Thiết kế thi công chân giàn khoan tự nâng 90m nước

LỜI CẢM ƠN: Hoàn thành Đồ án Tốt nghiệp “Thiết kế thi công chân giàn khoan tự nâng 90 m nước” không chỉ có sự cố gắng của riêng bản thân em, mà đồng thời, rất quan trọng là sự giảng dạ

ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Địa điểm làm đồ án : Phòng thiết kế

Công ty cổ phần chế tạo giàn khoan dầu khí PV ShipYard

LỜI CẢM ƠN:

Hoàn thành Đồ án Tốt nghiệp “Thiết kế thi công chân giàn khoan tự

nâng 90 m nước” không chỉ có sự cố gắng của riêng bản thân em, mà đồng

thời, rất quan trọng là sự giảng dạy và hướng dẫn tận tình của các Thầy Cô giáo thuộc Trường Đại học Xây dựng và của các Anh Chị kỹ sư thuộc Công ty

cổ phần chế tạo giàn khoan dầu khí PV ShipYard trong thời gian thực hiện Đồ

án và 5 năm theo học tại Trường

Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Anh: Phan Thanh Sơn , Ngô Tuấn Dũng ,Phạm Mạnh Cường, Phan Văn Hùng, Nguyễn Văn Quỵnh , Nguyễn Văn Thái Sự hướng dẫn nhiệt tình, cẩn thận, kịp thời và một nền tảng kiến thức sâu rộng của anh đã giúp em hình dung nhanh chóng ra được nội dung công việc, giải đáp những thắc mắc liên quan đến Đồ án, đồng thời, phẩm chất và những thành công của anh là tấm gương để em noi theo

Sự kỳ vọng của các Thầy Cô giáo trong Viện Xây dựng Công trình Biển là động lực lớn để em hoàn thành nhiệm vụ của mình Em xin dành lời biết ơn sâu sắc tới các Thầy Cô vì sự quan tâm thường xuyên, sự tận tình trong suốt quá trình giảng dạy và những lời động viên liên tục trong thời gian làm Đồ án vừa qua, đặc biệt là thầy Nguyễn Quốc Hòa, Phó viện trưởng Viện Xây dựng Công trình Biển Thầy là người đã giới thiệu em đến nơi thực tập hiệu quả và kiên nhẫn trả lời những thắc mắc của em trong kỳ học cuối này

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến các Anh Chị công nhân viên trong Công ty cổ phần chế tạo giàn khoan dầu khí PV ShipYard thuộc Phòng Thiết

kế, Nhà máy sản xuất, Phòng An toàn – Chất lượng, Tổ Bảo vệ, và những người bạn đã giúp đỡ em trong thời gian thực hiện Đồ án Tốt nghiệp vừa qua

Xuất phát từ các mục tiêu trên cùng với những kiến thức tiếp nhận được sau

kỳ Thực tập Tốt nghiệp tại phòng thiết kế thuộc công ty cổ phần chế tạo giàn khoan dầu khí PV ShipYard , em đã quyết định làm Đồ án Tốt nghiệp ngay tại

Công ty và chọn đề tài là “Thiết kế thi công chân giàn khoan tự nâng 90 m

nước” dưới sự hướng dẫn của Ths Ngô Tuấn Dũng, Ks Phan Văn Hùng

Nội dung của Đề tài tốt nghiệp này mang tính tiêu biểu cao đối với sinh viên Ngành xây dựng Công trình Biển, mà qua đó người thực hiện cần vận dụng các kiến thức xã hội, cơ sở chuyên ngành và chuyên ngành để hoàn thành nhiệm vụ của mình Đồ án Tốt nghiệp của em bao gồm:

- Bản vẽ : 19 Bản

Trong quá trình làm Đồ án, dù rằng em đã thực sự cố gắng và nhận được sự hướng dẫn nhiệt tình của Ths Ngô Tuấn Dũng và Ks.Phan Văn Hùng, các anh chị trong phòng thiết kế Công ty cổ phần chế tạo giàn khoan dầu khí PV ShipYard, tuy nhiên do kiến thức chuyên môn còn hạn chế và chưa được cọ xát nhiều với thực tế thi công nên em không tránh khỏi những thiếu sót trong Đồ

án tốt nghiệp của mình, em rất mong nhận được sự chỉ dẫn của các Thầy Cô

Em xin chân thành cảm ơn!

