thuyet minh

Thuyết minh đồ án Đường ống-Dầu khí

Chương 1: Giới thiệu chung

I. Giới thiệu các công trình đường ống hiện có ở mỏ Bạch Hổ.

Mỏ Bạch Hổ là mỏ lớn nhất Việt Nam và cũng là mỏ Việt Nam trực tiếp tham gia khai thác. Mỏ nằm ở phía Nam thềm lục địa Việt Nam nằm trong lô 09-1 thuộc bể trầm tích Cửu Long cách thành phố Vũng Tàu 120km, do xí nghiệp liên doanh VietsoPetro khai thác.

Để phục vụ cho công tác thu gom vận chuyển dầu khí tại mỏ Bạch Hổ thì mỏ có các hệ thống đường ống ngầm bao gồm:

+/ 20 tuyến ống dẫn dầu với tổng chiều dài 60,7km.

+/ 10 tuyến ống dẫn khí với tổng chiều dài 24,8km.

+/ 18 tuyến ống dẫn Gaslift với tổng chiều dài 28,8km.

+/ 11 tuyến ống dẫn hỗn hợp dầu, khí với tổng chiều dài 19,3km.

II. Các công trình hiện có trong hệ thống khai thác ở mỏ Bạch Hổ.

Để phục vụ cho công tác thăm dò và khai thác dầu khí tại mỏ Bạch Hổ, Xí nghiệp liên doanh VietsiPetro đã xây dựng ở đấy một hệ thống các công trình bao gồm: Dàn công nghệ trung tâm CTP, dàn khoan cố định MSP, dàn nhẹ BK, trạm rót dầu không bến UNB, các tuyến đường ống nội mỏ. Hiện nay mỏ Bạch Hổ có:

Một dàn công nghệ trung tâm CTP2 đã được sử dụng và dự định sẽ xây dựng mới một số công nghệ trung tâm CTP3.

10 dàn MSP( 1,3,4,5,6,7,8,9,10,11 ). 09 dàn BK, trong đó có 07 dàn BK đã đưa vào sản xuất là dàn BK

(1,2,3,4,5,6,8), BK7 và BK9 đang trong quá trình thi công. 04 trạm rót dầu không bến UNB1,UNB2, UNB3, UNB4.

Nhóm 1L p 53cb2ớ 1

Tuyến ốngThiết kế

Dàn nén khí lớn, dàn nén khí nhỏ, dàn bơm nước, dàn ép vỉa, dàn người ở, các cầu dẫn….

III. Mô tả công nghệ liên quan đến tuyến đường ống thiết kế.

Theo đề bài ra thì tuyến ống mà nhóm thiết kế cụ thể ở bảng sau:

Mã Tuyến ốngLoại đường

ốngChiều dài

(m)Đường kính ngoài

(mm)Áp suất Pd

(at)1 BK1-BK5 Nước ép vỉa 1875 356 310

Sơ đồ tuyến ống cần thiết kế từ dàn BK1 đến BK5 trong mỏ Bạch Hổ có dạng như sau:


Mô tả sơ qua về dàn nhẹ BK ở mỏ Bạch Hổ:

Là dàn nhỏ nhẹ không có tháp khoan. Công tác khoan sẽ do tàu khoan tự nâng thực hiện. Dàn BK có các thiết bị công nghệ ở mức tối thiểu để đo lưu lượng và tách nước sơ bộ. Sản phẩm từ BK sẽ được dẫn bằng đường ống về MSP hoặc dàn công nghệ trung tâm để xử lý. Trên dàn không có người ở.

Về phần kết cấu phần chân đế dàn BK là kết cấu dàn tháp thép không gian có mặt thẳng đứng, được cấu tạo từ thép ống có đường kính khác nhau. Chân đế có 4 ống chính. Hệ thống móng cọc gồm 4 cọc chính đường kính 720x20mm và 8 cọc phụ.

Thượng tầng có sân bay trực thăng, các thiết bị công nghệ, máy phát điện.

Ngoài ra mỏ còn có:

Hệ thống nén khí áp lực cao:

Trạm nén khí gồm 5 chiếc (4 chiếc làm việc và 1 chiếc dự bị), là máy nén khí 2 cấp DRESE RAN được truyền động bởi tua bin nén khí MARS-100 của hãng SOLAR.

Hệ thống nén khí áp suất thấp:

Trạm nén khí được trang bị máy nén khí pitton 2 cấp của hãng NUVO PIGNON được truyền động bằng một động cơ điện.


Chương 2: Tính toán thiết kế

Số liệu đầu vào: Số liệu sóng – dòng chảy:

B¶ng 1.1 ChiÒu cao sãng ®¸ng kÓ HS víi chu kú lÆp N n¨m

Chu

kú

Th«ng Hướng

lÆp Sè N NE E SE S SW W NW

100

n¨m

HS (m) 5.6 8.6 5.2 3.2 4.5 6.9 4.9 5.2

TS (s) 7.4 10.4 8.4 7.8 9.0 9.1 8.7 8.9

10

n¨m

HS (m) 2.8 7.0 3.4 1.9 3.1 4.9 3.6 5.2

TS (s) 6.6 9.9 7.8 6.6 7.5 8.6 8.2 8.9

(ChiÒu cao sãng của nhóm không phải điều chỉnh)B¶ng 1.2 VËn tèc dßng ch¶y ®¸y (c¸ch ®¸y 1m), m/s

Chu kúHưíng dßng

ch¶ylÆp

N NE E SE S SW W NW

10 n¨m 0.78 0.63 0.71 1.08 0.79 0.75 0.80 0.85

100 n¨m 0.86 0.66 0.75 1.15 0.84 0.82 0.88 0.90

(Vận tốc dòng chảy của nhóm được tăng thêm 0,1m/s)

Mực nước, biên độ triều, nước dâng, hà bám, nhiệt độ chất vận chuyển:

Mã độ sâu 5Độ sâu nước(m) 44Biên độ triều(m) 1.67Nước dâng(m) 1.42


Hà bám(cm) 3.0Nhiệt độ (℃) 55

Địa chất công trình:

( Nhóm 1 có số liệu địa chất là A)

A : C¸t h¹t mÞn : cì h¹t d50 = 0.135(mm)

Các thông số khác:- Khối lượng riêng của nước biển : 1025 kg/m3

- Khối lượng riêng của bê tông : 3040 kg/m3

- Khối lượng riêng của thép ống : 7850 kg/m3

- Khối lượng riêng của hà bám : 1300 kg/m3

- Sai số chiều dày do chế tạo: 5÷10% Số liệu về vật liệu làm ống:

( Nhóm 1 có mã vật liệu là E)

E : X60

I. Xác định chiều dày ống theo 2 bài toán:(tính toán theo DnV2000) 1. Đường ống chịu áp lực trong 2 trạng thái:

a) Trạng thái thi công( thử áp lực) :

Theo DnV2000 áp lực trong phải thoả mãn điều kiện sau :

Các đại lượng trong công thức được xác định theo DnV2000 như sau:

Plt: Là áp lực thử áp lớn nhất ( pthử áp ) được xác định theo công thức:

Plt = Pt + cont.g.h = Pinc.int + cont.g.h.

Trong đó:


điểm xét

điểm thamchiếu

seabad

h

+ Pt: Là áp lực thử ( áp lực đo được ở trên dàn, sau van điều áp).

+ Pinc: Là áp lực sự cố, Pinc =Pdinc=1.1x 310 at=1.1x310x1.03x105

=3.51x107 Pa

( 1at = 1.03x105 Pa)

( Trong đó inc: Là tỉ số giữa áp lực sự cố và áp lực thiết kế. Theo DnV 2000 inc= 1.05 1.10. Ở đồ án này ta lấy inc=1.10 cho tất cả các trường hợp)

+ int: Là tỉ số giữa áp lực thử và áp lực sự cố. Theo DnV 2000 int= 1.05 1.10. Ở đồ án này ta lấy int=1.05 . + h: Là độ chênh cao giữa các điểm đo áp lực (điểm trên sàn chịu lực của dàn do tại đó mới có thiết bị để đo hay còn gọi là điểm tham chiếu) và điểm tính toán trong đồ án này (tâm ống).

Do Plt là áp lực lớn nhất nên giá trị “ h” ở đây phải là giá trị lớn nhất nên

hmax = do + d1 + d2 + ηHmax +∆ - D/2 Trong đó: - do= độ sâu nước tại tuyến ống = 44m

- d1= biên độ triều = 1.67m


- d2= nước dâng do bão=1.42m

- η= hệ số phụ thuộc vào lý thuyết sóng=0.7 ( trong đồ án coi là Lý thuyết sóng Stockes bậc 5).

- Hmax=chiều cao sóng lớn nhất với chu kỳ lặp 10 năm, trong đồ án là chiều cao sóng đáng kể Hs=7m ( với hướng NE).

- ∆= độ tĩnh không=1.5÷2, ở đây chọn 1.7

- D= đường kính ngoài của ống=356mm=0.356m

=> hmax = 44+1.67+1.42+0.7x7+1.7-0.356/2=53.512m

+ cont: Là mật độ chất chứa trong ống( chất vận chuyển). Đường ống vận chuyển nước ép vỉa cont= 1025kg/m3

+ g: là gia tốc trọng trường, g = 9.81(m/s2).

Plt = 3.51x108x1.05 + 1025x9.81x53.512=3.69x107 Pa Pe:Là áp lực ngoài (Trong trường hợp này tính với Pmin)

Pe= . h

+ : Là trọng lượng riêng của nước biển. =1025kG/m3

+ h: Là độ chênh cao giữa các điểm tính áp lực với mặt nước, do P e

được tính với áp lực nhỏ nhất nên giá trị “h” phải là nhỏ nhất:

hmin = do - ηHmax - D/2 = 44-0.7x7-0.356/2=38.922m

Pe = 1025x38.922=39947.05 kG/m2=3.99x105Pa Pb(t1): Là áp lực trong giới hạn mà đường ống chịu, xác định theo

công thức 5.15 DnV 2000:

Pb(x)=Min[Pb,s(x);Pb,u(x)].

Trong đó:


+ Pb,s(x): Khả năng chịu lực trong của đường ống theo trạng thái giới hạn chảy dẻo (Công thức 5.16 DnV 2000):

Pb,s(x)=

2 . xD−x

f y .2

√3.

+ Pb,u(x): Khả năng chịu lực trong của đường ống theo trạng thái giới hạn phá vỡ do ứng suất vòng (Công thức 5.17 DnV 2000):

Pb,u(x)=

2 . xD−x

.fu

1 .15.

2

√3.

Trong đó:

+ fy: Là ứng suất chảy dẻo nhỏ nhất sử dụng trong thiết kế. + fu: Là ứng suất kéo nhỏ nhất .

( Tra bảng tương ứng với thép API X60).

Được xác định theo công thức:

fy=(SMYS –fy,temp).U

fu=(SMTS –fu,temp).U.A

+ fy,temp, fu,temp: Là các giá trị giảm ứng suất chảy dẻo và giá trị giảm ứng suất kéo do nhiệt độ. Tra theo đồ thị 5.1 DnV2000. + SMYS : Là ứng suất chảy dẻo nhỏ nhất đặc trưng thép ống.

+ SMTS: Là khả năng chịu kéo nhỏ nhất của thép ống.

(Tra bảng 12-4 tương ứng với thép API X60).

+/ Nhận xét về thép API X60: - Thành phần hợp kim trong thép chủ yếu là C và

Mn. Từ đó tra đồ thị 5.1 DnV2000 với nhiệt độ = 55℃, ta được :


fy,temp =5 Mpa =5x103 kN/m2, fu temp=0 kN/m2

Tra bảng 3B trang 38 tài liệu “ Specification for Line Pipe” ta tính được các giá trị

fy và fu như trong bảng sau:

Thép API 5X60SMYS (kN/m2). SMTS (kN/m2). fy (kN/m2). fu (kN/m2).

414x103 517x103 392.64x103 496.32x103

Với : + U = Là hệ số cường độ vật liệu lấy trong điều kiện thông thường, tra bảng 5.1 ta có U = 0.96

+ A= Là hệ số kể đến sự làm việc không đẳng hướng của vật liệu, A = 1( coi như vật liệu làm việc đẳng hướng ).


+ x: Chiều dày tính toán t1 hoặc t2 (Tuỳ vào các trường hợp làm việc cụ thể của tuyến ống), ở đây đang tính cho trường hợp thử áp nên: x=t1=t-tfab

Để so sánh Pb,s(x) và Pb,u(x) ta so sánh fy và fu/1.15, ta có:

fu/1.15 = 496.32x103/ 1.15 = 431.58x103 > fy =392.64x103

Pb,s(x) < Pb,u(x)

Do vậy ta lấy Pb(t1) = Pb,s(x) để tính toán.

SC: Là hệ số độ bền theo cấp an toàn được lấy theo 5 bảng (bảng

2.1,2.2,2.3,2.4,5.5)

Để biết được đoạn đường ống ta đang thiết kế thuộc loại cấp an toàn nào, chủ yếu dựa vào vị trí đoạn ống và chất vận chuyển bên trong. Ta xác định cấp an toàn từ các bảng 2.1, bảng 2.2, bảng 2.3 và bảng 2.4. Đối với đồ án đang thiết kế, chất vận chuyển là nước ép vỉa => A

Bảng 2.1 :Phân loại chất vận chuyển.

