đồ án môn họcbộ môn kỹ thuật xdctb & đường ống bể chứa đường ống – bể chứa

Ở giai đoạn này các sản phẩm sẽ được khai thác và vận chuyển đến những nơi sử lý như các dàn trung tâm, các dàn công nghệ,hoặc chúng được đưa đến các bể chứa thông qua hệ thống đường ống

PHẦN I: Các số liệu phục vụ thiết kế

Đường ống dẫn Gaslift từ BK8-BK4 của mỏ Bạch Hổ nằm trong vùng phía Đông thềm lục địa Việt Nam, cách bờ biển Vũng Tàu 120km, ảnh hưởng chính đến điều kiện khí tượng – thuỷ văn vùng này là chế độ gió mùa: Gió mùa Đông- Bắc (mùa đông) và gió mùa Tây Nam( mùa hè) Các số liệu phục vụ tính toán được trình bày trong các bảng thống kê sau:

Phụ lục 1: Phụ lục chiều cao sóng đáng kể với chu kỳ lặp N năm

- Mực nước thấp nhất: d = 54 m

Trọng lượng riêng của khí: 148 kG/m3

Trọng lượng riêng của dầu: 890 kG/m3

Trọng lượng riêng của nước biển:1025 kG/m3

Trọng lượng riêng của bê tông: 3040 kG/m3

Trọng lượng riêng của thép ống: 7850 kG/m3

Trọng lượng riêng của hà bám: 1300 kG/m3

Sai số chiều dài do chế tạo: -5%  10%

Mác vật liệu : Vật liệu thép ống API 5L X52

Phụ lục 6: Các thông số về tuyến ống

Mã Tên tuyến ống Loại đường

ống

Chiều dài (m)

Đường kính (mm)

Áp suất (at)

PHẦN II: GIỚI THIỆU CHUNG

2.1 Các khâu trong quá trình khai thác dầu khí

Công nghệ khai thác dầu khí trên thế giới nói chung, ở Việt Nam và ở mỏ Bạch Hổ nói riêng đều phải trai qua ba công đoạn sau đây:

Giai đoạn1:Thượng nguồn.

Là giai đoạn khảo sát và thăm dò dầu khí, bằng các phương pháp kỹ thuật người ta có thể xác định được chính xác nơi nào có dầu và trữ lượng là bao nhiêu

Từ đó người ta đi đến quyết định có khai thác hay không, nếu trữ lượng đủ lớn để khai thác thì tai đó các công trình khai thác dầu khí như các hệ thống dàn khoan và

hệ thống đường ống sẽ được xây dựng

Giai đoạn 2:Trung nguồn

Ở giai đoạn này các sản phẩm sẽ được khai thác và vận chuyển đến những nơi sử lý như các dàn trung tâm, các dàn công nghệ,hoặc chúng được đưa đến các

bể chứa thông qua hệ thống đường ống ở giai đoạn khai thác nó sẽ được phân

thành hai thời kỳ khai thác khác nhau đó là:

-Thời kỳ khai thác sơ cấp là thời kỳ đầu khi mà áp lực ở giếng là đủ lớn để

đẩy sản phẩm dầu khí lên đến nơi chế biến

-Thời kỳ khai thác thứ cấp là thời kỳ mà giếng không còn đủ áp lực để đẩy sản phẩm dầu khí đến nơi chế biến Nhưng trữ lượng của nó vẫn còn khá lớn có thể vẫn tiếp tục khai thác được Khi đó người ta sử dụng công nghệ bơm nước ép vỉa với áp lực đủ mạnh xuống giếng để tiếp tục khai thác

Giai đoạn 3: Hạ nguồn

Ở giai đoạn này các sản phẩm dầu mỏ sau khi đã được chế biến nó sẽ được đưa đến nhưng trung tâm tiêu thụ như những trạm dót dầu không bến hoặc là

