b cong th ng

 Các phương pháp thi công tuyến ống biển Hiện nay có rất nhiều phương pháp thi công đường ống ngầm, bao gồm phươngpháp thi công bằng xà lan tàu thả ống, phương pháp thi công kéo ống và

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐƯỜNG ỐNG & BỂ CHỨA

o0o Đề tài tiểu luận:

THI CÔNG ĐƯỜNG ỐNG NGOÀI KHƠI

GVHD:Triệu Quang Tiến

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

Chương 1 THI CÔNG ĐƯỜNG ỐNG NGOÀI KHƠI 4

1.1 Công tác chuẩn bị 4

1.1.1 Công tác chuẩn bị thi công trên bờ 4

1.1.2 Công tác chuẩn bị thi công trên biển 5

1.2 Các phương pháp thi công đường ống ngầm 5

1.2.1 Phương pháp kéo ống sát đáy biển 5

1.2.2 Phương pháp kéo ống trên đáy 6

1.2.3 Phương pháp kéo ống trên mặt biển 7

1.2.4 Phương pháp kéo ống sát mặt biển 8

1.2.5 Phương pháp dùng tàu thả ống 9

1.3 Lựa chọn phương án thi công đường ống ngầm 10

1.4 Các phương pháp thi công đào hào dưới biển 11

1.4.1 Phương pháp xói thuỷ lực 11

1.4.2 Phương pháp dùng máy đào 11

1.4.3 Phương pháp hóa lỏng 11

1.4.4 Phương pháp cày 12

1.5 Thi công nối ống đứng với đường ống ngầm 14

1.6 Thi công đoạn ống vào bờ 15

1.7 Quy trình thi công đường ống ngoài khơi 16

Chương 2 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG 19

2.1 An toàn lao động 19

2.1.1 Công tác thi công trên bờ 19

2.1.2 Công tác thi công trên biển 19

2.2 Bảo vệ môi trường 20

TÀI LIỆU THAM KHẢO 22

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành công nghiệp dầu khí tuy mới phát triển nhưng đã khẳng định được vai tròtrong nền kinh tế quốc dân Ngành dầu khí ngày càng được củng cố và phát triển, nhữngtrang bị mới về công nghệ hiện đại tiên tiến và con người với chuyên môn giỏi, đã khẳngđịnh được sự lớn mạnh và cạnh tranh mãnh mẽ của ngành dầu khí Việt Nam trong lĩnhvực dầu khí trên thế giới Nhiều hợp đồng khai thác dầu khí ở trong và ngoài nước đã vàđang thực hiện rất thành công

Đối với hệ thống khai thác dầu khí, việc vận chuyển các sản phẩm khai thác từtrên mặt đất (miệng giếng) đến các các thiết bị tách cơ bản ban đầu, cho đến các điểm cấtchứa đều được thực hiện bằng đường ống vận chuyển Trong các tuyến ống dẫn dầu – khí,

hệ thống ống trên biển là hệ thống phức tạp, yêu cầu kỹ thuật cao và chi phí thi công lớnnhất Trong khi đó các vỉa dầu của Việt Nam nằm tập trung trên vùng thềm lục địa – cácgiàn khoan được đặt ngoài khơi nên vấn đề thi công các tuyến ống trên biển hết sứ bứcthiết cho nền dầu khí Việt Nam

Được sự đồng ý và hướng dẫn của Th.S Triệu Quang Tiến chúng em đã chọn đề

tài “Thi công đường ống ngoài khơi”

Do thời gian làm tiểu luận có hạn và việc tìm hiểu còn chưa đầy đủ nên không thểtránh khỏi những sai sót Vì vậy em đã có được sự góp ý và hướng dẫn tận tình của thầy,

Chương 1 THI CÔNG ĐƯỜNG ỐNG NGOÀI KHƠI

1.1 Công tác chuẩn bị

1.1.1 Công tác chuẩn bị thi công trên bờ

Yêu cầu về mặt bằng thi công:

- Mặt bằng thi công phải đủ diện tích yêu cầu và phải được bố trí sát với bờbiển để thuận lợi cho việc vận chuyển vật tư thiết bị phục vụ thi công trênbiển

- Độ sâu bến cảng phải đủ mớn nước để các phương tiện nổi hoạt động được

- Bãi thi công phải được tính toán kiểm tra đảm bảo sức chịu tải cho việc tậpkết vật liệu và các phương tiện thi công

- Các hệ thống kho bãi vật tư và hệ thống giao thông nội bộ trong bãi lắp rápphải thuận tiện và phù hợp

- Mạng lưới giao thông bên ngoài bãi lắp ráp phải thuận lợi cho việc cung cấpnguyên vật liệu phục vụ thi công

Chuẩn bị các thiết bị phương tiện thi công:

Máy phát điệnMáy phun sơnMáy thử thuỷ lực

Trang 4

Chuẩn bị vật tư

- Các loại thép ống

- Cục chống ăn mòn protector

- Các loại que hàn

- Các loại sơn chống ăn mòn

1.1.2 Công tác chuẩn bị thi công trên biển

Các phương tiện thi công bao gồm:

- Tàu rải ống Côn Sơn

- Tàu kéo Sao Mai

- Tàu dịch vụ Sông Dinh

- Trạm lặn

1.2 Tổng quan về thi công tuyến ống biển

 Mục đích

- Là giai đoạn thi công chính, chiếm nhiều thời gian và chi phí nhất

thuật cũng như giá trị kinh tế

 Các phương pháp thi công tuyến ống biển

Hiện nay có rất nhiều phương pháp thi công đường ống ngầm, bao gồm phươngpháp thi công bằng xà lan (tàu) thả ống, phương pháp thi công kéo ống và nhiều phươngpháp khác Việc lựa chọn phương pháp thi công thích hợp phụ thuộc vào từng điều kiện

cụ thể và đặc điểm của loại ống cần thi công như đặc trưng về kích thước ống, ống cóđược bọc gia tải hay không được bọc gia tải, độ sâu thi công, điều kiện thời tiết, đội tàuthi công sẵn có, thời gian thi công cho phép, tính kinh tế của từng phương pháp…

- Thả ống bằng ống chữ J từ platform;

1.1 Giới thiệu các phương pháp thi công đường ống hiện đang được áp dụng

1.1.1 Phương pháp thi công bằng xà lan thả ống (Lay - Barge Methode)

c¸p neo stinger

Trên tàu còn có nơi ăn ở và sinh hoạt, việc cung cấp ống và các vật liệukhác nhau được trợ giúp bởi các tàu bổ trợ

Xà lan lắp đặt đường ống trong thời gian làm việc di chuyển nhờ hệ thốngneo, hệ thống neo này đảm bảo vị trí bền vững của xà lan khi thi công

có trang bị các cầu trượt cong đều và các thiết bị kéo tạo ra các ứng suất dọc Để lắp đặtđường ống xuống đáy người ta sử dụng Stinger hình dáng đường cong chữ S, ở đây cácứng suất xuất hiện trên các đoạn lồi và lõm của nó Các ứng suất xuất hiện trên đoạn conglồi được giới hạn bằng cầu trượt tạo cho đường ống góc nghiêng an toàn, còn trên đoạncong lõm nhờ thiết bị kéo tạo ra sức căng và được bố trí trên đoạn nghiêng của đường lắpráp Có ba loại cầu trượt là: thẳng, cong thẳng liền và cong đều có khớp cầu

- Phương pháp này cho phép thi công liên tục

do vậy độ an toàn tương đối cao

hỏi phải có xưởng thi công hàn nối trên bờ

- Loại ống có đường kính vừa và nhỏ

- Áp dụng trong điều kiện thời tiết thuận lợi

1.1.2 Phương pháp thi công bằng xà lan có trống cuộn (Reel - Barge Methode)

Khác với phương pháp thi công bằng xà lan thả ống, phương pháp này

không thực hiện công tác hàn nối ống trên tàu Ống được hàn nối liên tục và đượccuộn sẵn quanh các trống có kích thước lớn đặt trên tàu Việc thả ống cũng được sử dụngStinger, di chuyển bằng neo tương tự như phương pháp thả ống bằng xà lan thả ống

Hình 1.2 Phương pháp thi công bằng xà lan có trống cuộn

Tàu thả ống có trống cuộn bao gồm hai loại:

bên dưới hoặc bên trên nên áp dụng được cho cả vùng nước sâu và vùng nướcnông, giảm thiểu tối đa ứng suất uốn xuất hiện trong đoạn cong lồi Có thểkhông cần dùng đến Stinger Hình dạng ống khi thả có thể là S - lay hoặc J –lay

Hình 1.3 Hình dạng ống khi thả kiểu S - lay

Hình 1.3 Hình dạng ống khi thả kiểu J - lay

Đường ống được chế tạo trên bờ: hàn nối, bọc chống ăn mòn, sau đó cuộn đều lêntrống cuộn có đường kính lớn

Tàu thả ống cùng trống cuộn di chuyển đến vị trí xây dựng và tiến hành rải ống Khi thả ống, đường ống được thả dần khỏi trống, ống được làm thẳng, làm tròn sau

đó đưa xuống biển

Khi thi công ở vùng nước sâu, có thể dùng Tensioner để tạo lực căng

Tùy điều kiện thời tiết, thường tốc độ thả ống khoảng 0,514 m/s

Khi thả hết một cuộn ống, hàn đầu kéo vào cuối ống và thả tiếp bằng cáp, tàu quay

về cảng lấy trống cuộn thay thế

Tại vị trí thi công, ống đã thả được kéo ngược lên tàu để hàn vào đầu ống mới vàthả tiếp

 Ưu, nhược điểm của phương pháp

+ Ưu điểm:

- Tốc độ thi công cao, thích hợp với điều kiện thời tiết thuận lợi

nhà máy

+ Nhược điểm:

khi cuộn hoặc thả ống

Áp dụng cho tuyến ống dài liên tục

Thích hợp vùng nước nông

1.1.3 Phương pháp thi công kéo ống

Thi công bằng phương pháp kéo ống trên mặt nước là các phân đoạn ống được nối

liên tiếp thành những đoạn phụ thuộc vào khả năng của tàu kéo Để duy trì được mức nổisát mặt cần có hệ thống cầu phao (ponton) để nâng đỡ ống Hệ thống ponton tạo thànhnhững gối đỡ, ống phải làm việc như một dầm liên tục Các đoạn ống được kéo ra vị tríthi công nhờ tàu kéo và tàu giữ

+ Ưu điểm:

lượng cao

đơn giản

+ Nhược điểm:

- Đòi hỏi phải chế tạo mặt bằng thi công trên bờ là lớn, độ dốc của bãi chế tạo lànhỏ

ponton vào đường ống

- Việc thi công sẽ là bất lợi khi thi công tuyến ống xa khu vực bãi lắp ráp do thờigian di chuyển trên biển dài

hoạt động đánh cá…

1.1.4 Phương pháp kéo ống sát mặt biển (Below Surface Tow)

Để hạn chế tác động của sóng - dòng chảy và sự cản trở giao thông hànghải, người ta bố trí cho ống nổi cách mặt nước một khoảng tuỳ theo thiết kế nhờ hệ thốngphao nâng và hệ thống phao điều chỉnh khoảng cách, công tác kéo ống cũng sử dụng tàukéo và tàu giữ Việc thi công diễn ra tương đối nhanh do điều kiện thi công tuyến ống kháthuận lợi, ít gây ảnh hưởng đến môi trường xung quanh Phương pháp thi công này sửdụng đồng thời hai loại phao nổi khác nhau là: phao điều chỉnh và phao phụ và nó có thể

áp dụng thi công cho mọi độ sâu nước Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi mặt bằng thicông trên bờ là lớn, độ dốc của bãi chế tạo nhỏ và thường gặp nhiều khó khăn khi thi côngtuyến ống xa khu vực bãi lắp ráp do tốn nhiều thời gian di chuyển trên biển dài

Hình 1.4 Phương pháp thi công kéo ống sát mặt biển

+ Ưu điểm:

+ Nhược điểm:

ponton vào đường ống

thời gian di chuyển trên biển dài

1.1.5 Phương pháp thi công kéo ống sát đáy biển (Off Bottom Tow)

Phương pháp này dựa trên nguyên tắc nối ống chung như các phương pháp kéo ở trên Trong quá trình kéo, ống sẽ trực tiếp tiếp xúc với đáy biển vàkhông cần sự trợ giúp của hệ thống phao nâng

Hình 1.5 Phương pháp thi công kéo ống sát đáy biển

+ Ưu điểm:

hư hỏng

+ Nhược điểm:

-Áp dụng cho mọi độ sâu nước

-Phương pháp áp dụng cho những tuyến ống gần bờ, điều kiện địa chất thuận lợi,đáy biển tương đối bằng phẳng

-Được sử dụng rộng rãi trong trường hợp thi công trong cảng hoặc thi công quasông

-Có thể thi công trong điều kiện thời tiết xấu

1.2 Các công đoạn thi công rải ống của XNLD Vietsovpetro

Tại XNLD Vietsovpetro, việc rải ống ngầm được thực hiện bằng tàu NamCôn Sơn, các công đoạn chính trên tàu rải ống bao gồm:

- Bước 1: Chuẩn bị mép vát

Mép vát đã được nhà sản xuất ống vát theo tiêu chuẩn, thường vát chữ V,

méo do quá trình vận chuyển để đảm bảo định dạng mép vát theo yêu cầu của quy trìnhhàn Nhược điểm là việc mài sạch phải sử dụng máy mài, thời gian kéo dài, đòi hỏi thợ cótay nghề cao nếu không sẽ làm hỏng định dạng mép vát, gây khuyết tật mối hàn Ngườithợ phải làm việc với cường độ cao không duy trì được khả năng làm việc lâu dài

- Bước 2: Lắp ghép ống và hàn lớp lót

Thường dùng tời để ghép, không sử dụng định tâm hoặc sử dụng định tâmngoài Nhược điểm là thời gian lắp phụ thuộc vào kỹ năng điều khiển tời và kinh nghiệmcủa người lắp ghép Nếu khe hở, mép cùn, độ lệch mép không chuẩn thì thời gian hàn sẽtăng lên, gây ra các khuyết tật tại lớp lót như không ngấu, lõm đáy

- Bước 3: Hàn lớp giữa

- Bước 4: Hàn lớp phủ

- Bước 5: Kiểm tra mối hàn

- Bước 6: Bọc chống ăn mòn

Bề mặt được làm sạch, được sơn lót và quấn băng keo bảo vệ

1.3 Lựa chọn phương án thi công đường ống ngầm

Cơ sở của việc lựa chọn phương án thi công chủ yếu dựa vào các thông số sau:

- Dạng địa hình, địa chất của toàn tuyến ống

- Độ sâu nước và các điều kiện khí tượng hải văn

- Độ xa bờ của tuyến ống

- Chức năng của tuyến ống: dẫn dầu hay dẫn khí

- Kích thước của đường ống cho phép lựa chọn phương án dùng stinger haydùng phao

- Trang thiết bị phục vụ thi công

- Chiều dài tuyến ống cần xây dựng

- Thời gian thi công

- Các chỉ tiêu về kinh tế kỹ thuật, điều kiện về nhân lực

Ví dụ: Chọn phương án thi công tuyến Bạch Hổ - Long Hải

Việc lựa chọn phương án thi công phải dựa trên điều kiện môi trường: độ sâu nước, điềukiện địa chất đáy biển, địa hình nơi xây dựng, điều kiện về phương tiện thi công hiện có,tính kinh tế của phương án thi công…

Trong điều kiện Việt nam do phương tiện thi công bị hạn chế, chúng ta hiện chỉ cóphương tiện chuyên dụng duy nhất phục vụ cho việc thi công thả ống là tàu rải ống NamCôn Sơn Do đó trong bài tiểu luận này, ta chọn phương án thi công bằng tàu rải ống NamCôn Sơn, có sử dụng Stinger để rải ống

1.4 Các phương pháp thi công đào hào dưới biển

1.4.1 Phương pháp xói thuỷ lực

Đây là phương pháp phổ biến đơn giản hơn các phương pháp khác đã được ứngdụng cho thi công nhiều công trình ở mỏ Bạch Hổ

Khả năng áp dụng của phương pháp này:

- Công suất máy phụt từ 30000 - 42000 sức ngựa

- Cỡ ống cho phép từ 2  84 inch

- Áp lực nước từ 600  2500 Psi

- Độ sâu hoạt động tối đa là 600 1000 ft

- Lưu lượng phụt nước từ 2200  20000 gpm

- Phương pháp này được áp dụng với từng loại đất nhất định

1.4.2 Phương pháp dùng máy đào

Các loại máy đào thường dùng :

- Braw and Root: Kiểu bánh xích dùng máy cắt do MOSTON sản xuất

- EPM kiểu này có hai bánh xích bên dùng dao cắt vòng loại này do Phápsản xuất

- LANDAND mariue kiểu kéo từ mặt dùng vòi phụt và bơm dưới do Úc sảnxuất

Các cày dùng để đào hào dưới biển là một lưỡi kim loại lớn và nặng được tàu kéo

đi bằng cáp Kích thước đào hào phụ thuộc vào kích thước và trọng lượng của lưỡi cày

Các phương pháp cày và phối hợp thả ống :

- Đào hào trước:

Hào được cày trước đường ống được đặt xuống sau đó Phương pháp này

đã được dùng cho việc tạo hào tại độ sâu 130 m cho đường ống 36 inch.Đường ống này sau đó được đặt xuống bằng phương pháp kéo trên đáy.Nhược điểm của phương pháp đào hào trước:

Phương pháp này khó điều khiển cho đường ống được đặt đúng vào hào,phải có biện pháp chống cát chảy vào hào

- Đào hào cùng thả ống :

Hào được tạo cùng lúc với việc lắp đặt ống luôn phương pháp này áp dụngcùng với tàu thả ống ở vùng nước nông cày được gắn vào đầu cuối củaStinger , Stinger có chiều dài tới nền Phương pháp này chỉ áp dụng tốt ởvùng nước nông vì chiều dài của Stinger có hạn

1 3

4

2 5

6 7

Sơ đồ lắp đặt đường ống dưới biển bằng phương pháp dùng tàu đặt ống đồng

thời với việc sử dụng thiết bị đào hào kiểu cày đất.

- Đào hào sau khi ống được thả:

Phương pháp này dùng cho mọi hình thức đặt ống khác nhau có thể kéothả ống…Phương pháp này có dùng ở vùng nước sâu thi công nhanh

Những hạn chế của phương pháp cày:

Phụ thuộc vào từng lọai đất nếu như cả tuyến ống có nhiều loại đất khác nhau thìkhó thi công Các thông số về đất nền như cả tuyến ống có nhiều loại đất khác nhau thìkhó thi công Các thông số về đất nền như : tỷ trọng, độ ngậm nước, cường độ cắt, chỉ sốdẻo, hệ số ma sát sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến thi công bằng phương pháp cày

Do đặc thù thi công dưới nước nên phải thi công nhanh tránh trường hợp gặp bùnhoá sẽ vùi lấp hào

Ví dụ: Lựa chọn phương án thi công đào hào đặt ống tuyến Bạch Hổ - Long Hải

- Căn cứ vào điều kiện địa chất của toàn tuyến ống, lớp trên cùng của toàntuyến ống là lớp cát thô

- Căn cứ vào điều kiện của xí nghiệp liên doanh dầu khí Việt Xô

- Căn cứ vào độ sâu tuyến ống

Ta chọn phương pháp thi công xói thủy lực là phương pháp tối ưu nhất

1.5 Thi công nối ống đứng với đường ống ngầm

Thiết kế mối nối giữa ống đứng Riser và đường ống ngầm là một khâu chuyển tiếpquan trọng Mối nối kiểu như thế này thường phức tạp hơn mối nối thông thường rấtnhiều do vậy đòi hỏi khắt khe về các điều kiện kỹ thuật

Các phương pháp nối ống đứng với ống ngầm:

- Nối bằng mặt bích:

Phương pháp này được sử dụng rộng rãi cho van chờ đường ống và ống đứng với

ưu điểm là dễ dàng sửa chữa tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm dễ rò rỉ nếukhông cẩn thận

- Nối bằng hàn cao cấp:

Phương pháp này được dùng nhiều nhất khi nối các đoạn ống ngầm ở độ sâu lớn

ở Biển Bắc Công nghệ này khá hiện đại nên chi phí rất cao

- Nối bằng cách dùng thiết bị nối cơ khí:

hiện nay có hệ thống nối cơ khí như Big – inch marine Systems , Gripper RiserSystems và Hydrotech Riser tie in Systems

- Hàn ở áp suất khí quyển dưới biển:

Phương pháp này cho phép hàn ống đứng với đường ống biển dưới áp suất khíquyển trong thiết bị riêng được gọi chuông vì thế chất lượng có thể cao hơn cả hàn cao áp

Ưu điểm của phương pháp này là dùng ít thợ lặn trong khi các phương pháp khác phảidùng rất nhiều

- Hàn trên mặt nước :

Phương pháp này dùng cho giải pháp đặt ống đứng và ống biển đồng thời theophương pháp này đường ống được đặt trên đáy biển gần dàn khoan sau đó được tàu thảống nhấc nên khỏi mặt nước bằng cầu nổi hoặc thiết bị nổi hoặc cả hai Việc cẩu ống đượctính toán trước để ứng suất trong ống không vượt quágiới hạn cho phép Đoạn ống nàyđược hàn vào đầu chờ của đường ống biển sau đó ống được thả từ từ xuống đáy và đượclắp đặt cố định vào chân giàn khoan nhờ các hệ thống kẹp

- Phương pháp ống chữ J thuận:

Phương pháp này đặc biệt phù hợp với vùng nước sâu được thực hiện bằng cáchđưa một dây cáp qua một ống chữ J đã được lắp đặt trước vào dàn một đầu dây được nốivới đầu kéo của đường ống đầu còn lại được nối với cẩu hoặc tời kéo đặt trên dàn hay tàuthả ống Khi cáp được quận lại đường ống sẽ đi vào ống chữ J và được kéo tới mặt nước.Ống chữ J thường được bố trí cao hơn mặt đáy biển và tạo thành nhịp dầm từ miệng ốngchữ J tới vị trí đường ống chạm đáy biển

Phương pháp này đặc biệt thích hợp nếu thi công kéo một số đường ống qua ốngchữ J cùng một lúc