Loạ

i

Định nghĩa

A Các chất không cháy có nguồn gốc từ nước ( ví dụ : Nước…)

B Các chất cháy được hoặc chất độc ở dạng chất lỏng trong điều kiện nhiệt độ

và áp suất khí quyển. Ví dụ như các sản phẩm của dầu mỏ, methanol

C Các chất không cháy được hoặc không độc ở dạng khí trong điều kiện nhiệt

độ và áp suất khí quyển. Ví dụ như : CO2 , không khí …

D Các chất không độc, 1 pha ở dạng khí tự nhiên

E Các chất lỏng cháy được hoặc độc có dạng là chất khí trong điều kiện nhiệt

độ và áp suất khí quyển và có thể chuyển từ dạng khí sang dạng lỏng.Ví dụ :

gas lỏng tự nhiên , ammonia …


Mặt khác tuyến ống nằm ở cả vùng 1 và vùng 2. Ta phải tính cho cả 2 vùng

riêng rẽ:

Bảng 2.2 : Phân loại vùng.

Vùng Định nghĩa

1 Vùng dọc tuyến ống không có hoạt động của con người.

2 Vùng gần ống đứng hoặc gần dàn, có hoạt động của cong người. Phạm vi

của vùng 2 xác định dựa trên sự phân tích rủi ro của đường ống, nhỏ nhất

là cách dàn 500 m.

Bảng 2.3: Phân loại cấp an toàn.

Cấp an toàn Định nghĩa.

ThấpKhi xẩy ra rủi ro mức độ ảnh hưởng tới con người ít, ảnh

hưởng môi trường không nghiêm trọng, ảnh hưởng thấp đối với kinh tế. Thường phân loại cho trạng thái lắp đặt

Vừa

Khi xẩy ra rủi ro mức độ ảnh hưởng tới con người lớn, ảnh hưởng tới môi trường nghiêm trọng, rất ảnh hưởng đối với kinh tế hoặc hậu quả chính trị. Thường phân loại cho trạng

thái vận hành đối với vùng bên ngoài dàn.

Cao

Khi xẩy ra rủi ro mức độ ảnh hưởng tới con người lớn, ảnh hưởng tới môi trường nghiêm trọng, hậu quả to lớn đối với kinh tế hoặc chính trị. Thường phân loại cho trạng thái vận

hành đối với vùng 2.


Bảng 2.4: Phân loại cấp an toàn.

Giai đoạnLoại chất A,C Loại chất B,D và E.

Loại vị trí Loại vị trí1 2 1 2

Tạm thời Thấp Thấp Thấp ThấpVận hành. Thấp Vừa Vừa Cao.

Bảng 5.5: Bảng tra hệ số sc

sc

Cấp an toàn Thấp Vừa CaoÁp lực trong 1.046 1.138 1.308

Trường hợp khác 1.04 1.14 1.26

Như vậy trong đồ án này hệ số sc được lấy theo 4 trường hợp:

SC

Vùng/Trạng thái Vùng1 Vùng2

Thi công 1.046 1.046

Vận hành 1.046 1.138

m: Là hệ số độ bền vật liệu được lấy theo bảng 5-4.

Từ bảng 5.4 DnV2000 ta có m = 1.15 cho các trạng thái SLS, ULS, ALS

(Trạng thái giới hạn vận hành, cực hạn và khi xảy ra sự cố). Trong trường hợp thi

công thì sử dụng ở trạng thái SLS( trạng thái vận hành bình thường).

Thay các giá trị trên vào điều kiện kiểm tra ta được:


356.72x105 – 387470.5=

( Trong điều kiện thử áp thì vùng 1 và vùng 2 như nhau, nên SC sẽ được lấy với

hệ số thấp)

t1 ≥ 0.0166(m)

Ta có chiều dày thực tế trạng thái thử áp lực: t1 = t - tfab =t-0.05t=0.95t

=> t = t1 + tfab ≥ 0.0166/0.95 = 0.0175(m)

Trong đó tfab là sai số do chế tạo, theo đề bài ra thì tfab=5%tVậy chiều dày ống thiết kế tính cho trường hợp thử áp là : t =17.5(mm).

b) Trạng thái vận hành( khai thác) :

Theo DnV2000 áp lực trong phải thoả mãn điều kiện sau :

Các đại lượng trong công thức được xác định theo DnV2000 như sau:

Pli: Là áp lực sự cố lớn nhất, được tính theo công thức sau:

Pli = Pi + cont.g.h = Pd.inc + cont.g.h.

Trong đó:

+ Pd: Là áp lực thiết kế.


Các giá trị Pe , , , cũng như trường hợp thử áp, nhưng bề

dày ống còn phải cộng thêm thành phần ăn mòn nữa.

x = t2=t- ( tcorr+ tfab)

Trong đó:

t : chiều dày thiết kế của tuyến ống

tfab: Chiều dày do sai số trong chế tạo: tfab

tcorr: Chiều dày do ăn mòn, tcorr = 3 mm do chất vận chuyển là nước ít ăn mòn.

Ngoài ra thành phần Pe=. h, với h= do - ηHmax - D/2

Trong đó Hmax=Hs=8.6m( với chu kỳ lặp 100 năm cho trường hợp vận hành)

Pe = 3.87x105Pa và Pli= 3.57x107Pa

Thay các giá trị vào biểu thức kiểm tra ta được :

Vùng 1: γ SC

=1,046 , γ m

= 1,15 => t2 ≥ 0.01429(m)

=> t = t2 + tfab + tcorr ≥ 0.01429+0.05t+0.002 => t≥ 0.01715(m).

Vùng 2 : γ SC

=1,138 , γ m

= 1,15 => t2 ≥ 0.0155(m)

=> t = t2 + tfab + tcorr ≥ 0.0155+0.05t+0.002 => t≥ 0.0184(m).

Vậy với chiều dày t=18.5mm sẽ thỏa mãn điều kiện chịu áp lực trong

Dựa vào bảng 6C-API 5L(trang 48) ta chọn được chiều dày đường ống thiết

kế : 18.8(mm).

2. Điều kiện ổn định đàn hồi của đường ống:a) Ổn định cục bộ :


Hiện tượng mất ổn định:

Khi áp lực bên ngoài cao hơn áp lực bên trong ống, ứng suất vòng có dấu âm và gây nén vỏ ống theo phương chu vi. Tới một gới hạn nhất định, ứng suất này gây oằn ống trên tiết diện ngang, thường xảy ra dưới dạng vết lõm. Về bản chất thì hiện tượng này tương tự như hiện tượng mất ổn định của thanh Ơle nhưng xảy ra trên chu vi ống tại một tiết diện cục bộ. Cần phân biệt hiện tượng này với hiện tượng mất ổn định tổng thể xảy ra trên đoạn ống chịu nén dọc trục.

Tác động gây ra mất ổn định cục bộ là áp lực ngoài, thượng xét là áp lực thủy tĩnh.

Công thực tính toán : (Theo DnV2000)

Điều kiện gây mất ổn định cục bộ của tuyến ống theo DnV_2000 là:

Pe≤

Pc

1,1 . γ m . γ SC Trong đó: - Pe: Là áp lực ngoài lớn nhất. Trong trường hợp này phải tính với h là độ sâu nước lớn nhất:

Pe = . hmax , với hmax = do + d1 + d2 + ηHmax - D/2( Hmax=chiều cao sóng lớn nhất với chu kỳ lặp 100 năm, trong đồ án là chiều cao sóng đáng kể Hs=8.6m ( với hướng NE))

hmax = 44+1.67+1.42+0.7x8.6-0.356/2=52.932m

Từ đó ta tính được Pe=5.43x105Pa

Nhận xét : Đúng ra là Pe phải tính cho 2 trường hợp là vận hành và thử áp, tương ứng với chiều cao sóng với chu kỳ lặp là 100 năm và 10 năm, nhưng thiên về an toàn ta tính Pe với chu kỳ lặp 100 năm.

- Pc: Là áp lực giới hạn gây mất ổn định cục bộ được xác định như sau:


Trong đó:

- fo: hệ số ô van của ống. Theo DnV2000 thì:

fo=D max−D minD

< 0.5%

(Trong đồ án này ta lấy fo = 0.005).

- t2:Chiều dày tính toán của ống

+/ Đối với trường hợp thi công thử áp lực: t2 = t = 18.8 mm

+/ Đối với trường hợp vận hành : t2 = t – tcorr = 18.8 – 2 = 16.8 mm (do trong quá trình vận hành thì thiên về an toàn ta tính toán với trường hợp ống bị ăn mòn)

- D = 356(mm) là đường kính ống.

- Pel: xác định theo công thức 5.19 tiêu chuẩn DnV_2000

Pel =

2 E (t2

D)3

1−ν2

.

+/ E=2.1x106 kG/cm2 = 2.1x1011 Pa là môdun biến dạng đàn hồi của vật liệu.

+/ =0.3 là hệ số possion của vật liệu làm ống.

- Pp: xác định theo công thức 5.20 tiêu chuẩn DnV_2000

Pp=2 . f y .α fab .t2

D.

+/ fab: hÖ sè chÕ t¹o (b¶ng 5-3 DnV OS F101 - 2000,

“Submarine pipeline systems”).


Bảng 5-3

Ống Seamless UO&TRB UOE

fab 1.00 0.93 0.85

(ở đây ta đang kiểm tra cho các đoạn ống liền. fab = 1.00)

+/ fy: Là ứng suất chảy dẻo nhỏ nhất sử dụng trong thiết kế: fy=392.64x106Pa

Để tìm được Pc ta phải tính lặp theo công thức sau:

Kết quả tính toán:

Trạng thái t2 (mm) Pel (Pa) Pp (Pa)

Thử áp 18.8 67972219.62 41469842.7Vận hành 16.8 48504915.16 37058157.3

Ta có kết quả tính lặp để tìm Pc: Lấy Pc ban đầu =(Pel+Pp)/2

Trường hợp thử áp lực:

Pc(Pa) Vế phải Hiệu số Sai số54721031 182547668 127826637 233.596911863434

993600305 -25034045 -21.1019

106117327

97655511 -8461816 -7.97402

101886419

99367872 -2518547 -2.47192

100627146

99920531 -706614.7 -0.70221


100273838

100079468 -194370.2 -0.19384

100176653

100123494 -53159.32 -0.05307

100150074

100135558 -14515.61 -0.01449

100142816

100138854 -3961.874 -0.00396

100140835

100139754 -1081.22 -0.00108

100140294

100139999 -295.062 -0.00029

100140147

100140066 -80.5209 -8E-05

100140106

100140084 -21.97369 -2.2E-05

100140095

100140089 -5.996487 -6E-06

100140092

100140091 -1.636405 -1.6E-06

100140092

100140091 -0.446565 -4.5E-07

100140091

100140091 -0.121865 -1.2E-07

Vậy : Pc = 1x108 Pa

Trường hợp thử vận hành:

Pc(Pa) Vế phải Hiệu số Sai số42781536 1.224E+09 1.18E+09 2761.379633461670 72707214 -5.6E+08 -88.5222353084442 76549085 -2.8E+08 -78.3199214816763 82413333 -1.3E+08 -61.6355148615048 89765219 -5.9E+07 -39.5988119190134 96480614 -2.3E+07 -19.0532

10783537410047483

1-7360543 -6.82572


10415510210204863

5-2106467 -2.02243

10310186910253043

7-571432 -0.55424

10281615310266373

6-152417 -0.14824

10273994410269948

2-40462.3 -0.03938

10271971310270898

5-10728 -0.01044

10271434910271150

6-2843.4 -0.00277

10271292810271217

4-753.561 -0.00073

10271255110271235

1-199.705 -0.00019

10271245110271239

8-52.9245 -5.2E-05

10271242410271241

0-14.0257 -1.4E-05

Vậy : Pc = 1.027x108 Pa

Điều kiện kiểm tra: Pe ≤

Vùng/Trạng thái Vùng 1 Vùng 2 Kiểm tra

Thử áp 75680810.19Pa 75680810.19Pa TMVận hành 77624838.82Pa 71349368.54Pa TM

Vậy với chiều dày ống t=18,8mm thì đường ống không bị mất ổn định cục bộ.

b) Ổn định lan truyền :


SCm

cP

..1,1

Hiện tượng mất ổn định:

Hiện tượng này được mô tả là dưới áp suất ngoài cao nhất định, nếu trên ống có một điểm đã bị mất ổn định cục bộ, thì vết lõm đó sẽ lan truyền sang các điểm lân cận dọc theo tuyến ống. Khi xảy ra hiện tượng này, đường ống bị phá hỏng trên chiều dài lớn, gây tổn thất đáng kể và khó khăn trong việc khắc phục công trình.

Công thực tính toán : (Theo DnV2000)

Điều kiện để tuyến ống không bị mất ổn định lan truyền được kiểm tra theo công thức ở mục 510 quy phạm DnV_2000 :

Pe≤P pr

γm . γ SC

Trong đó : - Ppr: Là áp lực giới hạn gây mất ổn định lan truyền, được xác định như sau:

Ppr = 35.fy.fab.

(t2

D)2,5

Tính toán cụ thể như sau :

Kiểm tra :

Vùng/Trạng thái

Vùng 1 Vùng 2 Kiểm tra

Thử áp 7321544.203 7321544.203 TMVận hành 5526895.712 5080081.648 TM


Trạng thái t2 (mm) Ppr (Pa)

Thử áp 18.8 8807085.522Vận hành 16.8 6648302.852

Vậy với bề dày ống là t=18.8mm thì đường ống không bị mất ổn định lan truyền.

