công nghệ khai thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ

Thềm lục địa và vùng đặc quyền kinh tế của Việt Nam có diện tích hàng trăm ngàn km2. Nhiều bể trầm tích kỷ đệ tam như Sông Hồng, Phú Khánh, Cửu Long, Nam Côn Sơn, Vùng biển Tây Nam giáp ranh với vịnh Thái Lan và vùng biển Malaysia, Các quần đảo Trường Sa , Hoàng Sa đã được nghiên cứu, thăm dò. Tuy số lượng mỏ đã thăm dò chỉ chiếm số lượng nhỏ so với tiềm năng nhưng đã cho thấy giá trị mang lại của ngành công ngiệp dầu khí là rất lớn. Ngành công nghiệp này tuy mới được thành lập nhưng đã dần dần tạo chỗ đứng vững chắc trong nền kinh tế quốc dân đồng thời đáp ứng nhu cầu xuất khẩu, đóng góp ngoại tệ cho nhà nước, và phục vụ nhu cầu tiêu dùng trong nước. Do đặc điểm địa chất và địa hình của nước ta, các mỏ đều nằm ngoài biển nên vấn đề vận chuyển các sản phẩm dầu, khí sau khi khai thác vào bờ đóng vai trò đặc biệt quan trọng. So với các công nghệ vận chuyển khác, công nghệ vận chuyển bằng đường ống đã tỏ ra ưu việt hơn rất nhiều nhờ công suất cao và tính rủi ro ít (các yêu cầu về an toàn môi trường sinh thái được đảm bảo). Với trên 100 km chiều dài, các loại đường ống đã được xây dựng (như loại 325 x 16 mm, loại 219 x12 mm…) và còn nhiều tuyến đường ống khác đang được thiết kế và xây dựng (chương trình khí điện đạm Cà mau, nhà máy lọc dầu Dung Quất…) I.2. Tổng quan về công nghệ khai thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ I.2.1. Các khâu trong công nghiệp dầu khí Hoạt động của ngành công nghiệp dầu khí được chia làm 3 khâu: * Khâu đầu: Thượng nguồn (up-stream) Các hoạt động tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí. * Khâu giữa: Trung nguồn (mid-stream) Vận chuyển và chứa đựng dầu khí. * Khâu cuối: Hạ nguồn (down-stream) Chế biến (lọc dầu, hoá dầu, hoá lỏng khí) Phân phối các sản phẩm dầu và khí. I.2.2. Hệ thống quy hoạch thiết kế xây dựng Thiết kế, xây dựng khu khai thác dầu khí cần được xem như là 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 là 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 mỏ. Tách sơ bộ sản phẩm khai thác từ các giếng.

mục lục

I Giới thiệu tổng quan 3

I.1 Giới thiệu chung 3

I.2 Tổng quan về công nghệ khai thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ 3

I.2.1 Các khâu trong công nghiệp dầu khí 3

I.2.2 Hệ thống quy hoạch thiết kế xây dựng 3

I.2.3 Các loại công trình sử dụng cho việc khai thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ 4

I.3 Cấu tạo và chức năng của các công trình phục vụ khai thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ 4

