隨著海洋油氣開發(fā)向深海發(fā)展，以鋼材為主的傳統(tǒng)材料越來越難以勝任。由于傳統(tǒng)材料造成裝備自重很大，對采油平臺造成了很大的載荷要求。在1500ｍ以深的深水中作業(yè)時，海水對裝備造成的壓力載荷，是傳統(tǒng)材料無法承受的。海浪的波動對材料的抗疲勞損傷提出了更加苛刻的要求。由于在深海區(qū)域?qū)ρb備的防腐維護、部件更換等成本比近海區(qū)域要高很多，因此，對所用材料的防腐性能也提出了更高的要求。

　　在這樣的背景下，近年來，深海油氣開發(fā)領域出現(xiàn)了用碳纖維增強復合材料(CFRP)取代傳統(tǒng)材料的趨勢。碳纖維復合材料是碳纖維與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合所制成的結構材料，其中應用最多的是碳纖維增強樹脂。碳纖維樹脂復合材料抗拉強度在3500Mpa以上，是鋼的7～9倍，抗拉彈性模量為23000～43000Mpa亦高于鋼。其比強度、比模量比鋼材以及鈦合金高得多，同時，它還有耐腐蝕性強、抗疲勞損傷性能優(yōu)異、易于修補、抗沖擊性強、熱膨脹系數(shù)和導熱性低、質(zhì)量輕又無浮力等諸多優(yōu)點，適合應用于深海石油平臺的結構件上。

　　近年來，CFRP在深海油氣領域已經(jīng)實現(xiàn)了部分材料的工程化應用。當鉆井深度少于1500m時，還可以使用鋼材；當開采深度達到2000m時，海水所引起的巨大的張力載荷會導致鋼材延伸變形，對一些鋼制裝備，如立管和系纜，將產(chǎn)生破壞性影響；當開采深度達到4000m時，部分鋼制部件已無法滿足性能要求，需要CFRP和鋼材并用；當水深達到5000m時，鋼制部件已經(jīng)不能滿足使用要求，需要大量使用由CFRP制造的裝備。

　　以深海油氣開采的關鍵裝備臍帶管纜為例，當管纜延伸至海水下2000m以上時，若用鋼管，其自重引起的極限延伸率會使內(nèi)部集束電纜崩斷，因此在動態(tài)漂浮過程中，臍帶管纜需要增強軸向抗張能力；但若是通過增加臍帶管纜中內(nèi)置鋼管壁厚或鋼管數(shù)量來提高這種抗張能力，又存在因自重過大而引起崩斷的危險。如果使用集束CFRP拉擠桿，在達到與鋼管相同承載效果時，可比鋼材減重80%。采用這類使用CFRP增強的臍帶管纜，免維護使用壽命達25年。

　　海洋油氣產(chǎn)品是通過豎直的生產(chǎn)立管，從井口經(jīng)過泵站傳輸?shù)狡脚_上。入水越深，立管就承受越大的壓力。與傳統(tǒng)鋼制立管相比較，CFRP輕質(zhì)高強的性能優(yōu)勢不可替代。隨著深水立管質(zhì)量的增加，入水越深，采油平臺所要負擔的負荷就越大，導致需要用更大體積的浮箱來張緊錨系。CFRP立管質(zhì)量僅為鋼制立管的一半，CFRP立管的減重直接減少了頂部張力，導致錨泊系纜張力相應減少，也使平臺尺寸相應減少，由此解決深海油氣開采過程中金屬管自重帶來的體系不穩(wěn)定、能耗過大和施工不便利等問題。