II. Kiểm tra ổn định vị trí của đường ống: 1. Hiện tượng mất ổn định của đường ống :

Trong quá trình vận hành, đường ống luôn chịu tác động của điều kiện môi trường như sóng, dòng chảy, sự vận chuyển của dòng cát hay dòng bùn, đặc biệt là lực đẩy nổi. Những tác động này làm cho đường ống có xu hướng bị dịch chuyển dưới đáy biển, trôi dạt đường ống và có thể phá hủy đường ống do gây quá ứng suất. Để đường ống vận hành an toàn cần thiết kế sao cho đường ống không bị dịch chuyển khỏi vị trí là nhiệm vụ quan trọng trong thiết kế đường ống, công việc tính toán nhằm tìm ra được trọng lượng yêu cầu của đường ống để ống ổn định dưới đáy biển trong suốt thời gian vận hành.

2. Tính toán :

Việc tính toán ổn định vị trí cần đảm bảo ống ổn định tại mọi vị trí, trong mọi điều kiện hoạt động và môi trường. Do đó, khi tính toán cần xét trạng thái thi công và trạng thái khai thác với những tổ hợp bất lợi nhất của sóng và dòng chảy. Đối với đường ống dài đi qua các vùng có số liệu môi trường khác nhau hoặc đường ống có đổi hướng thì bài toán ổn định vị trí cần được thực hiện ở tất cả các vị trí đại diện.

Xét một đoạn ống dài 1m chịu tác động của sóng, dòng chảy như sau :


S¬ ®å tÝnh æn ®Þnh vÞ trÝ ®êng èng biÓn

Trong ®ã :

: Gãc nghiªng bÒ mÆt ®¸y biÓn W : Träng lîng trong níc cña èng, bao gåm : vá bäc bª t«ng (

nÕu cã ), vá chèng ¨n mßn, èng thÐp, c¸c s¶n phÈm bªn trong ( DÇu , khÝ …), hµ b¸m, lùc ®Èy næi, trong đồ án là nước ép vỉa.

N : ph¶n lùc đáy biển tác dụng lên ống. Fr : Lùc ma s¸t giữa bề mặt đáy biển và đường ống. FD : Lùc c¶n vËn tèc. FI : Lùc qu¸n tÝnh. FL : Lùc n©ng.

U :VËn tèc cña phÇn tö chÊt láng trong líp biªn (tõ 1 ®Õn 3m tÝnh tõ ®¸y biÓn lªn), trong đồ án thì yo=1m.

Tính toán ổn định vị trí của đường ống dưới đáy biển được xét trong hai trường hợp sau :


Giai đoạn 1 : Điều kiện ống mới được lắp đặt xong.

Trong điều kiện này, ống ổn định được thường tính trong điều kiện sóng-dòng chảy 1 năm, đường ống chưa có hà bám, chất trong ống là không khí hoặc nước biển. Trong đồ án không có số liệu sóng 1 năm nên ta lấy số liệu sóng 10 năm để tính toán.

Giai đoạn 2 : Điều kiện vận hành.

Trong điều kiện này, ổn định vị trí của đường ống thường được tính trong điều kiện sóng-dòng chảy tần suất xuất hiện là 100 năm. Lưu ý tổ hợp giữa sóng và dòng chảy có hai lựa chọn :

+/ TH 1 = Sóng max(100 năm) + dòng chảy vuông góc(10 năm).

+/ TH2 = Sóng vuông góc(10 năm) + dòng chảy max(100 năm).

Do hướng sóng và hướng dòng chảy hợp với nhau 1 góc không quá 45 độ, nên ta sẽ lấy hướng sóng, dòng chảy là trội để làm mốc và chọn hướng dòng chảy, sóng còn lại hợp với hướng sóng, dòng chảy trội gần nhất 1 góc nhỏ hơn 45 độ.


Tuyến ốngthiết kế

a) Phương pháp 1 : Theo tµi liÖu DnV RPE - 305 - 1988, “On bottom stability design of submarine pipelines”

Theo tµi liÖu DnV RPE - 305 - 1988, “On bottom stability design of submarine pipelines”, ®Ó ®êng èng æn ®Þnh díi t¸c ®éng cña m«i trêng th× träng lîng èng díi níc tÝnh cho mét ®¬n vÞ dµi ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn:

γ st [W S

FW

−FL] .μ≥FD+F I

⇒W s≥[(FD−F I )+μFL

μ ] . FW

γ st


Trong ®ã:

WS: träng lîng èng trong níc gåm träng lîng èng thÐp, líp

bª t«ng gia t¶i, líp bäc chèng ¨n mßn vµ träng lîng chÊt

vËn chuyÓn trong èng.

FW: hÖ sè hiÖu chØnh phô thuéc vµo hÖ sè Keulegan-

Carpenter (K) vµ M tû lÖ gi÷a vËn tèc dßng ch¶y vµ vËn

tèc sãng (M), xác định theo đồ thị hình 5.12 – DnV E305 – 1988.

: hÖ sè ma s¸t gi÷a èng vµ ®¸y biÓn, x¸c ®Þnh theo ®å

thÞ h×nh 5.11 - DnV E305 - 1988, đối với đất cát thì =0.7


γ st : HÖ sè an toµn, kh«ng nhá h¬n 1,1. Trong đồ án lấy

FL: lùc n©ng g©y ra bëi sãng vµ dßng ch¶y, (N/m)


FL = 12 .W.CL.D.(US.cos() + UD)2

FD: lùc c¶n vËn tèc, (N/m)

FD = 12 .W.CD.D.(US.cos() + UD).

FI: lùc qu¸n tÝnh, (N/m)

FI = πD2

4 .W.CM.AS.sin()

W: mËt ®é nước biÓn, W = 1025 kg/m3.

D: ®êng kÝnh ngoµi cña èng (bao gåm c¶ líp s¬n phñ, líp

bäc bª t«ng, ...), ở đây ta chọn bằng đường kính ngoài của ống.

CL: hÖ sè lùc n©ng = 0,9.

CD: hÖ sè lùc c¶n = 0,7.

CM: hÖ sè khèi lîng níc kÌm = 3,29.

: gãc pha.


Trong đồ thị trên thì :

+ US : Vận tốc sóng đáng kể

+ UD : Vận tốc dòng chảy trung bình tác dụng vuông góc với trục ống .

+ Tu : Tra theo đồ thị 2.2 DnV E305 thông qua tỷ số Tn/Tp ; Tp là chu kỳ

sóng, , ở đây d , g là độ sâu nước tại vị trí xây dựng công trình và gia

tốc trọng trường .


Trình tự tính toán bài toán ổn định vị trí – phương pháp đơn giản hóa

( simplified method – DnV RPE – 305)

Bước1 : Xác định vận tốc, gia tốc sóng đáng kể theo hướng sóng tính toán.

Xác định các thông số Tn .

Xác định US*: Vận tốc sóng tác dụng vuông góc với trục ống không kể đến

yếu tố giảm của hướng truyền sóng, dùng đồ thị 2.1 DnV E305. Do biển Việt

Nam là biển mở, phổ sóng tính toán thích hợp là phổ Pierson Moskowits do

đó khi tra đồ thị 2.1 ta lấy các giá trị trên đường = 1 .


Xác định được vận tốc sóng đáng kể tác động vuông góc với trục ống US

và gia tốc sóng ứng với chiều cao sóng đáng kể AS.

US = U*.R

AS =

Trong tính toán, US và AS là theo hướng sóng tính toán. Để tính toán ổn

định vị trí cần chiếu các đại lượng này lên phương vuông góc với trục ống :

(với là góc giữa hướng sóng và trục ống).


Khi đó hệ số giảm hướng lan truyền R = 1 ( coi là không giảm ).

Bước 2 : Xác định vận tốc dòng chảy trung bình tác dụng vuông góc với

trục ống.

Công thức xác định :

Trong đó :

Ur : Vận tốc dòng chảy ở độ sâu zr kể từ đáy biển, đó chiếu lên phương

vuông góc với trục ống .

zr : Độ sâu tham chiếu , kể đến ảnh hướng của lớp biên, zr = 1 m.

z0 : Hệ số phụ thuộc vào độ nhám của đáy hay tính chất nhám của đất bề

mặt đáy biển .

, trong đó kb = 2,5.d50

kb : Hệ số Mikurade

d50 : Kích thước hạt trung bình của lớp địa chất đáy, được tra bảng A1_trang

32 DnV RP E305. Theo đề bài đồ án, ta có d50 = 0,135 mm.

Bước3 : Tính lặp với các góc pha khác nhau để tìm trọng lượng yêu cầu lớn

nhất ( ở đây tính với 20 góc pha, mỗi góc pha chênh nhau 18 độ)

Bước4 : Xác định hệ số điều chỉnh FW .

Bước5 : Nhận xét kết quả .

Tính toán cụ thể được trình bày trong bảng tính Excel và ta được kết quả tính như sau :

+ Trường hợp vận hành :

Tổ hợp 1: Sóng max(100 năm), hướng N+ Dòng chảy (10 năm), hướng NW.dDo không chọn tổ hợp có hướng sóng trùng với trục ống nên ta chọn hướng sóng lớn thứ hai để tổ hợp với hướng dòng chảy để tính toán.


Hướng

Các thông số Tp Tn Tn/Tp U*s.Tn/Hs U*s Us Tu/Tp Tu

N 0.785 7.4 2.1909 0.296 0.06 0.2355157 0.2355157 1.175 8.695NW

HướngCác thông số

As Ust Ast Ur Zo UD M K FwN 0.17018 0.166 0.1203

NW 0.67175 0.01125 1.8332 7.783 5.752 1.006

Theo bảng tính Excel ta thấy trọng lượng ống yêu cầu là :

W*s= 1251.08(N/m)

Trọng lượng ống ( kể cả nước trong ống) là :

thep 78500 N/m3

nuoc 10250 N/m3

D 0.356 mt 0.0188 m

Ws= 1563.38(N/m)

Từ đấy ta thấy không cần phải gia cố cho tuyến ống vẫn đảm bảo ổn định vị trí.

Tổ hợp 2: Dòng chảy max(100 năm), hướng SE+ Sóng (10 năm), hướng S.Tương tự như tổ hợp 1, ta có :


Tp Tn Tn/Tp U*s.Tn/Hs U*s Us Tu/Tp TuS 0.7853 7.5 2.190 0.2921 0.06 0.14240 0.1424 1.185 8.887

SE


As Ust Ast Ur Zo UD M K FwS 0.1006 0.1006 0.071

SE 1.25 0.01125 3.4113 23.955 3.5551 1.006



W*s= 3648.263(N/m)


thep 78500 N/m3

nuoc 10250 N/m3

D 0.356 mt 0.0188 m

Ws= 1563.38(N/m)

Từ đấy ta thấy cần phải gia cố cho tuyến ống để ống đảm bảo ổn định vị trí.

Phương án đưa ra : Bọc bê tông gia tải

Đây là phương pháp phổ biến nhất hiện nay do tính kinh tế và tương đối thuận lợi về công nghệ. Nội dung phương pháp như sau :

- Chiều dày tối thiểu : 40mm.- Chiều dày tối đa : 100mm.- Cường độ kháng nén tối thiểu : 40Mpa.- Độ hút nước tối đa : 8% thể tích.- Trọng lượng riêng tối thiểu : 1900kg/m3

- Thép trong bê tông có thể dùng lồng hàn từ các thanh thép hoặc sử dụng lưới thép.

- Đối với lồng thép, khoảng cách tối thiểu giữa các thanh thép phương vòng là 120mm.

- Thanh thép có đường kính nhỏ nhất là 6mm.- Hàm lượng thép theo phương vòng tối thiểu là 0,5% theo diện tích bê tông

trong mặt cắt ngang.- Hàm lượng thép theo phương dọc trục tối thiểu là 0.08% diện tích bê tông

trong mặt cắt dọc trục.- Chiều dày lớp bảo vệ cốt thép khuyến cáo là 15mm ( cho lớp bọc gia tải ≤

50mm), 20mm ( cho lớp bọc gia tải > 50mm).- Khoảng cách tối thiểu từ cốt thép đến lớp bọc chống ăn mòn là 15mm.- Cần tránh mọi tiếp xúc của Anode với lưới thép.


Trong đồ án ta chọn lớp bọc bê tông có các đặc điểm sau : ( cho trường hợp vận hành).

- Chiều dày : 60mm.- Trọng lượng riêng : 3040kg/m3

Khi đó trọng lượng ống là : Ws=3947.17(N/m ).

+ Trường hợp thi công :

Trong trường hợp thi công thì ta cũng chia thành 2 tổ hợp như ở trường hợp vận hành nhưng số liệu sóng và dòng chảy sẽ được tính với chu kỳ lặp 1 năm, do trong đồ án không có số liệu sóng 1 năm nên ta chọn số liệu sóng 10 năm để tính.

Tổ hợp 1: Sóng max(10 năm), hướng N+ Dòng chảy (10 năm), hướng NW

Hướng

Các thông số

Tp Tn Tn/Tp U*s.Tn/Hs U*s Us Tu/Tp Tu

N 0.785 6.62.190

90.3319 0.035 0.043 0.043 1.22 8.052

NW


As Ust Ast Ur Zo UD M K Fw

N0.033

50.0304 0.0237

NW 0.67175 0.011251.8332

542.633 0.97257 1


W*s= 1024.92(N/m)


thep 78500 N/m3

nuoc 10250 N/m3

D 0.356 mt 0.0188 m


Ws= 1563.38(N/m)

Từ đấy ta thấytuyến ống ổn định vị trí.

Tổ hợp 2: Dòng chảy max(10 năm), hướng SE+ Sóng (10 năm), hướng S


Tp Tn Tn/Tp U*s.Tn/Hs U*s Us Tu/Tp Tu

NE 0.7853 7.5 2.19 0.2921 0.06 0.2355 0.235 1.185 8.8875SE


As Ust Ast Ur Zo UD M K FwNE 0.1665 0.166 0.117 SE 1.18 0.01125 3.22029 13.67 5.879 1.02


W*s= 3518.976(N/m)


thep 78500 N/m3

nuoc 10250 N/m3

D 0.356 mt 0.0188 m

Ws= 1563.38(N/m)

Từ đấy ta thấy cần phải gia cố cho tuyến ống để ống đảm bảo ổn định vị trí.