I.3.1 Hệ thống đờng ống 4

I.3.2 Hệ thống các giàn thép cố định 5

I.3.3 Hệ thống trạm rót dầu không bến 6

I.4 Giới thiệu đoạn đờng ống tính toán 7

I.4.1 Đặc trng ống 7

I.4.2 Đặc điểm của dàn BK 7

I.4.3 Các số liệu ban đầu phụ vụ tính toán kiểm tra 8

II Kiểm tra độ bền của đờng ống 9

II.1.Tính toán độ bền của đờng ống chịu áp lực trong lớn nhất 9

II.1.1 Kiểm tra ở trạng thái thi công (thử áp lực) 9

II.1.2 Kiểm tra ở trạng thái vận hành 190

II.2 Kiểm tra bài toán ổn định tiết diện của đờng ống

II.2.1 Mục đích của bài toán

II.2.2 Số liệu đầu vào

II.3 Kiểm tra bài toán lan truyền mất ổn định tiết diện đờng ống

III Kiểm tra ổn định vị trí của đờng ống 16

III.1 Mục đích của bài toán kiểm tra ổn định vị trí 16

III.2 Cơ sở tính toán của bài toán kiểm tra ổn định vị trí

III.3 Tính toán ổn định vị trí cho đoạn ống

IV.Tìm nhịp treo tối đa mà đờng ống có thể vợt qua 20

IV.1 Địa hình hố lõm 20

IV.1.1 Kiểm tra ở giai đoạn sau khi thi công 20

IV.1.2 Kiểm tra ở giai đoạn khai thác 22

IV.2 ống vợt qua địa hình đỉnh lồi 23

IV.2.1 Chiều cao lớn nhất của đỉnh lồi 23

IV.3 Hiện tợng dao động dòng xoáy khi ống bị treo 23

IV.3.1 Xác định tần số dao động của dòng xoáy 24

IV.3.2 Xác định tần số dao động riêng của ống 24

V lựa chọn phơng án thi công tuyến ống 25

V.1 Một số phơng pháp thi công đờng ống biển trên thế giới 25

V.1.1 Phơng pháp thả ống bằng tàu thả ống 26

V.1.2 Phơng pháp thi công dùng xà lan thả ống có trống cuộn ống 27

V.1.3 Phơng pháp kéo ống trên mặt nớc 28

V.1.4 Kéo sát mặt 29

V.1.5 Kéo gần sát đáy 29

V.1.6 Kéo sát đáy 30

V.2 Một số phơng pháp thi công nối ống ngầm 30

V.3 Lựa chọn phơng án thi công 30

V.3.1 Số liệu đầu vào phục vụ công tác thi công 30

V.3.2 Năng lực thi công của liên doanh Vietsopetro 31

V.3.3 Yêu cầu của phơng tiện thi công 31

V.3.4 Kết luận lựa chọn phơng án thi công 32

VI Tính toán thi công tuyến ống 32

VI.1 Tính toán ứng suất trong quá trình thi công rải ống 32

VI.1.1 Đặt vấn đề 32

VI.1.2 Số liệu đầu vào 33

VI.1.3 Tính toán kiểm tra bền đoạn cong lồi 33

VI.1.4 Tính toán kiểm tra bền đoạn cong lõm 34

VI.2 Thi công tuyến ống 37

VI.2.1 Công tác thi công trên bờ 37

VI.2.2 Công tác thi công trên biển 37

VI.2.3 Thời gian thi công tuyến ống 38

VI.2.4 Quy trình thi công ống trên tàu rải ống 38

I Giới thiệu tổng quan

I.1 Giới thiệu chung

Thềm lục địa và vùng đặc quyền kinh tế của Việt Nam có diện tích hàng trăm

Côn Sơn, Vùng biển Tây Nam giáp ranh với vịnh Thái Lan và vùng biển Malaysia,Các quần đảo Trờng Sa , Hoàng Sa đã đợc nghiên cứu, thăm dò Tuy số lợng mỏ đãthăm dò chỉ chiếm số lợng nhỏ so với tiềm năng nhng đã cho thấy giá trị mang lại củangành công ngiệp dầu khí là rất lớn Ngành công nghiệp này tuy mới đợc thành lậpnhng đã dần dần tạo chỗ đứng vững chắc trong nền kinh tế quốc dân đồng thời đápứng nhu cầu xuất khẩu, đóng góp ngoại tệ cho nhà nớc, và phục vụ nhu cầu tiêu dùngtrong nớc

Do đặc điểm địa chất và địa hình của nớc ta, các mỏ đều nằm ngoài biển nên vấn

đề vận chuyển các sản phẩm dầu, khí sau khi khai thác vào bờ đóng vai trò đặc biệtquan trọng So với các công nghệ vận chuyển khác, công nghệ vận chuyển bằng đờngống đã tỏ ra u việt hơn rất nhiều nhờ công suất cao và tính rủi ro ít (các yêu cầu về antoàn môi trờng sinh thái đợc đảm bảo) Với trên 100 km chiều dài, các loại đờng ống

đã đợc xây dựng (nh loại 325 x 16 mm, loại 219 x12 mm…) và còn nhiều tuyến đ) và còn nhiều tuyến đờngống khác đang đợc thiết kế và xây dựng (chơng trình khí điện đạm Cà mau, nhà máylọc dầu Dung Quất…) và còn nhiều tuyến đ)

I.2 Tổng quan về công nghệ khai thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ

I.2.1 Các khâu trong công nghiệp dầu khí

Hoạt động của ngành công nghiệp dầu khí đợc chia làm 3 khâu:

* Khâu đầu: Thợng nguồn (up-stream)

Các hoạt động tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí

* Khâu giữa: Trung nguồn (mid-stream)

Vận chuyển và chứa đựng dầu khí

* Khâu cuối: Hạ nguồn (down-stream)

Chế biến (lọc dầu, hoá dầu, hoá lỏng khí)

Phân phối các sản phẩm dầu và khí

I.2.2 Hệ thống quy hoạch thiết kế xây dựng

Thiết kế, xây dựng khu khai thác dầu khí cần đợc xem nh là một tổ hợp công nghệ

đồng nhất, đảm bảo thu đợc sản phẩm có chất lợng đạt yêu cầu với chi phí cho khaithác, thu gom xử lý và vận chuyển sản phẩm là tối thiểu Hệ thống này bao gồm cácquy trình công nghệ:

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

Tách sơ bộ sản phẩm khai thác từ các giếng

Xử lý dầu

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

Tiếp nhận và đo lờng dầu

Xử lý khí

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

đảm bảo một số yêu cầu sau:

Đo đợc sảm phẩm khai thác

Phân bố các dòng dầu theo tính chất lý hoá và theo công nghệ vận chuyển Độ kín của hệ thống thu gom và vận chuyển dầu khí

I.2.3 Các loại công trình sử dụng cho việc khai thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ

Để phục vụ cho công tác khoan thăm dò, khai thác và vận chuyển dầu khí ngoàibiển ở mỏ Bạch Hổ, xí nghiệp liên doanh VietSoPetro đã xây dựng nhiều giàn khoanbiển và một số công trình khác Hiện nay tại Mỏ Bạch Hổ có hệ thống đờng ống vàcác giàn nh sau:

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

1 giàn công nghệ trung tâm CTP 2

9 giàn BK (BK 1;2;3;4;5;6;7;8;9)

3 tàu chứa dầu (FSO-1,2,3/ Chí Linh, Chi Lăng và Ba Vì)

Ngoài ra còn có các giàn nén khí (Complete gas compressor station), giàn bơm

n-ớc ép vỉa ( Water injection platform) và 3 dàn khoan tự nâng (Jack up) Trong thờigian tới sẽ tiến hành xây dựng thêm một số công trình sau:

đờng 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 28.81 km

17 tuyến ống dẫn nớc ép vỉa với tổng chiều dài 19.35 km

11 tuyến ống dẫn hỗn hợp dầu khí với tổng chiều dài 19.35 km

Tổng chiều dài toàn bộ đờng ống ở Mỏ Bạch Hổ tính đến tháng 4-1998 là 162.25km

và đến thời điểm hiện nay đã có tới gần 200 km đờng ống ngầm

I.3.2 Hệ thống các giàn thép cố định

Giàn thép cố định là loại công trình đợc sử dụng phổ biến nhất hiện nay trongngành công nghiệp khai thác dầu khí hiện nay Công nghệ xây dựng loại công trìnhnày đã trải qua một thời gian dài từ loại kết cấu nhỏ ở vùng nớc sâu đến các côngtrình ngoại cỡ xây dựng ở biển bắc và vùng vịnh Mexico Kết cấu Jacket lớn nhất thếgiới hiện nay là giàn Bullwinkle đợc xây dựng bởi hãng Shell tại vịnh Mexico ở vùngnớc sâu 1615 ft (492 m) nặng 56000T

Hiện tại ở vùng mỏ Bạch Hổ hầu hết sử dụng các loại dàn cết cấu Jacket để phục

vụ cho hoạt động khai thác dầu khí

* Dàn khoan cố định MSP

Là dàn khoan cố định có thể dùng để khoan, khai thác và xử lý sơ bộ sản phẩmdầu khí Trên dàn có bố trí tháp khoan di động có khả năng khoan ở nhiều giếngkhoan Hệ thống công nghệ trên dàn cho phép đảm nhiệm nhiều công tác, từ xử lý sơ

bộ sản phâm dầu khí đến tách lọc các sản phẩm dầu thơng phẩm, xử lý sơ bộ khí đồnghành Dầu và khí đợc xử lý trên MSP có thể là từ các giếng khoan của nó hoặc đợc thugom từ cấc giàn BK

Về cấu tạo, dàn MSP gồm có 3 phần chính là: phần móng, khối chân đế và kết cấuthợng tầng Chân đế gồm 2 khối nối với nhau bằng sàn chịu lực (MSF) ở phía trên và

cố định xuống đáy biển bằng các cọc Khối chân đế là kết cấu Jacket, thợng tầng cócấu trúc module đợc lắp ghép lên trên sàn chịu lực

Mỗi chân đế có 8 ống chính có đờng kính 812.8 x 20.6 mm, phần dới của chân đế

ở từng cọc trụ chính có 2 ống dẫn hớng cho các cọc phụ

Các phần tử cấu thành mạng panel và ống giằng ngang chân đế làm từ các ống có

đờng kính từ 426 x 12 mm đến 720 x 16 mm ở những chỗ tiếp giáp giữa đáy biển vớicọc chính và cọc phụ đợc bơm trám bằng cement

Module sàn chịu lực (MSF) là các dầm thép tổ hợp Do điều kiện thi công ngoàibiển kết cấu này đợc 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 lựcdùng để đặt các thùng chứa với các chức năng khác nhau phục vụ cho các quy trìnhcông nghệ thực hiện ở trên dàn

Móng khối chân đế là các cọc thép ống có đờng kính 720 x 20 mm Các cọc đợc

đóng gồm 16 cọc chính và 32 cọc phụ

Kết cấu thợng tầng của dàn MSP đợc thực hiện theo thiết kế số 16716 của trungtâm thiết kế Corall (U.S.S.R) bao gồm những block và module riêng rẽ đợc chia làm 2tầng và đợc trang bị các thiết bị cần thiết phục vụ cho yêu cầu công nghệ ở trên dàn.Thành phần chính của kết cấu thợng tầng gồm có tổ hợp khoan khai thác, năng lợng

và nhà ở

* Dàn khoan nhẹ BK

Dàn BK là loại dàn thép có kết cấu dạng jacket loại nhỏ nhẹ ở trên không có thápkhoan, không có ngời ở Công tác khoan đợc thực hiện bằng dàn jack up Các thiết bịtrên dàn BK đợc trang bị ở mức tối thiểu để có thể phục vụ cho việc đo lu lợng và và

tách nớc sơ bộ Sản phẩm khai thác từ dàn BK sẽ đợc dẫn qua hệ thông đờng ống vềdàn MSP hoặc dàn công nghệ trung tâm để xử lý.

* Dàn công nghệ trung tâm

Dàn công nghệ trung tâm là tổ hợp các thiết bị công nghệ vừa và nhỏ thành mộtcụm tổ hợp công nghệ phục vụ cho công tác khai thác và sơ chế sản phẩm dầu & khíkhai thác đợc 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 đờng 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 thơng phẩm và bơm đến các trạm UBN

 Xử lý nớc thải đảm bảo điều kiện vệ sinh môi trờng theo tiêu chuẩn quốc tế rồithải xuống biển

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

* 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

đa vào bờ và phục vụ công nghệ gaslift

Trạm UBN-1(Chí Linh) nằm ở vòm nam của mỏ gồm có tàu chứa trọng tải

150000 tấn có khả năng tiếp nhận tối đa 10000 tấn/ngày đêm, nhận dầu từMSP1và CTP2, BK2, có hệ thống ống mềm để tiếp nhận dầu, hệ thống vanngầm, hệ thống neo, hệ thống xuất dầu bằng phơng pháp nối tiếp

Trạm UBN- 2(Chi Lăng) nằm ở vòm phía bắc của mỏ Bạch Hổ tơng tự nhtrạm UBN1 chỉ khác là công suất xử lý dầu thô là 15 000 tấn/ngày đêm, hàmlợng nớc trong dầu ở cửa vào của thiết bị nhận dầu là 20%

Trạm UBN- 3(Ba Vì), có tính năng tơng tự UBN-2

Về mặt cấu tạo, trạm UBN chủ yếu có các bộ phận sau:

 Bể trao đổi nhiệt dạng tấm phẳng ( dầu - dầu)

 Bể trao đổi nhiệt dạng tấm phẳng ( dầu - nớc)

 Hệ thống khử nớc bằng điện có khối đốt nóng và phân li

 Hệ thống phân li kiểu tháp

 Khối chứa và chuyể hoá sản phẩm ( chất khử nhũ và kìm hãm ăn mòn)

Ngoài ra trạm còn có các thiết bị đo và kiểm tra cần thiết, hệ thống van áp lực, hệ thông tín hiệu báo sự cố và phòng cháy đảm bảo cho trạm vận hành một cách an toàn hiệu quả

Hiện tại VietSoPetro đang bắt đầu đa vào khai thác trạm UBN-4

I.4 Giới thiệu đoạn đờng ống tính toán

I.4.1 Đặc trng ống

Đoạn đờng ống tính toán là đoạn ống dẫn nớc ép vỉa từ giàiaMSP4 đến giàn MSP8

có chiều dài là 1054 m, đờng kính ống là 273 mm bề dày 18 mm, áp lực vận hành là

188 at

I.4.2 Đặc điểm của dàn BK

Giàn khoan cố định BK là một trong những kết cấu chính của thiết kế xây dựng

mỏ Giàn cố định BK có chức năng là giàn đầu giếng, sử dụng cho Jack-up cập vào đểkhoan khai thác Hiện nay trên mỏ đã sử dụng các giàn cố định số 1;2;3;4;5;6;7;8;9,giàn cố định số 10 đang trong giai đoạn xây dựng

Về mặt cấu tạo giàn gồm phần móng khối chân đế và kết cấu thợng tầng

* Phần móng:

Gồm KCĐ có kết cấu hệ thanh đợc cố định xuống đáy biển bằng các cọc KCĐdạng thanh không gian làm từ các thép ống, xung quanh chân đế có 4 cọc trụ đỡ cácống chính (D = 812 x 20.6 mm)

* Kết cấu thợng tầng:

Gồm những block và những module riêng rẽ làm thành 1 tầng và đợc trang bịnhững thiết bị công nghệ cần thiết đảm bảo cho hoạt động công nghệ khoan khi Jack-

up cập vào khoan và chỗ ở cho ngời ra sửa chữa, vận hành

I.4.3 Các số liệu ban đầu phụ vụ tính toán kiểm tra

Số liệu địa chất, địa hình

 Độ dốc bãi biển: i = 0

 Nền đất đáy biển: Cát hạt mịn có cỡ hạt d50 = 0.125 mm

 Hệ số ma sát giữa nền đất và đờng ống:  = 0.7

 Chiều dày dự trữ ăn mòn: tcorr = 4 mm

 Sai số do chế tạo, do không đủ số liệu nên lấy tfab = 5%t

 áp suất trong đờng ống: Po

tk = 188 at =184.428 kG/cm3

II Kiểm tra độ bền của đờng ống

II.1.Tính toán độ bền của đờng ống chịu áp lực trong lớn nhất

ở trạng thái kiểm tra hoặc khai thác đờng ống đều phải chịu những áp lực trong

do dòng nớc vận chuyển trong ống gây nên.Theo qui phạm DnV- Rules for submarinepipeline systems 1996, ta kiểm tra độ bền của ống ở hai trạng thái :

II.1.1 KIểM TRA ở TRạNG THáI THI CÔNG( THử áP LựC)

2



≤ ηu.SMTS+ Trạng thái giới hạn đàn hồi:

( Pli – Pe )

t

t D

2



≤ ηs.SMYS

Trong đó: Pli : áp lực tính toán lên đờng ống

Pe : áp lực thuỷ tĩnh min lên đờng ống

ηs , ηu : hệ số tra bảng C1 phụ thuộc cấp an toàn

D : đờng kính ngoài của ống

t : bề dày của ống

SMTS : cờng độ chịu kéo nhỏ nhất

SMYS : cờng độ chảy dẻo nhỏ nhất

Suy ra: ( Pli – Pe )

t

t D

Vậy đờng ống đủ khả năng chịu áp lực trong trong trạng thái thử áp lựcII.1.1

t = tnom - tfab - tcorr = 18 – 0,9 – 4 = 13,1 mm

Khả năng chịu áp lực trong của đờng ống

+ Trạng thái giới hạn nổ:

( Pli – Pe )

t

t D

2



≤ ηu.1,1.SMTS+ Giới hạn chảy:

( Pli – Pe )

t

t D

2



≤ ηs.1,1.SMYS

Trong đó: Pli : áp lực tính toán lên đờng ống

Pe : áp lực thuỷ tĩnh min lên đờng ống

ηs , ηu : hệ số tra bảng C1 phụ thuộc cấp an toàn

D : đờng kính ngoài của ống

t : bề dày của ống

SMTS : cờng độ chịu kéo nhỏ nhất

SMYS : cờng độ chảy dẻo nhỏ nhất

+ Với đờng ống nằm trong vùng 1 là vùng dọc theo tuyến ống không có hoạt

động của con ngời

+ Với đờng ống nằm trong vùng 2 là vùng mà đờng ống / riser ở gần dàn và vùng

có hoạt động thờng xuyên của con ngời

ηs = 0,83

ηu = 0,72

Suy ra: ( Pli – Pe )

t

t D

2



= ( 202,87 – 5,4235 )

1 13 2

1 13

- Sự mất ổn định cục bộ gây ra các tình trạng tắc đờng ống dẫn đến

giảm lu lợng trong quá trình vận chuyển vật liệu, làm cho áp lực trong

phân bố không đồng đều trên tiết diện đờng ống, cũng nh trên toàn

chiều dài đờng ống, nó là yếu tố chính để khởi đầu cho sự mất ổn định

lan truyền, trong quá trình vận hành cũng nh thi công đờng ống mất ổn

định thờng xảy ra lúc thi công vừa thả ống xuống, lúc này ống cha có áp

lực trong và trong trờng hợp vận hành rồi nhng với một lí do nào đó

(chẳng hạn nh sự cố làm áp lực trong không có, trong trờng hợp sữa

chữa mà ngời ta không cho vật liệu đi qua…) và còn nhiều tuyến đ)

ii.2.1 Kiểm tra ở trạng thái thi công (thử áp lực)

Điều kiện để ống không bị mất ổn định cục bộ là:

Pemax

R c

P



1 , 1





D

t E

t : chiều dày ống t = tnom = 1,8 cm

D : đờng kính ống D = 27,3 cm

SMYS: ứng suất chảy nhỏ nhất của thép SMYS = 4480 kG/cm2

E : môđun đàn hồi của thép E = 2,1.106 kG/cm2

Pemax : áp lực thuỷ tĩnh lớn nhất lên đờng ống

Thay số ta đợc các giá trị :

Pel=

2

3 6

3 , 0 1

) 273

18 (

10 1 , 2 2

P



1 ,

1 = 1879,1.1,,7224 = 644,956 kG/cm2

Vậy đờng ống không bị mất ổn định cục bộ.

II.2.2 Kiểm tra ở trạng thái khai thác (vận hành).

Điều kiện để ống không bị mất ổn định cục bộ là:

Pemax

R c

P



1 , 1





D

t E

Trong đó: Pc : áp lực ngoài tới hạn gây mất ổn định cục bộ

t : chiều dày ống t = tnom - tcorr = 18 - 4 = 14 mm

D : đờng kính ống D= 27,3 cm

SMYS: ứng suất chảy nhỏ nhất của thép SMYS = 4480 kG/cm2.

E : môđun đàn hồi của thép E = 2,1.106 kG/cm2

Pemax : áp lực thuỷ tĩnh lớn nhất lên đờng ống

Thay số ta đợc các giá trị :

3 , 0 1

) 273

14 (

10 1 , 2 2

2

3 6

P



1 ,

1 = 1535,1.1,,9724 = 392,94 kG/cm2

Vậy đờng ống không bị mất ổn định cục bộ.

ii.3 Kiểm tra bài toán mất ổn định lan truyền

- Trên một tuyến ống, khi xuất hiện một điểm bị mất ổn định cục bộ thì

sự mất ổn định đó có thể lan truyền dọc theo chiều dài tuyến ống.Gọi là

hiện tợng mất ổn định lan truyền

- Vì vậy để xẩy ra hiện tợng mất ổn định lan truyền thì áp lực lan truyền

phải lớn hơn áp lực gây mất ổn định cục bộ, nếu trong trờng hợp đờng

ống có sự cố bị bóp méo thì để đờng ống không bị mất ổn định lan

truyền thì áp lực lan truyền phải lớn hơn áp lực ngoài tác dụng vào đờng

ống

- Để chống hiện tợng lan truyền ngời ta thờng làm tăng chiều dày t của

đờng ống, dùng các thiết bị ngăn chặn mất ổn định lan truyền trên tiết

diện ống ( hàn các “nhẫn” trên tuyến ống )

II.3.1 Kiểm tra ở trạng thái thi công (thử áp lực)

Điều kiện để ống không bị mất ổn định lan truyền:

Ppr > Pemax

Theo QP DnV 1996 : Ppr

5 , 2

.



