40多年以来,国外一些国家如美国、挪威等持续开展隔水管技术的研究。随着海洋石油开发向深水进军,深水隔水管研究成了海洋石油勘探开发的热点问题。目前,隔水管系统最大应用深度已达3000m以上,其供应商主要集中在美国、挪威、法国、俄罗斯等部分国家。美国的Vetco Gray(目前已被GE公司收购)、FMC和Cameron公司以及挪威的Aker Kvaerner公司是当前世界上最大的钻井隔水管生产厂家;法国于20世纪80年代由法国石油研究院(lFP)和Framatome公司联合开发了夹式隔水管;俄罗斯ZAO公司于1996年开始研究用铝合金隔水管来满足深水和超深水钻井的需要;此外,美国国民公司NATIONAL、DrilQuip也生产出不同形式和规格的钻井隔水管装置。深水钻井隔水管系统整体设计与分析技术仅掌握在少数公司手中,如MCS、2H等公司等。
目前,用于深海钻井隔水管主管体的主要材料是符合APISpec5L.标准的管线钢,并且正在由X80向更高强度级别的X100和X120等发展。随着水深增加,为了抵御超深水恶劣的环境载荷,隔水管接头采用具有较好抗疲劳特性的合金钢制造,额定载荷达到1.8X109kN.如Cameron公司的Loadking4.0型隔水管接头,可满足在3048m以上的超深水钻井作业。另外,隔水管主管直径由常规的533.4mm向406.4mm、374.7mm等小直径方向发展,接头直径也相应地变化。
随着水深从百米以内逐渐递增到几千米,传统的钢制隔水管系统质量不断增大,受钻井平台(船)可变载荷能力限制,平台(船)已经不能负载,而钻井平台(船)的更新会导致成本增加;而且水深的增加也会导致传统法兰连接式隔水管作业时间的增加,这也会增大作业成本。为减小质量和适应深水条件,隔水管已开始采用轻质合金材料,如铝合金、钛合金材料等,可有效降低隔水管质量,减轻钻井平台(船)负载。例如,ABBVetcogray公司的隔水管材料采用的是轻质合金(HMF和MR-6HSE系列隔水管),并且开发出快速连接隔水管;法国石油研究院(IFP)和Framatome公司开发了夹紧式(CLIP)隔水管;俄罗斯ZAO公司则采用1980铝合金、K48(主要成分为AZmMg和Al-Zn-Mg-Cu)作为隔水管材料,铝合金隔水管比相同尺寸的钢质隔水管屈服强度高出1.3~1.6倍,而重量只有后者的1/3;美国NOBLE公司开发的铝合金隔水管,已在巴西和墨西哥湾海域得到成功应用。采用轻质合金材料的接头可显著提高钻井船的工作水深,在深水钻井作业中具有良好的应用前景。这些新发明和新技术正在改进平台及钻井性能,可确保钻井船无需任何改造即可用于深水作业,在平台承重能力保持不变的情况下,能够在更深的海域钻井。