Trong đồ án ta chọn lớp bọc bê tông có các đặc điểm sau : ( cho trường hợp vận hành).


Khi đó trọng lượng ống là : Ws=3947.17(N/m ).b) Phương pháp 2: Theo Moussilli - 1981


Đối với phương pháp này thì ta chỉ cần làm cho một tổ hợp ở trường hợp vận hành và một tổ hợp ở trường hợp thi công. Cụ thể như sau :

Ta lấy 1 tổ hợp nguy hiểm nhất ở trường hợp vận hành và thi công để tính toán và so sánh với phương pháp 1.

Ta vẫn sử dụng hình vẽ : ‘ Sơ đồ tính ổn định vị trí đường ống biển’ ở trên để tính toán.

Trọng lượng ống cần thiết được tính theo công thức sau :

Trong đó : μ – Hệ số ma sát ngang giữa nền và bề mặt ống lấy theo bảng

tra( trong đồ án thì μ=0.7, đối với cát)

β – Góc nghiêng bề mặt đáy biển, trong đồ án thì β=0, khi đó trọng lượng ống được tính theo công thức sau :

Để xác định Ws* ta đi xác định các lực FD , FI , FL ( đơn vị N/m) :

Trong đó :

ρ : Khối lượng riêng của nước biển, ρ = 1025kg/m3

D : Đường kính ngoài của ống ( kể cả lớp bọc ống nếu có ), m

Ue :Vận tốc hiệu quả của phần tử nước trong lớp biên, vận tốc xác định theo hướng vuông góc trục ống (m/s)


Cách xác định Ue trong tính toán thực hành như sau :

Với Uo : Là vận tốc đo được hoặc tính được tại đỉnh lớp biên, với chiều cao y0

* Xác định Uo bằng cách :

Uo = Vs + Vdc ( tại yo , trong đồ án thì yo=1m)

CD : Hệ số cản thủy động

Cm : Hệ số khối lượng nước kèm

CL : Hệ số lực nâng

Các hệ số thủy động trên có thể xác định theo hệ số Renol :

với

Dùng lý thuyết sóng phù hợp, có thể là Airy, Stockes hay Cnoidal để xác định Vs tại yo=1m.

Từ các thông số như độ sâu nước, chiều cao sóng ( trong đồ án là chiều cao sóng đáng kể), chu kỳ sóng ta tra đồ thị trong API để xác định tuyến ống nằm trong vùng lý thuyết sóng nào. Nhưng chu kỳ sóng ở đây phải là chu kỳ sóng biểu kiến( chu kỳ sóng kết hợp với dòng chảy), được xác định theo công thức trong API.

" This figure provides estimates for d/gT2 > 0.01. For smaller values of d/gT2, the

equation (Tapp/T) = 1 + VI can be used”

Trong đó : VI : Là vận tốc dòng chảy.

B¶ng tra c¸c hÖ sè thuû ®éng theo hÖ sè Re

Re CD CL Cm

Re 5*104 1.3 1.5 2.0


5*104 105 1.2 1.0 2.0

105Re2.5*105 1.53- Re/3*105 1.2- Re/5*105 2.0

2.5*105Re5*105 0.7 0.7 2.5-Re/5*105

Re5*105 0.7 0.7 1.5


+/ Trường hợp vận hành :

Xác định lý thuyết sóng :

Ta dùng các thông số sóng hay dòng chảy với chu kỳ lặp 100 năm để tính toán, với hướng NE là hướng sóng lớn nhất, và dòng chảy hướng N( 10 năm). Nhưng trong thực tế thì hướng NE lại song song với trục ống nên lực sóng tác dụng lên tuyến ống là không lớn bằng trường hợp sóng 10 năm hướng S và dòng chảy 100


năm hướng SE. Khi đó sóng sẽ hợp với tuyến ống 1 góc 45 độ. Và dòng chảy vuông góc với tuyến ống.

- Với : d = d0+d1+d2= 44+1.67+1.42=47.09 (m) ; H = Hs=3.1(m) ; T= Ts=7.5s.

*Xác định chu kỳ biểu kiến Tapp : do d/gT2 = 0.085 > 0.01 nên tra bảng theo API, với VI/gT =0.017.

Trong đó : VI : vận tốc mặt lớn nhất ứng với hướng sóng chủ đạo SE, đúng ra là vận tốc dòng chảy mặt, nhưng trong đồ án ta lấy vận tốc dòng chảy cách đáy 1m.

Tra bảng ta được : Tapp/T = 1.11 => Tapp = 8.325 (s).

Tra bảng với :

Thuộc Lý thuyết sóng Stokes bậc 5.

Trình tự tính toán :

+ Tính toán các đặc trưng của sóng Stockes bậc 5:

Chiều dài sóng ban đầu :

Chiều dài sóng :

Tính toán vận tốc và gia tốc sóng:

Profil sóng (bề mặt sóng):.)..(..

1

1

n

in txkCosnF

k


F1 = aF2 = a2.F22 + a4.F24

F3 = a3.F33 + a5.F35

F4 = a4.F44 ; F5 = a5.F55

k.H = 2.[a + a3.F33 + a5.(F35 + F55)].

Vận tốc:

V x=

ωk∑n=1

5

Gnchnkzshnkd

cosn (kx−ωt )

V z=

ωk∑n=1

5

Gnshnkzshnkd

cos n ( kx−ωt )

Gia tốc:

ax= kc 2

2∑n=1

5

Rnsin n (kx−ωt )

az= kc 2

2∑n=1

5

Sncos n (kx−ωt )

F22, F24, F33, F35, F44, F55 : Các thông số hình dáng của sóng phụ thuộc d/L, tra trong bảng 3.3 trang 73 (Giáo trình Môi trường biển). Gn ( n= 1 5) Được xác định theo các công thức sau: G1 = a.G11 + a3.G13 + a5.G15 . G2 = 2(a2.G22 + a4.G24 ).

G3 = 3(a3.G33 + a5.G35 ). G4 = 4a4.G44. G5 = 5a5.G55. Rn ( n= 1 5) Được xác định theo các công thức sau: R1 = 2.U1 - U1. U2 – U2. U3 – V1.V2 – V2.V3. R2 = 4.U2 – U2

1 + V21 – 2.U1. U3 – 2.V1.V3.


R3 = 6.U3 – 3.U1. U2 + 3.V1.V2 – 3.U1. U4 - 3.V1.V4. R4 = 8.U4 – 2.U2

2 + 2.V22– 4.U1. U3+ 4.V1.V3.

R5 = 10.U5– 5.U1. U4 – 5.U2. U3 + 5.V1.V4 + 5.V2.V3 .

S1 = 2V1 - 3U1V2 - 3U2V1 – 5U1V3 – 5U3V2 .

S2 = 4V2 - 4U1V3 - 4U3V1 .

S3 = 6V3 - U1V2 + U2V1 – 5U1V4 – 5U4V1 .

S4 = 8V4 - 2U1V3 + 2U3V1 + 4U2V2 .

S5 = 10V5 - 3U1V4 +3U4V1 - U2V3 + U3V2 .

Các giá trị Un ( n=1 5) và Vn ( n=1 5) được tính theo công thức:

.

)..(

)](.[

dknSh

dzknChGU nn

.

)..(

)](.[

dknSh

dzknShGV nn

Vận tốc lan truyền sóng C:

C=[(g/k).(1+a2.C1 + a4.C2 )th(k.d)]1/2. Tần số sóng : = C.k

+ Tính toán vận tốc sóng và dòng chảy: Vận tốc sóng và dòng chảy được chiếu lên phương vuông góc trục ống (Ta thực hiện trong bảng Excel).

Sau tính toán ta được vận tốc sóng và dòng chảy là Uo.

+ Tính toán vận tốc sóng và dòng chảy hiệu quả:

.)/).(.(778,0 286,000

22 yDUU e

Tính toán hệ số Reynolds:

..

DUe

Re


= 0,926.10-6. (m/s)

+ Tính toán các hệ số CD, CL, CM, Căn cứ vào giá trị Reynolds, theo bảng 3.2 trang 43 (Offshore Pipeline Design, Analysis, and Methods) .

+ Tính toán các lực: FD, FI, FL.

* Kết quả tính toán :

Các thông số cơ bản

d(m) Hs(m) Ts(s) VI(m/s) d/gT^2 V/gT Tapp/Ts Tapp(s)

47.09 3.1 7.5 1.25 0.085337 0.01698947 1.11 8.325

Vs(m/s) as(ms2) Vdc(m/s) Uo(m/s) Ue(m/s)

7.69E-01 0.0809648 1.25 2.02E+00 1.5361898

v(m/s) Re CD CL Cm FD(N/m) FI(N/m) FL(N/m) Ws*(N/m)

9.26E-07 5.91E+05 0.7 0.7 1.5 846.606 12.3908 301.391 0.7 1528.5312


thep 78500 N/m3

nuoc 10250 N/m3

D 0.356 mt 0.0188 m

Ws= 1563.38(N/m)


+/ Trường hợp thi công:

Xác định lý thuyết sóng :

Ta lấy trường hợp sóng 10 năm hướng S và dòng chảy 10 năm hướng SE để tính toán. Khi đó sóng sẽ hợp với tuyến ống 1 góc 45 độ. Và dòng chảy vuông góc với tuyến ống.


Tương tự như trường hợp vận hành ta có tuyến ống thuộc vùng có lý thuyết sóng Stockes bậc 5.

* Kết quả tính toán :

Các thông số cơ bản

d(m) Hs(m) Ts(s) VI(m/s) d/gT^2 V/gT Tapp/Ts Tapp(s)

47.09 3.1 7.5 1.18 0.08533696 0.0160381 1.1 8.25

Vs(m/s) as(ms2) Vdc(m/s) Uo(m/s) Ue(m/s)

7.69E-01 0.080965 1.18 1.95E+00 1.4829244

v(m/s) Re CD CLCm

FD(N/m) FI(N/m) FL(N/m) Ws*(N/m)

9.26E-075.70E+0

50.7 0.7 1.5 788.914 12.3908 280.85 0.7 1425.576


thep 78500 N/m3

nuoc 10250 N/m3

D 0.356 mt 0.0188 m

Ws= 1563.38(N/m)


Nhận xét :

+/ Tính toán ổn định vị trí theo 2 phương pháp ta thấy có sự khác nhau, tính theo phương pháp thực tế theo DnV thì ống bị mất ổn định nhưng tính theo Mousselli thì ống không bị mất ổn định, nguyên nhân là do tính theo phương pháp Dnv thì họ sử dụng Lý thuyết sóng ngẫu nhiên, các đồ thị mà được sử dụng để tra là họ đã dùng phần mềm để vẽ ra nên rất sát với thực tế. Tính toán theo phương


pháp của Mousselli thì sử dụng Lý thuyết sóng tiển định, nên kết quả tính toán ra là rất thô, không sát với thực tế.

+/ Trọng lượng ống tính ở trên là ta tính cho trường hợp có chất vận chuyển ở bên trong ống, nhưng trong thực tế thì có những trường hợp ống không có chất vận chuyển ở bên trong thì khi đó ống sẽ nguy hiểm do có lực đẩy nổi, làm ống mất ổn định. Từ kết quả tính ở các trường hợp ở bên trên thì ta lấy trường hợp phải bọc ống bằng bê tông gia tải để tính toán cho các phần sau, cụ thể như sau :

Đặc điểm lớp bọc bê tông gia tải như sau :


III. Xác định nhịp treo cho phép đối với đường ống: 1. Hiện tượng.

Thông thường đường ống nằm tiếp xúc liên tục với đáy biển và do đó không

chịu momen uốn. Tuy nhiên trong một số trường hợp ống buộc phải vượt qua

những địa hình phức tạp làm phát sinh nhịp treo trên tuyến. Các dạng địa hình

thường gặp là:

Chướng ngại vật dạng lõm xuống: hào, rãnh, địa hình có sóng cát…

Chướng ngại vật có dạng đỉnh lồi: mỏm san hô, đường ống đã có trước…

Khi đường ống có nhịp treo thì bài toán độ bền của đường ống trở lên rất phức

tạp. Cần phải xét các bài toán sau :

Bài toán nhịp ống chịu tải trọng tĩnh, thường xét các tải trọng như trọng

lượng bản thân, lực căng dư trong ống khi thi công

Bài toán nhịp ống chịu tải trọng động là lực thuỷ động của sóng và dòng

chảy.

Bài toán cộng hưởng dòng xoáy của nhịp ống.

Bài toán ổn định tổng thể.


Bài toán mỏi.

Các bài toán trên là tương đối quen thuộc. Tuy nhiên với công trình đường ống

thì khá phức tạp do nhiều lý do như sau:

Tính đa dạng của biên liên kết.

Tính phi tuyến của đất nền.

Ảnh hưởng của phi tuyến hình học.

Ảnh hưởng của nhiệt độ, ma sát và lực căng dư trong ống.

