Công nghệ con thoi và quy trình thử áp lực cho đường ống, Hệ thống thu gom dầu và khí mỏ Bạch Hổ

Trong những thập kỷ gần đây tốc độ phát triển kinh tế của thế giới tăng quá nhanh. Mức sống của con người ngày càng cao cho nên tình trạng thiếu hụt năng lượng ngày càng phổ biến ở nhiều quốc gia. Trong khi thế giới đang chờ tìm ra nguồn nguyên liệu mới thì hiện tại dầu và khí vẫn là nguồn năng lượng chính của toàn cầu phục vụ cho sự phát triển công nghiệp -nông nghiệp và sinh hoạt của con người. Theo thống kê của liên hợp quốc thì mức tiêu thụ dầu là: 47? và của khí là: 18.4% thị phần năng lượng của toàn thế giới. Đứng trước tình đó đòi hỏi mỗi quốc gia phải liên tục đầu tư, thăm dò, tìm kiếm các mỏ dầu khí mới để bù đắp các mỏ đ• khai thác cạn kiệt và cho nhu cầu của sự tăng trưởng kinh tế. Không nằm ngoài quy luật thực tế đó Việt Nam là một nước đang thực hiện công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước thì nhu cầu về năng lượng phải được ưu tiên hàng đầu. Được sự quan tâm của đảng và nhà nước ngành dầu khí Việt Nam không ngừng lớn mạnh và phát triển nhanh chóng sản lượng khai thác dầu thô liên tục tăng trưởng tính đến năm 1998 sản lượng dầu thô khai thác được đ• tăng lên 11 triệu tấn. Ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam đ• thực sự trở thành ngành kinh tế mũi nhọn của đất nước, phần lớn ngoại tệ thu được của nước ta là do xuất khẩu dầu thô. Tuy nhiên theo các chuyên gia năng lượng thì vùng thềm lục địa phía nam Việt Nam bao gồm mỏ Bạch Hổ, mỏ Rồng và các vùng lân cận có trữ lượng dầu không lớn ngược lại trữ lượng khí lại rất lớn. Trong những năm đầu khai thác do thiếu phương tiện thu gom vận chuyển nên một khối lượng khí đồng hành rất lớn khai thác cùng với dầu thô đ• bị đốt. Số lượng khí đốt bỏ tính cho đến năm1994 vào khoảng 4 tỉ mét khối và thêm ngần đó nữa chỉ trong 4 năm từ 1994 đến1998. Điều đó cũng có nghĩa là gần 1 triệu USD đ• bị đốt bỏ hàng năm và tổng số khí đồng hành của mỏ bạch Hổ bị đốt bỏ cho tới nay tương đương với sự l•ng phí khoảng 7 đến 8 trăm triệu USD. Việc đốt khí tại mỏ Bạch Hổ không những gây l•ng phí nguồn tài nguyên quý giá mà còn gây ô nhiễm môi trường không khí và môi trường biển. Mục tiêu của đề án sử dụng khí là thu hồi khí thiên nhiên đang bị đốt một cách l•ng phí ở ngoài mỏ và sử dụng nó phục vụ cho sự phát triển của đất nước. Việc triển khai nhanh chóng đưa khí vào bờ đem lại những lợi ích vô cùng to lớn đ• được nêu trong “Thiết kế tổng thể công trình hệ thống thu gom và vận chuyển khí Bạch Hổ - Thủ Đức do SNC/LAVALIN thực hiện đ• được công ty điện lực II và bộ năng lượng xác nhận như sau: - Cung cấp khí thiên nhiên khai thác được làm nhiên liệu hoặc nguyên liệu cho ngành điện lực cũng như các ngành công nghiệp khác.

Mục lục Phần 1 Giới thiệu chung Chơng 1 Tính khả thi của dự án và nhu cầu khí trên thị trờng