2.2 Các giai đoạn khai thác dầu khí

Thiết kế xây dựng khu khai thác dầu khí cần được xem như một tổ hợp công nghệ đồng nhất, đảm bảo thu được sản phẩm có chất lượng đạt yêu cầu với chi phí cho khai thác, thu gom xử lý và vận chuyển sản phẩm tối thiểu Hệ thống này bao gồm các quy trình công nghệ:

Thu gom, vận chuyển và đo các sản phẩm các giếng khai thác trên mổ

Tách sơ bộ các sản phẩm từ các giếng

Xử lý dầu

Xử lý nước thải và các loại khác cho hệ thống duy trì áp suất vỉa

Tiếp nhận và đo lường dầu

Xử lý khí

Các công trình công nghệ thu gom và vận chuyển sản phẩm của các giếng cần phải đảm bảo:

Đo được sản phẩm khai thác

Phân bố các dòng dầu theo các tính chất lý hoá và theo công nghệ vận chuyển

Độ kín của công tác thu gom và vận chuyển dầu khí

2.3 Giới thiệu các công trình khái thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ:

2.3.1 Các loại dàn:

Để phục vụ cho khoan thăn dò và khai thác dầu khí ngoài biển ở mỏ Bạch

Hổ, xí nghiệp liên doanh VietXoPetro đã xây dựng nhiều công trình phục vụ cho công tác khai thác, vận chuyển và chứa đựng dầu khí.Như các hệ thống các dàn khoan biển và hệ thống các đường ống ngầm

Hiện nay tại mỏ Bạch Hổ có hệ thống đường ống ngầm và các dàn như sau:

- 10 giàn MSP (MSP 1; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11)

- 1 giàn công nghệ trung tâm CCP

- 9 giàn BK (BK 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9)

- 4 tàu chứa dầu (trạm rót dầu không bến)

Ngoài ra còn có các giàn nén khí lớn nhỏ, giàn bơm nước ép vỉ Trong thời gian tới sẽ tiến hành xây dựng thêm một số công trình nữa

* Về mặt cấu tạo : giàn bao gồm phần móng trụ và phần thượng tầng

- Phần móng trụ gồm 1 hoặc nhiều khối chân đế nối với nhau bằng các Blok Modul ở phía trên và cố định xuống đáy biển bằng hệ thống cọc KCĐ cấu tạo dưới dạng lưới thép khung không gian làm từ các thép ống, xung quanh chân đế có hệ thống cọc phụ nằm bên ngoài các ống chính, các cọc chính được lồng bên trong các ống chính, phần dưới chân đế ở từng cọc trụ có các nguồn dẫn hướng cho các cọc phụ

- Kết cấu thượng tầng: Bao gồm những Block và những Modul riêng rẽ làm thành nhiều tầng và được trang bị những thiết bị công nghệ cần thiết phục vụ cho công tác khoan khai thác, vận chuyển và chứa đựng dầu khí, những trang thiết bị

+ Mỗi chân đế có 8 ống chính có đường kính 812.8 x 20.6 mm, phần dưới của chân đế ở từng cọc trụ chính có 2 ống dẫn hướng cho các cọc phụ

+ Các phần tử cấu thành mạng panel và ống giằng ngang chân đế làm từ các ống có đường kính từ 426 x 12 mm đến 720 x 16 mm ở những chỗ tiếp giáp giữa đáy biển với cọc chính và cọc phụ được bơm trám bằng cement

+ Module sàn chịu lực (MSF) là các dầm thép tổ hợp Do điều kiện thi công ngoài biển kết cấu này được chia làm 3 phần riêng biệt Một phần liên kết hai phần kia thành 1 sàn chịu lực thống nhất Phần không gian trống giữa các dầm của module chịu lực dùng để đặt các thùng chứa với các chức năng khác nhau phục vụ cho các quy trình công nghệ thực hiện ở trên dàn

+ Móng khối chân đế là các cọc thép ống có đường kính 720 x 20 mm Các cọc được đóng gồm 16 cọc chính và 32 cọc phụ

+ Thượng tầng của MSP nặng 1000 tấn, trọng lượng mỗi chân 1200 tấn, trọng lượng cọc cho mỗi dàn 1500 tấn

+ Kết cấu thượng tầng: Được thực hiện theo thiết kế 16716 của trung tâm CORALL bao gồm những Block và những Modul riêng rẽ làm thành nhiều tầng và được trang bị những thiết bị công nghệ cần thiết phục vụ cho công tác khoan khai thác, vận chuyển và chứa đựng dầu khí, những trang thiết bị này phụ thuộc vào quy

mô công trình Thành phần của kết cấu thượng tầng gồm có tổ hợp khoan khai thác, năng lượng và khu nhà ở

- phần kết cấu phần chân đế giàn BK là kết cấu giàn khung thép không gian dạng hình trụ, chúng được cấu tạo từ thép ống có đường kính khác nhau, thường có

4 panel, phần móng dùng cọc đóng sâu vào trong đất trong trường hợp khác có thể

có cọc phụ, trong trường hợp này phần dưới của chân đế các cọc chính và cọc phụ được luồn bên trong bằng vòng cao su

- Phần thượng tầng bao gồm hệ thống các Block và Modul riêng rẽ, giàn BK chủ yếu phục vụ cho công tác khoan khai thác Trên phần thượng tầng gồm các Block nhà ở, và block công nghệ phục vụ công tác khoan

và cũng là mỏ Việt Nam trực tiếp 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

120 km do Xí nghiệp liên doanh dầu khí VietsoPetro khai thác Tháng 6 năm 1986

thu hồi được do khai thác cùng với dầu của toàn mỏ khoảng 31.8 tye m3 khí đồng hành của mo Bạch Hổ được đưa vào sử dụng cho các công trình cảu nhà máy Bà Rịa từ tháng 5 năm 1995 và cho nhà máy Phú Mỹ 2,1 từ tháng 2 năm 1997 và tương lai là các khu công nghiệp của Vũng Tàu như Vedan, Kidwell…

2.3.5 Dàn công nghệ trung tâm:

Dàn công nghệ trung tâm là tổ hợp các thiết bị công nghệ vừa và nhỏ thành một cụm tổ hợp công nghệ phục vụ cho công tác khai thác và sơ chế sản phẩm dầu

& khí khai thác được tại mỏ Dàn công nghệ trung tâm bao gồm các bộ phận sau:

Dàn công nghệ

Dàn nhẹ BK

Hệ thống các cầu dẫn nối các dàn với nhau

Cần đuốc (Fakel) và các đường ống tựa trên các block chân đế

Chức năng chính của dàn công nghệ trung tâm là:

Thu gom tách lọc các sản phẩm từ các dàn BK, dàn MSP

Xử lý dầu thô thành dầu thương phẩm và bơm đến các trạm UBN

Xử lý nước thải đảm bảo điều kiện vệ sinh môi trường theo tiêu chuẩn quốc

tế rồi thải xuống biển

Xử lý sơ bộ khí đồng hành và dẫn chúng vào các trạm nén khí

2.3.6 Hệ thống các dàn nén khí

Bao gồm các trạm nén khí áp lực cao và thấp có chức năng nén khí đồng hành để đưa vào bờ và phục vụ công nghệ gaslift

2.4 Giới thiệu các công trình đường ống hiện có tại mỏ Bạch Hổ

Mỏ Bạch Hổ nằm trong lô 09-1 thuộc khu vực bể Cửu Long do xí nghiệp liên doanh dầu khí VIETSOVPETRO khai thác Tháng 6 năm 1986 dòng dầu khí đầu tiên được khai thác trong tầng trầm tích Mioxen cuả mỏ Bạch Hổ, năm 1988 phát hiện dầu khí trong tầng đá móng Granite nứt nẻ, Tổng trữ lượng dầu khí thu

hồi được do khai thác cùng với dầu của toàn mỏ là khoảng 31,8 tỷ m3 khí đồng hành của mỏ Bạch Hổ được đưa vào sử dụng cho các nhà máy Bà Rịa từ tháng 5 năm 1995 và cho nhà máy Phú Mỹ 2,1 từ tháng 2 năm 1997 và tương lai là các khu công nghiệp Vũng Tàu như Vedan, Kidwell… Để khai thác và thăm dò dầu khí tại khu mỏ Bạch Hổ, xí nghiệp liên doanh dầu khí VIETSOPETRO đã xây dựng tại đây một hệ thống dàn khoan và hệ thống đường ống nhằm phát triển mỏ Hiện nay

4 trạm rót dầu không bến: UBN1, UBN2, UBN3, UBN4 đã xây dựng

Dàn nén khí lớn, dàn nén khí nhỏ, dàn bơm nứơc ép vỉa

Ngoài ra còn có hơn 70 đường ống dẫn dầu và dẫn khí các loại

Trong tương lai mỏ Bạch Hổ sẽ có thêm nhiều tuyến ống mới

Tổng chiều dài toàn đường ống ngầm ở mỏ Bạch Hổ hiện nay là trên 200 km với xu thế mở rộng của mỏ Xí nghiệp liên doanh dầu khí đang cải tạo những dàn MSP trước đó và lắp đặt thêm các thiết bị khai thác, xây dựng mới một số dàn nhẹ.Có thể kể đến:

Tính đến tháng 4 năm 1998 mỏ Bạch Hổ có một hệ thống đường ống bao gồm:

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

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

18 tuyến ống dẫn GASLIFT với tổng chiều dài 28,81km

Tổng chiều dài đường ống ngầm ở mỏ Bảch Hổ tính đến thánh 4 năm 1998

là 162,25km

Đến thời gian hiện nay, theo thiết kế của viện nghiên cứu khoa học và thiết

kế ở mỏ Bạch Hổ đã đạt được 63734m khoan ống dẫn ngầm trong đó 55916m ống dẫn dầu và 3362m ống dẫn khí Những ống chính được sử dụng để xây dựng ống ngầm là D219x12mm được sản xuất theo GOST 8731-74 từ thép 20 được luyện theo GOST 1050-74

2.5 Hệ thống quy hoạch thiết kế xây dựng:

Thiết kế xây dựng khu khai thác dầu khí cần được xem như một tổ hợp công nghệ đồng nhất, đảm bảo thu nhận được sản phẩm có chất lượng đạt yêu cầu với chi phí cho khai thác, thu gom xử lý và vận chuyển sản phẩm tối thiểu Hệ thống này bao gồm các quy trình công nghệ:

- Thu gom, vận chuyển và đo các sản phẩm các giếng khai thác trên mổ

- Tách sơ bộ các sản phẩm từ các giếng

- Xử lý dầu

- Xử lý nước thải và các loại khác cho hệ thống duy trì áp suất vỉ

- Tiếp nhận và đo lường dầu

- Xử lý khí

Các công trình công nghệ thu gom và vận chuyển sản phẩm của các giếng cần phải đảm bảo:

- Đo được sản phẩm khai thác

- Phân bố các dòng dầu theo các tính chất lý hoá và theo công nghệ vận chuyển

- Độ kín của hệ thống thu gom và vận chuyển dầu khí phải đảm bảo tránh thất thoát và phải đảm bảo không bị ô nhiễm môi trường

- Sử dụng các hệ thống đường ống chuyên dụng để tách pha các sản phẩm

- Tính toán khí theo hướng sử dụng

* Những yêu cầu cơ bản để thiết kế, xây dựng và khai thác hệ thống thu gom:

- Sơ đồ công nghệ cần phải chọn thích hợp với các điều kiện khí hậu, địa hình địa chất vùng mỏ, đồng thời phải phù hợp với các tính chất lí hoá, lưu diễn của các sản phẩm khai thác được

- Các thiết bị công nghệ: bơm, nén khí, đo, tách … phải có khả năng cải tiến được

- Các hệ thống thu gom cần phải có khả năng xây dựng mới, cải tạo, sửa chữa nhanh và kinh tế Có thể thay đổi các thông số trong quy trình công nghệ sao cho phù hợp với sự thay đổi trong quá trình khai thác

- Các hệ thống thu gom cần phải cho phép thực hiện đồng thời việc tách pha khí và pha lỏng

- Trong hệ thống thu gom cần phải xét đến khả năng quá tải của một số đường ống công nghệ Do đó để an toàn trong những giai đoạn khai thác khác nhau cần phải thiết kế các đường ống chính với hệ số n =1,5 theo công suất Đường ống của hệ thống thu gom cần phải có những đoạn dự bị, những đường vòng khép kín

để thay đổi dòng đi theo những hướng khác nhau

PHẦN III: TÍNH TOÁN ĐỘ DÀY ỐNG

3.1.Tính toán chiều dày ống theo bài toán đường ống chịu áp lực trong

+ Nguyên tắc tính toán đường ống biển chịu áp lực trong là:

Đảm bảo xét mọi trạng thái làm việc và sự cố của công trình Phải xét nhiều trường

hợp khác nhau

Kể đến các sai số do chế tạo, thi công bằng hệ số an toàn

Kể đến các biến dạng, ăn mòn có thể xảy ra

+ Phương pháp tính được sử dụng ở đây là phương pháp tính theo trạng thái

giới hạn, công thức giải tích

+ Theo quy phạm DnV 2000 áp lực trong phải thoả mãn điều kiện sau:

m sc

b e li

t p p p





) (1

pb,u(x) là khả năng chịu lực trong của đường ống theo TTGH phá

vỡ(nổ) do ứng suất vòng Chúng được tính toán theo công thức:

3

2 2 ) (

x D

x x

2 ) (

,

u u

f x D

x x p



 (1.4)

A u temp u u

u temp y y

f SMTS f

f SMYS f







).

- Trong trạng thái thi công thử áp lực tại nhà máy:

t1 = t - tfab

- Trong điều kiện vận hành:

t1 = t - tfab - tcorr

- SMYS là ứng suất chảy dẻo nhỏ nhất đặc trưng của thép ống

- SMTS là khả năng chịu kéo nhỏ nhất của thép ống

- fy,temp là phần giảm ứng suất chảy dẻo đặc trưng do nhiệt( tra theo đồ thị 5.1 – DnV2000)

- fu,temp là phần giảm khả năng chịu kéo đặc trưng do nhiệt

-  u hệ số cường độ vật liệu được tra bảng 5.1 DnV2000

Hệ số Thông thường Đề nghị bổ sung U

-  A hệ số không đẳng hướng, tra bảng 6.3 theo DnV2000

-  schệ số theo cấp an toàn của công trình, bảng 5.5 DnV2000

- Các cấp an toàn được định nghĩa như bảng sau:

Phân loại cấp an toàn: (căn cứ theo sự phân cấp khu vực, theo phân loại

nhiên liệu đồng thời căn cứ vào các hậu quả của sự cố nếu xảy ra)

Cấp an toàn Định nghĩa

Thấp

Khi sự cố xảy ra không gây thương vong đến con người và hậu quả đối với kinh tế và môi trường là nhỏ

Trung bình

Khi xảy ra sự cố trong điều kiện nhất thời gây ra rủi

ro đối với con người nhưng ảnh hưởng ô nhiễm môi trường là đáng kể hoặc hậu quả kinh tế là lớn