Trong phạm vi đồ án này ta chỉ xét nhịp treo của đường ống với hai bài toán sau:

Bài toán tĩnh ( kiểm tra độ bền của đường ống khi qua hố lõm)

Bài toán động ( bài toán cộng hưởng dòng xoáy)

2. Bài toán tĩnh ( Kiểm tra độ bền của đường ống khi đi qua hố lõm).

Có hai dạng địa hình đặc biệt thường gặp là hố lõm và đỉnh lồi , tải trọng là

trọng lượng bản thân của ống trong nước và lực căng còn dư trong ống. Vấn đề

khó khăn nhất là xây dựng được mô hình được liên kết giữa ống và đất nền tại hai

đầu nhịp. Trong thực tế liên kết giữa hai đầu nhịp rất đa dạng như ống dựa hoàn

toàn trên nền, ống vùi một phần trong nền hoặc vùi hoàn toàn trong nền v.v…

Mặt khác sự làm việc của đất nền dưới ống thực chất là đàn dẻo hay đàn hồi phi

tuyến. Rất khó có thể đưa ra công thức tính toán chung cho một trường hợp. Các

nghiên cứu trước đây dựa theo mô hình hóa sự làm việc của nền đất bằng các lò

xo, sử dụng máy tính điện tử đã xây dựng được các đồ thị cho phép nhanh chóng

xác định được các đặc trưng của nhịp, ứng suất lớn nhất trên ống và biến dạng

tương ứng. Các đồ thị này có thể dùng để tính toán sơ bộ bài toán tĩnh của đường

ống vượt qua địa hình phức tạp.

a. Trạng thái ống qua hố lõm được mô tả như hình vẽ :


Các hố lõm ở mỏ Bạch Hổ từ 60÷100m, nếu ta tính được chiều dài cho phép L của đường ống mà nhỏ hơn khoảng cách các hố lõm ở trên thì ta phải có biện pháp như đặt bao cát vào giữa để làm giảm nhịp hoặc cũng có thể tránh hố ra (làm cầu vượt ).

Xét hình dáng của ống khi đi qua hào như hình vẽ trên. Ta nhận thấy có 2 vùng

cách biệt dùng để định rõ hình dạng của ống :

Vùng 1 : Đoạn nhịp ống ở chỗ trũng , chiều dài L

Vùng 2 : Đoạn nhịp ống ngoài chỗ trũng , chiều dài l

Sơ đồ trên là sơ đồ đối xứng, ứng suất lớn nhất xẩy ra ở mép hào ( m )

Tra đồ thị 3.19 trong tài liệu: “ Offshore pipeline Design Analysis and

Methods” theo các đại lượng vô hướng xác định được ứng suất lớn nhất trong

nhịp m .

Các đại lượng vô hướng được sử dụng :

Lực kéo vô hướng : β= T

W . Lc

Chiều dài đặc trưng : Lc=

3√ EJW

ứng suất đặc trưng : σ c=

E .CLc

Trong đó :Nhóm 1L p 53cb2ớ 47

- W: Trọng lượng của ống dưới nước trên một đơn vị chiều dài .

- E : Môđun đàn hồi của vật liệu làm ống.

- J : mômen quán tính của tiết diện ống, J= π

64 (Do4−Di

4 )

- C: bán kính ngoài của ống (không kể đến hà bám, bê tông bọc…)

- T: lực căng ống do thi công, ở đây T = 12(T).(Đối với tầu Côn Sơn).

b. Tính toán.

+/ Bài toán xuôi : Cho trước chiều dài cho phép của đường ống khi đi qua hố

lõm( có sẵn địa hình), từ đó tính được σmax

+/ Bài toán ngược : Lấy , từ đó tính được chiều dài cho phép của

tuyến ống, trong bài toán này thì cần xét σmax ( ứng suất lớn nhất xảy ra ở mép hào). Ở đây lấy bằng ứng suất chảy dẻo nhỏ nhất sử dụng trong thiết kế (fy), phụ thuộc vào loại thép làm ống. Trong đồ án thì ta làm theo bài toán này.

fy = (SMYS-fy,temp).αU σ

* SMYS : Là khả năng chịu kéo

nhỏ nhất đặc trưng thép ống. SMTS 2

* fy,temp : Là giá trị giảm ứng suất SMYS 1

chảy dẻo do nhiệt độ. * Tra lần lượt các đồ thị 3.19, 3.20, 3.22 trong tài liệu " Offshore pipeline Design Analysis and Methods” ε

ta lần lượt tìm được các giá trị L ( độ võng giữa nhịp), l (chiều dài nhịp phụ).


Để ống không bị phá hoại khi đi qua hào thì ứng suất chính trong ống phải nhỏ hơn ứng suất cho phép đã nói ở trên. Lưu ý rằng ứng suất tính được từ các đồ thị trên chỉ là thành phần ứng suất đọc trục do uốn. Nếu ống chịu áp lực thì cần kể đến cả thành phần ứng suất vòng.

(*)

Trong đó : +/ σCmax : Ứng suất tổ hợp lớn nhất theo Von Mises.

+/ σH : Ứng suất vòng do áp lực ( do chất lỏng trong ống gay ra)

Với Pi là áp lực sự cố, Pi = Pdγinc

+/ σL : Ứng suất dọc trục do momen uốn ( ứng suất đơn), ở đây ta tính như sau :

σL=


+/ A : Diện tích mặt cắt thép ống

+/ T : Lực căng ống do thi công

Nếu ứng suất tổ hợp lớn nhất theo Von Mises mà nhỏ hơn ứng suất cho phép của thép làm ống thì chiều dài nhịp tra được từ đồ thị là giá trị cho phép tuyến ống vượt qua, nếu không thỏa mãn thì ta phải gia cố bằng các biện pháp đã nêu ở trên để cho chiều dài nhịp nhỏ lại.

Kết quả tính toán cụ thể như sau :

* Giai đoạn vận hành :

Các thông số cơ bảnC(m) J(m^4) T(N) Lc(m) c(N/m2)0.178 0.0002839 120000 2.28028299 33.66104185 1.11E+09

Các tỉ số tra đồ thịm(N/m^2) L/Lc l/Lc m/c3.93E+08 2.4 1.19 3.54E-01

Các giá trị tính toán Kiểm traL(m) l(m) m(N/m2) C(N/m2) (N/m2) L(N/m2) Cmax(N/m2) (N/m2)

80.786

40.056 3.93E+08 1.11E+09 3288789 3.94E+08 3657159 3.93E+08 TM

+/ Nhận xét : Ta thấy chiều dài cho phép của tuyến ống đi qua hố lõm L = 80.786m nằm trong khoảng hố lõm ngoài thực tế của mỏ Bạch Hổ là từ

60÷100m nên ta cần có biện pháp gia cố cho tuyến ống, khi đó ta cần khảo sát thực tế xem tuyến ống của mình có đi qua hố lõm nào lớn quá giá trị tính toán không, để thiên về an toàn và tránh sự biến đổi địa chất đáy biển thì ta nên gia cố cho tuyến ống bằng cách đặt bao cát vào giữa tuyến ống để giảm nhịp treo của tuyến ống.

* Giai đoạn thi công :


Đối với trường hợp thi công thì chiều dài tuyến ống qua hố lõm cho phép vẫn giống trường hợp vận hành, chỉ khác ở chỗ kiểm tra tuyến ống có bị phá hoại hay không, nói cách khác là ứng suất vòng ở trường hợp này khác trường hợp vận hành, nên cần kiểm tra.

Các giá trị tính toánKiểm

traL(m) l(m) m(N/m2) C(N/m2) (N/m2) L(N/m2)Cmax(N/

m2)(N/m2)

80.786

40.056 3.93E+08 1.11E+09 32877025 3.94E+08 36567677 3.93E+08 TM

3. Bài toán động ( Bài toán cộng hưởng dòng xoáy).

Khi dßng ch¶y c¾t ngang mét nhÞp èng, çc xo¸y xuÊt hiÖn sau tiÕt diÖn ngang. Çc xo¸y nµy g©y dßng ch¶y nhiÔu lo¹n vµ kh«ng æn ®Þnh sau èng. Dßng xo¸y dÉn ®Õn sù biÕn ®æi cã chu kú cña ¸p lùc thuû ®éng lªn èng vµ lµm èng rung ®éng.

Chu kú cña dßng xo¸y phô thuéc ®êng kÝnh ngoµi D vµ vËn tèc dßng ch¶y V

Dao ®éng x¶y ra theo c¶ hai ph¬ng, ph¬ng vu«ng gãc víi dßng ch¶y vµ ph¬ng trïng víi híng dßng ch¶y. Çc nghiªn cøu cho thÊy ®êng èng b¾t ®Çu dao ®éng theo ph¬ng däc dßng khi tÇn sè dßng xo¸y ®¹t kho¶ng 1/3 tÇn sè dao ®éng riªng cña nhÞp.


NÕu tèc ®é dßng ch¶y t¨ng ®Õn møc cao, tÇn sè dao ®éng cña dßng xo¸y xÊp xØ tÇn sè dao ®éng riªng cña nhÞp vµ dao ®éng ngang dßng xuÊt hiÖn. Lóc nµy, trªn nhÞp èng x¶y ra hiÖn tîng dao ®éng céng hëng g©y chuyÓn vÞ vµ øng suÊt rÊt lín dÉn tíi ph¸ huû èng.

Theo Offshore Pipeline Design Alalysis and Methods, ®iÒu kiÖn

®Ó kh«ng x¶y ra hiÖn tîng céng hëng lµ:

fV 0,7.fn

Trong ®ã:

- fV : TÇn sè cña dßng xo¸y:

f V=S t .V dc

Dn

St : Sè Stroulhal phô thuéc vµo hÖ sè c¶n vËn tèc CD:

St=0,21

(cD )0,75

CD : HÖ sè c¶n vËn tèc

Vdc : VËn tèc dßng ch¶y trung b×nh trªn nhÞp ®ang

xÐt


Dn : §êng kÝnh ngoµi cña èng :

- Trong phÇn lín trêng hîp, sè stroulhal cã thÓ lÊy b»ng 0,2.- TÇn sè dao ®éng riªng cña nhÞp èng (Hz):

f n=CL2

.√ E . IM

- L : ChiÒu dµi nhÞp èng;- E: M«dul ®µn håi cña vËt liÖu thÐp èng;- C: H»ng sè phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn liªn kÕt hai ®Çu cña èng:

Hai ®Çu liªn kÕt lµ khíp: C = 1,57Hai ®Çu liªn kÕt lµ ngµm: C = 3,50

- I: M« men qu¸n tÝnh;- M: Khèi lîng tæng céng trªn mét ®¬n vÞ chiÒu dµi cña èng (kÓ c¶ chÊt vËn chuyÓn, vá bäc, hµ b¸m, níc kÌm ...)

+/ Ảnh hưởng của tuyến ống khi chịu ảnh hưởng của dòng xoáy: Khi tuyến ống mà bị dịch chuyển thì đường ống sẽ dễ bị ăn mòn hơn, va chạm với các đường ống có trước. Sẽ có 2 dao động theo 2 phương ngang và dọc, theo phương ngang lớn gấp 10 lần theo phương dọc. Thông thường theo phương ngang bằng (1÷2)D, còn theo phương dọc bằng (1/10÷1/5)D, trong đó D là đường kính ngoài của ống.

Trong phạm vi đồ án thì các giá trị môdun đàn hồi (E), mômen quán tính (I) trong các công thức tính toán trên ta chỉ tính cho phần thép ống, bỏ qua thành phần bê tông bọc gia tải.

Tính toán cụ thể trong bảng tính Excel và ta được kết quả như sau:

Để tính toán cho trường hợp cộng hưởng dòng xoáy thì ta chọn số liệu hướng sóng và dòng chảy trong trường hợp kiểm tra ổn định vị trí của tuyến ống để tính toán( trường hợp mà trọng lượng tuyến ống yêu cầu lớn nhất, tức là trường hợp nguy hiểm nhất đối với đường ống). Do tuyến ống ngoài thực tế không phải là đường thẳng nên ta phải phân chia đường ống ra thành đoạn để tính toán, trong phạm vi đồ án thì ta chỉ tính toán cho 1 điểm đặc trưng.


+/ Trường hợp vận hành:Hướng sóng và dòng chảy tính toán là:

“Dòng chảy 100 năm hướng SE + Sóng 10 năm hướng S” - Tần số của dòng xoáy :

Tần số của dòng xoáyDn(m) Vdc(m/s) CD St fv(Hz)

0.356 1.250.7

0.27440737 0.96350901

- Tần số dao động riêng của nhịp ống :

Khối lượng tổng cộng trên 1m chiều dài ống

ρh(kg/m3) thb(m) tbt(m) Dhb(m) Cam M1(kg) M2(kg) M3(kg) M4(kg) M(kg)

1300 0.03 0.06 0.536 0.2 156.338 61.9961 46.2569 81.6132 346.209

Tính toán chiều dài cho phép của nhịp ống

C E(N/m2) I(m4) M(kg) fv(Hz) L(m)

1.57 2.10E+11 0.0002839 346.203988 0.96350901 21.75704156

+/ Trường hợp thi công:Hướng sóng và dòng chảy tính toán là:

“Dòng chảy 10 năm hướng SE + Sóng 10 năm hướng S” - Tần số của dòng xoáy :

Tần số của dòng xoáyDn(m) Vdc(m/s) CD St fv(Hz)0.356 1.18 0.7 0.274407 0.9095525

Tính toán chiều dài cho phép của nhịp ốngC E(N/m2) I(m4) M(kg) fv(Hz) L(m)

1.57 2.10E+11 0.000284 346.204 0.9095525 22.393081


Kết luận : Nhịp lớn nhất để không gây ra hiện tượng cộng hưởng dòng xoáy là :

L = 21.75 m.

* Nhận xét: Từ nhịp treo cho phép cộng hưởng trên, kết hợp với nhịp treo cho

phép trong trường hợp đi qua hố lõm thì ta nên gia cố cho tuyến ống bằng các

phương pháp đã nêu ở trên.