1.1 Tính khả thi của dự án

1.2 Nhu cầu khí tự nhiên ở Việt Nam

1.3 Nhu cầu khí tự nhiên ở vùng Đông Nam á, Nam á, và thế giới

Chơng 2 Hệ thống thu gom dầu và khí mỏ Bạch Hổ

3.4 Điều kiện địa hình của toàn tuyến ống

3.5 Điều kiện địa chất

1.1 Lựa chọn tuyến ống

1.1.1 Cơ sở để lựa chọn tuyến ống

1.1.2 Xây dựng các phơng án

1.1.3 Lựa chọn tuyến ống.

1.2 Chọn sơ bộ đờng kính ống

1.3 Tính toán chiều dày ống

1.4 Chọn chiều dày ống

Chơng 2 Kiểm tra ổn định cho tuyến ống

2.1 Tính toán kiểm tra ổn định cục bộ cho tuyến ống

2.2 Tính toán kiểm tra ổn định lan truyền

2.3 Tính toán kiểm tra ổn định vị trí

Chơng 3 Tính toán tuyến ống vợt qua địa hình phức tạp

3.1 Tính toán chiều dài cho phép của hố lõm khi đờng ống vợt qua

3.2 Tính toán chiều cao cho phép của đỉnh lồi khi đờng ống vợt qua

3.3 Tính toán chiều dài nhịp tĩnh cho phép của đờng ống

3.4 Tính toán chiều dài nhịp động cho phép của đờng ống

Chơng 4 Tính toán chống ăn mòn cho đờng ống ngầm

4.1 Khái quát chung

4.2 Các yếu tố gây ăn mòn đờng ống biển

Phần 3 Thiết kế tổ chức thi công Chơng 1 Thi công đờng ống biển

1.1 Công tác chuẩn bị

1.2 Các phơng pháp thi công đờng ống ngầm

1.2.1 Phơng pháp kéo ống sát đáy biển

1.2.2 Phơng pháp kéo ống trên đáy1.2.3 Phơng pháp kéo ống trên mặt biển.

1.2.4 Phơng pháp kéo ống sát mặt biển1.2.5 Phơng pháp dùng tàu thả ống1.3 Lựa chọn phơng pháp thi công đờng ống ngầm

1.4 Các phơng pháp thi công đào hào

1.4.1 Phơng pháp xói thuỷ lực

1.4.2 Phơng pháp cắt cơ học

1.4.3 Phơng pháp hoá lỏng

1.4.4 Phơng pháp cày

1.5 Lựa chọn phơng pháp thi công đào hào

1.6 Thi công nối ống đứng với ống ngầm

1.7 Thi công đoạn ống vào bờ

1.8 Quy trình thi công hệ thống đờng ống biển

1.9 Tính toán thi công trong một số trờng hợp điển hình

Chơng 2 Công nghệ con thoi và quy trình thử áp lực cho đờng ống

2.1 Công nghệ con thoi

2.2 Thử áp lực cho đờng ống

Chơng 3 An toàn lao động và bảo vệ môi trờng

3.1 An toàn lao động

3.2 Bảo vệ môi trờng

Chơng 4 Tính toán nhân lực và lập tiến độ thi công

4.1 Tính toán nhân lực

4.2 Lập tiến độ thi công

đo- 04 cấu tạo cốt thép bọc ống

đo- 05 cấu tạo cốt thép bọc ống

đo-06 cấu tạo riser

đo-07 cấu tạo kẹp ống

đo-08 bản vẽ tàu côn sơn

đo-09 quy trình thi công tuyến ống ngầm

bạch hổ – long hải

đo-10 quy trình thi công ống đứng

đo-11 quy trình thu và hạ đờng ống xuống biển

đ0-12 sửa chữa đờng ống

đo-13 thi công đào hào đặt ống

đo-14 tiến độ thi công

Phần 1 Giới thiệu chung

Chơng 1: tính khả thi của dự án và nhu

cầu khí trên thị trờng Chơng 2: hệ thống thu gom dầu và khí

mỏ bạch hổ Chơng 3: số liệu thiết kế

Chơng 1 Tính khả thi của dự án và nhu cầu khí trên thị trờng

1.1 Tính khả thi của dự án

Trong những thập kỷ gần đây tốc độ phát triển kinh tế của thế giới tăng quánhanh Mức sống của con ngời ngày càng cao cho nên tình trạng thiếu hụt năng l-ợng ngày càng phổ biến ở nhiều quốc gia

Trong khi thế giới đang chờ tìm ra nguồn nguyên liệu mới thì hiện tại dầu vàkhí vẫn là nguồn năng lợng chính của toàn cầu phục vụ cho sự phát triển côngnghiệp -nông nghiệp và sinh hoạt của con ngời Theo thống kê của liên hợp quốc

thì mức tiêu thụ dầu là: 47 và của khí là: 18.4% thị phần năng lợng của toàn thếgiới Đứng trớc tình đó đòi hỏi mỗi quốc gia phải liên tục đầu t, thăm dò, tìm kiếmcác mỏ dầu khí mới để bù đắp các mỏ đã khai thác cạn kiệt và cho nhu cầu của sựtăng trởng kinh tế.

Không nằm ngoài quy luật thực tế đó Việt Nam là một nớc đang thực hiệncông nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc thì nhu cầu về năng lợng phải đợc u tiên hàng

đầu

Đợc sự quan tâm của đảng và nhà nớc ngành dầu khí Việt Nam không ngừnglớn mạnh và phát triển nhanh chóng sản lợng khai thác dầu thô liên tục tăng trởngtính đến năm 1998 sản lợng dầu thô khai thác đợc đã tăng lên 11 triệu tấn Ngànhcông nghiệp dầu khí Việt Nam đã thực sự trở thành ngành kinh tế mũi nhọn của đấtnớc, phần lớn ngoại tệ thu đợc của nớc ta là do xuất khẩu dầu thô Tuy nhiên theocác chuyên gia năng lợng thì vùng thềm lục địa phía nam Việt Nam bao gồm mỏBạch Hổ, mỏ Rồng và các vùng lân cận có trữ lợng dầu không lớn ngợc lại trữ lợngkhí lại rất lớn