Vũng Tàu, Ngày 01 tháng 01 năm 2012

Sinh viên thực hiện

HOÀNG NGHĨA BẰNG

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Panel: Khung, vách

ABS: America Bureau of Shipping

DNV: Det Norske Veritas

PV ShipYard: Công ty cổ phần chế tạo giàn khoan dầu khí

K_brace: Bộ hàn gá dùng để chế tạo chân giàn khoan tự nâng

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

BTGĐ: Ban Tổng Giám Đốc

Block: Khối

API: Americain Petroleum Institute

AISC: American Institute of Steel Construction

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN: 2

GIỚI THIỆU ĐỒ ÁN 3

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 4

CHƯƠNG I: CHƯƠNG MỞ ĐẦU 9

I.1 Giới thiệu tổng quan về ngành dầu khí Việt Nam 9

I.1.1 Tổng quan về ngành dầu khí 9

I.1.1.1 Trong nước: 9

I.1.1.2 Ngoài nước: 11

I.1.1.3 Năm 2010: 13

I.1.2 Sự hình thành, phát triển ngành công trình biển và dầu khí 14

I.2.1.1 Sự hình thành: 14

I.2.1.2 Tình hình khai thác dầu khí ở Việt Nam 15

I.1.3 Phân loại các công trình biển và dầu khí 19

I.1.3.1 Phân loại theo đặc tính kết cấu 20

I.1.3.2 Phân loại theo chức năng 20

I.1.3.3 Phân loại theo quy mô công trình 20

I.1.3.4 Phân loại theo vật liệu sử dụng 20

I.1.3.5 Phân loại theo độ sâu nước xây dựng 21

I.2 Giới thiệu về Công ty cổ phần chế tạo giàn khoan dầu khí PV ShipYard 22

I.2.1 Sự hình thành và phát triển 22

I.2.1.1 Cơ cấu tổ chức và hoạt động của công ty: 22

I.2.1.2 Tìm hiểu về phòng thiết kế: 23

I.2.2 Giới thiệu về cơ sơ vật chất hạ tầng 24

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ GIÀN KHOAN TỰ NÂNG 30

II.1 Giới thiệu chung 30

II.2 Chức năng và phân loại giàn khoan tự nâng 32

II.2.1 Chức năng: 32

II.2.2 Phân loại 33

II.3 Tiêu chuẩn, qui phạm thiết kế & thi công 35

II.3.1.Tiêu chuẩn ABS 35

II.3.2.Tiêu chuẩn DNV 35

II.3.3.Tiêu chuẩn API 35

II.3.4.Tiêu chuẩn AWSD 1.1 36

II.3.5.Tiêu chuẩn TCVN 37

II.3.6 Các định mức để áp dụng thi công của công ty PV ShipYard 38

II.4 Các phương án thi công giàn khoan tự nâng trên thế giới 38

CHƯƠNG III : THIẾT KẾ THI CÔNG CHÂN GIÀN KHOAN TỰ NÂNG 90 M NƯỚC 41

III.1 Địa điểm xây dựng công trình 41

III.1.1 Địa điểm xây dựng Công trình 41

III.2 Các yêu cầu về thi công chân giàn khoan tự nâng 90 m nước 44

III.3 Giới thiệu về chân giàn khoan tự nâng 90m nước 45

III.4 Phân tích và lựa chọn phương án thi công chân giàn khoan 46

III.4.1 Phương án thi công từng đoạn chân thẳng đứng 46

III.4.2 Phương án thi công từng đoạn chân nằm ngang 47

III.4.3 Lựa chọn phương án thi công chân gian khoan tự nâng 90 m nước 48

III.4.3.1 Nghiên cứu cụm đồ gá 48

III.4.3.2 Bộ đồ gá chế tạo K-brace 48

III.4.3.3 Bộ đồ gá hàn K-brace 49

III.4.3.4 Bộ đồ gá chế tạo góc một phần tư 49

III.4.3.5 Phương pháp chế tạo các thanh giằng 50

III.4.3.6 Phương pháp chế tạo ¼ đoạn chân 53

III.4.3.7 Phương pháp chế tạo từng đoạn chân 56

III.5 Qui trình thi công chân giàn khoan tự nâng 90m nước 59

III.5.1 Chuẩn bị vật tư, trang thiết bị 59

III.5.2 Thi công đế chân (Spudcan) 59

III.5.2.1 Quy trình chế tạo đầu chịu lực của đế 60

III.5.2.2 Quy trình chế tạo đế chân (Spudcan) 70

III.5.3 Thi công các đoạn chân trên bờ 79

III.5.3.1 Chia các đoạn chân 79

III.5.3.2 Vận chuyển, cẩu lật các đoạn chân giàn khoan 79

III.5.4 Đấu nối các đoạn chân 82

III.5.5 Phương án lắp dựng tổ hợp chân lên giàn khoan tự nâng 84

III.5.5.1 Phương pháp thi công bằng tàu cẩu 84

III.5.5.2 Phương pháp thi công bằng cẩu lớn ( 900 T – 1250 T ) 85

III.5.5.3 Phương pháp thi công bằng tàu cẩu và có sự hỗ trợ của bộ gá trượt 85

III.5.5.4 Phương pháp thi công bằng cẩu đặt ngay trên thân giàn 86

III.5.5.5 Lựa chọn phương án thi công 87

III.5.6 Cẩu lắp các đoạn chân trước khi hạ thuỷ 87

III.5.7 Cẩu lắp các đoạn chân sau khi hạ thuỷ 90

III.5.8 Thi công hoàn thiện chân giàn khoan 91

CHƯƠNG IV CÁC BÀI TOÁN TÍNH TOÁN THI CÔNG 92

IV.1 Tính toán kiểm tra bền và ổn định gối đỡ 92

IV.1.1.Tính toán số lượng gối đỡ 92

IV.1.2.Tính toán kiểm tra khả năng chịu lực của gối đỡ, giá đỡ 97

IV.1.3.Tính toán khả năng chịu lực của đất nền 103

IV.2 Tính toán quay lật đoạn chân 109

IV.2.1 Xác định khối lượng, trọng tâm 109

IV.2.2 Chọn cấu hình cẩu 115

IV.2.3.Lựa chọn ma ní, cáp 118

IV.2.4 Bố trí , kiểm tra Padeye: 123

IV.2.5 Bài toán cẩu nâng phân đoạn chân 129

IV.2.5.1 Thông số đầu vào: 129

CHƯƠNG V : LẬP TIẾN ĐỘ THI CÔNG 137

V.1 Kế hoạch điều động nhân lực, thiết bị phục vụ trong thi công 137

V.2.Tiến độ thi công chân giàn khoan tự nâng 142

V.2.1 Định mức nhân lực, thiết bị phục vụ thi công lắp dựng chân giàn 142

V.2.2 Tiến độ thi công chân giàn khoan tự nâng 143

V.3 An toàn lao động trong thi công 145

V.3.1 Mục đích: 145

V.3.1 Công tác đảm bảo an toàn trong thi công: 145

TÀI LIỆU THAM KHẢO 147

CHƯƠNG I: CHƯƠNG MỞ ĐẦU

I.1 Giới thiệu tổng quan về ngành dầu khí Việt Nam

I.1.1 Tổng quan về ngành dầu khí

Từ những ngày đầu thành lập đến nay, công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí

đã được Tổng cục Dầu khí (nay là Tập đoàn Dầu khí Việt Nam) triển khai mạnh mẽ trên toàn thềm lục địa Việt Nam với mục tiêu phát hiện nhiều mỏ dầu khí mới nhằm đáp ứng nhu cầu trong nước và xuất khẩu Bên cạnh việc mở rộng hoạt động thăm dò, khai thác ở trong nước, Tập đoàn Dầu khí Việt Nam

đã và đang triển khai thành công các hoạt động tìm kiếm, thăm dò khai thác dầu khí ở nước ngoài

I.1.1.1 Trong nước:

Từ công tác tìm kiếm thăm dò đã xác định được các bể trầm tích Đệ Tam có triển vọng dầu khí như: Sông Hồng, Phú Khánh, Cửu Long, Nam Côn Sơn, Mã Lay - Thổ Chu, Tư Chính - Vũng Mây, nhóm bể Trường Sa và Hoàng Sa với

Hình 1.1: Bản đồ phân bố các bể trầm tích

Đến nay, Tập đoàn Dầu khí Việt Nam đã ký được 87 Hợp đồng dầu khí với các công ty dầu khí của Mỹ, Nhật, Nga, Anh, Malaysia, Singapore, Canada, Úc… trong đó 60 Hợp đồng dầu khí đang còn hiệu lực bao gồm 46 Hợp đồng phân chia sản phẩm (PSC), 10 Hợp đồng điều hành chung (JOC), 03 Hợp đồng POC, 01 Hợp đồng Hợp tác kinh doanh (BCC) và 01 hợp đồng hợp tác 2 bên với tổng vốn đầu tư hơn 14 tỷ USD (Hình 1.2)

Các hợp đồng dầu khí phân bố theo Bể trầm tích gồm:

Trong những năm qua, Tập đoàn Dầu khí Việt Nam đã tiến hành khảo sát trên 107 nghìn km tuyến địa chấn 2D, 65 nghìn km2 địa chấn 3D, khoan hơn

980 giếng tìm kiếm, thăm dò, thẩm lượng và khai thác với tổng số mét khoan trên 3,3 triệu m

Kết quả tìm kiếm thăm dò đã đạt được:

Hồng), Bạch Hổ, Rồng, Rạng Đông, Phương Đông, Ruby, Sư Tử Đen,

Sư Tử Vàng, Cá Ngừ Vàng (bể Cửu Long), Đại Hùng, Lan Tây, Rồng Đôi/Rồng Đôi Tây (bể Nam Côn Sơn), Cái Nước, Sông Đốc (bể Malay-Thổ chu)

Nam trung tâm Rồng, Sư Tử Trắng, Hải Sư Trắng, Hải Sư Đen, Tê Giác Trắng, Thăng Long, Đông Đô, Topaz, Pearl, Diamond (bể Cửu Long); Hải Thạch, Mộc Tinh, Lan Đỏ, Dừa, Chim Sáo, Thiên Ưng, Mãng Cầu (bể Nam Côn Sơn); Hoa Mai, cụm mỏ Rạch Tàu + Phú Tân + Khánh

Mỹ, Kim Long, Ác Quỷ, Cá Voi (bể Malay-Thổ chu)

- Các cấu tạo đã phát hiện: Thái Bình, Yên Tử, Hàm Rồng, Báo Vàng, Báo Đen, Bạch Long, Hồng Long, Hoàng Long, Hắc Long, Địa Long (bê Sông Hồng); Cá Mập Trắng (bể Phú Khánh); Emerald, Jade, Hổ Xám Nam, Sư Tử Nâu, Hải Sư Đen (khối A), Hải Sư Nâu, Hải Sư Bạc, Lạc Đà Nâu, Dơi Nâu (bể Cửu Long); Cá Rồng Đỏ, Thanh Long, Cá Chó, Rồng Vĩ Đại, Rồng Trẻ (bể Nam Côn Sơn); Bắc Kim Long (bể Malay-Thổ chu)

- Ngoài việc hợp tác tìm kiếm thăm dò với các đối tác nước ngoài, Tập đoàn Dầu khí đã đầu tư mua tàu địa chấn 2D Bình Minh 02, liên doanh tàu địa chấn 3D, đóng mới một số giàn khoan để có thể chủ động trong công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí trong nước và có thể mở rộng ra khu vực cũng như thế giới

I.1.1.2 Ngoài nước:

Bên cạnh việc mở rộng hoạt động thăm dò, khai thác ở trong nước, Tập đoàn Dầu khí Việt Nam đã và đang triển khai thành công hoạt động tìm kiếm, thăm dò khai thác ở nước ngoài Hiện tại PVN tham gia đầu tư vào 13 dự án Thăm dò Khai thác dầu khí ở nước ngoài (Hình 3), cụ thể như sau:

 Các dự án thăm dò

- Dự ánlô Danan, đất liền Iran

- Dự ánlô E1&E2, ngoài khơi Tuynidi

- Dự án lô Savanakhet, Lào

- Dự án lô XV, Campuchia

- Dự án lô Marine XI, Công gô

- Dự án lô Majunga, Madagasca

- Dự án Nhenhexky (công ty liên doanh Rusvietpetro), Liên bang Nga

- Dự án Junin-2, Venezuela

- Dự án lô 433a&416b, Algeria

- Dự án lô SK 305, ngoài khơi Sarawak, Malaysia

- Dự án lô PM304, ngoài khơi Malaysia

Hình 1.3: Bản đồ phân bố các hợp đồng dầu khí ở nước ngoài

I.1.1.3 Năm 2010:

Thực hiện nhiệm vụ kế hoạch đã đề ra,trong năm 2010,Tập đoàn Dầu khí Việt Nam đã đạt được các kết quả trong công tác tìm kiếm thăm dò như sau:

3D

gần 91.000m và tổng số tiền đầu tư ước tính 645 triệu USD

05-1 b&c gia tăng trữ lượng là 43 triệu tấn quy dầu, đạt 123% kế hoạch

và nhiều giếng khoan thẩm lượng đạt kết quả tốt như giếng Hải Sư 5XP (Lô 15-2/01); Hàm Rồng-2X (Lô 106); Đông Đô-3X (Lô 01&02);

Đen-Sư Tử Nâu-3X-ST (Lô 15-1); Gấu Chúa-2X (10&11-1)

105-110/04; Pearl Oil lô 04-2; tổ hợp nhà thầu Mitra/Kufpec/PVEP lô 51; Mitra/PVEP lô 46/07; PVEP lô 01&02/10 và với PVEP lô 09-2/10

 Công tác tìm kiếm thăm dò ngoài nước

Km tuyến 2D lô M2 ở Myanmar

- Đã ký một hợp đồng dầu khí mới Lô Kossork – Uzbekistan ngày 29/1/2010

Ngày 30/9/2010, Petrovietnam và Zaruberneft (Công ty Liên doanh Rusvietpetro) đã đón nhận dòng dầu đầu tiên Đây là bước phát triển mới, là thành công đầu tiên của ngành Dầu khí Việt Nam tại Liên bang Nga về thăm dò khai thác dầu khí Thành công này cũng đánh dấu một bước phát triển mới trong quan hệ hợp tác của Việt Nam và Nga, góp phần tăng cường quan hệ hữu nghị truyền thống lâu đời giữa hai dân tộc Việt – Nga, đồng thời tạo thuận lợi cho Petrovietnam tiếp tục cùng với các đối tác Nga triển khai, mở rộng hoạt động tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí tai Liên bang Nga và các nước khác

I.1.2 Sự hình thành, phát triển ngành công trình biển và dầu khí

I.2.1.1 Sự hình thành:

Tiền thân của ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam : Năm 1961 thành lập Đoàn Địa Chất 36 thuộc Tổng Cục Địa Chất Việt Nam làm nhiệm vụ tìm kiếm, thăm dò dầu khí

Đến năm 1969, Đoàn Địa Chất 36 được nâng lên thành Liên Đoàn Địa Chất

Tháng 6/1990: Thành lập Tổng Công Ty Dầu Khí Việt Nam trên cơ sở các đơn vị cũ của Tổng Cục Dầu Khí và xóa tên Tổng Cục Dầu Khí Việt Nam nhưng vẫn trực thuộc Bộ Công Nghiệp nặng

Tháng 5/1992 Tổng Công ty Dầu Khí Việt Nam tách khỏi Bộ Công Nghiệp nặng và trực thuộc sự quản lý của chính phủ

Tháng 5/1995 Tổng Công Ty Dầu Khí Việt Nam được quyết định là Tổng Công Ty Nhà Nước và có tên giao dịch Quốc Tế là Petro Vietnam

Năm 2003: Nhằm giảm đầu mối quản lý, Thủ tướng chính phủ quyết định Petro Vietnam trực thuộc Bộ Công Nghiệp nặng

I.2.1.2 Tình hình khai thác dầu khí ở Việt Nam

Việc khai thác dầu khí ở nước ta đầu tiên dựa trên hợp đồng phân chia sản phẩm (PSC) với các công ty nước ngoài trong đó điển hình là công ty liên doanh VietsoPetro Những năm gần đây liên doanh điều hành chung (JOC) trở thành phương thức hợp tác khai thác dầu khí mới rất thành công với Cửu Long JOC, Hoàng Long JOC, Thăng Long JOC…

Tất cả các trữ lượng dầu của các mỏ được phát hiện cho đến thời điểm hiện tại đều ở thềm lục địa dưới 200m nước Công nghiệp khai thác dầu ngoài khơi

ở Việt Nam đã được bắt đầu, mở rộng và tăng trưởng nhanh từ 0.04 triệu tấn/năm (1986) lên 20.34 triệu tấn/năm vào năm 2004 Sau 5 năm thành lập (1981 – 1986) XNLD Vietsovpetro đã đưa mỏ dầu đầu tiên (mỏ Bạch Hổ) ở bể Cửu Long thềm lục địa phía nam Việt Nam vào khai thác từ tháng 6/1986, đánh dấu thành tựu to lớn sự hợp tác giữa Việt Nam và Liên Xô (cũ), mở đầu ngành công nghiệp khai thác dầu khí trên biển của Việt Nam Từ năm 1988 sau khi phát hiện và đưa vào khai thác dầu trong móng phong hóa nứt nẻ trước Đệ Tam của mỏ Bạch Hổ, sản lượng khai thác dầu thô hàng năm của XNLD Vietsovpetro nói riêng và của ngành dầu khí nói chung tăng lên không ngừng Sau 18 tháng ký hợp đồng PSC nhà điều hành BHP đã đưa mỏ Đại Hùng vào khai thác sớm (10/1994), XNLD Vietsovpetro đưa mỏ dầu thứ 2 (mỏ Rồng) vào khai thác tháng 12/1994 Mỏ Bunga Kekwa – Cái Nước đưa vào khai thác tháng 7/1997 là kết quả của sự hợp tác giữa Petrovietnam và Petronas với nhà điều hành IPC ở vùng thỏa thuận thương mại giữa hai nước Việt Nam và Malaysia Tiếp theo nhà thầu JVPC (lô 15-2) đã đưa mỏ Rạng Đông vào khai thác tháng 8/1998 và cùng năm này Petronas Carigali đã đưa mỏ Hồng Ngọc (lô 01) vào khai thác Công ty điều hành chung Cửu Long JOC đã phát triển

mỏ Sư Tử Đen và đưa vào khai thác tháng 10/2003, đánh dấu sự thành công của hình thức hợp đồng JOC đầu tiên ở Việt Nam