IV. Phương án chống ăn mòn cho đường ống:

1. Tổng quan

Theo số liệu quản lý và giám sát trong công nghiệp dầu khí của cơ quan giám

sát công nghệ quốc gia Nga về những nguyên nhân kỹ thuật cơ bản của các sự

cố trong vận chuyển bằng đường ống được tổng kết như sau:

- Hỏng hóc do kết quả của các tác động ngoài (ngẫu nhiên) chiếm 33%.

- Hỏng hóc trong thiết kế và lắp đặt 24%

- Ăn mòn do môi trường bên ngoài 20%

- Hỏng hóc ống trong điều kiện sản xuất tại nhà máy 17%

- Khụng tuân theo quy trình khai thác 6%

Theo số liệu trên, số lượng các công trình đường ống bị phá huỷ do các tác

nhân ăn mòn bên ngoài (chưa kể ăn mòn do tác nhân bên trong) đó là 20% và là

một con số rất đáng quan tâm trong thiết kế.

M«i trêng trong èng:

M«i trêng bªn trong èng phô thuéc trùc tiÕp vµo thµnh phÇn chÊt truyÒn dÉn trong èng cã tÝnh x©m thùc cao hay thÊp. VËn tèc vµ nhiÖt ®é dßng truyÒn dÉn còng cã ¶nh hëng trùc tiÕp ®Õn tèc ®é ¨n mßn. Çc hîp chÊt l¾ng ®äng t¹o nªn çc hiÖn t-îng gØ sÐt trong èng t¹o ®iÒu kiÖn cho sù ph¸t triÓn qu¸ tr×nh ¨n mßn côc bé t¹i nh÷ng khu vùc nµy.

Thµnh trong cña èng dÉn dÇu khÝ bÞ ¨n mßn chñ yÕu bëi çc nguyªn nh©n sau:

- Lîng khÝ H2S, CO lÉn trong dÇu khÝ.


- Lîng khÝ O2…

§èi víi ®êng èng dÉn níc biÓn, dÇu vµ khÝ, kÕt qu¶ ph©n tÝch tÝnh chÊt ho¸ lý cña níc biÓn cho biÕt trong níc biÓn cã chøa nhiÒu lo¹i muèi hoµ tan, ion clo, ion sunfat, kho¶ng 7mg/l oxy hoµ tan … §ã lµ m«i trêng ¨n mßn rÊt m¹nh.

M«i trêng ngoµi èng:

§êng èng ngÇm ®Æt trùc tiÕp trong m«i trêng níc biÓn nªn tèc ®é ¨n mßn phô thuéc vµo ®Æc ®iÓm ho¸ häc cña níc biÓn vµ vÞ trÝ cña tuyÕn èng:

- §é mÆn cña níc biÓn.

- NhiÖt ®é cña níc biÓn.

- §iÖn trë riªng cña níc biÓn.

- §é s©u ®¸y biÓn mµ tuyÕn èng ®i qua.

2. Chống ăn mòn bị động.

Chống ăn mòn bị động là phương pháp tạo sự cách li giữa vật cần chống ăn

mòn với môi trường có tính ăn mòn bằng các loại vật liệu bọc bên ngoài đường

ống.

Đặc điểm của vật liệu chống ăn mòn:

- Bám dính tốt, có khả năng chống lại các tác động của môi trường.

- Có khả năng chống lại các tác động hóa học, vật lý, và tính chống lão hoá.

- Có khả năng chống lại các tác động cơ học để đảm bảo tính cách li của lớp bảo

vệ.

- Làm việc được trong môi trường nhiệt độ thiết kế.

- Tính tương thích hoá học với các lớp bọc khác và bản thân vật cần chống ăn

mòn.

Ưu điểm:

- Vật liệu bảo vệ rất đa dạng, hình thức bảo vệ đơn giản.


- Thích hợp cho việc bảo vệ các cụng trình nằm vùng khí quyển biển và trong

phương pháp bảo vệ kết hợp.

Nhược điểm:

- Theo phương pháp này, thì không hoàn toàn bảo đảm khả năng che phủ kớn

hoàn toàn vật cần bảo vệ do tuyến ống rất dài và có sự va chạm trong quá trình thi công, vì vậy độ tin cậy không cao.

Mét sè lo¹i vËt liÖu s¬n bäc chèng ¨n mßn phæ biÕn:

- Glass flake epoxy

- Fussion Bouded epoxy

- Coal tar epoxy

- Intumescent epoxy

- Asphalt Enamel

- Fussion bouded epoxy kÕt hîp Adhesive + Polyethylene (hoÆc Polypropylene)

- Cao su PolyChloprene

- Cao su chuyªn dông Neoprene...

NhËn xÐt:

- Çc lo¹i s¬n Coal tar epoxy, Fussion Bouded epoxy, Glass flake epoxy ®îc chÕ t¹o trªn c¬ së nhùa epoxy biÕn tÝnh, lo¹i Glass flake epoxy cßn cã chøa çc sîi thuû tinh cã çc ®Æc tÝnh chèng ¨n mßn cao còng nh cã ®é bÒn tèt díi çc t¸c ®éng c¬ häc. Tuy nhiªn, h¹n chÕ lµ thêi h¹n lµm viÖc cña çc lo¹i s¬n nµy chØ xÊp xØ 10 n¨m.

- Çc lo¹i Intumescent epoxy, Asphalt Enamel kh«ng nh÷ng gi÷ ®îc çc u ®iÓm ®· tr×nh bµy ë trªn mµ cßn cã tuæi thä cao ®¸p øng ®îc yªu cÇu cña c«ng tr×nh ®êng èng quan träng.


- Lo¹i cao su chuyªn dông Neoprene ®· ®îc ¸p dông thµnh c«ng víi vai trß bäc chèng ¨n mßn ë vïng dao ®éng sãng cña c¸c Riser ë c¸c dµn èng ®øng trong c«ng tr×nh ®êng èng R¹ng §«ng - B¹ch Hæ.

3. Chống ăn mòn chủ động.

Chống ăn mòn chủ động là phương pháp bảo vệ điện hoá (dựng anode hy

sinh và phương pháp dòng điện áp ngoài). Phương pháp này dựa trên cơ chế ăn

mòn kim loại trong môi trường nước biển mà tạo ra những đối tượng trung gian

chịu tác động cơ chế ăn mòn thay cho vật cần bảo vệ dựa vào những đặc tính vật

cần bảo vệ.

Phương pháp bảo vệ bằng anode hy sinh:

Phương pháp này sử dụng anode - các kim loại hặc hợp kim có điện thế thấp

hơn điện thế của kim loại cần bảo vệ trong môi trường ăn mòn.

Ưu điểm:

- Phương pháp này cho kết quả chống ăn mòn như mong muốn.

- Lắp đặt đơn giản.

- Nguyên vật liệu đơn giản.

Nhược điểm:

- Trong điều kiện biển luôn có sinh vật sống ký sinh, do vậy bề mặt anode bị che

phủ làm giảm khả năng chống ăn mòn như mong muốn.

- Phải khảo sát định kỳ để đánh giá lại khả năng còn, chống ăn mòn của anode.

Các loại anode thường được sử dụng:

- Anode hình vành khuyên thường được sử dụng cho những đường ống bọc gia

tải.

- Anode hình thang được sử dụng cho những loại công trình không bọc lớp gia

tải phân bố.

- Vật liệu để chế tạo anode thường là nhôm, kẽm, hợp kim của nhôm và kẽm.

Phương pháp bảo vệ điện hoá bằng dòng điện áp nguồn:

Phương pháp này dựa vào hiện tượng ăn mòn điện hoá của kim loại mà nguồn

điện được thiết kế nhằm triệt tiêu dòng điện ăn mòn.


Ưu điểm:

- Chủ động trong công tác chống ăn mòn.

- độ an toàn cao .

Nhược điểm:

- Phụ thuộc vào điều kiện vị trí vật bảo vệ so với nguồn điện, do vậy rất khó

cho việc bảo vệ những công trình chạy dài, xa khu vực có khả năng cung

cấp nguồn điện ổn định.

- Khó kiểm soát hệ thống chống ăn mòn theo loại này.

4. Phương pháp bảo vệ kết hợp.

Phương pháp này kết hợp được cả việc chống ăn mòn bằng sơn phủ và chống

ăn mòn bằng điện hoá.

Ưu điểm:

- Phân bố dòng điện bảo vệ tốt hơn.

- Kinh tế hơn các phương pháp riêng lẻ.

- Tránh được những hạn chế của các phương pháp trên khi dựng riêng lẻ.

- Giảm tốc độ hoà tan anode.

Phương pháp chống ăn mòn cho tuyến ống:

Đây là tuyến ống dẫn nước ép vỉa từ dàn BK5 – BK1 dài khoảng 1875m,

được chế tạo từ thép API 5L X60 có đường kính 356 mm, chiều dày thành ống

18.8 mm, ở độ sâu nước 47.09m.

Trong quá trình làm việc, tuyến ống sẽ phải làm việc trong các môi trường

ăn mòn xâm thực khác nhau như: môi trường ăn mòn khí quyển, môi trường ăn

mòn trong nước biển, môi trường ăn mòn trong vùng dao động sóng.

Kết quả phân tích thành phần nước biển và thử nghiệm ăn mòn thép hiện

trường tại các vùng biển Việt Nam cho thấy rằng tốc độ ăn mòn ở đây rất khắc

nghiệt, có nơi tốc độ phá huỷ ăn mòn thép Carbon lớn đến 0.5 0.7 mm/năm.


Từ những nhận xét trên cho thấy, để đảm bảo độ tin cậy và tính an toàn cho

tuyến ống rất cần thiết phải cókế hoạch đánh giá, tính toán các phương án chống

ăn mòn cho công trình không chỉ trong các giai đoạn thiết kế, thi công lắp đặt, mà

cần có kế hoạch kiểm tra khảo sát đánh giá định kỳ trong suốt quá trình vận hành

khai thác công trình.

Trên cơ sở về yêu cầu khai thác công trình trong 30 năm trong điều kiện môi

trường biển phía Nam Việt Nam, căn cứ vào kết quả kinh nghiệm trong công

tác chống ăn mòn đó được áp dụng thành công đối với các tuyến ống vận

chuyển dầu khí đang hoạt động tại các mỏ Bạch Hổ, mỏ Rồng, mỏ Đại Hùng...

cho thấy: Hiện nay phương pháp chống ăn mòn hiệu quả nhất trong điều kiện

Việt Nam đó là phương pháp kết hợp các lớp sơn bọc chống ăn mòn và sử dụng

các Anode hy sinh.

Những loại sơn mà được sử dụng trong sơn phủ đường ống là:

Coal tar epoxy

Asphalt Enamel

Cao su chuyên dụng Neoprene...


Chương 3: Thi công đường ống

1. Nhận xét chung.

Tuyến ống của chúng ta là nối từ dàn BK5 đến BK1, nên vấn đề thi công sẽ phải gồm 2 giai đoạn:

+/ Giai đoạn 1: Thi công tuyến ống nằm trên đáy biển, để thi công trong giai đoạn này thì có rất nhiều phương pháp để tiến hành.

- Mục đích: đặt ống vào vị trí dưới đáy biển.

- Lµ giai ®o¹n thi c«ng chÝnh, chiÕm nhiÒu thêi gian vµ chi phÝ nhÊt.

- Thêng sö dông c¸c thiÕt bÞ thi c«ng chuyªn dông.

HiÖn nay cã rÊt nhiÒu ph¬ng ph¸p thi c«ng ®êng èng ngÇm, bao gåm ph¬ng ph¸p thi c«ng b»ng sµ lan th¶ èng, ph¬ng ph¸p thi c«ng kÐo èng vµ nhiÒu ph¬ng ph¸p kh¸c. ViÖc lùa chän ph-¬ng ph¸p thi c«ng thÝch hîp phô thuéc vµo ®Æc ®iÓm cña lo¹i èng cÇn thi c«ng nh ®Æc trng vÒ kÝch thíc èng, èng cã bäc hay kh«ng bäc, ®é s©u thi c«ng, ®iÒu kiÖn thêi tiÕt, ®éi tµu thi c«ng cã s½n, thêi gian thi c«ng cho phÐp, tÝnh kinh tÕ cña tõng ph¬ng ph¸p .vv…

Sau ®©y lµ c¸c ph¬ng ph¸p thi c«ng ®Æt èng chñ yÕu:- Th¶ èng theo ph¬ng ngang b»ng sµ lan chuyªn dông kinh

®iÓn (S lay).- KÐo èng trªn ®¸y biÓn (Bottom pull).- Xµ lan th¶ èng cã trèng cuén (Reel barge).- KÐo èng trªn mÆt níc (Surface float).


- KÐo èng s¸t mÆt níc (Below surface float).- KÐo èng s¸t ®¸y biÓn (Controlled about Bottom pull).- Th¶ èng b»ng èng ch÷ J (J tube) tõ platform.- Th¶ èng theo ph¬ng ®øng b»ng sµ lan chuyªn dông (J lay).

+/ Giai đoạn 2: thi công ống đứng (riser), thi công riser lại gồm 2 nội

dung là lắp đặt ống đứng vào jacket và nối ống ngầm với ống đứng.

2. Thi công thả ống( ống ngầm )

a) Phương pháp thả ống bằng tàu thả ống ( Lay- Barge Methode ).

+/ Nội dung:

Đây là phương pháp thi công phổ biến nhất trải qua nhiều thế hệ tàu

thả ống.

(1) Box-shape: là thế hệ đầu tiên hoạt động được trong vùng có chiều cao

sóng là 5 feet.

(2) Conventional box hull: yêu cầu hoạt động trong vùng được che chắn, bảo

vệ.