D

t SMYS

Trong đó: Ppr : áp lực gây mất ổn định lan truyền

t = tnom = 18 mm

D : đờng kính ngoài của ống

Thay các giá trị vào công thức ta đợc:

Ppr = 26.4480

5 , 2

Kiểm tra: Ppr > Pemax

Vậy đờng ống không bị mất ổn định lan truyền.

ii.3.2 Kiểm tra ở trạng thái khai thác (vận hành)

Điều kiện để ống không bị mất ổn định lan truyền:

Ppr > Pemax

Theo QP DnV 1996 : Ppr

5 , 2

.



D

t SMYS

Trong đó: Ppr : áp lực gây mất ổn định lan truyền

t = tnom - tcorr = 18 - 4 = 14 mm

D : đờng kính ngoài của ống

Thay các giá trị vào công thức ta đợc:

Ppr = 26.4480

5 , 2

Kiểm tra: Ppr > Pemax

Vậy đờng ống không bị mất ổn định lan truyền.

III Kiểm tra ổn định vị trí của đờng ống

III.1 Mục đích của bài toán kiểm tra ổn định vị trí

Trong quá trình vận hành, đờng ống luôn chịu tác động của lực môi trờng ở điềukiện đáy biển (sóng, dòng chảy đáy của sóng và dòng chảy, sự vận chuyển của cácdòng cát hay dòng bùn, đặc biệt là lực đẩy nổi) Những tác động này làm cho đờngống có xu hớng bị dịch chuyển dới đáy biển, hiện tợng này có thể phá huỷ đờng ốnggây ra những thiệt hại không nhỏ về kinh tế và ô nhiễm môi trờng Do đó việc tínhtoán ổn định vị trí là nhiệm vụ quan trọng trong thiết kế đờng ống, nhằm tìm ra đợctrọng lợng yêu cầu của ống để ống ổn định dới đáy biển trong suốt thời gian vậnhành

Nếu không đợc vùi thì trong đời sống công trình, đờng ống có thể bị dịch chuyển

do các tác động bên ngoài nh lực tác động do sóng dòng chảy, các hiện tợng xói lở

đất nền tạo nhịp treo gây ra dao động, các sự cố do neo đậu tàu thuyền …) và còn nhiều tuyến đ

Trọng lợng đờng ống phải đủ khả năng giữ ống không dịch chuyển quá nhiều có thểgây phá huỷ hệ thống đờng ống Trong khuôn khổ đồ án này ta chỉ kiểm tra và thiết

kế gia tải cho đờng ống (nếu cần thiết ) khi chịu tác động tải trọng sóng và dòngchảy(Hình 1)

3 , 55

2

x gT

d

0073 0 9 , 9 81 9

0 , 7

2

x gT

H

Dựa vào đồ thị 3.5 trang 36 giáo trình Offshore Pipeline, Analysis and Methos ByA.H.Moussell (OPAM) ta thấy ứng với vùng lý thuyết sóng bậc 3 Nhng để đơn giảntrong tính toán ta sẽ sử dụng lý thuyết sóng Airy

H

T

U **

 Us*

+ Hệ số giảm hớng lan truyền R =1 ( coi là không giảm )

+ Xác định đợc vận tốc sóng tác dụng vuông góc lên trục ống Us

As = 2xΠxx

u

s

T U

* Xác định vận tốc dòng chảy trung bình tác dụng vuông góc với trục

ống

Theo công thức sau :

) 1 ln(

o

r r

D

Z

D D

Z Z

Z U

U

( *)

Trong đó :

Ur : vận tốc dòng chảy ở độ sâu zr kể từ đáy biển Đã

chiếuvuông góc với trục ống

Zr : độ sâu tham chiếu, kẻ đến ảnh hởng của lớp biên

Zo : hệ số phụ thuộc vào độ nhám của đáy hay tính chất

nhám của đất bề mặt đáy biển Zo tra bảng A1 RpE-305

D : đờng kính ngoài của ống

ii.3 Kiểm tra khả năng ổn định vị trí của đờng ống

Chiều cao sóng với chu kỳ lặp 10 năm