Hình 1.4: Quy mô trữ lượng các mỏ dầu Việt Nam

Hình 1.5: Phân bố các mỏ khí theo quy mô trữ lượng

Kết quả tìm kiếm thăm dò trong thời gian qua đã xác định được các bể trầm tích có triển vọng dầu khí: Sông Hồng, Phú Khánh, Cửu Long, Nam Côn Sơn, Malay – Thổ Chu, Tư Chính – Vũng Mây, nhóm bể Trường Sa và Hoàng Sa, trong đó các bể: Cửu Long, Nam Côn Sơn, Malay – Thổ Chu và Sông Hồng gồm cả đất liền (miền võng Hà Nội) đã phát hiện và đang khai thác dầu khí:

- Bể Cửu Long: Bể nằm chủ yếu trên thềm lục địa phía nam Việt Nam và một phần đất liền thuộc khu vực cửa sông Cửu Long Bể có hình bầu dục, vồng ra phía biển và nằm dọc theo bờ biển Vũng Tàu – Bình

Thuận Bể Cửu Long được xem là bể trầm tích khép kín điển hình của Việt Nam, chủ yếu phát hiện dầu, trong đó các mỏ đang khai thác gồm Bạch Hổ, Rồng, Rạng Đông, Hồng Ngọc, Sư Tử Đen, Sư Tử Vàng và các mỏ đang chuẩn bị phát triển như Sư Tử Trắng

kinh độ Đông Độ sâu nước biển trong phạm vi bể thay đổi rất lớn, từ vài chục mét ở phía Tây đến hơn 1000m ở phía Đông Ở bể này phát hiện cả dầu và khí (tỷ lệ phát hiện khí, khí – condensate cao hơn) trong

đó có hai mỏ đang khai thác là mỏ dầu Đại Hùng và mỏ khí Lan Tây – Lan Đỏ, ngoài ra còn một số mỏ khí đang phát triển (Rồng Đôi – Rồng Đôi Tây, Hải Thạch…)

một phần diện tích nhỏ nằm trên đất liền thuộc đồng bằng Sông Hồng, còn phần lớn diện tích thuộc vùng biển Vịnh Bắc Bộ và biển miền Trung thuộc các tỉnh từ Quảng Ninh đến Bình Định Ở bể này chủ yếu phát hiện khí, trong đó mỏ khí Tiền Hải “C” ở đồng bằng sông Hồng (miền võng Hà Nội) đang được khai thác và một số phát hiện khác ở ngoài khơi vịnh Bắc Bộ

Tây Nam Việt Nam, phía Đông Bắc là vùng biển Campuchia, phía Tây Bắc và Tây là vùng biển Thái Lan và phía Tây Nam là vùng biển Malaysia Ở bể này phát hiện cả dầu và khí trong đó các mỏ dầu – khí: Bunga Kekwa – Cái Nước, Bunga – Raya, Bunga Seroja ở vùng chồng lấn giữa Việt Nam và Malaysia đang được khai thác

Hình 1.6: Các bể trầm tích ở Việt Nam

Hình 1.7: Sơ đồ phân bố các mỏ dầu khí ở Việt Nam

I.1.3 Phân loại các công trình biển và dầu khí

Thế giới đã trải qua một bước tiến dài trong công nghiệp dầu khí biển Do

đó các loại công trình biển cũng rất đa dạng Các loại công trình biển thường được phân biệt theo đặc tính kết cấu, theo chức năng, theo quy mô công trình, theo vật liệu sử dụng hay theo độ sâu…

I.1.3.1 Phân loại theo đặc tính kết cấu

I.1.3.2 Phân loại theo chức năng

Theo chức năng công trình thì có những nhóm sau đây:

- Công trình phục vụ khai thác: các giàn đỡ đầu giếng

- Công trình xử lý sản phẩm dầu khí: các giàn công nghệ

- Công trình vận chuyển dầu khí

- Công trình chứa đựng dầu khí

Công trình biển cố định kiểu Jacket có thể áp dụng được hầu hết các loại công trình trên, trừ kho chứa và các công trình vận chuyển

I.1.3.3 Phân loại theo quy mô công trình

- Giàn nhẹ

- Giàn nặng

- Giàn tối thiểu

- Công trình biển cố định kiểu Jacket có thể là giàn nặng hoặc giàn nhẹ

I.1.3.4 Phân loại theo vật liệu sử dụng

- Giàn vật liệu bằng thép: từ năm 1947 trở đi, hiện có trên 6500 công trình

- Giàn vật liệu bằng bê tông cốt thép: chủ yếu được sử dụng ở Biển Bắc

I.1.3.5 Phân loại theo độ sâu nước xây dựng

Tùy theo độ sâu nước mà người ta có các loại công trình tương ứng như sau:

- Giàn nước sâu

- Giàn nước cực sâu

Tuy nhiên, hiểu thế nào là nước nông, nước sâu, nước cực sâu thì có một số quan điểm khác nhau phụ thuộc tổ chức đưa ra định nghĩa

định nghĩa tên độ sâu nước

Tên gọi độ sâu nước (m)

Dù theo cách phân loại nào thì công trình biển cố định kiểu Jacket cũng chủ yếu được xây dựng trong vùng nước nông Đến nay trên thế giới chỉ có 7 công trình đạt độ sâu trên 300m, công trình sâu nhất có độ sâu nước 412 m

