(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu tính toán thiết kế kết cấu tháp khoan trên giàn khoan tự nâng

TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu về tổng thể giàn khoan tự nâng, kết cấu, chức năng cấu tạo tháp khoan trên giàn khoan tự nâng, các thiết bị công nghệ, bố trí thiết bị công nghệ trên tháp khoan

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

LÊ QUANG HÙNG

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU THÁP

KHOAN TRÊN GIÀN KHOAN TỰ NÂNG

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 06520103

S K C0 0 4 8 7 3

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

LÊ QUANG HÙNG

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU THÁP

KHOAN TRÊN GIÀN KHOAN TỰ NÂNG

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

LÊ QUANG HÙNG

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU THÁP

KHOAN TRÊN GIÀN KHOAN TỰ NÂNG

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Hướng dẫn khoa học:

TS VĂN HỮU THỊNH

Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2015

LÝ LỊCH KHOA HỌC

I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC:

Họ & tên: Lê Quang Hùng Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 16/04/1982 Nơi sinh: Hà Tĩnh Quê quán: Bùi Xá – Đức Thọ - Hà Tĩnh Dân tộc: Kinh

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: A904, chung cư 21 tầng, Phường 7, Tp Vũng Tàu Điện thoại cơ quan: 0643545701 Điện thoại nhà riêng:

Fax: 0643512121 E-mail: hunglequang@pvshipyard.com.vn

II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:

1 Trung học chuyên nghiệp:

Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ Nơi học (trường, thành phố):

Ngành học:

2 Đại học:

Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2000 đến 05/2005 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Ngành học: Tự động hóa xí nghiệp công nghiệp

Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống điều khiển cho biến tần

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2015

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin được bày tỏ lòng cảm ơn tới tập thể lãnh đạo, cán bộ, giảng viên của Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là Bộ phận Sau đại học, Khoa Cơ khí Chế tạo máy đã chịu trách nhiệm trực tiếp tổ chức

và đào tạo lớp cao học chuyên ngành Kỹ thuật cơ khí

Để có được kết quả của luận văn cao học này, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới TS Văn Hữu Thịnh, người đã tận tình hướng dẫn, động viên khích lệ tôi trong quá trình làm luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo phòng Thiết kế, lãnh đạo Công ty - Công

ty Cổ phần Chế tạo Giàn khoan Dầu khí, nơi tôi đang công tác đã tạo mọi điều kiện thuận lợi về thời gian, cơ sở vật chất, phần mềm cũng như tài liệu để tôi hoàn thành khóa học và luận văn cao học

Tôi cũng xin cảm ơn tất cả bạn bè, đồng nghiệp, và những người thân yêu trong gia đình đã giúp đỡ, động viên, khích lệ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn, trong đó đặc biệt là sự hỗ trợ, góp ý của các đồng nghiệp ThS Ngô Tuấn Dũng, KS Đỗ Thanh Phương, KS Nguyễn Văn Quân, KS Nguyễn Đông Anh

Một lần nữa xin chân thành cảm ơn!

Vũng Tàu, ngày 15 tháng 10 năm 2015

Học viên

LÊ QUANG HÙNG

TÓM TẮT

Đề tài nghiên cứu về tổng thể giàn khoan tự nâng, kết cấu, chức năng cấu tạo tháp khoan trên giàn khoan tự nâng, các thiết bị công nghệ, bố trí thiết bị công nghệ trên tháp khoan Từ đó đề tài đề xuất các bước (quy trình) tính toán, thiết kế tháp khoan trên giàn khoan tự nâng gồm việc hệ thống hóa yêu cầu về tiêu chuẩn, quy phạm, thiết lập tổ hợp tải trọng tác dụng lên tháp khoan và tính kiểm tra bền cho mô hình kết cấu tháp khoan Quy trình đề ra này được áp dụng phân tích, tính toán thiết

kế kết cấu tháp khoan theo yêu cầu vận hành của giàn khoan tự nâng Tam Đảo 05 bằng phần mềm Sesam của hãng DNV

MỤC LỤC

1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 13

TỔNG QUAN VỀ GIÀN KHOAN TỰ NÂNG VÀ THÁP KHOAN 13

1.1 Tổng quan về các giàn khoan trên thế giới 13

1.1.1 Giàn khoan tự nâng 14

1.1.2 1.1.2.1 Thân giàn khoan 15

1.1.2.2 Khối nhà ở và sân bay trực thăng 15

1.1.2.3 Chân giàn khoan 15

1.1.2.4 Hệ thống nâng hạ 16

1.1.2.5 Dầm chìa (hệ thống kết cấu đỡ sàn khoan và cụm thiết bị khoan) 16

1.1.2.6 Tháp khoan 16

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU LĨNH VỰC LIÊN QUAN TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 19

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 21

1.3 2 CHƯƠNG II: CƠ SỞ TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ THÁP KHOAN TRÊN GIÀN KHOAN TỰ NÂNG 22

TIÊU CHUẨN, QUY PHẠM, HƯỚNG DẪN KỸ THUẬT THIẾT KẾ 22

2.1 CÁC CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA GIÀN 23

YÊU CẦU VỀ HỆ THỐNG THIẾT BỊ, CÔNG NGHỆ TRÊN THÁP KHOAN (PHƯƠNG 2.3 ÁN CÔNG NGHỆ) 24

Đầu quay di động (Top Drive) 25

Hệ thống nâng hạ đầu quay di động, bộ khoan cụ 26

Nhóm thiết bị hỗ trợ lắp dựng cần khoan 30

Nhóm các sàn thao tác và thiết bị phụ trợ khác 32

2.3.4 XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU THÁP KHOAN 40

2.4 Hình dạng 40

2.4.1 Vật liệu 42

2.4.2 QUY TRÌNH THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÁP KHOAN 43 2.5

Thanh chịu kéo dọc trục 46

2.6.1 Thanh chịu nén dọc trục 46

2.6.2 2.6.2.1 Chiều dài tính toán của cột chịu nén dọc trục 46

2.6.2.2 Thiết kế thanh chịu nén đúng tâm theo ứng suất cho phép 46

Thanh chịu lực cắt 47

2.6.3 Thanh chịu uốn 47

2.6.4 Thanh chịu nén và uốn 48

2.6.5 Thanh chịu kéo và uốn 48

2.6.6 CHỌN TIẾT DIỆN CÁC THANH TRÊN THÁP KHOAN 48

2.7 Chọn tiết diện thanh chịu nén 49

2.7.1 Chọn tiết diện thanh chịu kéo 49

2.7.2 3 CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU THÁP KHOAN 50 MỞ ĐẦU 50

PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ GIẢ ĐỊNH 50

PHẦN MỀM ỨNG DỤNG 51

TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG 51

3.4 Tải trọng bản thân 51

3.4.1 Tải trọng công nghệ 53

3.4.2 Tải trọng gió 55

Tải trọng động (Motion Load) 57

3.4.4 Tổ hợp tải trọng 59

3.4.5 MÔ HÌNH KẾT CẤU THÁP KHOAN TRÊN PHẦN MỀM 65

3.5 KẾT QUẢ KIỂM TRA BỀN KẾT CẤU THÁP KHOAN 66

3.6 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 68

3.7 4 CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN, KIỂM TRA CHI TIẾT NÚT ĐIỂN HÌNH 69 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ GIẢ ĐỊNH 69

LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN, KIỂM TRA NÚT 69

LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN, KIỂM TRA BU LÔNG 71

4.3 Tính toán bu lông chịu cắt 71

4.3.1 Tính toán bu lông chịu kéo 71

4.3.2 Bu lông chịu ép mặt 71

4.3.3 Thiết kế tấm bản mã 72

4.3.4 Yêu cầu về khoảng cách giữa các lỗ bu lông 72

4.3.5.1 Khoảng cách giữa các tâm bu lông 72

4.3.5.2 Khoảng cách từ trọng tâm bu lông đến biên của cấu kiện 73

TÍNH TOÁN, KIỂM TRA NÚT 74

Tính toán, kiểm tra dạng nút chữ X 74

4.4.1.1 Mô hình nút 74

4.4.1.2 Kết quả kiểm tra nút 77

Tính toán, kiểm tra dạng nút chữ K 78

4.4.2.1 Mô hình nút 78

4.4.2.2 Kết quả kiểm tra nút 81

Đánh giá kết quả kiểm tra nút 82

4.4.3 TÍNH TOÁN CHI TIẾT BU LÔNG 82

4.5 5 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN 84

5.1 CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 84

5.2 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO CỦA LUẬN VĂN 84

6 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

7 PHỤ LỤC TÍNH TOÁN

PHỤ LỤC A: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN LỰC GIÓ TÁC DỤNG LÊN THÁP KHOAN TRONG CÁC TRƯỜNG HỢP

PHỤ LỤC B: KẾT QUẢ KIỂM TRA BỀN THANH KẾT CẤU THÁP KHOAN

PHỤ LỤC C: MÔ TẢ QUÁ TRÌNH MÔ HÌNH TRÊN PHẦN MỀM

KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT, THUẬT NGỮ VÀ ĐỊNH NGHĨA

Ký hiệu/viết tắt/thuật ngữ Minh giải ký hiệu, viết tắt và thuật ngữ

1 Ký hiệu & chữ viết tắt

ABS Đăng kiểm hàng hải Mỹ /American Bureau of

Shipping

AISC

Quy định kĩ thuật thiết kế kết cấu thép theo phương pháp ứng suất cho phép và phương pháp thiết kế dẻo / American Institute of Steel

Construction

ASTM Hiệp hội về vật liệu và quy định kiểm tra vật liệu

Mỹ / American Society for Testing and Materials API Viện dầu khí Mỹ / American Petroleum Institute DNV Đăng kiểm Nauy / Det Norske Veritas

MODU Giàn khoan di động / Mobile Offshore Drilling

Unit

SACS Phần mềm phân tích kết cấu/Structural Analysis

Computer System

SESAM Phần mềm phân tích kết cấu, ổn định công trình

của Đăng kiểm DNV

Tam Đảo 05 Giàn khoan tự nâng Tam Đảo 05 / Tam Đảo 05

Ký hiệu/viết tắt/thuật ngữ Minh giải ký hiệu, viết tắt và thuật ngữ

Chế độ chống ống

(Casing Operation)

Giàn khoan cắm ba chân xuống đáy biển, nâng thân giàn khoan lên khỏi mặt nước, cố định vị trí thân giàn khoan so với chân giàn khoan và thực hiện công tác chống ống

Chế độ di chuyển hải trình ngắn

(Field tow)

Di chuyển nội mỏ, khoảng cách ngắn, bằng tàu kéo

Chế độ di chuyển hải trình dài

(Ocean tow)

Di chuyển khoảng cách dài, thường bằng xà lan

và được tính toán có khả năng chịu được tải trọng môi trường sóng gió ở trạng thái bão cực hạn

Bão cực hạn

(Severe storm condition)

Trạng thái bão cực đại là trạng thái mà trong đó giàn chịu tải trọng môi trường thiết kế lớn nhất

và giàn ngừng vận hành Giàn có thể nổi hoặc dựa trên đáy biển

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2-1: Chiều dài tính toán của cột chịu nén dọc trục 46

Bảng 3-1: Tổng hợp tải trọng loại 1 52

Bảng 3-2: Hệ số chiều cao Ch 56

Bảng 3-3: Hệ số hình dạng Cs 56

Bảng 3-4: Tải trọng gió tác dụng lên tháp khoan trong các trường hợp 57

Bảng 3-5: Tổ hợp tải trọng trạng thái vận hành khoan (drilling) 60

Bảng 3-6: Tổ hợp tải trọng trạng thái vận hành chống ống (casing) 61

Bảng 3-7: Trường hợp bão (storm) 62

Bảng 3-8: Trường hợp vận chuyển hải trình dài (ocean tow) 63

Bảng 3-9: Trường hợp vận chuyển hải trình ngắn (field tow) 64

Bảng 3-10: Kết quả kiểm tra thanh trường hợp vận hành khoan 64

Bảng 3-11: Kết quả kiểm tra thanh trường hợp chống ống 66

Bảng 3-12: Kết quả kiểm tra thanh trường hợp bão (Storm) 67

Bảng 3-13: Kết quả kiểm tra thanh trường hợp vận chuyển hải trình dài 67

Bảng 3-14: Kết quả kiểm tra thanh trường hợp vận chuyển hải trình ngắn 68

Bảng 4-1: Khoảng cách giữa các lỗ bu lông 73

Bảng 4-2: Khoảng cách tối thiểu từ tâm bu lông tới mép cấu kiện 73

Bảng 4-3: Tải trọng tác dụng lên nút 77

Bảng 4-4: Tải trọng tác dụng lên nút 81

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1-1: Các loại giàn khoan phổ biến hiện nay 13

Hình 1-2: Các bộ phận chính trên giàn khoan tự nâng 14

Hình 1-3: Tháp khoan chữ A 17

Hình 1-4: Tháp khoan bốn chân bằng gỗ 18

Hình 1-5: Tháp khoan bốn chân trên giàn khoan bán chìm 18

Hình 1-6: Đầu quay di động 25

Hình 1-7: Hệ thống nâng hạ 25

Hình 1-8: Tời khoan 27

Hình 1-9: Hệ thống ròng rọc cố định 28

Hình 1-10: Hệ thống ròng rọc di động 28

Hình 1-11: Thiết bị kẹp cáp chết 29

Hình 1-12: Cuộn cáp dự trữ 30

Hình 1-13: Cẩu dựng cần khoan 31

Hình 1-14: Tời hỗ trợ dựng cần khoan 31

Hình 1-15: Máy nâng người bảo dưỡng 32

Hình 1-16: Quạt 33

Hình 1-17: Vị trí các thiết bị chính trên tháp khoan 37

Hình 1-18: Vị trí các thiết bị chính trên tháp khoan 38

Hình 1-19: Sàn dựng cần khoan (Monkey board) 39

Hình 2-1: Kích thước tháp khoan 40

Hình 2-2: Cửa tháp khoan 41

Hình 2-3: Quy trình thiết kế, tính toán tháp khoan 45

Hình 3-1: Các hướng tác dụng của tải trọng môi trường (tải trọng gió) 53

Hình 3-2: Sơ đồ tính toán lực căng dây 53

Hình 3-3: Sơ đồ tính toán lực căng dây 54

Hình 4-1: Quy trình tính toán, kiểm tra nút 70

Hình 4-2: Vị trí nút kiểm tra 74

Hình 4-3: Chiều dày các tấm của chi tiết nút 75

Hình 4-4: Vật liệu 75

Hình 4-5: Điều kiện biên 76

Hình 4-6: Tải trọng tác dụng lên nút 76

Hình 4-7: Ứng suất Von-mises 76

Hình 4-8: Ứng suất Von-mises 78

Hình 4-9: Vị trí nút kiểm tra 78

Hình 4-10: Chiều dày các tấm của chi tiết nút 79

Hình 4-11: Vật liệu 79

Hình 4-12: Điều kiện biên 80

Hình 4-13: Tải trọng tác dụng lên nút 80

Hình 4-14: Ứng suất Von-mises 80

Hình 4-15: Kết cấu nút dạng chữ X 82

1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN Tổng quan về giàn khoan tự nâng và tháp khoan

b) Giàn khoan biển bao gồm:

- Giàn khoan cố định (Jacket platform + Gravity platform)

- Giàn khoan tự nâng (Jack-up Rig)

- Giàn khoan nửa nổi nửa chìm (Semisubmersible Rig)

- Tàu khoan (Drilling Ship)

Giàn khoan tự nâng

1.1.2

Trong các loại giàn khoan trên, giàn khoan tự nâng là loại hiện nay đang được

sử dụng phổ biến ở Việt Nam vì hầu hết các giếng khoan tìm thấy được phân bổ ở trên thềm lục địa phía nam với mực nước biển từ 150m nước trở xuống (Giàn khoan

tự nâng (Jack-up rig) là loại giàn khoan di động có khả năng khoan thăm dò, khai thác phù hợp với vùng nước có độ sâu 150m trở xuống) Đây cũng là loại giàn khoan hiện đang chiếm tỉ trọng lớn trong tổng số giàn khoan thăm dò di động đang hoạt động và đang được thi công chế tạo trên toàn thế giới Sơ bộ cấu tạo giàn

khoan tự nâng được thể hiện như hình 1-2 Mô hình điển hình của giàn khoan loại

này bao gồm 01 thân vỏ có thể tự nổi trên nước, tựa trên 03 khung giàn chân độc lập nhau, chứa các thiết bị công nghệ, thiết bị phụ trợ theo công năng của giàn Giàn

có một hệ thống thanh răng và bánh răng ăn khớp được dùng để nâng hạ giàn trên những khung giàn chân xuyên qua mặt boong

Hình 1-2: Các bộ phận chính trên giàn khoan tự nâng

Giàn khoan tự nâng bao gồm các bộ phận chính được mô tả lần lượt dưới đây

Thân giàn

Chân giàn

Hệ thống nâng hạ chân

Dầm chìa

Sân bay trực thăng Khối nhà ở

Tháp khoan

1.1.2.1 Thân giàn khoan

Thân là một dạng kết cấu bản vỏ thường có dạng hình tam giác Kết cấu vỏ bao gồm: Sàn trên, 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 giàn được chia thành nhiều khoang gồm:

- Buồng máy chính

- Buồng máy bơm dung dịch khoan

- Buồng máy phụ

- Kho chứa dụng cụ và thiết bị

- Các két chứa dung dịch khoan

- Các két nước dằn

- Các két nước sinh hoạt

- Trên mặt boong chính bố trí hệ thống ống, bồn chứa xi măng, các hệ thống bơm, hệ thống cẩu, các hệ thống thông gió và cabin buồng ở

1.1.2.2 Khối 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 và các phòng giải trí, phòng thể thao, phòng hút thuốc, phòng tắm hơi… giúp mọi người sống và làm việc trên giàn khoan giải trí sau giờ làm việc Ngoài ra trong khối nhà ở còn có các văn phòng làm việc, phòng điều khiển, phòng thông tin liên lạc, hệ thống tiếp nhiên liệu, hệ thống cứu hoả và hệ thống cung cấp nước

Sân bay trực thăng thường được bố trí phía đối diện với tháp khoan trong phạm

vi cần cẩu có thể phục vụ cẩu chuyển

1.1.2.3 Chân giàn khoan

Chân giàn khoan được chế tạo bằng thép cường độ cao có kết cấu theo kiểu thanh giằng liên kết với nhau Chân giàn khoan bao gồm các phân đoạn và các chi tiết Phía dưới mỗi chân giàn khoan có chân đế tiếp xúc với đáy biển đảm bảo cho toàn bộ giàn khoan cắm xuống đáy biển ổn định trong quá trình khoan

1.1.2.5 Dầm chìa (hệ thống kết cấu đỡ sàn khoan và cụm thiết bị khoan)

Hệ thống kết cấu đỡ sàn khoan và cụm thiết bị khoan bao gồm hai dầm công xôn, kết cấu đỡ sàn khoan, sàn khoan và các hệ thống trượt Hệ thống trượt dầm công xôn có nhiệm vụ trượt dầm công xôn để tiếp cận tới vị trí cần khoan, thay đổi

ví trí khoan theo phương dọc Sàn khoan có chức năng đỡ tháp khoan và các vật tư, thiết bị phục vụ công tác khoan Hệ thống trượt sàn khoan có nhiệm vụ trượt tháp khoan theo phương ngang, vuông góc với phương trượt của dầm công xôn, thay đổi

vị trí khoan theo phương ngang

1.1.2.6 Tháp khoan

Tháp khoan là kết cấu chịu lực và cung cấp không gian công nghệ cần thiết đảm bảo chức năng nâng hạ, dựng cần khoan, cần nặng, kéo thả cột cần, ống chống, các vật nặng và để điều chỉnh tiến độ khoan, lắp đặt một số thiết bị phục vụ công nghệ khoan đáp ứng yêu cầu của công nghệ trong quá trình hoạt động khoan của giàn Tháp khoan có thể được phân loại theo hình dáng thiết kế Hiện nay phổ biến là loại tháp chữ A và tháp bốn chân

Tháp chữ A:

Giống như tên gọi của nó tháp khoan dạng chữ A có hình dáng chữ A, được nối khớp với đáy, cho phép tháo lắp theo phương ngang và dựng đứng nhờ tời khoan và dây cáp dựng riêng Đây cũng chính là đặc điểm mà tháp khoan chữ A thường được dùng trên các giàn khoan trên đất liền vì có tính cơ động cao, dễ tháo lắp (giàn khoan trên đất liền thường xuyên thay đổi vị trí khoan) Tuy nhiên loại tháp khoan này cũng được sử dụng ở một số giàn khoan biển với việc thay đổi một số đặc điểm cấu tạo phù hợp với công tác tháo lắp khi bắt đầu khoan và chuyển sang giếng

Hình 1-4: Tháp khoan bốn chân bằng gỗ

Tình hình nghiên cứu lĩnh vực liên quan trong và ngoài nước

1.2

Quá trình nghiên cứu phát triển tháp khoan gắn liền với quá trình phát triển công nghệ khoan khai thác dầu khí và công nghệ chế tạo các loại giàn khoan Mặc

dù tháp khoan đã được sản xuất từ những ngày đầu của lịch sử ngành khoan thăm

dò khai thác dầu khí nhưng đến nay cùng với sự phát triển của công nghệ khoan, công nghệ vật liệu, việc nghiên cứu thiết kế tháp khoan vẫn tiếp tục được thực hiện nhằm tối ưu hóa công năng của tháp khoan, tăng khả năng chịu tải trọng, giảm khối lượng, giảm giá thành Xu thế và khu vực nghiên cứu thiết kế, chế tạo tháp khoan gắn liền với xu hướng dịch chuyển ngành công nghiệp chế tạo giàn khoan Ngành công nghiệp chế tạo giàn khoan trên thế giới đang có những thay đổi đáng kể trong thời gian gần đây với xu thế khoan thăm dò khai thác ở các vùng biển sâu và xa hơn

và nhu cầu các loại giàn khoan có khả năng hoạt động ở vùng nước sâu và xa này ngày càng tăng Trong khoảng thời gian 50 năm qua cũng chứng kiến sự chuyển dịch công tác chế tạo giàn khoan từ các nước phát triển sang các nước đang phát triển và xu hướng này vẫn đang diễn ra mạnh mẽ Cụ thể những năm thập niên 60,

70 giàn khoan chủ yếu được chế tạo tại các nước phát triển như Mỹ, Nhật, Anh, Scotland, Hà Lan, Nga và Singapore Tuy nhiên đến những năm gần đây việc chế tạo các loại giàn khoan di động bắt đầu được chuyển dần sang các nước như Hàn Quốc, UAE, Brazil, Trung Quốc, Malaysia, Indonesia, Ấn Độ và Việt Nam Trong

đó đáng kể nhất là sự xâm nhập thị trường sau nhưng hết sức mạnh mẽ của các công

ty chế tạo giàn khoan của Trung Quốc Việc ngày càng nhiều nước có khả năng chế tạo giàn khoan di động đã tạo nên sự cạnh tranh rất lớn trên thị trường thế giới về chất lượng, giá cả cũng như thời gian thi công chế tạo giữa các công ty Khả năng cạnh tranh của của các công ty chế tạo giàn khoan di động được tạo ra nhờ trình độ khoa học công nghệ, trình độ quản lý, năng lực người lao động, chi phí tài chính thấp và hệ thống các doanh nghiệp hỗ trợ bản địa có đủ sức cạnh tranh và cung cấp

được các sản phẩm sử dụng ở trên giàn khoan với giá thành hợp lý Tháp khoan là một trong số những sản phẩm quan trọng góp phần cấu thành nên giàn khoan đang được nhiều nước nghiên cứu để thiết kế, chế tạo Ngoài nghiên cứu thiết kế, chế tạo mới các tháp khoan trên giàn khoan thì việc nghiên cứu đánh giá khả năng hoạt động an toàn, nâng cấp các tháp khoan hiện có trên các giàn khoan cũng rất được quan tâm Dưới đây là tổng hợp một số bài báo công bố các nghiên cứu liên quan Phân tích khả năng mang tải của tháp khoan trên giàn khoan biển di động [2] (Load-Carrying Capacity Analysis on Derrick of Offshore Module Drilling Rig) của nhóm tác giả Feng Guan, Chuaxi Zhou, Shizhong Wei, Wenxiu Wu và Xianzhong

Yi công bố Tạp chí “The Open Petroleum Engineering Journal” năm 2014 Nhóm tác giả sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn mô phỏng bằng phần mềm kết hợp với đo đạc thực tế để đánh giá khả năng mang tải của tháp khoan Việc mô hình phần mềm được điều chỉnh nhờ các thông số đo đạc thực tế

Kiểm tra và đánh giá rung động của tháp khoan trên giàn khoan biển: Áp dụng

cụ thể giàn khoan ZJ50/3150DB [3] (Vibration test and assessment for an ocean drilling rig derrick: Taking the ZJ50/3150DB drilling rig as an example) của nhóm tác giả HU Jun, TANG Yougang, LI Shixi xuất bản tại Petroleum Exploration and Development, Volume 40, Issue 1, 2013 và được đăng tải tại website: www.sciencedirect.com Nhóm tác giả kết hợp đo đạc rung động tại hiện trường và

mô hình bằng phần mềm ANSYS để đánh giả khả năng hoạt động có an toàn hay không của tháp khoan trong quá trình thiết bị khoan làm việc gây ra rất nhiều rung động

Đánh giá an toàn kết cấu tháp khoan biển bằng phương pháp đo động lực học và cập nhật mô hình phần tử hữu hạn [4] (Safety Evaluation of Marine Derrick Steel Structures Based on Dynamic Measurement and Updated Finite Element Model) của nhóm tác giả HAN Dongying, SHI Peiming, ZHOU Guoqiang, LI Zifeng, LI Xujia, WANG Lianjin được Elsevier Ltd xuất bản năm 2011 đồng thời được đăng tải trên website: www.sciencedirect.com

Thử nghiệm tác động của áp lực gió trên tháp khoan của giàn khoan nửa nổi nửa chìm [5] (The wind tunnel tests of wind pressure acting on derrick of deepwater semi-submersible drilling platform) của nhóm tác giả Gangjun Zhai, Zhe Ma, Hang Zhu được Elsevier Ltd Xuất bản năm 2011 theo tổ chức ICAEE và được đăng tải trên website: www.sciencedirect.com Nhóm tác giả xây dựng mô hình thật tỉ lệ 1/100 của giàn khoan nửa nổi nửa chìm Hải Dương 981 (HYSY-981) Đo đạc kết quả thử nghiệm và sử dụng phục vụ công tác thiết kế giàn khoan

Ngành công nghiệp chế tạo giàn khoan ở Việt Nam là ngành công nghiệp non trẻ, mới hình thành và đang trong quá trình phát triển Các sản phẩm, thiết bị công nghệ cao đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn quy phạm quốc tế được sử dụng trên giàn khoan hầu như chưa được nghiên cứu thiết kế chế tạo tại Việt Nam Sản phẩm tháp khoan sử dụng trên giàn khoan tự nâng cũng không nằm ngoài tình trạng này Tuy nhiên các sản phẩm có kết cấu dạng khung giàn tương tự như tháp khoan thì đã được thiết kế, chế tạo sử dụng trên đất liền tại Việt Nam như tháp truyền hình, cột điện đường dây 500KV

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

1.3

1 Tìm hiểu các tiêu chuẩn, quy phạm, hướng dẫn kỹ thuật thiết kế tháp khoan trên giàn khoan tự nâng để từ đó có thể nắm bắt, sử dụng trong công tác thiết kế tính toán tháp khoan

2 Nghiên cứu yêu cầu công nghệ và kết cấu tháp khoan, kết cấu tháp khoan phải đáp ứng được công nghệ và có tính đồng bộ cao thông qua phân tích ảnh hưởng của thiết bị công nghệ lên kết cấu tháp khoan giàn khoan tự nâng 400ft Tam Đảo 05

3 Xây dựng lưu đồ quá trình thiết kế, tính toán tháp khoan áp dụng cụ thể cho việc thiết kế, tính toán kết cấu tháp khoan giàn khoan tự nâng 400ft Tam Đảo 05

2 CHƯƠNG II: CƠ SỞ TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ THÁP KHOAN TRÊN

GIÀN KHOAN TỰ NÂNG Tiêu chuẩn, quy phạm, hướng dẫn kỹ thuật thiết kế

2.1

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hệ thống tiêu chuẩn, quy phạm đang được áp dụng cho việc thiết kế, chế tạo thiết bị, xây dựng công trình dầu khí Các bộ tiêu chuẩn, quy phạm có thể được xây dựng bởi quốc gia, các hiệp hội hoặc các tổ chức độc lập Việc áp dụng, tuân theo tiêu chuẩn nào trong quá trình thiết kế, chế tạo thường do người sử dụng cuối cùng lựa chọn dựa vào khu vực, lãnh thổ hoạt động của thiết bị, đối tượng khách hàng vận hành thiết bị Hiện nay Việt Nam chưa có tiêu chuẩn áp dụng cho việc tính toán, thiết kế chế tạo tháp khoan mà chỉ tham chiếu các tiêu chuẩn khác trên thế giới Trong đề tài nghiên cứu này, các tiêu chuẩn, quy phạm, hướng dẫn kĩ thuật thiết kế áp dụng, tham chiếu như sau:

ABS MODU 2012 [6] (American Bureau Shipping Mobile Offshore Drilling Units): Tiêu chuẩn xây dựng phân cấp giàn khoan di động ngoài khơi của cục đăng kiểm hàng hải Mỹ Đây là tiêu chuẩn chính chi phối các tiêu chuẩn áp dụng khác Mỗi giàn khoan được hoạt động thường phải được một tổ chức đăng kiểm quốc tế

có uy tín chứng nhận Tháp khoan là một bộ phận, cấu kiện ở trên giàn khoan nên phải thỏa mãn các yêu cầu đặt ra của ABS

API Spec 4F [7] (Specification for Drilling and Well Servicing Structures - Yêu cầu về kết cấu đối với thiết bị khoan và dịch vụ giếng khoan): là tiêu chuẩn hướng dẫn thiết kế, chế tạo cũng như kiểm soát chất lượng quá trình chế tạo tháp khoan và một số yêu cầu đối với thiết bị phụ trợ liên quan như dây cáp, ròng rọc cố định,.v.v Tiêu chuẩn “API Spec 4F” đưa ra hướng dẫn cụ thể về các yêu cầu thiết kế, các thông số thiết kế như tải trọng, kích thước tham chiếu

AISC[8] (American Institute of Steel Construction): Quy định kĩ thuật thiết kế kết cấu thép theo phương pháp ứng suất cho phép và phương pháp thiết kế dẻo AISC đưa ra các phương pháp và công thức tính toán các cấu kiện cơ bản: cấu kiện chịu uốn, chịu kéo, chịu lực kết hợp, dầm bản tổ hợp và các liên kết hàn và bu-lông

API Spec 8C/ISO 13535 [9] (Specification for drilling and production hoisting equipment - Yêu cầu kỹ thuật đối với các thiết bị nâng hạ) Tiêu chuẩn này yêu cầu

về thiết kế, sản xuất, kiểm tra đối với các thiết bị nâng hạ phù hợp trong khi vận hành khoan Tiêu chuẩn này áp dụng với các thiết bị như là: pu-li nâng, ròng rọc động, bộ nâng ống chống (casing elevators), neo cáp chết

API RP 4G [10]: (Recommendation practice for use and procedures for inspection, maintenance and repair of drilling and well servicing structures) Hướng dẫn sử dụng và quy trình kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa về yêu cầu kết cấu cho thiết bị khoan và dịch vụ giếng

Ngoài ra còn phải tuân theo các tiêu chuẩn về bu-lông cường độ cao, yêu cầu mối hàn, yêu cầu về thiết kế và lắp đặt cho các thiết bị điện trên giàn khoan (AISC spec for structural joints using ASTM [11] A325 or A490 bolts; AWS D1.1 structural welding code-steel; Design and Installation of Electrical Systems for Fixed and Floating Offshore Petroleum Facilities for Unclassified and Class I, Zone

0, Zone 1, and Zone 2 Locations)

Các chế độ hoạt động của giàn

Chế độ vận hành khoan

Chế độ vận hành khoan là chế độ hoạt động chính của giàn khoan tự nâng Giàn khoan cắm ba chân xuống đáy biển, nâng thân giàn khoan lên khỏi mặt nước và cố định vị trí thân giàn khoan so với chân giàn khoan Trong chế độ vận hành khoan tải môi trường là tác dụng của gió lên tháp khoan trong quá trình khoan, không có tải trọng động của sóng biển truyền qua thân giàn khoan tác động lên tháp khoan Tải gió tác động lên tháp khoan trong chế độ vận hành này chỉ tính đến tốc độ gió lớn nhất cho phép vận hành khoan Tải công nghệ tác động lên tháp khoan của chế độ này bao gồm tải nâng hạ tác dụng lên móc treo (Hook load) đầu xoay di động và mô men xoắn quay cần khoan của đầu xoay di động

Chế độ chống ống

Chế độ chống ống là chế độ vận hành khi chống ống khoan xuống thành giếng khoan Điều kiện môi trường hoạt động của chế độ này hoàn toàn giống chế độ vận

hành khoan tuy nhiên khác về tải công nghệ tác dụng lên tháp khoan Tải công nghệ tác động lên tháp khoan chỉ có tải nâng hạ móc treo đầu xoay di động, không có mô men xoắn quay cần khoan

Bão cực hạn

Trong quá trình đang vận hành khoan, gặp thời tiết xấu (tốc độ gió vượt quá tốc

độ cho phép vận hành) giàn khoan phải dừng công tác khoan Lúc này tải tác động lên tháp khoan chỉ còn lại tải môi trường gió Tải gió tác động lên tháp khoan được tính tương ứng với tốc độ gió lớn nhất giàn khoan có thể chịu đựng được (bão cực hạn)

Chế độ di chuyển hải trình ngắn

Sau khi mỗi giếng khoan được hoàn thiện, giàn khoan thường được di chuyển đến vị trí mới và thực hiện khoan giếng tiếp theo Nếu các giếng khoan này có vị trí gần nhau (thường là trong cùng một khu vực mỏ) giàn khoan được di chuyển bằng các tàu kéo Quá trình di chuyển này thường được gọi là di chuyển nội mỏ (hải trình ngắn) Trong chế độ vận hành này của giàn khoan, tháp khoan chỉ chịu tác động của môi trường bao gồm tải trọng gió tác động lên tháp khoan và tải trọng động của sóng biển truyền qua thân giàn khoan tác động lên tháp khoan

Chế độ di chuyển hải trình dài

Việc di chuyển giàn khoan hải trình dài, vượt đại dương thường sử dung xà lan

tự hành chuyên dụng có kích thước lớn đủ để đặt giàn khoan trên thân xà lan Chế

độ vận hành này gần tương tự chế độ vận hành di chuyển hải trình ngắn, tuy nhiên điều kiện môi trường là khắc nghiệt hơn Tải trọng môi trường của sóng và gió đều phải tính ở trạng thái cực hạn

Yêu cầu về hệ thống thiết bị, công nghệ trên tháp khoan (Phương án 2.3

công nghệ)

Các thiết bị trên tháp khoan là một bộ phận của toàn bộ tổ hợp thiết bị khoan trên giàn khoan tự nâng tham gia vào quá trình khoan thăm dò và khai thác các giếng khoan dầu khí Dựa theo chức năng hoạt động có thể chia thiết bị trên tháp

- Đầu quay di động (Top Drive)

- Hệ thống nâng hạ đầu quay di động, bộ khoan cụ

- Nhóm thiết bị hỗ trợ lắp dựng cần khoan

- Nhóm các sàn thao tác và thiết bị phụ trợ khác

Để minh họa ta xét hệ thống thiết bị, công nghệ trên giàn khoan tự nâng Tam Đảo 05 [1]

Đầu quay di động (Top Drive)

Đầu quay di động là thiết bị tạo chuyển động quay

cột cần khoan và truyền chuyển động xuống choòng

khoan, thể hiện khả năng đáp ứng yêu cầu về công tác

khoan Các động cơ được lắp ở đầu trên của cột cần

khoan ngay dưới đầu tiếp nhận tuần hoàn chất lỏng Đầu

quay di động di chuyển lên xuống theo cần dẫn hướng và

Đầu quay di động của giàn khoan Tam Đảo 05 [1] có thông số kỹ thuật như sau:

- Sức nâng 750 short tons

- Dẫn động: bởi 01 động cơ 1150 HP, làm mát bằng khí

- Tốc độ lớn nhất: 270 rpm

- Mô men xoắn trong điều kiện làm việc bình thường : 62,250 lbs-ft

Hình 2-1: Đầu quay di động

- Mô men xoắn lớn nhất: 95,000 lbs-ft

- Áp suất làm việc lớn nhất: 7500 psi

- Áp suất lớn nhất trong IBOP: 15000 psi

Hệ thống nâng hạ đầu quay di động, bộ khoan cụ

Hệ thống nâng hạ bao gồm các thiết bị chính sau:

- Tời khoan (Drawworks)

- Hệ thống ròng rọc cố định (crown block)

- Hệ thống ròng rọc di động (traveling block)

- Thiết bị kẹp cáp chết (Dead line anchor)

- Cuộn cáp dự trữ (Drill line spooler)

Hình 2-2: Hệ thống nâng hạ

a) Tời khoan

Tời khoan là một bộ phận quan trọng trong cơ cấu nâng thả của tổ hợp thiết bị khoan, nó có các chức năng nâng thả bộ đầu quay di động, dụng cụ khoan và ống chống; điều chỉnh tải trọng đáy trong khi khoan và sử dụng với một số mục đích kỹ thuật khác

- Sức nâng 750 short tons, đường kính cáp 1 -3/4”

- Sử dụng ba (03) động cơ chính 1150 HP, 02 hộp số và hệ thống phanh đĩa/khí nén làm mát bằng nước

Hình 2-3: Tời khoan

b) Hệ thống ròng rọc cố định

Hệ thống ròng rọc cố định được thiết kế các pu-li phù hợp với tải trọng nâng thiết bị nối dây tới hệ thống ròng rọc di động (traveling block) Hệ thống ròng rọc

cố định đi kèm các thiết bị sau:

- Bộ phận bảo vệ cho pu-li

- Vòng hãm ổ bi pu-li

- Cụm giảm chấn với dây an toàn

- Lan can cùng với tấm chắn được đặt xung quanh cụm pu-li

Thông số chính của hệ thống ròng rọc cố định giàn khoan Tam Đảo 05 [1]:

- Sức nâng 750 short tons

- Sáu pu-li đường kính rãnh là 1 ¾”

- Một cặp puly cho đường cáp nhanh và một cặp puly cho đường cáp chết

Hình 2-4: Hệ thống ròng rọc cố định

c) Hệ thống ròng rọc di động

Hệ thống ròng rọc di động cùng với ròng rọc cố định biến chuyển động quay của tang tời thành chuyển động tịnh tiến lên xuống của móc nâng và làm giảm tải cho dây cáp Tuỳ theo tải trọng nâng hạ và số nhánh dây cáp, hệ thống ròng rọc có thể đƣợc phân ra làm nhiều loại 4 x 5, 5 x 6, 6 x 7 hoặc 7 x 8

Hình 2-5: Hệ thống ròng rọc di động

Trong ký hiệu trên: chữ số đầu chỉ số con lăn trên bộ ròng rọc động, chữ số thứ hai sau dấu (x) chỉ số con lăn trên bộ ròng rọc cố định

Dây cáp được mắc vào các con lăn của hệ thống ròng rọc tĩnh và động theo một trình tự nhất định Một đầu cáp được giữ cố định gọi là đầu cáp chết còn một đầu mắc vào tời khoan gọi là cáp tời, cáp nhanh hay là đầu cáp cuốn

Thông số chính của Hệ thống ròng rọc di động trên giàn Tam Đảo 05 [1]:

- Sức nâng 750 short tons

- Bảy(7) Puli làm việc với đường kính là 60”, đường kính rãnh puly là 1 ¾” d) Thiết bị kẹp cáp chết

Thiết bị kẹp cáp chết được sử dụng để giữ đầu cáp chết và đo tải trọng nâng Nó thường được đặt ở gần ngay chân của tháp khoan, ở tầng cao hơn so với sàn khoan

Bộ cảm biến khí nén được sử dụng để đo tải trọng nâng ở bộ khoan cụ và tín hiệu tới đồng hồ đo trọng lượng ở phòng điều khiển khoan (Driller control station) Thông số chính của thiết bị kẹp cáp chết trên giàn Tam Đảo 05:

- Khả năng giữ cáp : 160000 lbs = 72,640 T

- Đường kính tang: 984 mm

- Loại cáp: 1 ¾”

Hình 2-6: Thiết bị kẹp cáp chết

Nhóm thiết bị này bao gồm cần cẩu lắp dựng cần khoan và các tời khoan

a) Cẩu lắp dựng cần khoan

Cẩu này đƣợc sử dụng để nâng cần, dựng cần khoan giữa các vị trí từ sàn dựng cần (finger board) tới lỗ phụ (mouse hole) và tâm giếng (well center) Cẩu này có thể đƣợc điều khiển bởi 02 bảng điều khiển:

- Bảng điều khiển bằng thủy lực đặt ở sàn dựng cần (fingerboard)

- Bảng điều khiển bằng điện đặt ở sàn khoan (drill floor)

Cấu tạo của cẩu hỗ trợ lắp dựng cần khoan gồm các bộ phận chính sau:

- Xy lanh thủy lực/điện để kéo ra/thu vào cánh tay của cẩu

- Cơ cấu truyền động xoay (quay 90 độ thuận và ngƣợc chiều kim đồng hồ)

- Động cơ thủy lực với hệ thống phanh (dùng để di chuyển trên thanh ray)

- Tời nâng 6mT

Nhóm các sàn thao tác và thiết bị phụ trợ khác

2.3.4

Nhóm này bao gồm:

- Máy nâng người bảo dưỡng (Service access & basket)

- Quạt (Bug blower)

- Các sàn thao tác bảo dưỡng

a) Máy nâng người bão dưỡng

Máy nâng người được đặt ở cao độ khoảng 9.9m ở trên tháp khoan, dùng nâng người để bảo dưỡng cho đầu quay di động và các thiết bị khác (bóng điện, các đèn cảnh báo,…) trong phạm vi hoạt động của nó

Cấu tạo gồm các bộ phận chính sau:

- Rọ nâng người sức nâng 300 kg

- Tay nâng di chuyển và quay được (quay theo chiều thẳng đứng là 90 độ và theo chiều ngang là 120 độ)

Hình 2-10: Máy nâng người bảo dưỡng

b) Quạt

Quạt này được dùng để làm mát cho người vận hành khoan, được đặt ở 02 vị trí (vị trí 1 ở mức 1 của tháp khoan, cao khoảng 4.6 m so với sàn khoan, vị trí thứ 2

Giá nâng hệ thống ròng rọc cố định (Gin pole): Được đặt trên đỉnh tháp cho

phép bảo dưỡng ròng rọc cố định Giá nâng này có chiều cao khoảng chừng 9m (30ft) để nâng và hạ ròng rọc Ngoài ra ở khu vực này còn được dùng để lắp các

thiết bị chiếu sáng, ăngten, bộ định hướng

Dầm hỗ trợ (Water table beam): Được dùng để nâng, đỡ ròng rọc cố định khi lắp đặt trên tháp

Sàn bảo dưỡng cho hệ thống ròng rọc cố định (Crown safety platform): Hệ

thống sàn ròng rọc cố định được thiết kế sao cho:

Sàn phía trên được đặt trên thanh dầm của ròng rọc cố định để có thể đi vào các pu-li và hệ thống bôi trơn

Sàn phía dưới được đặt dưới thanh dầm của ròng rọc cố định để đi vào các puli và các vòng nâng cho các tời phụ, hệ thống đối trọng, hệ thống đo địa vật lý,

và các dụng cụ khác

Cả hai sàn này đều được trang bị hệ thống cửa tự đóng và tấm chắn Các vòng nâng được đặt dưới thanh dầm của sàn Toàn bộ các vòng nâng phải được kiểm tra

và dán nhãn với tải trọng tưng ứng

Sàn dựng cần khoan (Monkey board): Sàn dựng cần khoan được cung cấp giá

dựng cần khoan ở cùng độ cao với các đặc điểm sau:

- Một sàn làm việc được đặt giữa hai giá dựng cần khoan

- Hai giá dựng cần khoan ở mạn phải giàn khoan Tam Đảo 05 của tháp đáp ứng không gian cho tổng chiều dài 29760 ft loại cần khoan 5-1/2”,

10 cần dựng loại đường kính 8”, 9 ống chống loại đường kính 9-5/8” và

8 ống chống loại đường kính 13-5/8”

Hệ thống thoát hiểm (derrick man’s escape system): Thiết bị thoát hiểm và

sàn được đặt ở sàn thao tác cần khoan Sàn thoát hiểm được kéo dài ra bên ngoài tháp khoan và có thể đi vào bởi cửa gập tự động đóng Một bộ thiết bị thoát hiểm bao gồm điểm neo, móc an toàn và đai an toàn sẽ được cung cấp

Dây dịch vụ và hệ thống dẫn hướng (service loop and guide track system):

Thanh dẫn hướng, thanh giằng, thanh chống phục vụ hệ thống đầu quay di động (top drive drilling system) Thanh chống ma sát được đặt để chống sự cọ xát dây dịch vụ, dây mềm (rotary hose) Khung giá đỡ, thanh giằng dùng để hỗ trợ cho bộ đầu cáp, hộp cáp và dây dịch vụ

Tường chắn gió (steel wind wall): được lắp xung quanh sàn thao tác cần

khoan, hai bên của tường chắn gió được ghi tên giàn

Bộ đối trọng khóa tháo vặn cần (Tong counterweight assembly): Bốn bộ đối

trọng cho khóa tháo vặn cần và chìa vặn quay (spinning wrench) đi kèm với các tấm trọng lượng có thể điều khiển, pu-li, cáp, vấu cáp, kẹp cáp, khung đỡ được đặt cùng cao độ với sàn dựng cần khoan

Lối đi (Mid walk): Lối đi được thiết kế ở bốn phía của tháp và có cùng độ cao

với sàn dựng cần khoan Lối đi được thiết kế để hỗ trợ cho một số thiết bị sau:

Sàn dựng cần khoan nhỏ (Belly board): Hai sàn dựng cần nhỏ được đặt ở vị trí

giữa sàn khoan và sàn dựng cần khoan (khoảng chừng 40 ft) Sàn dựng cần nhỏ được trang bị thanh chìa có chốt để giữ cần 0,089 m (3-1/2”) OD Thanh chìa này được thiết kế để có thể gập được theo phương thẳng đứng khi không làm việc Hai vòng nâng được gắn trên sàn dựng cần nhỏ cho hệ thống chống rơi khi làm việc sẽ được cung cấp

Hệ thống đường ống (Piping system):

Ống đứng đôi (dual standpipe) dùng cho dung dịch khoan với đầu nối nhanh được lắp đặt trên tháp Hai bộ giữ ống mềm được cung cấp để giữ khi ống mềm không làm việc

Đường đốt (flare line) dẫn khí từ thiết bị tách khí (degasser)

Đường xả khí (vent line) với vòng kẹp kéo dài từ bình tách khí (mud gas separator)

Hệ thống khí kéo dài từ sàn khoan lên tới sàn ròng rọc cố định, bao gồm các ống rẽ nhánh cung cấp khí cho các tời phụ (racking winch) ở sàn dựng cần và đầu quay di động (top drive)

Hệ thống thủy lực (đường cấp, đường xả và đường hồi) dùng cho các thiết bị

sử dụng thủy lực đặt trên tháp

Vòng kẹp ống và các thiết bị hỗ trợ khác

Hệ thống chiếu sáng (lighting system): Hệ thống chiếu sáng được thiết kế

lượng ánh sáng phù hợp, hoạt động được tối ưu, kinh tế, giảm thiểu sự hư hại cho máy móc

Đèn cảnh báo cho máy bay (Aircraft warning light): Đèn cảnh báo cho máy

bay (thường màu đỏ) được lắp đặt ở điểm cao nhất ở trên tháp khoan Ngoài ra còn có hai đèn khác được lắp đặt bên ngoài sàn dựng cần khoan

Thang đứng (Tunnel ladder): Hệ thống cầu thang đứng kéo dài từ chân tháp

tới sàn ròng rọc cố định (crown safety platform) Thang đứng có các sàn nghỉ ở khoảng cách 6 m (20 ft), cùng với hai dây đai an toàn chống rơi khi di chuyển Các sàn nghỉ bao gồm hệ thống cửa tự đóng và các tấm chắn

Các sàn phụ khác (Access service platforms): Các sàn này có chức năng hỗ

trợ các thiết bị sau: ống cổ ngỗng cho dung dịch khoan, ống cổ ngỗng cho xi măng, quạt (bug blower); bộ ổn định cho đường cáp nhanh (fast line stabilizer); hộp nối cho thiết bị tháo vặn cần, cẩu hộ trợ cho dựng cần khoan (stand building platform)

Hình 2-12: Vị trí các thiết bị chính trên tháp khoan

Hệ thống ròng rọc di động

(Traveling block)

Đầu quay di động (Top Drive)

Sàn thao tác cho cẩu (Stand builder platform)