了钻井平台、隔水管、张紧力系统、下挠性接头、防喷器组和水下井口缩尺实验模型,开展实验数据采集系统方案研究,设计了采集应变、倾角和加速度等实验数据采集系统。(3)开展实验截断模型运动形式研究,提出缩尺实验所需实验工况,开展实验研究提取各工况实验数据,计算基于应变数据的水下井口弯矩及基于监测数据的水下井口弯矩,开展防喷器组运动响应数据与水下井口弯矩相关性研究,开展基于监测数据的水下井口弯矩计算方法的有效性验证研究,验证基于监测数据间接计算的水下井口弯矩方法有效性。(4)开展水下井口系统局部有限元模型研究,建立包含土壤边界条件的水下井口系统有限元模型,开展水下井口有限元模型载荷施加位置及施加范围研究,通过模型分析确定了水下井口疲劳热点位置,开展水下井口疲劳热点弯矩-应力传递函数研究,提出水下井口疲劳热点弯矩-应力传递函数,结合本文所提方法计算了LH28-4-2井水下井口疲劳热点应力时程曲线。