Hình 1.8: Môt số loại công trình biển trên thế giới

I.2 Giới thiệu về Công ty cổ phần chế tạo giàn khoan dầu khí PV

ShipYard

I.2.1 Sự hình thành và phát triển

I.2.1.1 Cơ cấu tổ chức và hoạt động của công ty:

Công ty cổ phần Chế tạo Giàn khoan Dầu khí (PV Shipyard) được thành lập vào tháng 7/2007 bởi các cổ đông chiến lược là Tổng Công ty và Tập đoàn lớn của Việt Nam: Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam (Petro Vietnam), Tập đoàn Công nghiệp Tàu thủy Việt Nam (Vinashin), Tổng Công ty Lắp máy (Lilama), Ngân hàng Đầu tư và Phát triển Việt Nam (BIDV) với mục tiêu thực hiện chủ trương của Chính phủ là phát triển lớn mạnh ngành cơ khí chế tạo giàn khoan Dầu khí tại Việt Nam Nét đặc thù của PV Shipyard là chuyên chế tạo, sửa chữa, hoán cải các loại giàn khoan biển như giàn khoan tự nâng, giàn bán chìm, tàu khoan, các cấu kiện thượng tầng ngoài khơi, các phương tiện nổi hay tàu chuyên chở dầu FPSO, FSO….với mục tiêu chiến lược là trở thành công ty hàng đầu trong lĩnh vực này của Việt Nam, mở ra cơ hội cạnh tranh trên khu vực và thế giới bằng ngành sản xuất công nghệ cao và phức tạp, đồng thời góp phần đảm bảo an ninh năng lượng và thể hiện chủ quyền đối với tài nguyên quốc gia

Hiện nay PV Shipyard đang từng bước triển khai đầu tư và xây dựng cơ sở

hạ tầng cầu cảng và bãi chế tạo phức hợp gồm nhà xưởng, máy móc, các thiết

bị nâng hạ tại cảng Sao Mai Bến Đình – Tp Vũng Tàu trên tổng diện tích

công suất bãi chế tạo hoàn thành vào đầu năm 2010 cho phép triển khai thi công cùng lúc 4 giàn khoan tự nâng Bên cạnh đó, việc ụ khô sẽ được hoàn thành vào năm 2012 và hoạt động của cẩu 500 tấn sẽ hội tụ đủ điều kiện để PV Shipyard bắt tay vào chế tạo chiếc giàn bán chìm đầu tiên của Việt Nam

SƠ ĐỒ TỔ CHỨC CÔNG TY:

I.2.1.2 Tìm hiểu về phòng thiết kế:

- Phòng thiết kế hoạt động theo các quy chế, quyết định, văn bản của Công ty cổ phần chế tạo giàn khoan dầu khí và mô tả chức năng nhiệm

vụ của phòng thiết kế

và các công tác khác khi được BTGĐ giao

- Chịu tách nhiệm chính trong công tác tổ chức quản lý, triển khai thực hiện thiết kế các dự án và các công trình do Công ty cổ phần chế tạo giàn khoan thực hiện

- Phối hợp với các phòng ban trong công ty triển khai , thực hiện các dự

án đạt chất lượng , đúng tiến độ yêu cầu

- Tư vấn, hỗ trợ các phòng ban và Căn cứ về các vấn đề kỹ thuật có liên quan

- Tham mưu cho BTGĐ về định hướng và kế hoạch phát triển đội ngũ thiết kế

công việc, phù hợp với định hướng và kế hoạch phát triển của công ty

học

ứng được tiến độ thi công của các dự án

- Đề xuất các hình thức thi đua, khen thưởng và kỳ luật đối với các nhân

sự làm việc tại phòng

I.2.2 Giới thiệu về cơ sơ vật chất hạ tầng

1 Mặt bằng bãi lắp ráp

Diện tích mặt bằng cho công việc thi công tổ hợp các công việc của dự án Giàn khoan tự nâng 90m nước nói chung cũng như hệ kết cấu sàn khoan nói riêng được thực hiện tại bãi gia công của Công ty Cổ Phần Chế Tạo Giàn Khoan Dầu Khí số 65A đường 30/4 Phường 9 Thành Phố Vũng Tàu, Việt Nam

- Khu vực tổ hợp Block tổng thành là : 11000 m2

cũng được dùng để tổ hợp hệ kết cấu đỡ sàn khoan)

- Khu vực thi công các hạng mục khác không có mái che di động là :

- Xưởng được trang bị một máy cắt CNC

- Xưởng được trang bị hệ thống phun và thu hồi bi bán tự động với 12 vòi

- Áp dụng công nghệ bắn cát phun sơn của mỹ với hệ thống hút bụi của thái lan

Khu vực bãi lắp ráp PV ShipYard

Hình 1.9: Mặt bằng bãi lắp ráp công ty PV ShipYard

2 Thiết bị thi công trên bờ:

Mô tả Loại/thông số

kỹ thuật

Tải trọng nâng lớn nhất (tấn) Số lượng

Xe

cẩu

Cẩu bánh xích Terex Demag CC6800

Cẩu bánh xích SL6000

Máy hàn SMAW(Hệ thống trạm hàn 6 máy đơn

- Các loại tàu đi kèm: bảo hộ, y tế, định vị…

- Hệ thống bơm nước…

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ GIÀN KHOAN TỰ NÂNG

II.1 Giới thiệu chung

Giàn khoan tự nâng được sử dụng trong khu vực có độ sâu từ 15 đến 100 m

và với chiều chìm sâu nhất là 150 m đối với các giàn khoan có hiệu năng tốt nhất Thân của giàn tự nâng thông thường có dạng kết cấu tam giác với 3 chân,

và trong một vài trường hợp có hình dạng khác Một giàn tự nâng tương đối ổn định khi nổi trên chính thân của nó với chân được nâng lên Khi di chuyển chân giàn khoan được nâng lên và có sự hỗ trợ của tàu kéo