Trong những năm đầu khai thác do thiếu phơng tiện thu gom vận chuyển nênmột khối lợng khí đồng hành rất lớn khai thác cùng với dầu thô đã bị đốt Số lợngkhí đốt bỏ tính cho đến năm1994 vào khoảng 4 tỉ mét khối và thêm ngần đó nữachỉ trong 4 năm từ 1994 đến1998 Điều đó cũng có nghĩa là gần 1 triệu USD đã bị

đốt bỏ hàng năm và tổng số khí đồng hành của mỏ bạch Hổ bị đốt bỏ cho tới nay t

-ơng đ-ơng với sự lãng phí khoảng 7 đến 8 trăm triệu USD Việc đốt khí tại mỏ Bạch

Hổ không những gây lãng phí nguồn tài nguyên quý giá mà còn gây ô nhiễm môitrờng không khí và môi trờng biển

Mục tiêu của đề án sử dụng khí là thu hồi khí thiên nhiên đang bị đốt mộtcách lãng phí ở ngoài mỏ và sử dụng nó phục vụ cho sự phát triển của đất nớc Việctriển khai nhanh chóng đa khí vào bờ đem lại những lợi ích vô cùng to lớn đã đợcnêu trong “Thiết kế tổng thể công trình hệ thống thu gom và vận chuyển khí Bạch

Hổ - Thủ Đức do SNC/LAVALIN thực hiện đã đợc công ty điện lực II và bộ nănglợng xác nhận nh sau:

- Cung cấp khí thiên nhiên khai thác đợc làm nhiên liệu hoặc nguyên liệucho ngành điện lực cũng nh các ngành công nghiệp khác

- Sản phẩm lỏng dới dạng liquefied petroleum Gas (LPG) và condensatechiết suất đợc từ dòng khí trên bờ ban đầu sẽ đợc xuất khẩu để thu ngoại tệ Sau đó

khi nhu cầu về gas trong nớc tăng lên thì việc sẵn có LPG ngay tại thị trờng trongnớc sẽ đem lại lợi ích to lớn cho các hộ tiêu thụ trong nớc.

- Việc thay thế dầu nhiên liệu nhập khẩu bằng khí hoá lỏng sẽ cải thiện đáng

kể cán cân ngoại thơng của Việt Nam

- Sự sẵn có một nguồn khí thiên nhiên giá rẻ và đáng tin cậy cho các ngànhcông nghiệp sẽ tiết kiệm đợc chi phí cho ngành điện lực và cho các hộ tiêu dùng

- Việc sử dụng khí đốt sạch sẽ làm cho ô nhiễm khí quyển giảm xuống đángkể

1.2 Nhu cầu về khí tự nhiên ở Việt Nam

Về trớc mắt và lâu dài điện năng vẫn phải sử dụng khí đốt ở miền nam ViệtNam

Hiện nay ở miền nam đang rất thiếu điện, ảnh hởng không nhỏ đến sự pháttriển kinh tế và sinh hoạt của nhân dân Ngời dân ở miền nam nói riêng và cả nớcnói chung đã chuyển dần thói quen đốt than, củi sang sử dụng khí sạch dới dạnggas Chỉ riêng ở thành phố Hồ Chí Minh các chuyên gia tính toán là năm 1994thành phố đã tiêu thụ 1000 tấn LPG nh vậy theo tỉ lệ tăng trởng đến năm 2000thành phố sẽ tiêu thụ khoảng 8000 tấn trong 1 năm

Theo ‘Word Bank’ và một số tổ chức quốc tế khác thì một khi LPG đợcphân phối rộng rãi trong một nền kinh tế đang phát triển thì lợng tiêu thụ sẽ nhanhchóng đạt ít nhất 1kg/ đầu ngời / tháng và sẽ dần thay các nguồn năng lợng khác Nhận xét này hoàn toàn phù hợp với tốc độ phát triển của sự tiêu dùng LPG hiệnnay ở Việt Nam

Hiện nay ở Việt Nam chất đốt chủ yếu dùng trong hàng ngày là kerosenekhoảng 300000 tấn/năm, than củi và các loại khác khoảng 37 triệu tấn/ năm (tínhquy đổi ra than) Theo dự báo vào cuối thế kỷ này 1/20 số hộ đang sử dụng các chất

đốt trên sẽ chuyển sang LPG lúc đó lợng tiêu thụ gas ở Việt Nam vào khoảng1triệu tấn/ năm cha kể các nhu cầu khác

Trớc mắt cha có hệ thống phân phối rộng khắp thì lợng khí khai thác đợc sẽ

đợc tiêu thụ ngay tại các vùng lân cận nh :

+ Thành phố Vũng Tàu : Là một thành phố du lịch khí đốt chủ yếu dành chocác hộ dân c, khách sạn, nhà hàng, các khu chế xuất nh Phớc Thắng, Mỹ Xuân,Long Sơn, Bà Rịa

Theo số liệu điều tra ban đầu nhu cầu tiêu thụ ở thành phố Vũng Tầu trongnăm 1994 khoảng 10 triệu m3 khí Đờng ống chính dẫn khí cần thiết đến năm 2015phải đảm bảo công suất 3918 m3 / h

