在深海钻井过程中,隔水管系统连接着下部防喷器组与钻井平台,用来隔离海水,建立起下钻具和循环钻井液的通道。上部挠性接头以下的绝大部分隔水管处于海水中。在海洋环境载荷的作用下,隔水管很容易发生变形;若变形过大或者长时间振动,隔水管安全系数会降低。此外钻杆还可能与弯曲的隔水管之间产生摩擦,严重时将会导致隔水管失效,发生事故。针对这一问题,本文设计了一套能够时刻保持隔水管垂直的系统,该系统主要由深海锚定装置、液压拉绳装置、拉绳与隔水管连接装置和隔水管监测封装装置等组成。深海锚定装置包含吸力桩基础和上部钢结构两部分,作用是将液压拉绳装置锚固在海底。通过调研世界各地深海海底土质的情况,本文选用吸力桩的锚定方案。考虑承压、防腐、环境温度等因素,结合相关标准和目标区域环境参数,设计了深海锚定装置的结构;并对深海锚定装置的材料进行了选择。采用了牺牲阳极和涂层保护相结合的防腐方法,对装置需要牺牲阳极的数量进行了理论计算。使用ANSYS软件对深海锚定装置进行了强度校核,结果表明该装置强度满足支撑上部结构的要求。最后对锚定装置的承载力进行理论计算分析,计算结果表明锚定装置的水平极限承载力和垂直极限承载力都满足设计要求。液压拉绳装置是将深海绞车、伺服阀箱、深海液压动力源等装置采用撬装模块的方式固定在深海锚定装置上,起着控制深海绞车拉直隔水管的作用。参照相关标准,对深海绞车、伺服阀箱、深海液压动力源以及撬装模块底座的结构进行设计。提出将深海液压技术引入本系统中,通过隔水管上的传感器信号与伺服阀形成闭环控制,来达到时刻拉直隔水管的目的。计算了带浮力块全段隔水管上的海流力大小和隔水管最大挠度的位置和大小,依据计算结果和作业环境对液压元件进行了选型。最后对液压系统原理进行设计,并通过AMESim软件对液压系统进行仿真,结果表明反馈信号和给定信号能够实现很好的跟随,实现预期的功能。拉绳与隔水管连接装置的作用是将钢丝绳连接在隔水管上。参照相关标准,对拉绳与隔水管连接装置的结构进行设计;对材料进行了选择。使用ANSYS软件对拉绳与隔水管连接装置进行了强度校核,结果表明装置强度满足要求。隔水管监测封装装置的作用是将监测隔水管状态的硬件封装起来,固定在隔水管上。本文对传感器进行了选型。参照相关标准,对封装装置的结构进行设计。并提出了基于深海长距离的水声通信技术与液压伺服控制技术结合的控制流程设想。本文对整个系统的安装、施工步骤进行了设计,使其尽可能满足实际工程需要,同时使各部分装置配合,形成一套完整的隔水管垂直系统。隔水管垂直系统为防止隔水管在深海钻井中发生挠曲变形提供了一种新方法,保证了深海钻井的安全。