Cao

Là cấp an toàn xảy ra trong điều kiện vận hành công trình,khi xảy ra sự cố sẽ gây thương vong lớn đối với con người, ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường

và có hậu quả lớn về kinh tế chính trị

– Chất vận chuyển là Gaslift, tra bảng 2.1 DnV2000-OS-F101 ta có công trình thuộc loại D

 Tra bảng 2.2 DnV2000-OS-F101 ta có tuyến ống thuộc cả 2 vùng là vùng 1

ftemp (KN/m2)

fy (KN/m2)

fu (KN/m2)

Ta có:

329280 3

2 2 3

2 2

) ( 1

,

x D

x f

x D

x t

2 2 3

2 15 1

2 ) (

,

x D

x f

x D

x x

Vậy chọn giá trị pb = Min{ pb,s(x) , pb,u(t1)} = pb,s(x)

+ Còn áp lực ngoài pe được tính toán theo công thức:

Pe : áp lực ngoài nhỏ nhất ở vùng 1

pe

min

= .hmin trong đó:

 hmin = do – .Hmax (Hmax lấy theo số liệu thống kê 10

năm với trạng thái thử áp và lấy theo số liệu thống kê trong

100 năm với trạng thái vận hành)

3.1.1 Trạng thái thử áp lực (vùng 1 và 2 giống nhau)

.g d0 Hs

p e   cont 

29 524 ) 2 / 7 5 54 (

* 25

15 1 046 1

) ( 29

524 07 10262 )

2 2 58 11713

)

(

1

1 1

t D

t t

.g d0 Hs

p e   cont 

09 516 ) 2 / 3 7 54 (

* 25

329280 3

2 2 2 11157 )

(

1

1 1

t D

t t

) ( 9

516 34 9791 )

b e li





Lấy dấu “=” để tìm t1 ta có:

329280 3

2 2 52 12138 )

(

1

1 1

t D

t t

Vậy từ trên ta chọn chiều dày t1=5.1 (mm)

Chiều dày tính toán của ống:

t =t1+ tfab+ tcorr=5.1+0.05*t+3 Vậy t = 8.53 mm

Kết luận : chọn chiều dày ống lớn nhất từ các trạng thái thử áp và vận hành

 t = 8.53mm tương ứng với trạng thái vận hành vùng 2

Từ catalo về quy cách thép ống theo API Specification 5L ta chọn thép ống

có t = 9.5 mm Các chỉ tiêu của ống thép có t = 9.5 mm như sau:

ĐK ngoài(mm) Bề dày(mm) KL đơn vị(kg/m)

PHẦN IV: CÁC BÀI TOÁN KIỂM TRA

4.1 Điều kiện ổn định đàn hồi của đường ống theo DnV – 2000

4.1.1 Mất ổn định cục bộ của đường ống biển

Khi áp lực bên ngoài lớn hơn áp lực bên trong ống, ứng suất vòng có dấu âm

và gây nén vỏ ống theo phương chu vi Tới một giới hạn nhất định, ứng suất này

gây oằn ống trên tiết diện ngang, thường xảy ra dưới dạng vết lõm Về bản chất

hiện tượng này tương tự hiện tượng mất ổn định của thanh Ơle nhưng xảy ra trên

chu vi ống tại một tiết diện cục bộ

Tác động gây ra mất ổn định cục bộ là áp lực ngoài, thường xét là áp lực

thuỷ tĩnh

Theo DnV_ 2000 áp lực tới hạn pc gây ra mất ổn định cục bộ được tính bằng

cách giải phương trình bậc ba sau đây:

2 0 2

2

) ).(

(

t

D f p p p p p p

p c  el c  p  c el p (1.7) Trong đó:

D

D D f

m kN D

t f

P

m kN D

t E p

fab y p el

min max 0

2

2

3 7

2

3 2

2 / 19250 325

5 9

* 1 329820

* 2 2

2 / 1253 3

0 1

) 325

5 9 (

* 10

* 1 2

* 2 1

) ( 2

Với:  là hệ số Poisson lấy  = 0,3

f0 là hệ số ôvan Theo DnV OS F101 – 2000 lấy không nhỏ hơn 0,005 ở

đây chọn f0 = 0,005

Tính toán cho vùng 1 và vùng 2 giống nhau

Chiều dày của ống không kể đến sai số chế tạo trong TH thử áp lực

sc m

c e

P P





1 , 1

 (1.9)

m: là hệ số độ bền, ở đây chọn m = 1,15.theo DnV trang 37 bảng 5-4

Áp lực ngoài pe được tính ứng với giá trị mực nước có kể tới thuỷ triều, nước dâng

do bão, biên độ sóng với chu kỳ lặp 10 năm

) 2 / (

.g d Hs

p e  cont tt 

89 11 ) 2 / 1 6 05 2 1 1 54 (

325

* 005 0

* 196 162

* 273 115

* ) 196 162 (

^

) 2

^ 2

^ ( ) 2 / (

* 0

*

*

*

Pp Pc

Pp Pc

Pel t

D f Pp Pel Pc







 sc= 1.04

Kiểm tra điều kiện (1.9) ta có:

2 / 867 04 1 15 1 1 , 1

1141

1 , 1 2 / 98

P

sc m

Áp lực ngoài pe được tính ứng với giá trị mực nước có kể tới thuỷ triều, nước dâng

do bão, biên độ sóng với chu kỳ lặp 100 năm

Chiều dày của ống không kể đến sai số chế tạo trong TH vận hành

t2 = 9.5-3=6.5mm

Thay số vào phương trình (1.7) và tính toán lặp phương trình sau

Ta có: Pc=1136 kN/m2

) 2 / (

.g d Hs

p e  cont tt 

4 62 ) 2 / 4 7 05 2 1 1 54 (

* 15 1 1 , 1

1136

1 , 1 2 / 4

P

sc m

Áp lực ngoài pe được tính ứng với giá trị mực nước có kể tới thuỷ triều, nước dâng

do bão, biên độ sóng với chu kỳ lặp 100 năm

) 2 / (

.g d Hs

p e  cont tt 

5 6

325

* 005 0

* 2 19250

* 7 1152

* ) 2 19250 (

2 / 5 863 14 1

* 15 1 1 , 1

1136

1 , 1 2 / 4

P

sc m

pr e

P P

Trong trường hợp tớnh toỏn thấy ỏp lực lớn hơn hoặc bằng ỏp lực gõy mất ổn định lan truyền thỡ hiện tượng này cú thể xảy ra với điều kiện đường ống bị mất ổn định cục bộ tại một điểm(do cỏc tỏc động bờn ngoài như va chạm với neo, lưới, hay bị khi thi cụng thả ống…) Khi đú vết lừm sẽ lan truyền dọc ống cho đến điểm nào trờn tuyến cú ỏp lực ngoài nhỏ hơn ỏp lực gõy mất ổn định lan truyền Do thụng thường ống biển đặt dưới đỏy biển cú chiều sõu khụng quỏ chờnh lệch(trừ đường ống từ mỏ vào bờ) nờn khả năng hỏng toàn bộ tuyến ống là rất dễ xảy ra

Cú nhiều biện phỏp để chống lan truyền mất ổn định, cú thể sử dụng cỏc biện phỏp khỏc nhau, trong đú đơn giản nhất là tăng chiều dày ống, tuy nhiờn biện phỏp này khụng kinh tế lắm Biện phỏp trung gian hiện được sử dụng rộng rói là dựng cỏc vành chặn Khi bị xảy ra lan truyền mất ổn định, đoạn ống bị hỏng sẽ bị giới hạn trong khoảng giữa hai vành chặn liờn tiếp

4.2 Kiểm tra ổn định vị trí của đường ống

4.2.1 Hiện tượng mất ổn định vị trí của đường ống

Trong đời sống công trình đường ống chịu tác dụng của các điều kiện tự nhiên của môi trường như sóng, dòng chảy, sự vận chuyển của dòng cát hay dòng bùn,