+ Tỉnh Đồng Nai : Biên hoà là một thành phố thuộc tỉnh Đồng Nai nơi mà córất nhiều khu công nghiệp quan trọng của Việt Nam nh điện tử, chế biến thựcphẩm, dệt may Lợng tiêu thụ của các nhà máy đang hoạt hàng năm có khả năngdùng 112,3 triệu m3 khí /năm

+ Thành phố Hồ Chí Minh : Là một thành phố lớn nhất của Việt Nam, ở đâytập trung hầu hết các ngành công nghiệp quan trọng của đất nớc hiện đang sử dụngcác nhiên liệu nh dầu, điện, than nh vậy nhu cầu sử dụng khí để thay thế cácnguồn nguyên liệu khác rất cần thiết

Ngoài ra ở Việt Nam nhu cầu tiêu thụ khoảng 1,5 triệu tấn phân đạm hàngnăm Tuy nhiên với tốc độ phát triển nhanh chóng nh hiện nay nhu cầu phân bón sẽtăng rất nhanh trong nhng năm tới Việc đa khí vào bờ phục vụ cho sản xuất phânbón là vô cùng cần thiết

Nh vậy trớc mắt khí đồng hành khai thác từ mỏ Bạch Hổ đủ để thoả mãn nhucầu sản xuất công nghiệp trong nớc Ngoài ra có các nguồn cung cấp từ các mỏLan Tây, Lan Đỏ mới phát hiện sẽ thúc đẩy ngành công nghiệp đầu khí và cácngành khác có liên quan trong đó có ngành “xây dựng công trình biển” phát triểnnhanh

1.3 Nhu cầu về khí ở vùng Đông Nam á, Nam á, và Thế giới

Nhu cầu về LPG trong năm 1989 ở Nam á là 28,5 triệu tấn Tổng số LPG

đ-ợc xuất khẩu trong khu vực này là 14,5 triệu tấn trong số LPG xuất khẩu ở trên sẽtạo khả năng cho việc sản xuất LPG ở Bạch Hổ

Các bảng dới đây đợc trích từ một tài liệu nghiên cứu của hãng Misubishi(Nhật) tháng 3 năm 1993 tổng hợp các dự báo về nhu cầu phạm vi sử dụng LPGcủa một số nớc lớn trên thế giới cho thấy phạm vi sử dụng rộng rãi của LPG

Bảng 1: Nhu cầu sử dụng khí ở Nhật Bản (triệu tấn)

B¶ng 4: Nhu cÇu vÒ LPG trªn thÞ trêng thÕ giíi (ngh×n tÊn)

C¸c chuyªn gia dù b¸o r»ng s¶n lîng LPG sÏ t¨ng trung b×nh 17 triÖutÊn/n¨m giai ®o¹n 1996  2000 Nh vËy lîng LPG tham gia xuÊt khÈu vµo kho¶ng

5  6 triệu tấn/năm Nguồn cung cấp LPG cho thị trờng thế giới chủ yếu là Trung

Đông và một số nớc Châu á, Châu Phi nh Iran, IRắc, Côoét, Angieri, Inđônexia.Các nớc này vẫn là nguồn cung cấp chính cho đến năm 2000

Qua các con số trên cho ta thấy tình hình Gas trên thế giới và một số nớctrong khu vực rất sôi động Nhu cầu về LPG tăng theo tỉ lệ thuận với sự tăng trởngkinh tế đặc biệt là các nớc phát triển nh Mỹ, Nhật, Hàn Quốc nhu cầu về LPG rấtlớn Đối với Việt Nam nằm trong khu vực có sự tăng trởng mạnh nhất về nhu cầu

sử dụng LPG trong vòng 15 năm qua xét về mặt địa lý Việt Nam rất gần với các hộtiêu thụ lớn là Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc, Thái Lan, Malaixia Khu vực

Đông và Đông Nam á này cũng là nơi diễn ra các hoạt động đầu t xây dựng hệthống cơ sở vật chất kỹ thuật phục vụ cho việc khai thác, tiếp nhận và phân phốiLPG nhộn nhịp nhất hiện nay

Đứng trớc tình hình đó đòi hỏi chính phủ Việt Nam phải nhanh chóng pháttriển hội nhập vào thị trờng LPG của khu vực và trên thế giới một điều chắc chắn làmột vài năm tới thị trờng LPG sẽ bùng nổ do tốc độ phát triển công nghiệp nh hiệnnay Theo đánh giá của các nhà chuyên môn thì trữ lợng khí thiên nhiên ở thềm lục

địa Việt Nam là rất lớn Cho nên việc đầu t thăm dò khai thác và chế biến khí thiênnhiên là rất cần thiết, nó không chỉ đáp ứng nhu cầu trong nớc mà còn tiết kiệm đ-

