隨著(zhu)海(hai)(hai)洋油(you)氣開發向(xiang)深(shen)(shen)海(hai)(hai)發展，以(yi)鋼材(cai)為主的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)統(tong)材(cai)料(liao)越來越難以(yi)勝(sheng)任。由于傳(chuan)統(tong)材(cai)料(liao)造成裝(zhuang)備自重很(hen)大(da)，對采油(you)平臺造成了(le)很(hen)大(da)的(de)(de)(de)(de)載荷要(yao)求(qiu)。在(zai)1500ｍ以(yi)深(shen)(shen)的(de)(de)(de)(de)深(shen)(shen)水(shui)中作業時，海(hai)(hai)水(shui)對裝(zhuang)備造成的(de)(de)(de)(de)壓力載荷，是傳(chuan)統(tong)材(cai)料(liao)無(wu)法承受(shou)的(de)(de)(de)(de)。海(hai)(hai)浪的(de)(de)(de)(de)波(bo)動對材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)抗疲(pi)勞損(sun)傷(shang)提(ti)出(chu)了(le)更加(jia)苛(ke)刻的(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)。由于在(zai)深(shen)(shen)海(hai)(hai)區域對裝(zhuang)備的(de)(de)(de)(de)防(fang)腐維護、部件(jian)更換(huan)等成本比(bi)近海(hai)(hai)區域要(yao)高很(hen)多(duo)，因此，對所用材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)防(fang)腐性(xing)能(neng)也提(ti)出(chu)了(le)更高的(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)。
在這樣的(de)背景下，近年(nian)來，深海油氣(qi)開發領域出現了用碳(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)增強(qiang)復(fu)(fu)合(he)(he)(he)材(cai)料(liao)(CFRP)取(qu)代傳統材(cai)料(liao)的(de)趨(qu)勢。碳(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)復(fu)(fu)合(he)(he)(he)材(cai)料(liao)是(shi)碳(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)與樹脂、金屬(shu)、陶(tao)瓷等基體(ti)復(fu)(fu)合(he)(he)(he)所制成的(de)結(jie)構(gou)材(cai)料(liao)，其中應(ying)用最(zui)多(duo)的(de)是(shi)碳(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)增強(qiang)樹脂。碳(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)樹脂復(fu)(fu)合(he)(he)(he)材(cai)料(liao)抗(kang)(kang)(kang)拉強(qiang)度(du)在3500Mpa以(yi)上，是(shi)鋼的(de)7～9倍，抗(kang)(kang)(kang)拉彈(dan)性(xing)模量為(wei)23000～43000Mpa亦高于鋼。其比強(qiang)度(du)、比模量比鋼材(cai)以(yi)及鈦合(he)(he)(he)金高得多(duo)，同時，它還有耐腐蝕性(xing)強(qiang)、抗(kang)(kang)(kang)疲勞損傷(shang)性(xing)能優(you)異、易于修補、抗(kang)(kang)(kang)沖(chong)擊性(xing)強(qiang)、熱膨脹系數(shu)和導(dao)熱性(xing)低、質量輕又無(wu)浮力等諸(zhu)多(duo)優(you)點(dian)，適合(he)(he)(he)應(ying)用于深海石(shi)油平(ping)臺的(de)結(jie)構(gou)件上。
近(jin)年來，CFRP在深(shen)海(hai)(hai)油氣領域已經實(shi)現了(le)部分材(cai)(cai)(cai)料的(de)工程化(hua)應用(yong)。當鉆井深(shen)度少于1500m時，還可以使(shi)(shi)用(yong)鋼(gang)材(cai)(cai)(cai)；當開采深(shen)度達到2000m時，海(hai)(hai)水(shui)所引起的(de)巨大的(de)張力載荷(he)會導致鋼(gang)材(cai)(cai)(cai)延(yan)伸變形，對一些(xie)鋼(gang)制裝備，如(ru)立管(guan)和系纜，將產生破壞性影響；當開采深(shen)度達到4000m時，部分鋼(gang)制部件已無法滿足性能要求，需要CFRP和鋼(gang)材(cai)(cai)(cai)并用(yong)；當水(shui)深(shen)達到5000m時，鋼(gang)制部件已經不能滿足使(shi)(shi)用(yong)要求，需要大量使(shi)(shi)用(yong)由CFRP制造的(de)裝備。
以(yi)深海(hai)(hai)油氣開(kai)采(cai)的關(guan)鍵裝(zhuang)備臍(qi)帶(dai)(dai)(dai)管(guan)纜為例，當管(guan)纜延(yan)伸至海(hai)(hai)水(shui)下(xia)2000m以(yi)上時(shi)，若用(yong)(yong)鋼管(guan)，其自重引起的極限延(yan)伸率會使內部集束(shu)電纜崩斷(duan)，因(yin)此在(zai)動態漂浮過程中，臍(qi)帶(dai)(dai)(dai)管(guan)纜需(xu)要增強軸向抗(kang)張(zhang)能力；但若是通過增加臍(qi)帶(dai)(dai)(dai)管(guan)纜中內置鋼管(guan)壁厚或鋼管(guan)數量來提高(gao)這(zhe)種抗(kang)張(zhang)能力，又(you)存在(zai)因(yin)自重過大(da)而(er)引起崩斷(duan)的危險。如果使用(yong)(yong)集束(shu)CFRP拉擠桿，在(zai)達到與鋼管(guan)相同承載效果時(shi)，可比鋼材減(jian)重80%。采(cai)用(yong)(yong)這(zhe)類使用(yong)(yong)CFRP增強的臍(qi)帶(dai)(dai)(dai)管(guan)纜，免維護使用(yong)(yong)壽命達25年。
海(hai)洋(yang)油氣產品是通過(guo)豎直(zhi)的(de)(de)生產立管(guan)，從井(jing)口經過(guo)泵站傳輸到(dao)平(ping)臺(tai)上。入(ru)水越深，立管(guan)就承受越大的(de)(de)壓力。與傳統(tong)鋼制(zhi)立管(guan)相(xiang)比較，CFRP輕(qing)質(zhi)高強的(de)(de)性(xing)能優勢不可替代。隨著深水立管(guan)質(zhi)量(liang)的(de)(de)增加(jia)，入(ru)水越深，采油平(ping)臺(tai)所要負擔的(de)(de)負荷就越大，導致需要用更大體(ti)積(ji)的(de)(de)浮箱(xiang)來張緊(jin)錨(mao)系(xi)。CFRP立管(guan)質(zhi)量(liang)僅為鋼制(zhi)立管(guan)的(de)(de)一(yi)半(ban)，CFRP立管(guan)的(de)(de)減重直(zhi)接減少了頂部(bu)張力，導致錨(mao)泊系(xi)纜張力相(xiang)應(ying)減少，也使平(ping)臺(tai)尺寸(cun)相(xiang)應(ying)減少，由此(ci)解決深海(hai)油氣開采過(guo)程(cheng)中金(jin)屬管(guan)自重帶(dai)來的(de)(de)體(ti)系(xi)不穩定、能耗過(guo)大和施工不便(bian)利(li)等問題。