(3) Ship-shape: có thể hoạt động trong vùng có chiều cao sóng HS<12 feet

(4) Semi-Submersible: có thể hoạt động trong vùng có chiều cao sóng

HS=15-17 feet theo mọi hướng, có khả năng hoạt động được trong vùng

có điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

+/ Ưu điểm:

– Thi công được liên tục.

– Công tác thi công phần lớn được làm trên bờ và trên tàu thuận lợi cho việc

kiểm tra và xử lí.

– Thời gian thi công nhanh.

+/ Nhược điểm:


– Chỉ thích hợp đối với vùng nước nông.

– Khi ống thả xuống nước khó kiểm tra và phát hiện xem có sự cố gì.

– Chỉ thi công được tuyến đường ống đơn, nếu thi công nhiều tuyến cùng lúc

thì khi thi công xong một tuyến thì tàu lại phải quay lại thi công đoạn tiếp

theo nên mất nhiều thời gian.

– Thi công phụ thuộc vào thời tiết.

– Phải sử dụng nhiều tàu.

– Nối ống với tuyến ống cũ gặp khó khăn.

+/ Phạm vi áp dụng:

– Áp dụng chủ yếu vùng nước nông.

– Loại ống có đường kính nhỏ.

– Áp dụng thả ống liên tục với các tuyến ống dài.

– Áp dụng trong điều kiện thời tiết thuận lợi.

STINGER

® ê ng è ng

mÆt biÓn

c ¸ p

c ¸ p

TENSIONER®Çu kÐo

®̧ y biÓn

tê i q uay

Thi công bằng tàu thả ống.

+/ Nguyªn lý ho¹t ®éng:- èng ®¬n ®îc ®a ®Õn tµu b»ng tµu vËn t¶i- èng ®¬n ®îc cÈu chuyÓn tõ gi¸ chøa èng ®Õn tr¹m thø nhÊt cña d©y chuyÒn lµ gi¸ ®Þnh híng.- D©y chuyÒn hµn – kiÓm tra gåm cã 5-12 tr¹m tuú cì èng vµ mÆt b»ng tµu.


- Sau khi hµn nèi ®o¹n èng, mèi hµn ®îc phñ chèng ¨n mßn.- èng ®i tiÕp qua thiÕt bÞ Tensioner ®Ó t¹o lùc c¨ng råi qua Stinger xuèng biÓn

+/ Thiết bị Stinger:

- T¸c dông: ®ì èng theo ®êng ®µn håi phï hîp ®Ó gi¶m øng suÊt trong èng khi th¶.- CÊu t¹o: thêng cã d¹ng ®o¹n th¼ng ë níc n«ng hoÆc lµ mét ®o¹n cong hay tæ hîp nhiÒu ®o¹n th«ng qua khíp nèi.- Trªn Stinger bè trÝ çc con l¨n ®Ó ®ì èng.- B¸n kÝnh cong cña Stinger kh«ng gi¶m h¬n mét giíi h¹n x¸c ®Þnh nhê thiÕt bÞ chÆn h·m (Stoper)

+/ Phương pháp di chuyển:

- Tµu ®îc gi÷ æn ®Þnh vµ di chuyÓn b»ng çc neo. VÝ dô nh tiÕn lªn b»ng çch thu neo tríc vµ nh¶ neo sau.

- Sè lîng neo tõ 6 ®Õn 8 neo

- Çc neo ®îc th¶ b»ng tµu dÞch vô

- Mét sè tµu cã ch©n vÞt ®Ó di chuyÓn b×nh thêng, mét sè kh«ng cã.


–

+/ Vị trí của dây chuyền hàn:

- D©y chuyÒn hµn ®îc ®Æt ë bªn c¹nh tµu hoÆc chÝnh gi÷a trôc th©n tµu

- VÞ trÝ d©y chuyÒn cã ¶nh hëng lín ®Õn æn ®Þnh cña hÖ tµu – èng khi thi c«ng.

- VÞ trÝ bªn c¹nh: hîp lý c¶ vÒ mÆt b»ng, h¹n chÕ vÒ tÝnh æn ®Þnh – ngîc l¹i so víi vÞ trÝ trung t©m.

+/ HÖ thèng phô trî:- Th«ng thêng thi c«ng th¶ èng b»ng tµu chuyªn dông cÇn cã sù hç trî cña c¸c tµu dÞch vô.

- Tµu vËn chuyÓn, h¹ vµ kÐo neo

- Tµu vËn chuyÓn èng rêi

- Tµu dÞch vô lÆn, monitoring, ROV

- Mét sè tµu th¶ èng lo¹i lín cã trang bÞ s½n hÖ thèng hç trî lÆn vµ ®Þnh vÞ


+/ Thi c«ng ®iÓm ®Çu vµ ®iÓm cuèi tuyÕn:§Çu èng ®îc hµn vµo ®Çu kÐo th«ng qua çp ®îc m¾c vµo

platform hoÆc vµo neo chÐo khi kh«ng cã platform, cã t¸c dông ®¶m b¶o lùc c¨ng trªn èng gióp èng kh«ng bÞ qu¸ øng suÊt. Tµu di chuyÓn vÒ phÝa tríc nhê viÖc nh¶ çp phÝa sau vµ thu çp phÝa tríc b»ng çc têi kÐo. Sau khi tµu dÞch chuyÓn ®îc mét ®o¹n ®ñ lín sao cho lùc ma s¸t gi÷a ®Êt nÒn vµ ®êng èng c©n b»ng víi lùc kÐo trªn tµu th× tiÕn hµnh th¶ èng hoµn toµn nh b×nh thêng.

T¹i ®iÓm cuèi tuyÕn, hµn ®Çu kÐo vµo èng, g¾n phao ®¸nh dÊu, buéc d©y çp vµo ®Çu kÐo vµ th¶ èng qua stinger. Khi ®Çu èng ®· ch¹m ®¸y th× c¾t çp vµ kÕt thóc th¶ èng.

b) Phương pháp thi công dùng tàu thả ống có trống cuộn ống (Reel-Barge

Methode)

+/ Nội dung:

Ống đã được gia công sẵn trên bờ và được kiểm tra rồi cuộn vào một trống

(trống đứng hoặc trống nằm ngang). Tàu vừa di chuyển vừa quay thả ống qua

Stinger xuống biển.

Khi thả ống thì đường ống bị rung động do đó thì hệ số sử dụng vật liệu chỉ

còn 85%, kể đến hiệu ứng động. Các ống trong trống cuộn là các ống mềm.

+/ Ưu điểm:

– Các ống được thi công liên tục, thời gian thi công nhanh.

– Các ống được gia công sẵng trên bờ, thuận lợi cho việc kiểm tra.

– Có thể đồng thời thả từ hai ống hoặc nhiều hơn hai ống cùng một lúc.

– Áp dụng cho mọi đường kính ống.

+/ Nhược điểm:

– Chỉ thích hợp với vùng nước nông (nếu dùng trống đứng thì có thể áp dụng

cho vùng nước sâu).


– Thi công phụ thuộc vào thời tiết.

– Đường kính ống thả sẽ bị phụ thuộc vào đường kính trống và kích thước tàu.

– Phạm vi áp dụng:

– Áp dụng cho trường hợp tuyến ống dài, liên tục.

– Thích hợp vùng nước nông.

Tµu th¶ èng cã trèng cuén ngang


Tµu th¶ èng cã trèng cuén ®øng

c) Phương pháp kéo ống

+/ Nội dung:

Theo phương pháp này sẽ có 4 cách để thi công. Các phân đoạn ống được

nối liên tiếp thành những đoạn dài phụ thuộc vào khả năng của tàu kéo. Sau đây

là 4 phương pháp kéo ống:

+/ Phương pháp kéo ống trên mặt nước.(Surface Tow)

C¸c ph©n ®o¹n èng ®îc nèi liªn tiÕp thµnh nh÷ng ®o¹n dµi phô thuéc vµo kh¶ n¨ng cña tµu kÐo. §Ó duy tr× ®îc møc næi s¸t mÆt cÇn cã hÖ thèng ponton ®Ó n©ng ®ì èng. HÖ thèng ponton t¹o thµnh nh÷ng gèi ®ì, èng ph¶i lµm viÖc nh mét dÇm liªn tôc. C¸c ®o¹n èng ®îc kÐo ra vÞ trÝ thi c«ng nhê tµu kÐo vµ tµu gi÷.

¦u ®iÓm:

- Thi c«ng trªn biÓn t¬ng ®èi nhanh

- Yªu cÇu søc kÐo kh«ng qu¸ lín.


- Mäi c«ng viÖc hµn, kiÓm tra ®îc thùc hiÖn trªn bê do vËy

®êng èng cã chÊt lîng cao.

- ChØ cÇn mét lo¹i phao phôc vô cho c«ng t¸c thi c«ng th¶

èng. Phao cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n.

Nhîc ®iÓm

- §ßi hái mÆt b»ng thi c«ng trªn bê lµ lín, ®é dèc cña b·i chÕ

t¹o ph¶i nhá.

- Ph¶i chÕ t¹o hÖ thèng ponton vµ çc thiÕt bÞ phô trî cho

c«ng t¸c l¾p ghÐp çc ponton vµo ®êng èng.

- ViÖc thi c«ng sÏ lµ bÊt lîi khi thi c«ng tuyÕn èng xa khu vùc

b·i l¾p r¸p do thêi gian di chuyÓn trªn biÓn dµi.

- G©y c¶n trë çc ho¹t ®éng d©n sù trªn biÓn nh sù ®i l¹i

cña çc tµu thuyÒn, çc ho¹t ®éng ®¸nh ç ...vv.

Phạm vi sử dụng:

– Áp dụng cho vùng nước nông.

– Tàu kéo có công suất thấp.

– Tuyến ống ngắn.

– Không hoạt động được trong vùng có chiều cao sóng lớn.

+/ Phương pháp kéo ống sát mặt nước.(Below-Surface Tow)

§Ó h¹n chÕ bít t¸c ®éng cña sãng - dßng ch¶y vµ sù c¶n trë giao th«ng hµng h¶i, nguêi ta bè trÝ cho èng næi çch mÆt biÓn mét kho¶ng tuú theo thiÕt kÕ nhê hÖ thèng phao n©ng vµ hÖ thèng phao ®iÒu chØnh kho¶ng çch. C«ng t¸c kÐo èng còng sö dông tµu kÐo vµ tµu gi÷. ¦u ®iÓm:

- Thi c«ng trªn biÓn t¬ng ®èi nhanh

- H¹n chÕ ®îc ¶nh hëng cña sãng - dßng ch¶y

- Ýt ¶nh hëng ®Õn çc ho¹t ®éng hµng h¶i.

Nhîc ®iÓm:


- §ßi hái mÆt b»ng thi c«ng trªn bê lµ lín, ®é dèc cña b·i chÕ

t¹o ph¶i nhá.

- Ph¶i chÕ t¹o hÖ thèng ponton vµ çc thiÕt bÞ phô trî cho

c«ng t¸c l¾p ghÐp çc ponton vµo ®êng èng.

- ViÖc thi c«ng sÏ lµ bÊt lîi khi thi c«ng tuyÕn èng xa khu vùc

b·i l¾p r¸p do thêi gian di chuyÓn trªn biÓn dµi.

- Ph¶i sö dông ®ång thêi hai lo¹i phao.

- Yªu cÇu søc kÐo lín h¬n ph¬ng ph¸p kÐo èng trªn mÆt.

Thi công bằng phương pháp kéo ống sát mặt biển.

+/ Phương pháp kéo ống trên đáy biển.(Bottom Tow)

Ph¬ng ph¸p nµy dùa trªn nguyªn t¾c nèi èng chung nh çc ph¬ng ph¸p kÐo ë trªn. Trong qu¸ tr×nh kÐo, èng sÏ trùc tiÕp tiÕp xóc víi ®¸y biÓn vµ kh«ng cÇn sù hç trî cña hÖ thèng phao n©ng.¦u ®iÓm:

- §¬n gi¶n, kh«ng ®ßi hái çc ph¬ng tiÖn phô trî.

- Ýt chÞu t¸c ®éng cña dßng ch¶y vµ sãng.

- Khi gÆp ®iÒu kiÖn bÊt lîi vÒ thêi tiÕt cã thÓ ®Ó èng díi

®¸y biÓn mµ kh«ng sî h háng.

- ThuËn lîi cho viÖc l¾p ®Æt tuyÕn èng.

Nhîc ®iÓm:- Qu¸ tr×nh thi c«ng dÔ gÆp çc sù cè do va vµo çc chíng

ng¹i vËt däc tuyÕn.Nhóm 1L p 53cb2ớ 71

- Vá èng bÞ h h¹i nhiÒu trong qu¸ tr×nh kÐo èng.

- §êng èng chÞu ma s¸t lín víi ®¸y nªn cÇn cã tµu cã søc kÐo

lín.

- Ph¬ng ph¸p nµy chØ thÝch hîp cho nh÷ng tuyÕn èng gÇn

bê, ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt thuËn lîi, ®¸y biÓn t¬ng ®èi b»ng

ph¼ng.

Phạm vi áp dụng:

– Với mọi độ sâu nước.

– Địa hình bằng phẳng.

– Được sử dụng rộng rãi trong trường hợp thi công trong cảng hoặc qua

sông.

– Có thể thi công được trong điều kiện thời tiết xấu.

Thi công bằng phương pháp kéo trên đáy biển.

+/ Phương pháp kéo ống sát đáy biển.(off-Bottom Tow)

Ph¬ng ph¸p nµy cho phÐp kÐo èng næi trªn mÆt ®¸y biÓn mét ®o¹n gióp gi¶m bít ma s¸t gi÷a èng vµ ®¸y, ®ång thêi vÉn gi÷ ®ùoc u ®iÓm h¹n chÕ t¸c ®éng cña sãng - dßng ch¶y lªn èng. §Ó duy tr× ®îc ®é cao cÇn thiÕt th× ngêi ta sö dông hÖ thèng phao n©ng kÕt hîp víi xÝch ®iÒu chØnh. Khi èng bÞ ch×m thÊp xuèng, chiÒu dµi xÝch tù do gi¶m lµm gi¶m tæng träng lîng


èng, lùc ®Èy næi sÏ lµm èng n©ng lªn vÒ vÞ trÝ c©n b»ng. NÕu èng bÞ n©ng lªn, chiÒu dµi xÝch tù do t¨ng lµm t¨ng tæng träng lîng èng, èng sÏ ch×m xuèng vÒ vÞ trÝ c©n b»ng. ¦u ®iÓm:

- Gi¶m tèi thiÓu t¸c ®éng cña m«i trêng.

- Kh«ng g©y ¶nh hëng ®Õn çc ho¹t ®éng cña tµu thuyÒn

trªn biÓn.

- Yªu cÇu søc kÐo nhá h¬n ph¬ng ph¸p kÐo trªn ®¸y biÓn.

Nhîc ®iÓm:- Ph¬ng ph¸p nµy tá ra kh«ng kinh tÕ cho nh÷ng vïng níc

s©u, do ¸p lùc thuû tÜnh lín dÉn ®Õn yªu cÇu ®é bÒn cho

hÖ thèng phao lµ ®¸ng kÓ, chi phÝ hÖ phao xÝch lín.

- Khã xö lý khi cã sù cè x¶y ra.

Phạm vi sử dụng:

– Áp dụng cho vùng nước trung gian và vùng nước nông.

Thi công bằng phương pháp kéo ống sát đáy biển

3. Thi công ống đứng (riser).

Thi công lắp đặt ống đứng lên khối chân đế.

Riser ®îc g¾n vµo çc thanh dµn trªn mÆt khèi ch©n ®Õ th«ng qua çc kÑp sö dông bul«ng. VÞ trÝ kÑp vµ cÊu t¹i cña nã cÇn ®îc tÝnh to¸n tríc khi thiÕt kÕ riser.

§Ó l¾p ®Æt riser lªn kÕt cÊu ®Õ cã hai ph¬ng ph¸p sau :


+/ Thi c«ng l¾p ®Æt Riser ®ång thêi víi viÖc chÕ t¹o khèi ch©n ®Õ

Thi c«ng theo lo¹i nµy lµ èng ®øng ®îc l¾p ®Æt cïng víi çc thanh dµn t¹i vÞ trÝ thiÕt kÕ ngay t¹i b·i l¾p r¸p chÕ t¹o khèi ch©n ®Õ.

¦u ®iÓm:- Thêi gian thi c«ng nhanh vµ ®¬n gi¶n.- ChÊt lîng thi c«ng cao.

Nhîc ®iÓm:- Thi c«ng theo kiÓu nµy chØ ¸p dông cho nh÷ng dµn míi x©y dùng víi riser ®îc dù trï thiÕt kÕ tríc.- ViÖc tiÕn hµnh nèi èng ®øng víi èng ngÇm ph¶i thùc hiÖn díi biÓn nªn cã thÓ khã kh¨n h¬n.

+/ Thi c«ng Riser ®îc tiÕn hµnh cïng víi thi c«ng r¶i èng

Theo ph¬ng ph¸p nµy, riser ®îc chÕ t¹o vµ thi c«ng cïng víi thi c«ng r¶i èng ngÇm. C«ng t¸c l¾p ®Æt riser lªn jacket vµ nèi riser víi èng ngÇm ®îc thùc hiÖn cïng lóc, thêng lµ sau khi r¶i xong èng ngÇm.

ViÖc ®a riser vµo vÞ trÝ trªn khèi ch©n ®Õ thêng ®îc thøc hiÖn b»ng tµu cÈu kÕt hîp víi çc puly ®Þnh vÞ vµ têi kÐo.¦u ®iÓm:

- Chñ ®éng thi c«ng ®èi víi çc ®êng èng míi.Nhîc ®iÓm:

- C«ng t¸c thi c«ng tèn thêi gian vµ chi phÝ.- ChÊt lîng thi c«ng kh«ng ®¶m b¶o nh thi c«ng cïng víi jacket.- CÇn sö dông tµu chuyªn dông.


Thi công nối ống riser với đường ống ngầm.

+/ Nèi èng b»ng mÆt bÝch

Sö dông ph¬ng ph¸p nèi mÆt bÝch víi hai ®o¹n èng cÇn nèi lµ riser vµ ®Çu èng ngÇm. Theo ®ã, èng ®øng vµ ®Çu èng ngÇm ®îc g¾n s½n mÆt bÝch, sau ®ã nèi èng ngÇm víi èng ®øng b»ng mÆt bÝch nh ®· tr×nh bµy ë bµi tríc.

Ph¬ng ph¸p nµy sö dông ®îc trong c¶ hai trêng hîp khi riser ®· ®îc l¾p tríc trªn dµn hoÆc thi c«ng l¾p riser cïng víi thi c«ng r¶i èng.


+/ Nèi èng ngÇm víi èng ®øng b»ng ph¬ng ph¸p hµn trªn mÆt níc.

Ph¬ng ph¸p nµy sö dông khi ®ång thêi r¶i èng vµ l¾p èng ®øng. Quy tr×nh thùc hiÖn nh sau:

- èng ngÇm ®îc th¶ ®Õn s¸t dµn- Tµu th¶ èng dïng cÈu Davit cã thÓ kÕt hîp víi phao ®a èng

ngÇm lªn boong.èng ngÇm ®¬c hµn nèi víi ®o¹n èng cong, sau ®ã hµn èng ®øng víi èng cong.

- CÈu èng ®øng vµ èng ngÇm s¸t vµo dµn cã sù hç trî cña c¸p vµ puly ®Þnh vÞ.

- Cè ®Þnh èng ®øng vµo dµn b»ng kÑp øng dông vµ u nhîc ®iÓm:

- Cã thÓ sö dông víi èng cã ®êng kÝnh 30”, t¹i ®é s©u ®Õn kho¶ng 110m.

- Kh¸ phæ biÕn ë ViÖt Nam- Cã u ®iÓm lµ ®¬n gi¶n vµ chi phÝ thÊp

+/ Ph¬ng ph¸p èng ch÷ J thuËn.

Néi dung ph¬ng ph¸p nh sau:

- Mét èng h×nh ch÷ J ®îc ®Æt s½n trªn thµnh Jacket- Hµn ®Çu kÐo vµo cuèi èng ngÇm- èng ngÇm ®îc kÐo qua èng ch÷ J lªn thîng tÇng b»ng c¸p

vµ cÈu hoÆc têi bè trÝ trªn thîng tÇng- Th«ng thêng miÖng ch÷ J ®Æt cao h¬n ®¸y biÓn mét

®o¹n ®Ó gi¶m bít ®é cong cña èng ngÇm- Cã thÓ kÐo cïng lóc nhiÒu èng ngÇm qua 1 J tube- NhiÒu J tube kh¸c nhau cã thÓ ®îc chÕ t¹o s½n cïng víi

Jacket.øng dông vµ u nhîc ®iÓm:

- Lµ ph¬ng ph¸p thÝch hîp ë cïng níc s©u- CÇn lu ý vÊn ®Ò ¨n mßn cña èng


- H¹n chÕ cña ph¬ng ph¸p lµ ®é bÒn cña èng ngÇm khi kÐo qua J tube vµ ¶nh hëng cña qu¸ tr×nh kÐo lªn kÕt cÊu jacket.

+/ Ph¬ng ph¸p èng ch÷ J ngîc.

Néi dung ph¬ng ph¸p nh sau:- T¬ng tù nh ph¬ng ph¸p èng ch÷ J, chØ kh¸c lµ èng ®îc

kÐo theo chiÒu ngîc l¹i tõ Topside xuèng ®¸y biÓn- Søc kÐo ®îc cung cÊp b»ng tµu kÐo- Ph¬ng ph¸p cã h¹n chÕ lµ tèc ®é thi c«ng chËm vµ c¶n trë

c¸c ho¹t ®éng kh¸c trªn topside. èng ®îc thi c«ng b»ng ph-¬ng ph¸p nµy thêng ph¶i nhá (<12inh) vµ kh«ng bäc bª t«ng.

+/ Ph¬ng ph¸p guèc uèn

Ph¬ng ph¸p nµy ®îc h·ng Shell ph¸t triÓn vµ sö dông ë biÓn B¾c. Guèc uèn lµ thiÕt bÞ cã h×nh cong ®Òu ®îc l¾p s½n c¹nh ®¸y khèi ch©n ®Õ. Khi sö dông ph¬ng ph¸p nµy th× èng ngÇm ®îc dïng lu«n lµm èng ®øng.


Tr×nh tù:

- Th¶ èng ngÇm vît qu¸ Platform- KÐo ®Çu èng ngÇm ®Õn vÞ trÝ th¼ng ®øng qua guèc

uèn. Guèc uèn cã t¸c dông ®Þnh h×nh èng ngÇm theo h×nh d¹ng mong muèn.

- Cè ®Þnh èng vµo Platform b»ng kÑp¦u ®iÓm:

- øng dông ®îc ë vïng níc s©u- Kh«ng cÇn dïng thî lÆn

Lựa chọn phương án thi công

Cơ sở của việc lựa chọn phương án.

Cơ sở của việc lựa chọn phương án thi công chủ yếu dựa trên các thông số sau:

– Dạng địa hình, địa chất toàn tuyến ống.

– Độ sâu nước và điều kiện khí tượng hải văn.

– Độ xa bờ của tuyến ống.

– Chức năng của tuyến ống.

– Kích thước đường ống cho phép lựa chọn phương án dùng stinger hay

dùng phao.

– Trang thiết bị phục vụ thi công.

– Thời gian thi công.

– Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, điều kiện về nhân lực

Lựa chọn phương án.

Từ ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng của từng phương pháp nêu trên kết hợp

với điều kiện đề bài:

- Độ sâu nước thiết kế là 47.09m.

- Chiều cao sóng thiết kế Hs = 8.6m.

- Chiều dài tuyến ống L = 1875m.


- Đường kính ống D = 356 x 18.8mm.

Dựa vào điều kiện thực tế của với những khả năng thi công của xí nghiệp

xây lắp dầu khí Việt Xô ta chọn phương án thi công thả ống bằng tàu thả ống.

Đây là một phương pháp phổ biến đã được thực hiện nhiều ở Việt Nam nên rất

thuận lợi cho thi công tuyến ống. Thiết bị dùng để thả ống là tàu thả ống Côn Sơn,

loại tàu này đáp ứng được đầy đủ các chỉ số kỹ thuật, trang thiết bị. Đặc biệt tàu có

trang bị một hệ thống cần cẩu lớn, có đầy đủ dây chuyền lắp ráp và kiểm tra ống.

Điểm hạn chế của tàu là chỉ thi công được trong điều kiện thời tiết mà chiều cao sóng không cao quá 1.5m theo hướng mũi tàu và 1.25m theo hướng thân tàu( ngang tàu). Nếu chiều cao sóng vượt quá 2.7m và 1.8m theo các phương tương ứng thì phải dừng thi công, hàn đầu kéo ống vào đầu ống và thả xuống biển, đánh dấu lại bằng phao tiêu.


Mục Lục

Chương 1: Giới thiệu chung......................................................................................1

I. Giới thiệu các công trình đường ống hiện có ở mỏ Bạch Hổ.................................1

II. Các công trình hiện có trong hệ thống khai thác ở mỏ Bạch Hổ..........................1

III. Mô tả công nghệ liên quan đến tuyến đường ống thiết kế...................................2

Chương 2: Tính toán thiết kế.....................................................................................4

I. Xác định chiều dày ống theo 2 bài toán..................................................................5

1. Đường ống chịu áp lực trong.................................................................................5

2. Điều kiện ổn định đàn hồi của đường ống...........................................................14

II.Kiểm tra ổn định vị trí của đường ống ................................................................20

1. Hiện tượng mất ổn định của đường ống..............................................................20

2. Tính toán..............................................................................................................20

a. Phương pháp 1: Theo tài liệu DnV RPE-305-1988...........................................23

b. Phương pháp 2 : Theo Moussilli-1981..............................................................34

III. Xác định nhịp treo cho phép đối với đường ống ..............................................43

1. Hiện tượng...........................................................................................................43

2. Bài toán tĩnh ( Kiểm tra độ bền của đường ống khi đi qua hố lõm )...................44

3. Bài toán động ( Bài toán cộng hưởng dòng xoáy)...............................................49

IV. Phương án chống ăn mòn cho đường ống.........................................................53

1. Tổng quan về hiện tượng ăn mòn........................................................................53

2. Chống ăn mòn bị động.........................................................................................54

3. Chống ăn mòn chủ động......................................................................................55

4. Phương pháp bảo vệ kết hợp................................................................................57

Chương 3: Thi công đường ống...............................................................................59

1. Nhận xét chung....................................................................................................59

2. Thi công thả ống( ống ngầm)...............................................................................59


a. Phương pháp thả ống bằng tàu thả ống..............................................................60

b. Phương pháp thi công dùng tàu thả ống có trống cuộn ống..............................63

c. Phương pháp kéo ống.........................................................................................65

3. Thi công ống đứng(riser).....................................................................................69

---------------- Robinking ---------------


thuyet minh

Documents