ợc một lợng ngoại tệ đáng kể do phải nhập khẩu LPG và hớng tới xuất khẩu

Trớc tình hình đó nhà nớc Việt Nam quyết định khẩn trơng đẩy nhanh quátrình hội nhập điển hình là đã và đang triển khai xây dựng các nhà máy lọc dầu tạiViệt Nam và dự kiến đa vào hoạt động trong năm 2000 Theo các phơng án dựkiến thì ngoài các sản phẩm chính nhà máy sẽ sản xuất từ 200000  250000 tấnLPG năm Nh vậy vào cuối thế kỷ này Việt Nam sẽ sản xuất một lợng LPG khá lớn

đó là cha kể đến việc khai thác các mỏ có trữ lợng khí rất lớn đợc dự báo tại các lòkhai thác của BHP (Oxtralia) , BP (Anh )

Đây không chỉ là nguồn xuất khẩu quan trọng mà còn là một nhân tố thúc

đẩy việc sử dụng LPG tại Việt Nam đặc biệt trong những khó khăn về điện và cácnguồn năng lợng khác nh than, củi Chắc chắn cuối thế kỷ này và đầu thế kỷ 21LPG sẽ trở thành một nguyên liệu quan trọng cả trong lĩnh vực sinh hoạt gia đình

và trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp - nông nghiệp ở Việt Nam Đề án sớm đ akhí vào bờ đã trở thành hiện thực, cụ thể là công trình vận chuyển khí từ Bạch Hổ

đến Long Hải đã góp phần to lớn vào sự phát triển của ngành dầu khí Việt Nam

đem lại lợi ích thiết thực cho đất nớc

Chơng 2

Hệ thống thu gom dầu và khí mỏ Bạch Hổ

2.1 Tổng quan về mỏ Bạch Hổ

Để phục vụ cho công tác thăm dò và khai thác dầu khí ngoài biển ở mỏ Bạch

Hổ xí nghiệp liên doanh dầu khí Việt Xô đã xây dựng nhiều dàn khoan biển vớimột hệ thống đờng ống dẫn dầu và khí khá đồng bộ và hoàn chỉnh

Cho đến nay, mỏ Bạch Hổ đã xây dựng các công trình và các tuyến ống sau:

- 03 dàn khoan tự nâng (Jakup) để phục vụ khoan khai thác

Trong thời gian tới dự kiến sẽ tiến hành xây dựng:

Tính đến năm 1998 mỏ Bạch Hổ đã có một hệ thống đờng ống ngầm baogồm:

- 20 đờng ống dẫn dầu tổng chiều dài 60.7 Km

- 10 đờng ống dẫn khí tổng chiều dài 24.8 Km

- 18 đờng ống Gaslift tổng chiều dài 28.8 Km

- 17 tuyến ống dẫn nớc ép vỉa với tổng chiều dài 28.6 Km

- 11 đờng ống dẫn hỗn hợp dầu và khí tổng chiều dài 19.3 Km

Tổng chiều dài toàn bộ đờng ống ngầm ở Bạch Hổ hiện nay khoảng gần 200 Km

2.2 Tổng quan về tuyến ống thu gom vận chuyển khí từ Bạch

Hổ đến Long Hải và các trạm tiếp nhận trên bờ

Tuyến ống có chiều dài 115 km chạy dọc theo hớng Tây Bắc từ mỏ Bạch

Hổ nằm ngoài biển Đông ở độ sâu khoảng 50 m nớc thuộc chủ quyền của nớc ViệtNam đến Long Hải và từ Long Hải phân phối đi các trạm phát điện Bà Rịa, Thủ

Đức và nhà máy hoá lỏng khí Dinh Cố với lu lợng khoảng 0,32 tỷ nm3/năm

Đờng ống đợc đặt trên đáy biển có tầng địa chất tơng đối tốt không có biến

động lớn về địa chất cũng nh sói lở, địa hình toàn tuyến ống tơng đối bằng phẳng

3.1.2 Nhiệm vụ thiết kế

- Xác lập lựa chọn đợc một tuyến ống hợp lý về kinh tế và kỹ thuật

- Tính toán kỹ thuật xác định đợc đờng kính ống và chiều dày ống

- Kiểm tra ổn định cho đờng ống khi đặt trên đáy biển cũng nh khi vùi ống

- Đa ra các giải pháp chống ăn mòn

- Đa ra các giải pháp thi công hợp lý

- Tính toán kiểm tra độ bền của đờng ống khi thi công

Tuyến ống dài 115 km từ Bạch Hổ đến Long Hải kéo dài từ ngoài biển vào

bờ theo hớng Tây Bắc

3.4 Điều kiện địa hình của toàn tuyến ống

Địa hình tơng đối bằng phẳng độ dốc ngoài vùng nớc sâu tơng đối nhỏ trungbình là 0,30, độ dốc lớn nhất là 90

3.5 Điều kiện địa chất

Theo số liệu khảo sát của viện NIPI và căn cứ vào mặt cắt địa chất ta thấydọc tuyến ống từ Bạch Hổ đến Long Hải thì lớp đất trên cùng có độ dày 2,75 m hầuhết là lớp cát thô, cát pha có hệ số ma sát dao động từ 0,50,7

Tốc độ gió cực đại chu kỳ 100 năm lấy trung bình giật 3s là 64,3 m/s.

Chế độ sóng

Số liệu sóng đợc thống kê theo bảng ở 6 vị trí điển hình sau:

Bảng 5: Chiều cao sóng H S và chu kỳ sóng T S

Bảng 9: Số liệu dòng chảy ở độ sâu 27 m (cm/s)

Hớng

Chu kỳ

Dòng chảymặt cách đáy 2 mDòng chảy Dòng chảymặt cách đáy 2 mDòng chảy

1 năm 100 nămDòng chảy

mặt cách đáy 2 mDòng chảy Dòng chảymặt cách đáy 2 mDòng chảy

Nhiệt độ môi trờng

Bảng 13: Nhiệt độ môi trờng

Trạng thái Tại Bạch Hổ Tại Long Hải

Mặt biển Đáy biển Gần bờ

áp suất đầu vào PV =125 at

áp suất đầu ra PR =22 at

3.10 Vật liệu và tính chất vật liệu làm ống

Công trình sử dụng loại thép tiêu chuẩn X65-API 5L

Với các đặc tính sau:

Chơng 3: tính toán tuyến ống vợt qua

địa hình phức tạp Chơng 4: tính toán chống ăn mòn cho

đờng ống

Chơng1 Xác định các thông số cơ bản của tuyến ống

1.1 Lựa chọn tuyến ống

1.1.1 Cơ sở để lựa chọn tuyến ống

Việc lựa chọn tuyến ống là một khâu hết sức quan trọng Một tuyến ống đợclựa chọn một cách hợp lý sẽ giảm đợc chi phí đầu t xây dựng ban đầu, giảm thờigian thi công đạt hệ số an toàn cao trong quá trình thi công và đảm bảo tuổi thọ củacông trình theo đúng yêu cầu thiết kế Việc lựa chọn tuyến ống phải đợc dựa trêncác yêu cầu cơ bản sau:

- Tuyến ống phải ngắn nhất trong điều kiện cho phép để đảm bảo tính kinh tế

và giảm thiểu thời gian thi công trên biển

- Tuyến ống phải tránh đợc địa hình phức tạp nh: đá ngầm, địa hình khôngbằng phẳng đờng ống bồi lắng bào mòn…

- Tuyến ống phải đảm bảo điều kiện thi công dễ dàng Các phơng tiện thamgia thi công không bị các công trình khác cản trở

- Tuyến ống đợc chọn là tuyến ống có các thông số nh độ phẳng độ dịchchuyển của nền nằm trong giới hạn cho phép

- Tuyến ống phải đảm bảo cho nhu cầu xây dựng khai thác trong tơng lai

1.1.2 Xây dựng các phơng án

1.1.2.1 Tuyến ống thứ nhất đi thẳng từ Bạch Hổ đến Long Hải

Tuyến này có độ dài 107 km từ Bạch Hổ có độ sâu 50m nớc đi thẳng đếnLong Hải theo số liệu khảo sát dọc tuyến ống ta thấy đáy biển tơng đối bằng phẳng

có độ dốc nghiêng về hớng đông nam, độ dốc trung bình nhỏ hơn 1% Tại khu vực

có bãi san hô độ dốc là 90

Dọc tuyến ống khảo sát ta thấy đáy biển không có gì đặc trng lớn, toàn bềmặt đáy đợc bao phủ bởi một lớp cát thô và mịn Tại vùng tây và tây nam hành langkhảo sát có bãi san hô cứng chạy ngang tuyến ống chiều cao bãi san hô cao hơn4,14m, có hai đờng cáp chôn chạy cắt tuyến ống

1.1.2.2 Tuyến thứ hai đi từ mỏ Bạch Hổ đến mỏ Ba Vì sau đó đi từ mỏ Ba Vì

đến Long Hải

Tuyến này gồm hai đoạn:

Đoạn thứ nhất từ mỏ Bạch Hổ có độ sâu 50m nớc tới mỏ Ba Vì với chiều dài41,9 km

Đoạn thứ hai từ Ba Vì có độ sâu 35m tới Long Hải

Số liệu khảo sát dọc tuyến ống nh sau:

+ Đoạn thứ nhất từ Bạch Hổ đến Ba Vì chạy theo hớng tây đông với chiềudài 41,9 km số liệu độ sâu cho thấy địa hình tơng đối bằng phẳng với độ dốc trungbình 10 Khảo sát địa chất cho thấy lớp trầm tích trên cùng chủ yếu là sét dẻo cứnghoặc sét dẻo mềm trộn cát mịn

+ Đoạn thứ hai từ Ba Vì tới Long Hải dài 74,4 km theo hớng tây bắc với độdốc trung bình 1037’ cách bờ từ 2730 km địa hình thay đổi với độ dốc 5030’ địachất ở khu vực này là sét dẻo cứng và vỏ sò Gần bờ cách 3 km địa hình thay đổi

đột ngột cùng với dộ dốc lớn do núi ăn sát ra phía biển địa chất đoạn thứ hai nàychủ yếu là sét dẻo

1.1.3 Phân tích và lựa chọn tuyến ống

Ưu điểm của phơng án tuyến ống thứ nhất:

Chiều dài tuyến ống tơng đối ngắn nên ít tốn vật t thiết bị cũng nh thời gianthi công, giảm chi phí cho việc chống ăn mòn

Nhợc điểm: Địa hình tuyến ống nhìn chung là bằng phẳng tuy vậy ở khu vực

có bãi san hô cứng chạy ngang qua tuyến ống, địa hình rất phức tạp Tại khu vựcnày bãi san hô có chiều cao lớn hơn 4,14m và khoảng cách giữa các đỉnh cao củabãi san hô có khi tới 90m Điều này làm cho đờng ống bị treo với khoảng cách lớn

đờng ống chạy qua đoạn này phải tránh Ngoài ra tuyến ống này còn chạy quatuyến cáp ngầm nên ảnh hởng cho việc thi công

Ưu điểm của phơng án tuyến ống thứ hai:

Phơng án này tuyến ống tránh đợc địa hình không bằng phẳng của phơng ánthứ nhất bằng cách lái tuyến ống qua mỏ Ba Vì mà mỏ này dự trù sẽ cung cấp khí

về sau

Nhợc điểm: Tuyến thứ hai dài hơn tuyến thứ nhất 8 km nên tốn nhiều vật tthiết bị Căn cứ vào số liệu khảo sát ta thấy phơng án thứ hai tuy có chiều dài hơnphơng án thứ nhất nhng địa hình tơng đối bằng phẳng Mặt khác phơng án hai đemlại hiệu quả kinh tế hơn khi mỏ Ba Vì đi vào khai thác Trong đồ án này tôi chọnphơng án hai

1.2 Chọn sơ bộ đờng kính ống

Việc lựa chọn đờng kính ống phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Yêu cầu về kỹ thuật: Đờng kính ống phải thoả mãn các điều kiện khi khaithác và thi công

- Yêu cầu về kinh tế: Kích cỡ ống phải đảm bảo vận chuyển đợc lu lợngtheo yêu cầu thiết kế nhng đầu t cho sản xuất là nhỏ nhất và hiệu quả khaithác là lớn nhất

- Yêu cầu về thiết bị thi công: Kích cỡ ống phải phù hợp với thiết bị thicông hiện có để có thể thi công trong điều kiện biển Việt Nam

Từ các yêu cầu trên ta đa ra kích cỡ ống phù hợp với yêu cầu thiết kế

Căn cứ vào công nghệ chế tạo ống và các loại kích cỡ ống trên thị trờng dựavào kinh nghiệm thực tế đợc tham khảo tại phòng kỹ thuật của viện nghiên cứu vàphát triển dầu khí (NIPI) thuộc liên doanh dầu khí Việt Xô ta chọn đờng kính ống

là D = 16 inch hay D = 40,64 cm

1.3 Tính toán chiều dày ống

Theo quy phạm DNV 1986 chiều dày ống đợc thiết kế với áp lực trong lớnnhất đợc xác định theo công thức:

T =

cp

D Pe Pi

 2

).

( 

Trong đó:

Pi là áp suất trong lớn nhất, (kg/cm2)

Pe áp suất ngoài nhỏ nhất, (kg/cm2)

D là đờng kính ống, D = 40,64 cm

CP là ứng suất vòng cho phép đợc tính toán theo công thức:

CP = CP.F.kt CP là hệ số sử dụng đợc lấy theo bảng sau:

Kt : Hệ số giảm ứng suất do nhiệt.

Với các đờng ống vận hành ở nhiệt độ nhỏ hơn 1200C thì kt = 1

F : ứng suất chảy của vật liệu làm ống

F = 4490 kg/cm2

CP = CP.F.kt = 0,72.4490.1 = 3232.8 (kg/cm2)

Kết quả tính toán chiều dày ống đợc ghi trong bảng sau:

Bảng 17: Kết quả tính toán chiều dày ống

Căn cứ vào kết quả tính toán chiều dày ống theo khả năng chịu áp lực trong lớn nhất Căn cứ vào công nghệ chế tạo ống, sai số trong chế tạo chiều dày ống Ta chọn chiều dày ống nh sau:

Đoạn ống từ độ sâu 22 m đến độ sâu 50 m chọn chiều dày là : 1.43 cm

Đoạn ống từ độ sâu 0 m đến độ sâu 22 m chọn chiều dày là : 1.27 cm

Chơng 2 Kiểm tra ổn định cho tuyến ống

2.1 Kiểm tra ổn định cục bộ

Khi đờng ống đợc đặt xuống đáy biển ở trạng thái không khai thác, dới tác dụng của áp suất thuỷ tĩnh có thể xảy ra hiện tợng đờng ống bị mất ổn định cục bộ

Theo quy phạm DNV 1986 áp lực gây ra mất ổn định cục bộ đợc xác định theo công thức:

2 3

1 1

YE

F D

F : ứng suất chảy nhỏ nhất của vật liệu thép ống, F = 4490 kg/cm2

D : Đờng kính ngoài của ống D = 40,64 cm

t : Chiều dày của ống, ta tính toán với chiều dày ống t = 1,43 cm

E :Mô đun đàn hồi của vật liệu thép ống, E = 2,1.106 kg/cm2

Thay số ta có:

YE = 2,1.106

2

27 1 64 40

27 , 1

4490 2 3

1 1 64 , 40

27 , 1

= 105,1 (kg/cm2)Theo quy phạm DNV để đảm bảo cho đờng ống không bị mất ổn định cục

bộ thì áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên đờng ống phải thoả mãn điều kiện: Pe  Pc

12

50 = 57400 (kg/m2) Hay Pe = 5,74 (kg/cm2)

Nh vậy Pe  Pc đờng ống đảm bảo không bị mất ổn định cục bộ

2.2 Tính toán đờng ống biển mất ổn định lan truyền

Hiện tợng mất ổn định lan truyền xảy ra khi dới một áp lực ngoài nhất định nào đó trên đờng ống có một điểm mất ổn định cục bộ thì điểm mất ổn định đó sẽ lan truyền sang các vùng lân cận làm cho các điểm lân cận cũng bị biến dạng mất

ổn định Bằng lý thuyết và thực nghiệm ngời ta đa ra nhiều phơng pháp khác nhau

để xác định áp lực gây ra biến dạng lan truyền cho đờng ống

Theo Battelle:

PP = 6.F

5 , 2

2

t (2)Trong đó:

F là ứng suất chảy nhỏ nhất của vật liệu thép ống,  F = 4490 kg/cm 2

64 40

27 , 1 2

PP = 1,15.3,14.4490

2

27 , 1 64 40

27 , 1

Kết quả tính toán mất ổn định lan truyền theo DNV và theo Battelle đợc ghi trong bảng:

Bảng 19: Kết quả tính toán ổn định lan truyền

3 ứng suất chảy nhỏ nhất của vật liệu F 4490 Kg/cm2

PE < PP điều kiện ổn định lan truyền đợc đảm bảo

2.3 Tính toán ổn định vị trí của đờng ống dới tác động của sóng và dòng chảy.

FD

F I

F R N W

F L

ống thép Lớp bê tông bọc



Đờng ống theo thiết kế đợc đặt xuống mặt đáy biển do đó trong quá trình thicông cũng nh sử dụng, đờng ống luôn chịu các tác động trực tiếp của môi trờng nhsóng, dòng chảy, các yếu tố về động lực học khác nh bùn cát, địa hình, địa chất đáybiển Những yếu tố này có liên quan chặt chẽ với nhau và ảnh hởng trực tiếp tới ổn

định vị trí của đờng ống

Theo quy phạm DNV trọng lợng tối thiểu để đờng ống không bị mất ổn định

 là hệ số ma sát giữa đờng ống và đáy biển,  = 0,7

 là độ dốc đáy biển Vì địa hình đáy biển tơng đối bằng phẳng, tuyếnống tơng đối dài cho nên góc  rất nhỏ ta lấy  = 00

D V V

V0 là vận tốc sóng tại điểm cách đáy 1 m

Các hệ số CD, CL, CI đợc tra theo bảng sau và phụ thuộc vào hệ số Reynol

) sinh(

) (

cosh

d k n

d z k n G

c k

G11, G13, G15, G24, G33, G35, G44, G55 là các hệ số phụ thuộc vào tỷ số giữa

độ sâu nớc và chiều dài sóng tính toán (d/L)

Chọn thời điểm tính toán tại t = 0 và x = 0 lúc này vận tốc sóng đạt giá trịcực đại

) sinh(

) 1 cosh(

. 5

1 max

d k n

k n G

k

V

n n





 

Toàn bộ kết quả tính toán đợc ghi trong các bảng sau:

Bảng 20: Giá trị các thông số profill sóng stokes

Căn cứ vào chiều dày lớp gia tải đã tính toán ta chọn chiều dày lớp gia tải dựkiến là x do đờng kính ngoài của ống tăng lên các lực thuỷ động tác dụng lên đờngống thay đổi trọng lợng ống để đảm bảo điều kiện ổn định cũng tăng lên do đó taphải tính toán kiểm tra lại cho đến khi đảm bảo điều kiện ổn địnhcho đờng ống

Trình tự kiểm tra đợc tiến hành nh sau:

Tính toán lại bài toán ổn định vị trí trong trờng hợp đa đờng ống xuống hào

ta có kết quả tính toán ghi trong các bảng sau:

21 ChiÒu dµy líp bª t«ng bäc tèi thiÓu (m) t 0,049 0,043 0,032

22 ChiÒu dµy líp bª t«ng bäc dù kiÕn (m) x 0,07 0,06 0,05

Bảng 30: Kết quả kiểm tra bài toán ổn định vị trí