40多年以來,國外一些國家如美國、挪威等持續(xù)開展隔水管技術(shù)的研究。隨著海洋石油開發(fā)向深水進軍,深水隔水管研究成了海洋石油勘探開發(fā)的熱點問題。目前,隔水管系統(tǒng)最大應(yīng)用深度已達3000m以上,其供應(yīng)商主要集中在美國、挪威、法國、俄羅斯等部分國家。美國的Vetco Gray(目前已被GE公司收購)、FMC和Cameron公司以及挪威的Aker Kvaerner公司是當前世界上最大的鉆井隔水管生產(chǎn)廠家;法國于20世紀80年代由法國石油研究院(lFP)和Framatome公司聯(lián)合開發(fā)了夾式隔水管;俄羅斯ZAO公司于1996年開始研究用鋁合金隔水管來滿足深水和超深水鉆井的需要;此外,美國國民公司NATIONAL、DrilQuip也生產(chǎn)出不同形式和規(guī)格的鉆井隔水管裝置。深水鉆井隔水管系統(tǒng)整體設(shè)計與分析技術(shù)僅掌握在少數(shù)公司手中,如MCS、2H等公司等。
目前,用于深海鉆井隔水管主管體的主要材料是符合APISpec5L.標準的管線鋼,并且正在由X80向更高強度級別的X100和X120等發(fā)展。隨著水深增加,為了抵御超深水惡劣的環(huán)境載荷,隔水管接頭采用具有較好抗疲勞特性的合金鋼制造,額定載荷達到1.8X109kN.如Cameron公司的Loadking4.0型隔水管接頭,可滿足在3048m以上的超深水鉆井作業(yè)。另外,隔水管主管直徑由常規(guī)的533.4mm向406.4mm、374.7mm等小直徑方向發(fā)展,接頭直徑也相應(yīng)地變化。
隨著水深從百米以內(nèi)逐漸遞增到幾千米,傳統(tǒng)的鋼制隔水管系統(tǒng)質(zhì)量不斷增大,受鉆井平臺(船)可變載荷能力限制,平臺(船)已經(jīng)不能負載,而鉆井平臺(船)的更新會導(dǎo)致成本增加;而且水深的增加也會導(dǎo)致傳統(tǒng)法蘭連接式隔水管作業(yè)時間的增加,這也會增大作業(yè)成本。為減小質(zhì)量和適應(yīng)深水條件,隔水管已開始采用輕質(zhì)合金材料,如鋁合金、鈦合金材料等,可有效降低隔水管質(zhì)量,減輕鉆井平臺(船)負載。例如,ABBVetcogray公司的隔水管材料采用的是輕質(zhì)合金(HMF和MR-6HSE系列隔水管),并且開發(fā)出快速連接隔水管;法國石油研究院(IFP)和Framatome公司開發(fā)了夾緊式(CLIP)隔水管;俄羅斯ZAO公司則采用1980鋁合金、K48(主要成分為AZmMg和Al-Zn-Mg-Cu)作為隔水管材料,鋁合金隔水管比相同尺寸的鋼質(zhì)隔水管屈服強度高出1.3~1.6倍,而重量只有后者的1/3;美國NOBLE公司開發(fā)的鋁合金隔水管,已在巴西和墨西哥灣海域得到成功應(yīng)用。采用輕質(zhì)合金材料的接頭可顯著提高鉆井船的工作水深,在深水鉆井作業(yè)中具有良好的應(yīng)用前景。這些新發(fā)明和新技術(shù)正在改進平臺及鉆井性能,可確保鉆井船無需任何改造即可用于深水作業(yè),在平臺承重能力保持不變的情況下,能夠在更深的海域鉆井。