đặc biệt là lực đẩy nổi Các tác động này làm cho đường ống có xu hướng dịch chuyển dưới đáy biển, cho dù dùng phương pháp thi công nào (vùi ống, không vùi ống, đặt dưới hào) Thì cũng phải tính toán cho trường hợp này vì khi thi công ống

đã chịu tác dụng của môi trường biển

ống dịch chuyển sẽ gây ra các hiện tượng như làm xuất hiện các ứng suất do uốn ống, sự kiểm soát đường ống là rất khó khăn Để đường ống vận hành an toàn cần thiết kế sao cho đường ống không bị dịch chuyển khỏi vị trí của nó, hoặc có

nhằm tìm ra được trọng lượng yêu cầu của ống để ống ổn định trong suốt thời gian

vận hành

4.2 2Kiểm tra ổn định vị trí của đường ống

Việc tính toán ổn định vị trí cần đảm bảo ống ổn định trong mọi điều kiện hoạt động và môi trường Do đó, khi tính toán cần xem xét trạng thái thi công và

trạng thái khai thác với những tổ hợp bất lợi nhất của sóng và dòng chảy

Tính toán ổn đinh vị trí của đường ống dưới đáy biển được xét trong hai

trường hợp sau:

Giai đoạn 1: Thi công, thử áp lực

Trong điều kiện này, ổn định thường được tính trong diều kiện sóng – dòng chảy 01 năm, đường ống chưa có hà bám, chất trong ống là không khí hoặc nước biển Do không có số liệu sóng và dòng chảy 01 năm nên trong đồ án này, ở trường hợp thi công xét với tổ hợp sóng và dòng chảy 10 năm

 Lấy tổ hợp Sóng W+Dòng chảy NW số liệu 10 năm

 Lấy tổ hợp Sóng NW+Dòng chảy W số liệu 10 năm

Giai đoạn 2: vận hành

Trong điều kiện này, ổn định vị trí của ống thường được tính trong điều kiện

sóng – dòng chảy tần suất xuất hiện là 100 năm

Do tác động của dòng chảy là trội so với tác động của sóng nên ta tính với dòng chảy 100 năm và sóng 10 năm

 Lấy tổ hợp Sóng W(10 năm)+Dòng chảy NW số liệu 100 năm

 Lấy tổ hợp Sóng NW(10 năm)+Dòng chảy W số liệu 100 năm

Trọng lượng yêu cầu của đường ống được xác định theo công thức sau:

) (



I D L yc

F F F

Trong đó:

 T app  9.1*(1+

15 57

* 81 9

06 1

) = 9.51(s)

 2 

app gT

H

0.0082 và 2 

app gT

d

0.064

Từ hai cặp số trên tra đồ thị 2.3.1-3 trang 14 tiêu chuẩn API RP2A WSD

Suy ra vùng áp dụng lý thyết sóng Stockes bậc 5

) (

d k Shn

d z k n Ch G k

x k C R Sinn k x t

F22, F24, F33, F35, F44, F55, gọi là các thông số hình dáng của sóng phụ thuộc

d/L, tra trong bảng 3.3 trang 73 (Môi trường biển)

R3 = 6.U3 -3.U1 U2 + 3.V1.V2 -3.U1 U4 - 3.V1.V4

R4 = 8.U4 - 2.U22 + 2.V22- 4.U1 U3+ 4.V1.V3

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

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

) (

)]

( [

d k n Sh

d z k n Ch G

) (

)]

( [

d k n Sh

d z k n Sh G

Vận tốc sóng và dòng chảy được chiếu lên phương vuông góc trục ống (thực

hiện trong chương trình 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,

2

y D U

R e 

 = 0,926.10-6Các hệ số CD, CL, Cm được xác định căn cứ vào giá trị Reynolds, theo bảng