Hình 2.1 Giàn tự nâng hình tam giác với 3 chân

 Thân (Hull)

Thân chính là một kết cấu kín nước thường có dạng hình tam giác Kết cấu thân bao gồm: Sàn trên (mặt boong), sàn dưới, sàn trung gian, sàn thao tác, vách bao xung quanh, các vách dọc bằng thép tấm và các kết cấu dầm, xương gia cường

Thân chính được chia thành nhiều khoang gồm:

- Buồng máy

- Buồng bơm bùn

- Buồng chứa ximăng

- Buồng máy phụ

- Kho chứa dụng cụ và thiết bị

- Các két nước dằn

Trên mặt boong chính bố trí hệ thống ống, đường ống dịch chuyển tháp khoan, các tháp khoan, các hệ thống bơm, hệ thống cẩu, các hệ thống thông gió

và cabin buồng ở

 Khối (block) nhà ở và sân bay trực thăng

- Khối nhà ở gồm nhiều tầng, được chia thành các buồng ở cho công nhân và kỹ sư làm việc trên giàn khoan với đầy đủ các tiện nghi sinh hoạt, nghỉ ngơi

- Bố trí các buồng, phòng giải trí, phòng thể thao, phòng tắm hơi,…giúp mọi người sống và làm việc trên giàn khoan giải trí sau giờ làm việc

- Bố trí các văn phòng làm việc, phòng điều khiển, phòng thông tin liên lạc

- Sân bay trực thăng: bố trí phía đối diện với tháp khoan trong phạm vi cần cẩu có thể phục vụ cẩu chuyển

- Hệ thống tiếp nhiên liệu , hệ thống cứu hoả, hệ thống cung cấp nước

bảo tầm với và sức nâng tại mọi vị trí trên giàn

 Các thiết bị khác trên giàn

- Các tổ máy phát điện chính: Được dùng để cung cấp toàn bộ điện năng trên giàn

bơm nước cho tháp khoan, bơm cứu hoả, bơm nước nóng, bơm nước sinh hoạt, bơm vệ sinh, bơm bùn, bơm cung cấp dầu

- Các loại dụng cụ cơ khí cầm tay

- Thiết bị hàn

- Thiết bị lọc dầu

- Thiết bị phân ly nước la canh

- Hệ thống neo: Bao gồm 04 neo và 04 sợi xích neo

- Hệ thống chứa và chế tạo dung dịch khoan

 Chân giàn khoan

kiểu thanh giằng được liên kết với nhau Chân giàn khoan bao gồm các phân đoạn và các chi tiết

đăng kiểm ABS hoặc DNV

- Phía dưới mỗi chân giàn khoan có chân đế tiếp xúc với đáy biển đảm bảo cho toàn bộ giàn khoan ngồi ổn định trong quá trình khoan

- Hệ thống hãm: Bao gồm 3 động cơ thuỷ lực và việc hãm các chân giàn khoan được thực hiện độc lập với nhau

- Hệ thống điều khiển: Được bố trí trong buồng điều khiển

II.2.2 Phân loại

Hiện nay trên thế giới, giàn khoan tự nâng có rất nhiều kiểu dáng thiết kế khác nhau Tùy theo yêu cầu sử dụng: mục đích khai thác, vùng biển hoạt động

& các yêu cầu của Chủ đầu tư mà giàn khoan tự nâng được thiết kế để sử dụng cho phù hợp Mỗi kiểu có kết cấu đế khác nhau, giàn khoan tự nâng được chia thành hai loại chính sau:

dưới cùng có chân đế hoặc thùng chắn Việc hạ các chân đế xuống tùy thuộc vào loại đất, người ta làm các dạng chân đế thích ứng với sức kháng xuyên vào đáy biển

- Các giàn khoan đặt trên đáy biển nhờ các tấm đế nối liền các cọc trụ thường là hình ống và thẳng đứng, được sử dụng trên đất bằng phẳng

và với chiều sâu nước đến 50m Tấm đế thường chỉ đặt sâu dưới đáy biển một ít

Tấm chân đế còn cung cấp moment kết nối tới mặt đáy của các chân để giảm moment uốn của chân tại điểm kết nối với thân giàn khoan Điều này làm giảm khối lượng trên mỗi chân Do chân giàn khoan được gắn liền với tấm đế, các chân sẽ có cùng vị trí với thân giàn, cho phép hệ thống nâng hạ của giàn hoạt động đơn giản hơn loại chân đế độc lập

Mục đích khác của tấm chân đế là cung cấp lực nổi trong suốt trạng thái nổi của giàn Do đó, chiều chìm của tấm đế được xác định bởi 2 cách: kết cấu và ảnh hưởng khả năng nổi tới toàn bộ tính nổi của giàn khoan

Hình 2.2: Các giàn khoan đặt trên đáy biển nhờ tấm đế nối liền các cọc trụ

Chân đế giàn khoan là kiểu chân đế được sử dụng phổ biến hiện nay cho giàn khoan Chân đế có hình dạng nón tại bề mặt đáy Mục đích của chân đế là truyền tải trọng của chân giàn khoan tới bề mặt đáy biển Do đó, kết cấu của chân đế có khả năng chống lại lực cắt và ứng suất uốn tác động vào chân và bề mặt cát

Hình 2.3: Giàn khoan có chân độc lập

II.3 Tiêu chuẩn, qui phạm thiết kế & thi công

II.3.1.Tiêu chuẩn ABS

Tiêu chuẩn ABS chuyên về các quy tắc về xây dựng và phân ra các loại giàn khoan trên biển phục vụ cho công tác thiết kế Bao gồm các phần sau:

- Phần 1: Điều kiện để phân loại các công trình biển

- Tiêu chuẩn về chất lượng, kiểm định và an toàn

- Tiêu chuẩn về vật liệu kỹ thuật

- Tiêu chuẩn về đường ống và giá đỡ lắp dựng đường ống

- Quản lý về các hoạt động của giàn khoan

- Các tubin gió

II.3.3.Tiêu chuẩn API

Bộ tiêu chuẩn API do Viện Dầu mỏ Hoa Kỳ (API - Americain Petroleum Institute) ấn bản Tiêu chuẩn API được sử dụng phổ biến trong thiết kế các công trình biển cố định bằng thép trên thế giới và ở Việt Nam

Trong quá trình thiết kế, tiêu chuẩn API RP 2A-WSD (Recommended Practice for Planning, Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms - Working Stress Design) được sử dụng nhiều nhất, với nội dung khuyến nghị thực hành quy hoạch, thiết kế và xây dựng công trình biển cố định - Thiết kế theo ứng suất cho phép Tiêu chuẩn API RP 2A-WSD bao gồm các nội dung sau:

- Phần 1: Lập kế hoạch dự án (Planning)

- Phần 2: Tiêu chuẩn và quy trình thiết kế (Design Criteria and Procedures)

- Phần 3: Thiết kế cấu kiện thép (Structural Steel Design)

- Phần 5: Tính toán mỏi (Fatigue)

- Phần 6: Thiết kế nền móng (Foundation Design)

- Phần 7: Các thành phần và hệ thống kết cấu khác (Other Structural Components and Systems)

- Phần 13: Quy trình kiểm tra (Inspection)

- Phần 15: Tái sử dụng công trình (Reuse)

- Phần 16: Các kết cấu tối thiểu (Minimum Structures)

Tiêu chuẩn API liên tục được tái bản để bổ sung những thay đổi phù hợp với khoa học kỹ thuật, công nghệ thực tế

II.3.4.Tiêu chuẩn AWSD 1.1

Đây là tiêu chuẩn quốc gia Mỹ được soạn thảo bởi Hiệp hội hàn Mỹ Ngày nay tiêu chuẩn này được áp dụng rất phổ biến trong tất cả các loại kết cấu thép cacbon cho các kết cấu thép ở trên biển và đất liền

Tiêu chuẩn này được phân làm 7 phần chính như sau:

- Yêu cầu chung

- Thiết kế liên kết hàn

- Hợp cách (Bao gồm hợp cách qui trình hàn và hợp cách thợ hàn)

- Chế tạo

- Kiểm tra, nghiệm thu

Liên quan tới việc lập quy trình hàn cho đấu nối chân giàn khoan thì tiêu chuẩn này được sử dụng chủ yếu trong phần 3 và 4 của tiêu chuẩn này

II.3.5.Tiêu chuẩn TCVN

Trong những năm vừa qua, với sự phát triển nhanh chóng của công nghiệp xây dựng công trình biển, các tiêu chuẩn Việt Nam về lĩnh vực này đã dần được hoàn thiện

- Phần 5: Thiết kế kết cấu hợp kim nhôm

- Phần 7: Thiết kế móng

- Phần 9: Kết cấu giàn thép kiểu Jacket

- Phần 10: Kết cấu giàn trọng lực bê tông

- Phần 1: Phương tiện cứu sinh

II.4 Các phương án thi công giàn khoan tự nâng trên thế giới

Thi công kết cấu thép, đặc biệt là đối với công trình biển, có khối lượng lớn, hơn nữa lại là tổ hợp độc lập (do đặc thù của công trình biển) nên tính phức tạp của công trình cao Điều này dẫn đến việc thi công đòi hỏi độ chính xác và các yêu cầu khắt khe về an toàn đối với công trình biển Việc xây dựng một quy trình thi công tối ưu giúp cho công tác xây dựng giảm thiểu những sai sót, đẩy nhanh tiến độ xây dựng và tiết kiệm chi phí

Các phương án thi công, lắp đặt giàn khoan tự nâng hiện nay trên thế giới

có những điểm khác biệt nhau phù hợp với quy trình thiết kế, điều kiện làm

việc, điều kiện khai thác, phương pháp gia công chế tạo lắp đặt của từng khu vực, từng vùng biển trên thế giới Sau đây là hai phương pháp hay được áp dụng trên thế giới

Phương án 1: Chia giàn khoan thành các Block nhỏ

Giàn khoan sau khi được chia nhỏ thành các Block, các phân đoạn khác nhau Người ta chế tạo từng block, từng phân đoạn Sau khi hoàn thành các block , dùng cẩu tiến hành quay lật, vận chuyển, đấu nối các block các phân đoạn lại với nhau Tiến hành lắp đặt theo trình tự sau :

- Thi công lắp đặt tổ hợp thân (hull)

- Thi công các đoạn chân (leg)

- Tiết kiệm thời gian do có thể có nhiều đơn vị thi công cùng lúc

- Khi chia nhỏ giàn khoan ra từng block dễ chế tạo hơn

Phương án 2: Chế tạo giàn khoan trong ụ khô

Các block thân giàn khoan người ta lắp đặt trực tiếp trong ụ khô, sau khi hoàn thành phần thân tiến hành lắp các đoạn chân, lắp đặt thêm các thiết bị phụ trợ khác Sau đó cho nước vào ụ khô, dùng tàu kéo giàn khoan ra mép cảng Hạ chân giàn khoan xuống, tiến hành lắp đặt các đoạn chân còn lại, kiểm tra và hoàn thiện giàn khoan

 Nhược điểm: