Tài liệu Tính toán thiết kế, thi công đường ống dẫn nước ép vỉa đoạn ống bk1-bk5

Tr−êng §hxd ViÖn x©y dùng ctb ®å ¸n m«n häc c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa MỤC LỤC SỐ LIỆU DẦU BÀI ............................................................................................................. 5 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MỎ BẠCH HỔ............................................... 5 I.GIỚI THIỆU CHUNG. ................................................................................................ 5 1.Tình hình khai thác dầu khí hiện nay..................................................................... 5 2.Các loại đường ống ................................................................................................... 5 2.1 Theo vùng sử dụng. ........................................................................................... 6 2.2 Theo vị trí lắp đặt. ............................................................................................. 6 2.3 Theo cấu tạo. ...................................................................................................... 6 2.4 Theo chất vận chuyển........................................................................................ 6 3.Cấu tạo đường ống. .................................................................................................. 6 3.1 Cấu tạo ống ngầm. ............................................................................................. 6 3.2 Cấu tạo ống đứng .............................................................................................. 7 II.TỔNG QUAN VỀ MỎ BẠCH HỔ. .............................................................................. 7 1.Công nghệ khai dầu khí ở mỏ BẠCH HỔ:............................................................. 7 1.1.Giai đoạn1: Thượng nguồn................................................................................. 8 1.2. Giai đoạn 2: Trung nguồn. .............................................................................. 8 1.3.Giai đoạn 3: Hạ nguồn ..................................................................................... 8 2. Giới thiệu các công trình khái thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ....................................... 9 2.1. Dàn khoan cố định MSP................................................................................... 10 2.2. Giàn nhẹ BK.................................................................................................... 11 2.3. Dàn công nghệ trung tâm CPT2. ...................................................................... 11 2.4. Hệ thống trạm rót dầu không bến UBN............................................................ 12 2.5. Hệ thống đường ống. ...................................................................................... 12 2.6. Giàn nén khí trung tâm CCP. ....................................................................... 13 2.7. Trạm nén khí nhỏ (MKS) .............................................................................. 14 III.GIỚI THIỆU TUYẾN ỐNG THIẾT KẾ............................................................... 15 CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TUYẾN ỐNG ......................................... 16 I. SỐ LIỆU ĐẦU VÀO. ................................................................................................. 16 1.Số liệu sóng. ............................................................................................................. 16 2. Số liệu dòng chảy. .................................................................................................. 16 3. Các thông số về độ sâu nước, biên độ triều, nước dâng, chiều dày hà bám và nhiệt độ chất vận chuyển. ......................................................................................... 16 3.Địa chất công trình. ................................................................................................ 17 4.Các thông số khác. .................................................................................................. 17 5. Mác vật liệu. ........................................................................................................... 17 6. Số liệu về tuyến ống. .............................................................................................. 17 7.Yêu cầu đề bài......................................................................................................... 18 II. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN ĐƯỜNG ỐNG CHỊU ÁP LỰC TRONG........................ 18 1.Công thức tính toán................................................................................................ 18 2. Tính toán. ............................................................................................................... 21 2.2.Trong điều kiện vận hành. .............................................................................. 24 3. Kết luận. ............................................................................................................ 25 III. KIỂM TRA ỔN ĐỊNH ĐÀN HỒI ĐƯỜNG ỐNG THEO DNV 2000................ 25 1. Kiểm tra mất ổn định cục bộ của tuyến ống. ...................................................... 25 1.1.Hiện tượng........................................................................................................ 25 1.2.Tính toán kiểm tra........................................................................................... 25 1.3.Kết luận. ........................................................................................................... 28 Svth: nhãm_8_líp 49cb1 http://www.ebook.edu.vn Trang 1 Tr−êng §hxd ViÖn x©y dùng ctb ®å ¸n m«n häc c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa 2. Kiểm tra điều kiện mất ổn định lan truyền của tuyến ống ................................ 28 2.1.Hiện tượng........................................................................................................ 28 2.2.Tính toán kiểm tra........................................................................................... 28 2.3.Kết luận. ........................................................................................................... 29 3. Kết luận. ................................................................................................................. 29 IV. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VỊ TRÍ CỦA ĐƯỜNG ỐNG DƯỚI DÁY BIỂN. 1. Hiện tượng...................................................................................................................... 29 2. Trình tự tính toán. ................................................................................................. 30 2.1 Lựa chọn lý thuyết sóng tính toán.................................................................. 30 2.2 Tính toán các đặc trưng sóng. ........................................................................ 31 2.4 Tính toán vận tốc sóng và dòng chảy............................................................. 33 3.1 Các thông số đầu vào....................................................................................... 33 3.2 Kết quả tính toán. ............................................................................................ 34 3.2.1 Khi tuyến ống hợp với hướng bắc môt góc α = 1800 . ........................... 34 3.2.2 Khi tuyến ống hợp với hướng bắc môt góc α = 1350 . ........................... 35 3.2.3 Khi tuyến ống hợp với hướng bắc môt góc α = 2700 . ........................... 35 4. Kết luận. ................................................................................................................. 36 V. XÁC ĐỊNH NHỊP TREO CHO PHÉP ĐỐI VỚI TUYẾN ỐNG. ............................. 36 1. Hiện tượng.............................................................................................................. 36 2.Các bài toán tính nhịp treo cho phép.................................................................... 37 2.1 Bài toán động:( Bài toán cộng hưởng dòng xoáy)......................................... 37 2.1.1.Điều kiện để không xảy ra hiện tượng cộng hưởng là........................... 37 2.1.3.Xác định tần số dao động riêng của ống................................................. 39 2.1.4.Xác định nhịp treo theo bài toán cộng hưởng dòng xoáy. .................... 39 2.1.5 Kết luận. .................................................................................................... 41 2.2. Bài toán tĩnh. ................................................................................................... 41 2.2.1.Bài toán bền do tải trọng tĩnh khi tuyến ống qua hố lõm. .................... 41 3. Bài toán qua đỉnh lồi. ............................................................................................ 45 4.Kết luận. .................................................................................................................. 45 VI. BẢO VỆ CHỐNG ĂN MÒN ĐƯỜNG ỐNG........................................................... 46 1. Tổng quan về chống ăn mòn cho tuyến ống............................................................ 46 1.1 Vai trò của chống ăn mòn trong thiết kế công trình đường ống biển................ 46 1.2 Môi trường gây ăn mòn đường ống. ............................................................. 46 2. Các phương pháp chống ăn mòn cho tuyến ống................................................. 47 2.1 Chống ăn mòn ngoài ống . ............................................................................. 47 2.1.1 Chống ăn mòn bị động. ............................................................................ 47 2.1.2 Chống ăn mòn bị động. ........................................................................... 49 2.1.3 Phương pháp bảo vệ kết hợp. .................................................................. 49 3. Phương án chống ăn mòn cho tuyến ống dẫn nước ép vỉa BK1-BK5..................... 50 3.1 Chống ăn mòn trong lòng ống. ....................................................................... 50 3.2 Chống ăn mòn ngoài ống................................................................................... 50 3.2.1 Thiết kế lớp sơn phủ chống ăn mòn........................................................ 50 3.2.2 Thiết kế bảo vệ chống ăn mòn điện hoá. .................................................... 50 3.2.2.1 Nguyên lý chống ăn mòn điện hoá................................................... 50 3.2.2.2. Tính toán, thiết kế hệ thống anode hy sinh. ................................... 52 3.2.2.2.1 Cơ sở tính toán............................................................................ 52 3.2.2.2.2 Thiết kế các thông số hệ thống Anode. ..................................... 55 3.2.2.2.3 Thiết kế, bố trí chi tiết Anode.................................................... 57 CHƯƠNG 3 : THI CÔNG TUYẾN ỐNG ....................................................................... 58 Svth: nhãm_8_líp 49cb1 http://www.ebook.edu.vn Trang 2 Tr−êng §hxd ViÖn x©y dùng ctb ®å ¸n m«n häc c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa I. TỔNG QUAN VỀ THI CÔNG TUYẾN ỐNG BIỂN. ............................................ 58 1. Mục đích thi công đường ống biển....................................................................... 58 -Lựa chọn ra phương án thi công thích hợp nhất để vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cũng như giá trị kinh tế…............................................................................................ 58 2. Các phương pháp thi công đường ống biển. ....................................................... 58 3. Giới thiệu các phương pháp thi công đường ống hiện đang được áp dụng............. 58 3.1 Phương pháp thi công bằng xà lan thả ống( Lay – Barge Methode)................. 58 3.1.1 Phân loại. ................................................................................................... 59 3.1.2 Nguyên lý hoạt động và cấu tạo............................................................... 59 3.1.3 Ưu nhược điểm của phương pháp. ......................................................... 59 3.1.3.1 Ưu điểm. .......................................................................................... 59 3.1.3.2 Nhược điểm..................................................................................... 60 3.1.4 Phạm vi áp dụng. ...................................................................................... 60 3.2 Phương pháp thi công bằng xà lan có trống cuộn( Reel – Barge Methode)...... 60 3.2.1 Ưu điểm. .................................................................................................... 61 3.2.2 Nhược điểm. .............................................................................................. 61 3.2.3 Phạm vi áp dụng. ...................................................................................... 62 3.3. Phương pháp thi công kéo ống. ........................................................................ 62 3.3.1 Thi công bằng phương pháp kéo ống trên mặt nước. ........................... 62 3.3.1.1 Ưu điểm. .......................................................................................... 62 3.3.1.2 Nhược điểm..................................................................................... 62 3.3.1.3 Phạm vi áp dụng............................................................................. 63 3.3.2 Phương pháp kéo ống sát mặt( Below surface Tow). ............................ 63 3.3.2.2 Nhược điểm..................................................................................... 63 3.3.2.3 Phạm vi áp dụng............................................................................. 64 3.3.3 Phương pháp thi công kéo ống sát đáy biển( off Bottom Tow). ........... 64 3.3.3.1 Ưu điểm. .......................................................................................... 64 3.3.3.2 Nhược điểm..................................................................................... 64 3.3.3.3 Phạm vi áp dụng............................................................................. 64 II. PHƯƠNG ÁN THI CÔNG TUYẾN ỐNG DẪN NƯỚC ÉP VỈA TỪ BK1 SANG BK5. ................................................................................................................................ 65 1. phương án thi công. ............................................................................................... 65 III. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN ỐNG KHI THI CÔNG LẮP ĐẶT ỐNG. ........................... 65 1. Tính toán độ bền khi thi công thả ống. .................................................................... 65 1.1 Mô hình tổng quát của bài toán thi công thả ống. ........................................ 66 1.1.1 Đoạn cong lồi............................................................................................. 66 1.1.2 Đoạn cong lõm........................................................................................... 66 2. Tính toán độ bền của tuyến ống khi thi công lắp đặt. ........................................ 66 2.1 Tính toán đoạn cong lồi................................................................................... 66 2.2. Tính toán đoạn cong lõm. ................................................................................. 68 2.2.1 Các phương pháp giải đoạn cong lõm. ................................................... 68 2.2.2 Phương pháp dầm tuyến tính. ................................................................. 68 2.3 Kết luận. ........................................................................................................... 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................. 72 PHỤ LỤC 1 : TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VỊ TRÍ TUYẾN ỐNG. .................................... 73 2. Tính toán các thông số của sóngvà vậ tốc sóng dòng chảy hiệu quả và tính khối lượng yêu cầu................................................................................................. 74 2.1 Lựa chọn lý thuyết sóng tính toán.................................................................. 74 PHỤ LỤC 2 : TÍNH ỔN ĐỊNH ĐOẠN CONG LÕM. ................................................... 79 Svth: nhãm_8_líp 49cb1 http://www.ebook.edu.vn Trang 3 Tr−êng §hxd ViÖn x©y dùng ctb Svth: nhãm_8_líp 49cb1 ®å ¸n m«n häc c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa http://www.ebook.edu.vn Trang 4 Tr−êng §hxd ViÖn x©y dùng ctb ®å ¸n m«n häc c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG VIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN BỘ MÔN KTXD CTB-ĐOBC ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐƯỜNG ỐNG-BỂ CHỨA TÍNH TOÁN THIẾT KẾ , THI CÔNG ĐƯỜNG ỐNG DẪN NƯỚC ÉP VỈA ĐOẠN ỐNG BK1-BK5 SỐ LIỆU DẦU BÀI Mã Tên tuyến ống Loại đường ống Chiều dày (m) Đường kính (mm) áp suất Pd (at) 8 BK1-BK5 Nước ép vỉa 1875 356 310 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MỎ BẠCH HỔ I.GIỚI THIỆU CHUNG. 1.Tình hình khai thác dầu khí hiện nay. Nhu cầu tiêu thụ sản phẩm dầu khí tăng nhanh kéo theo đó là các dự án khai thác dầu khí trên biển. Trên thế giới các tuyến ống đã được xây dựng trên vịnh Mêxico, biển Bắc, Địa Trung Hải, Australia, Đông Nam A, Mỹ La Tinh...... với quy mô, độ sâu nước lớn, kích thước đường ống tăng cùng khoa học kỹ thuật phát triển đi kèm công trình đường ống từ đó phát triển theo rất nhanh .Điển hình là các thiết bị thi công thả ống, công nghệ gia tải cho ống, công nghệ nối ống .....v.v. Tại Việt Nam, tuyến ống đầu tiên được lắp đặt bởi xí nghiệp liên doanh VietsovPetro khi xây dựng mỏ Bạch Hổ. Đến nay, trên thềm lục địa nước ta đã có hàng ngàn kilômet đường ống các loại, trong đó có cả đường ống mềm và các đường ống có kích thước lớn đưa khí vào bờ với chiều dài lên đến vài trăm kilômet. Hiện nay chúng ta đang xây dựng nhà máy lọc dầu Dung Quất để chế biến dầu thô thành các sản phẩm thiết yếu phục vụ một phần nhu cầu tiêu dùng và các sản phẩm dầu mỏ cũng như khí đốt. Vì vậy ngành dầu khí của nước ta đang đẩy mạnh tiến trình khai thác thu gom các sản phẩm để đưa vào chế biến phục vụ nhu cầu thiết yếu của đất nước. 2.Các loại đường ống Có nhiều cách phân loại đường ống khác nhau Svth: nhãm_8_líp 49cb1 http://www.ebook.edu.vn Trang 5 Tr−êng §hxd ViÖn x©y dùng ctb ®å ¸n m«n häc c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa 2.1 Theo vùng sử dụng. +Đường ống biển +Đường ống trên bờ 2.2 Theo vị trí lắp đặt. +Đường ống trên dàn +Đường ống ngầm +Rier (ống đứng) 2.3 Theo cấu tạo. +Đường ống cứng +Đường ống mềm 2.4 Theo chất vận chuyển. +Đường ống dẫn dầu +Đường ống dẫn khí +Đường ống dẫn gaslift +Đường ống dẫn nước ép vỉa +Đường ống dẫn hỗn hợp dầu khí 3.Cấu tạo đường ống. Gồm các bộ phận sau: ống ngầm, ống đứng, Van ngầm và một số bộ phận phụ trợ khác như mối nối, vỏ bọc chống ăn mòn, bê tông gia tải, anode hy sinh... 3.1 Cấu tạo ống ngầm. -Ống thép là bộ phận chính của đường ống chế tạo sẳn dài 6m đến 12m .Vật liệu làm thép ống là loại có khả năng chống ăn mòn tốt, phổ biến là hợp kim C-Mn. Theo công nghệ chế tạo mà ống thép có thể chia thành thép đúc hay ống thép hàn, trong đó thép đúc có độ an toàn cao hơn. Lớp chống ăn mòn: Lớp chống ăn mòn ngoài ống theo nguyên tắc sơn phủ, thường chiều dày khoảng 5mm. Các loại sơn phủ hay sử dụng là sơn có gốc epoxi hay nhựa đường. -Lớp bê tông gia tải: Chiều dày 4cm-10cm có tác dụng tăng trọng lượng để đảm bảo ổn định vị trí cho đường ống (Trọng lượng riêng 3040kG/m3). Trong lớp bê tông gia tải có bố trí thép cấu tạo. Trong một số trường hợp, người ta không dùng vỏ bê tông gia tải mà dùng khối gia tải cục bộ vít xoắn để cố định đường ống dưới đáy biển. -Mối nối: Các đoạn nối ống được nối lại bằng mối hàn. Chất lượng mối hàn là vấn đề hết sức quan trọng khi thi công đường ống. Ngoài ra, khi đầu Svth: nhãm_8_líp 49cb1 http://www.ebook.edu.vn Trang 6 Tr−êng §hxd ViÖn x©y dùng ctb ®å ¸n m«n häc c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa nối đường ống ngầm với ống đứng hoặc sửa chữa đường ống, một số mối nối khác có thể sử dụng mặt bích, hoặc nối cơ khí. -Protector (hay anode hy sinh) là thiết bị chống ăn mòn điện hoá được gắn cố định trên ống. Protector nhiều hình dạng khác nhau phổ biến là dạng bán khuyên có chiều dày phù hợp với lớp bê tông gia tải. 3.2 Cấu tạo ống đứng . -Ống đứng được đặt trong vùng chụi tác động ăn mòn và tải trọng lớn do môi trường biển gây ra.Do vậy ống đứng thường có chiều dày lớn hơn chiều dày ống ngầm việc chống ăn mòn cũng được chú ý hơn bằng phương pháp đặt ống trong ống hay bọc ăn mòn bằng cao su....ống đứng được cố định vào khối chân đế nên không cần gia tải. Một số công trình gần đây ứng dụng công nghệ ống mềm. Đường ống mềm được là từ nhiều lớp vật liệu sợi thép, chất dẻo, có độ bền cao đồng thời mềm dẻo nên thuận lợi khi thi công. Tuy nhiên hạn chế đường kính ống củng như giá thành cao hơn nhiều so với ống cứng thông thường. II.TỔNG QUAN VỀ MỎ BẠCH HỔ. Mỏ Bạch Hổ là mỏ lớn nhất Việt Nam và cũng là mỏ Việt Nam trực tiếp khai thác. Mỏ nằm ở phía nam thềm lục địa Việt Nam nằm trong lô 09 -1 thuộc bể trầm tích Cửu Long cách thành phố Vũng Tàu 120 km do Xí nghiệp liên doanh dầu khí VietsoPetro khai thác. Tháng 6 năm 1986 dòng dầu khí đầu tiên được khai thác trong tầng trầm tích Mioxen của mỏ Bạch Hổ. Năm 1987 phát hiện dầu khí trong tầng trầm tích Oligoxen và đặc biệt năm 1988 phát hiện dầu khí trong tầng đá móng Granite nứt nẻ. Tổng trữ lượng dầu khí thu hồi được do khai thác cùng với dầu của toàn mỏ khoảng 31.8 tye m3 khí đồng hành của mo Bạch Hổ được đưa vào sử dụng cho các công trình cảu nhà máy Bà Rịa từ tháng 5 năm 1995 và cho nhà máy Phú Mỹ 2,1 từ tháng 2 năm 1997 và tương lai là các khu công nghiệp của Vũng Tàu như Vedan, Kidwell… 1.Công nghệ khai dầu khí ở mỏ BẠCH HỔ: Công nghệ khai thác dầu khí trên thế giới nói chung, ở Việt Nam và ở mỏ Bạch Hổ nói riêng đều phải trai qua ba công đoạn sau đây: Giai đoạn 1: -khảo sát,thăm dò Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Giai đoạn 2: -Khai thác -Chứa đựng -Vận chuyển http://www.ebook.edu.vn Giai đoạn 3: -Phân phối Trang 7 Tr−êng §hxd ViÖn x©y dùng ctb ®å ¸n m«n häc c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa 1.1.Giai đoạn1: Thượng nguồn. Là giai đoạn khảo sát và thăm dò dầu khí, bằng các phương pháp kỹ thuật người ta có thể xác định được chính xác nơi nào có dầu và trữ lượng là bao nhiêu. Từ đó người ta đi đến quyết định có khai thác hay không, nếu trữ lượng đủ lớn để khai thác thì tai đó các công trình khai thác dầu khí như các hệ thống dàn khoan và hệ thống đường ống sẽ được xây dựng. 1.2. Giai đoạn 2: Trung nguồn. Ở giai đoạn này các sản phẩm sẽ được khai thác và vận chuyển đến những nơi sử lý như các dàn trung tâm, các dàn công nghệ,hoặc chúng được đưa đến các bể chứa thông qua hệ thống đường ống. ở giai đoạn khai thác nó sẽ được phân thành hai thời kỳ khai thác khác nhau đó là: -Thời kỳ khai thác sơ cấp là thời kỳ đầu khi mà áp lực ở giếng là đủ lớn để đẩy sản phẩm dầu khí lên đến nơi chế biến. -Thời kỳ khai thác thứ cấp là thời kỳ mà giếng không còn đủ áp lực để đẩy sản phẩm dầu khí đến nơi chế biến. Nhưng trữ lượng của nó vẫn còn khá lớn có thể vẫn tiếp tục khai thác được. Khi đó người ta sử dụng công nghệ bơm nước ép vỉa với áp lực đủ mạnh xuống giếng để tiếp tục khai thác. 1.3.Giai đoạn 3: Hạ nguồn -ở giai đoạn này các sản phẩm dầu mỏ sau khi đã được chế biến nó sẽ được đưa đến nhưng trung tâm tiêu thụ như những trạm dót dầu không bến hoặc là nhứng cảng dầu nhờ hệ thống đường ống. Svth: nhãm_8_líp 49cb1 http://www.ebook.edu.vn Trang 8 Tr−êng §hxd ViÖn x©y dùng ctb ®å ¸n m«n häc c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa 2. Giới thiệu các công trình khái thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ. SƠ ĐỒ XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÁC CÔNG TRÌNH KHAI THÁC DẦU KHÍ Ở MỎ BẠCH HỔ HIỆN NAY Để phục vụ cho khoan thăn dò và khai thác dầu khí ngoài biển ở mỏ Bạch Hổ, Xí nghiệp liên doanh VietsoPetro đã xây dựng ở đây một hệ thống các công trình bao gồm: Dàn công nghệ trung tâm CTP, dàn khoan cố định MSP, dàn nhẹ BK, trạm rót dầu không bến UBN, các tuyến đường ống nội mỏ. Hiện nay, mỏ Bạch Hổ có: Svth: nhãm_8_líp 49cb1 http://www.ebook.edu.vn Trang 9 Tr−êng §hxd ViÖn x©y dùng ctb ®å ¸n m«n häc c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa - Một dàn công nghệ trung tâm CPT2 đã được dử dụng. - 10 giàn MSP (MSP 1; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11). - 09 dàn BK: BK1, BK2, BK3, BK4, BK5, BK6, BK7, BK8, BK9. - 3 trạm rót dầu không bến UNB1,UNB 2, UNB 4. - Dàn nén khí lớn, dàn nén khí nhỏ, dàn bơm nước, dàn ép vỉa, dàn người ở, các cầu dẫn… Ngoài ra mỏ Bạch Hổ còn có hệ thống đường ống bao gồm: - 22tuyến ống dẫn nước ép vỉ với tổng chiều dài 43.041 km. - 24 tuyến ống dẫn dầu với tổng chiều dài 77.72682 km. -14 tuyến ống dẫn khí với tổng chiều dài 37.346 km. - 18 tuyến ống dẫn Gaslift với tổng chiều dài 38.729 km. - 18 tuyến ống dẫn hỗn hợp dầu, khí với tổng chiều dài 42.899 km. Tổng chiều dài toàn bộ tuyến ống ngầm tại mỏ Bạch Hổ tính đến năm 2000 là 196.70082 km. Hiện nay, Xí nghiệp liên doanh VietsoPetro đang cải tạo các dàn MSP trước đó và lắp đặt thêm các thiết bị khai thác, xây dựng và lắp đặt thêm các thiết bị khai thác, xây dựng thêm một số dàn nhẹ. 2.1. Dàn khoan cố định MSP. Giàn khoan cố định MSP là dàn khoan cố định. Trên dàn cốt trí tháp khoan di động có khả năng khoan ở nhiều giêng khoan. Về mặt công nghệ, MSP có thể khoan, khai thác và xử lý. Hệ thống công nghệ trên dàn cho phép đảm nhiệm nhiều công tác, từ xử lý sơ bộ sản phẩm dầu khí cho đến tách lọc sản phẩm dầu thương phẩm, xử lý sơ bộ khí đồng hành. Mức độ xử lý tuỳ thuộc vào hệ thống thiết bị trên từng dàn. Sản phẩm dầu khí được xử lý trên MSP có thể là từ các giếng khoan của nó hoặc được thu gom từ dàn nhẹ BK. Về mặt cấu tạo dàn khoan gồm có phần móng cứng, khối chân đế và phần kết cấu thượng tầng. Chân đế gồm hai khối nối với nhau bắng sàn chịu lực (MSF) ở phía trên và cố định xuống đáy biển bằng các cọc. Khối chân đế là kết cấu thép không gian là từ thép ống. Thượng tầng có cấu trúc modul được lắp ghép trên sàn chịu lực. Mỗi chân đế có 8 ống chính (đường kính 812.8x20.6). Phần dưới của chân đế ở từng cọc trụ chính có 2 ống dẫn hướng cho cọc phụ. Svth: nhãm_8_líp 49cb1 http://www.ebook.edu.vn Trang 10 Tr−êng §hxd ViÖn x©y dùng ctb ®å ¸n m«n häc c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Các phần tử cấu thành mạng Panel và ống giằng ngang của chân đế là từ các ống có đường kính 426x12mm đến 720x16 mm. Những chỗ tiếp giáp với đáy biển cọc chính và cọc phụ được trang thiết bị bơm trám xi măng. Modul chịu lực (sàn chịu lực MSF) là các dầm thép tổ hợp. Do điều kiện thi công ngoài biển nên kết cấu này chia làm 3 phần riêng biệt, 2 trong số đó đặt hẳn lên các trụ đỡ còn phần tử thứ 3 chịu lực dùng đỉng suất đặt các thùng chứa cới các chức năng khác nhau cần thiết cho quy trình công nghệ thực hiện trên dàn. Móng khối chân đế là các cọc thép đường kính 720x20mm. Cần đóng tất cả 16 cọc chính và 32 cọc phụ. Kết cầu thượng tầng cảu MSP đưcợ thực hiện theo thiết kế 16716 của trung tâm thiết kế Corall (Liên Xô cũ) gồm những Block và modul riêng được chia làm 2 tầng và được trang bị những thiết bị công nghệ cần thiết. Thành phần của kết cấu thượng tầng gồm có tổ hợp khoan khai thác, năng lượng và khu nhà ở. 2.2. Giàn nhẹ BK. Dàn nhẹ BK là dàn nhỏ nhẹ không có tháp khoan. Công tác khoan sẽ do tàu khoan tự nâng thực hiện. Dàn BK có các thiết bị công nghệ ở mức tối thiểu để đo lưu lượng và tách nước sơ bộ. Sản phẩm từ BK sẽ được dẫn bằng đường ống về MSP hoặc dàn công nghệ trung tâm để xử lý. Trên dàn không có người ở. - Về mặt kết cấu, phần chân đế giàn BK là kết cấu giàn khung thép không gian có một mặt thẳng đứng, được cấu tạo từ thép ống có đường kính khác nhau. Chân đế có 4 ống chính. Hệ thống móng cọc gồm 4 cọc chính đường kính 720x20mm và 8 cọc phụ, Thượng tầng có dân bay trực thăng, các thiết bị công nghệ, mày phát điện. 2.3. Dàn công nghệ trung tâm CPT2. Tổ hợp dàn công nghệ trung tâm gồm có: - Giàn công nghệ. - Giàn mini số 2 – BK. - Cẩu nối các đường ống và dây dẫn. - Cơ cấu đuốc với các đường ống tựa trên các Block chân đế. Chức năng chính của CTP là: - Thu gom tách lọc các sản phẩm từ các giếng ở dàn nhẹ BK và các dàn MSP ở vòm trung tâm và vòm Nam mỏ Bạch Hổ và các mỏ khác. Svth: nhãm_8_líp 49cb1 http://www.ebook.edu.vn Trang 11 Tr−êng §hxd ViÖn x©y dùng ctb ®å ¸n m«n häc c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa - Xử lý dầu thô thành dầu thương phẩm và bơm đến các trạm rót dầu không bến UNB1,UNB 2, UNB 3, UNB 4. - Xử lý nước thải theo tiêu chuẩn quốc tế và thải chúng xuống biển. - Xử lý sơ bộ khí đồng hành và đưa chúng vào các trạm nén khí. Vị trí của dàn công nghệ trung tâm được xác định bởi các KCĐ hiện có và kết cấu bên trên của CPT2 vẫn được sử dụng để khai thác giếng khoan đến tầng phong hoá tạm thời. 2.4. Hệ thống trạm rót dầu không bến UBN. Dầu thô từ các giàn MSP, BK về dàn CTP để xử lý thành dầu thương phẩm sau đó chúng được bơm đến các tàu trở dầu. Nhờ các trạm rót dầu không bến UBN các thiết bị chuyên để tiếp nhận dầu. - Bể trao đổi nhiệt dạng tấm phẳng (dầu- dầu) - Bể trao đổi nhiệt dạng tấm phẳng (dầu –nước) - Hệ thống khử nước bằng điện có khối đốt nóng và phân li. - Hệ thống phân li kiêu tháp. - Khối chứa và chuyển 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 thống tín hiệu báo hiệu sự cố và phòng cháy đảm bảo vận hành hữu hiệu hệ thống tiếp dầu. 2.5. Hệ thống đường ống. Hệ thống hiện có được hình thành theo từng giai đoạn theo mức độ thăm dò và tương ứng với việc phát triển xây dựng mỏ. Đến nay, bm đã có hơn 200km đường ống. Các ống chính được sử dụng để xây dựng là những ống có đường kính ngoài 253x16mm và D219x12mm. Được xác định theo GOST 9731-74 và được luyện theo GOST 1050-74. Các giải pháp chính trong thiết kế đường ống ngầm. - Nguyên tắc chính để xác định lưu lượng là cần đảm bảo vận chuyển không ngừng sản phẩm từng giếng khoan với chi phí thấp nhất về vật tư và năng lượng. Chi phí vật tư xác định bởi tổng chiều dài đường ống, đường kính ống và chiều dai ống. Chi phí năng lượng được xác định bơi áp suất cần thiết để bơm vận chuyển. để đảm bảo vận chuyển không ngừng cần phải có đường ống dự phòng và hệ thống đường ống khép kín. Trong trường hợp cần thiết đường ống dự phòn còn cho phép tăng lưu lượng cận chuyển của hệ thống. - Tất cả các đường ống ngầm được sử dụng với áp suất dưới 100atm và nhiệt độ 1000c. Svth: nhãm_8_líp 49cb1 http://www.ebook.edu.vn Trang 12 Tr−êng §hxd ViÖn x©y dùng ctb ®å ¸n m«n häc c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa - Do khả năng kỹ thuật của Xí nghiệp liên doanh VietsoPetro và chiều dài của các tuyến ống không lớn nên việc sử dụng vùi ống là không kinh tế. Sự ổn định của đường ống ngầm dưới đáy biển nhờ trọng lượng bản thân của ống. - Chống ăn mòn cho ống bằng cách sơn phủ lên bề mặt ống lớp sơn epoxi và gắn các Protector. - Từ yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm sau khi đi và ra khỏi đường ống ngầm trong thời gian hiện nay cũng như nhiệt độ thực tế của sản phẩm trong đó đường ống ngầm không được bọc cách nhiệt. - Ống đứng của các đường ống đang vận chuyển được chế tạo từ các loại ống dùng để xây phần tuyến. Khi đặt ống đứng vào kết cấu để đứng cố định được thì dùng nẹp cứng và nửa cứng. - Việc vận chuyển sản phẩm theo hệ thống đường ống ngầm nhờ áp suất của máy bơm ly tâm (đối với dầu), áp suất bình tách khí (đối với khí) và áp suất của vỉa (đối với hỗn hợp dầu khí). Chính vì vậy việc xác định khả năng vận chuyển của tuyến ống giữa vai trò quan trọng. - Các số liệu ban đầu của ống được xác định theo độ nhớt cực đại của nhũ tương, nước dầum hay hỗn hợp khí với khả năng vận chuyển được. - Với hệ thống thu gom vận chuyển dầu đã tách khí cần thiết phảI thiết kế phù hợp với sức chịu tảI của trạm rót dầu không bến. - Hệ thống thu gom khí với áp suất tách lọc cấp 1 là 16 at thì khí được thu gom từ các dàn cố định đến các trạm nén khí không cần sử dụng máy nén khí. Các khí ở cấp lọc liên tiếp theo được nén tới 16 và đưa vào hệ thống thu gom khí. 2.6. Giàn nén khí trung tâm CCP. CPP là bộ phận cơ bản trong hệ thống vận chuyển khí ở mỏ Bạch Hổ và đưa khí đồng hành vào bờ. * Vị trí: - Công trình đứng tách riêng trong khu vực của dàn công nghệ trung tâm (CTP2) thuộc phía nam mỏ và có liên quan công nghệ với CTP2. Thông qua dàn ống đứng bằng cẩu nổi. * Công dụng: - Nén khí đồng hành tại mỏ Bạch Hổ đảm bảo lưu lượng và áp suất khí đưa vào bờ tiêu thụ 12.5 Mpa đến hệ thống gaslift và các nhu cầu cho bản thân. Svth: nhãm_8_líp 49cb1 http://www.ebook.edu.vn Trang 13 Tr−êng §hxd ViÖn x©y dùng ctb ®å ¸n m«n häc c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Trạm nén khí trung tâm bao gồm hệ thống nén khí áp lực cao (Pbx = 1.0 Mpa) và hệ thống nén khí áp lực thấp (Pbx=0.095 Mpa). 2.7. Trạm nén khí nhỏ (MKS) MKS là bộ phận cơ bản của hệ thống vận chuyển khí mỏ Bạch Hổ đảm bảo việc đưa khí đồng hành vào hệ thống gaslift. * Vị trí: - Trạm đứng độc lập trong khu vực MSP4 mỏ Bạch Hổ và có quan hệ công nghệ với MSP4 thông qua OBI cầu nối. * Công dụng: - Nén khí đồng hành khu vực bắc mỏ Bạch Hổ đảm bảo việc chuyển khí đến hệ thống gaslift cho sử dụng bản thân và trong trường hợp cần thiết đưa vào bờ. 3. Những yêu cầu đối với việc thiết kế và quy hoạch hệ thống khai thác mỏ. Thiết kế xây dựng khu mỏ khai thác dầu khí cần được xem như là một tổ hợp công nghệ đồng nhất đảm bảo thu nhận được sản phẩm có chất lượng đạt yêu cầu với chi phí cho thu gom khai thác, xử lý và vận chuyển là thấp nhất. * Hệ thống này bao gồm các quy trình công nghệ. - Thu gom, vận chuyển sản phẩm từ các giếng khai thác. - Xử lý dầu - Tiếp nhận và đo lường dầu. - Hệ thống phục vụ khai thác thứ cấp. * Các công trình công nghệ thu gom và vận chuyển sản phẩm của các giếng dầu cần phải: - Đo được sản phẩm khai thác. - Phân bố các dòng dầu, khí theo tính chất lý hóa và theo đường ống công nghệ. - Tách các sản phẩm của giếng. - Tính toán khí theo hướng dẫn. * Những yêu cầu cơ bản để thiết kế và khai thác hệ thống thu gom bao gồm. - Sơ đồ công nghệ khai thác cần phải phù hợp với điều kiện khí hậu, địa hình, địa vật của vùng mỏ và các tính chất lý hoá của sản phẩm các giếng khai thác. Svth: nhãm_8_líp 49cb1 http://www.ebook.edu.vn Trang 14 Tr−êng §hxd ViÖn x©y dùng ctb ®å ¸n m«n häc c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa - Phương pháp khai thác được lựa chọn nhằm đảm bảo chỉ tiêu thiết kế , khai thác mỏ. - Các thiết bị công nghệ (bơm nén khí, đo, tách) phải có khả năng hóa cải được. - Các hệ thống thu gom cần phải có khả năng cho phép tiến hành nhanh chóng và kinh tế công việc hoà cải, xây dựng lại hay thay đổi hình dạng những phần riêng biệt, đồng thời thay đổi các thông số quy trình công nghệ cho phù hợp với các điều kiện thay đổi với quy trình khai thác. - Các hệ thống thu gom cần phải cho phép tiến hành hiệu qủa chống các sự cố mà không phải sửa chữa đáng kể. Trong thiết kế hệ thống thu gom cần phải thấy trước khả năng quá tải của một số đường ống công nghệ ở những giai đoạn khai thác khác nhau mà thiết kế ống chính với hệ số n=1.5 theo công suất thiết kế. Đường ống của hệ thống thu gom cần có những đoạn dự bị, những đường vòng khép kín để thay đổi dòng đi theo hướng khác. III.GIỚI THIỆU TUYẾN ỐNG THIẾT KẾ. Tuyến ống thiết kế lá tuyến ông dẫn nước ép vỉa từ giàn nhẹ BK1 sang giàn nhẹ BK5 nằm trong khu vực của mỏ Bạch Hổ với các thông số sau: -Chiều dài tuyến ống là L = 1875 m. -Đường kính ống D = 356 mm. -Áp suất Pd =310 at. -Độ sâu nước khu vực tuyến ống đi qua d0 = 52 m. -Biên độ triều d1=2.05 m, chiều cao nước dâng d2= 1.25 m và chiều dày hà bám là 10.5 cm . -Nhiệt độ của nước vận chuyển trong ống là 40 0C. -Vật liệu làm ống là X46 có SMTS = 434 Mpa, SMYS = 317 Mpa. -Tuyến ống đặt ở nơi có địa chất là đất sét có sức kháng cắt 6.84 kPa, hệ số ma sát là 0.3. Svth: nhãm_8_líp 49cb1 http://www.ebook.edu.vn Trang 15 Tr−êng §hxd ViÖn x©y dùng ctb ®å ¸n m«n häc c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TUYẾN ỐNG I. SỐ LIỆU ĐẦU VÀO. 1.Số liệu sóng. Bảng 1.5.a: Chiều cao sóng đáng kể Hs so với chu kỳ lặp N năm: Chu kỳ lặp Thông số N NE E 100 năm 10 năm Hs(m) Tz(m) Hs(m) Tz(m) 8.6 9.8 6.5 8.7 5.6 9.3 4.4 8.1 7.2 9.7 5.5 8.4 Hướng SE S SW W NW 4.5 9.1 4.8 8.0 7.0 9.2 5.0 8.6 6.0 9.0 6.1 8.5 7.7 9.4 4.9 8.0 Hướng SE S SW W NW 6.6 8.9 4.1 7.6 2. Số liệu dòng chảy. Bảng1.5.b: Vận tốc dòng chảy đáy (cách đáy 1 m),m/s. N NE E Vận tốc(cm/s) Chu kỳ lặp 100 năm 0.51 0.75 0.73 0.93 0.89 0.65 0.70 0.85 Vận tốc(cm/s) Chu kỳ lặp 10 năm 0.86 0.65 0.99 0.84 0.72 0.58 0.60 0.76 3. Các thông số về độ sâu nước, biên độ triều, nước dâng, chiều dày hà bám và nhiệt độ chất vận chuyển. Phụ lục 2 Bảng 2. Các thông số về độ sâu nước, biên độ triều, nước dâng, chiều dày hàbám và nhiệt độ chất vận chuyển B2.1 Nhóm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Độ sâu nước 34 36 40 42 44 48 50 52 54 56 (m) Biên độ triều 1.15 2.14 1.42 2.55 1.67 1.8 1.95 2.05 1.1 1.25 (m) Nước 1.8 1.93 2.15 1.15 1.42 1.3 1.55 1.25 2.05 1.95 dâng(m) Svth: nhãm_8_líp 49cb1 http://www.ebook.edu.vn Trang 16 Tr−êng §hxd ViÖn x©y dùng ctb Hà bám (cm) Nhiệt độ ( 0 C) 4.5 45 ®å ¸n m«n häc c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa 7.0 160 5.5 75 8.4 80 3.0 55 6.2 115 9.4 30 10.5 40 12 25 7.7 195 3.Địa chất công trình. Phụ lục 3 Địa chất công trình +A : Cát hạt mịn : cỡ hạt d50 = 0.135(mm); + B : Sét mềm: Kháng cắt 6.84 kPa Hệ số ma sát 0.3 + C : Sét cứng: Kháng cắt 8.00kPa Hệ số ma sát 0.22 4.Các thông số khác. Phụ lục 4 Các thông số khác + Trọng lượng riêng của khí : 148 kG/m3 + Trọng lượng riêng của dầu : 890 kG/m3 + Trọng lượng riêng của nước biển : 1025 kG/m3 + Trọng lượng riêng của bê tông : 3040 kG/m3 + Trọng lượng riêng của thép ống : 7850 kG/m3 + Trọng lượng riêng của hà bám : 1300 kG/m3 + Sai số chiều dày do chế tạo: -5% - 10% 5. Mác vật liệu. Bảng 4. Mác vật liệu A Vật liệu X42 B X46 C X52 D X56 E X60 F X65 6. Số liệu về tuyến ống. Phụ lục 5. Số liệu về tuyến ống B5.1 Mã Tên tuyến ống Loại đường ống Chiều dài (m) Đường kính (mm) áp suất Pd (at) 1 2 3 4 5 6 MSP1 – BK1 BK2 – BK5 BK5 – BK4 MSP11 – MSP9 MSP11– MSP9 MSP9 – MSP10 Nước ép vỉa Nước ép vỉa Nước ép vỉa Gaslift Nước ép vỉa Khí 1600 1947 2150 2760 2740 2340 219 324 356 219.1 273.1 324 270 225 210 188 310 50 Svth: nhãm_8_líp 49cb1 http://www.ebook.edu.vn Trang 17 Tr−êng §hxd ViÖn x©y dùng ctb ®å ¸n m«n häc c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa RB – BK6 BK1-BK5 BK8-BK4 7 8 9 Gaslift N−ớc ép vỉa Gaslift 1965 1875 3000 219 356 325 188 310 90 7.Yêu cầu đề bài. Phụ lục 6 Mà ĐỀ BÀI Số liệu mực nước, hà Số liệu tuyến bám, nhiệt độ ống Số liệu sóng, dòng chảy 49CB1 B2.1 B5.1 1.5a, 1.5b 49CB2 B2.1 B5.2 1.1a, 1.1b Số liệu tuyến, vật liệu, địa chất và hiệu chỉnh số liệu sóng dòng chảy của mỗi nhóm như sau: Nhóm Mã tuyến Chiều cao Dòng chảy Vật liệu sóng (m) (m/s) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 +.5 +.8 +1.1 +1.4 -.5 -.8 -1.1 -1.4 0 -1 -.2 -.3 -.4 +.1 +.2 +.3 +.4 A B C D E F A B C Địa chất A B C A B C A B C II. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN ĐƯỜNG ỐNG CHỊU ÁP LỰC TRONG Theo DNV, Submarine pipeline systems 2000. 1.Công thức tính toán. - Theo DnV2000 độ bền của ống chịu áp lực được kiểm tra bởi công thức 5.14: Svth: nhãm_8_líp 49cb1 http://www.ebook.edu.vn Trang 18 Tr−êng §hxd ViÖn x©y dùng ctb Pli − Pe ≤ ®å ¸n m«n häc c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Pb (t1 ) γ SC .γ m * Các đại lượng trong công thức 5.14 được xác đinh theo DnV như sau: - γSC: Là hệ số an toàn phụ thuộc vào cấp an toàn lấy theo bảng 5-5. - γm: Là hệ an toàn theo cấp được lấy theo bảng 5-4. - Pli: Áp lực cục bộ trong điều kiện có sự cố tại điểm tính toán Pli = Pinc + ρcont.g.h = Pd.γinc + ρcont.g.h Trong đó: - Pd: Là áp lực thiết kế. Pd=310(at) - γinc: Là hệ số áp lực sự cố. Theo DnV 2000 γinc=1.05÷1.10. Ở đồ án này ta lấy γinc=1.10 cho tất cả các trường hợp -h = do h : chiều cao cột chất lỏng vận chuyển tính từ điểm tính toán đến điểm quy ước xác đinh Pd, không liên quan đến mực nước - ρcont: Là mật độ chất chứa trong ống. Như vậy trong đồ án này ρcont=1025kG/m3 ( mật độ của nước biển). - g: là gia tốc trọng trường. g = 9.81(m/s2). - Pe: Là áp lực ngoài ( Trong trường hợp này tính với Pmin) được xác định theo công thức: Pe= γ. h. - γ: Là trọng lượng riêng của nước biển. γ =1025kG/m3 - h: là chiều cao mực nước thấp nhất : + Thử áp lực : Svth: nhãm_8_líp 49cb1 http://www.ebook.edu.vn Trang 19 Tr−êng §hxd ViÖn x©y dùng ctb ®å ¸n m«n häc c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa h = d0 –d1- η.Hmax = 52-2.05- 0.5*5.4 = 47.25 (m) +Vận hành : h = d0 –d1- η.Hmax = 52-2.05- 0.5*7.5 = 46.2 (m) - Pb(t1): Là áp lực phục hồi được xác định theo công thức : Pb(x)=Min[Pb,s(x);Pb,u(x)]. Trong đó: +Pb,s(x): Đặc trưng cho khả năng chống áp lực trong của đường ống theo TTGH chảy dẻo,được xác định theo công thức : Pb,s(x)= 2.x 2 fy. . D−x 3 +Pb,u(x): Đặc trưng cho khả năng chống áp lực trong của đường ống theo TTGH phá vỡ,được xác định theo công : Pb ,u ( x) = f 2x 2 * u * D − x 1.15 3 Trong đó: ƒy : Ứng suất chảy dẻo của vật liệu ống ƒu : Ứng suất kéo của vật liệu ống Được xác định theo bảng 5-2: - fy=(SMYS –fy,temp).αU - fu=(SMTS –fu,temp).αU αA - fy,temp, fu,temp: Là các giá trị giảm ứng suất chảy dẻo và giá trị giảm ứng suất kéo do nhiệt độ. - SMYS : Ứng suất chảy dẻo nhỏ nhất của vật liệu Svth: nhãm_8_líp 49cb1 http://www.ebook.edu.vn Trang 20