Bai giang duong ong

1

MôC LôC

Ch¬ng I: Kh¸i niÖm vÒ ®êng èng dÇu khÝ 5

Bµi 1. Më ®Çu 5

I. Tæng quan 5

II. Ph©n lo¹i ®êng èng 5

2.1 Theo vïng sö dông 5

2.2 Theo vÞ trÝ l¾p ®Æt 5

2.3 Theo cÊu t¹o 5

2.4 Theo chÊt vËn chuyÓn 5

III. CÊu t¹o ®êng èng 6

Bµi 2. C«ng nghÖ khai th¸c vµ quy ho¹ch c«ng tr×nh dÇu khÝ biÓn 8

I. Ho¹t ®éng khai th¸c vµ th¨m dß dÇu khÝ ë ViÖt Nam 8

II. C«ng nghÖ thu gom vµ khai th¸c DÇu khÝ t¹i má B¹ch Hæ. 9

2.1. Tæng quan má B¹ch Hæ. 9

2.2. T×m hiÓu c«ng tr×nh phôc vô khai th¸c thu gom vËn chuyÓn dÇu khÝ t¹i má B¹ch Hæ. 9

2.3 Nh÷ng yªu cÇu ®èi viÖc thiÕt kÕ vµ quy ho¹ch hÖ thèng khai th¸c má. 14

Bµi 3. Lùa chän tuyÕn èng 17

I. Môc ®Ých cña viÖc lùa chän tuyÕn èng 17

II. Nh÷ng yªu cÇu cña viÖc lùa chän tuyÕn 17

Ch¬ng II. TÝnh to¸n thiÕt kÕ ®êng èng biÓn 18

Bµi 1. Më ®Çu 18

I. TÝnh to¸n ®êng èng biÓn 18

II. T¶i träng 19

2.1. T¶i träng chøc n¨ng 19

2.2. T¶i träng m«i trêng 20

2.3. T¶i träng thi c«ng 20

2.4. T¶i träng sù cè 20

2.5 Çc t¶i träng kh¸c 20

Bµi 2. TÝnh to¸n chiÒu dµy èng chÞu ¸p suÊt trong 21

I. Bµi to¸n ®êng èng chÞu ¸p lùc trong 21

II. TÝnh to¸n thiÕt kÕ ®êng èng biÓn chÞu ¸p lùc trong theo quy ph¹m 21

2.1 Nguyªn t¾c tÝnh to¸n theo quy ph¹m 21

2.2 Mét sè quy ph¹m hay ®îc ¸p dông 22

2.3 TÝnh to¸n chiÒu dµy cña èng chÞu ¸p lùc trong theo qui ph¹m DnV 1981 22

2.4 TÝnh chiÒu dµy èng chÞu ¸p lùc trong theo quy ph¹m ASME B31.8 23

2.5 Theo qui ph¹m DnV OS F101 2000 23

Bµi 3. æn ®Þnh ®µn håi 25

2

I. MÊt æn ®Þnh côc bé cña ®êng èng biÓn 25

1.1 HiÖn tîng 25

1.2 C«ng thøc lý thuyÕt 25

1.3 C«ng thøc quy ph¹m 25

II. MÊt æn ®Þnh lan truyÒn 27

2.1 HiÖn tîng 27

2.2 TÝnh to¸n 27

2.3 Chèng lan truyÒn mÊt æn ®Þnh 28

III. MÊt æn ®Þnh tæng thÓ (global buckling) cña ®êng èng biÓn 28

3.1 HiÖn tîng 28

3.2 TÝnh to¸n 29

Bµi 4. §é bÒn ®êng èng khi ®i qua çc ®Þa h×nh phøc t¹p 30

I. Më ®Çu 30

II. Bµi to¸n tÜnh cña ®êng èng qua ®Þa h×nh ®Æc biÖt 31

2.1 §Æt bµi to¸n 31

2.2 Bµi to¸n ®êng èng qua hµo (hè lâm) 31

2.3 Bµi to¸n ®êng èng qua ®Ønh låi 33

III. Bµi to¸n céng hëng dßng xo¸y cña nhÞp èng 34

Bµi 5. TÝnh to¸n æn ®Þnh vÞ trÝ cña ®êng èng díi ®¸y biÓn 37

I. HiÖn tîng 37

II. TÝnh to¸n 37

III. Ph©n tÝch æn ®Þnh vÞ trÝ cña ®êng èng díi t¸c ®éng cña sãng vµ dßng ch¶y theo

quy ph¹m DnV. 40

IV. Mét sè ph¬ng ph¸p xö lý æn ®Þnh vÞ trÝ cho ®êng èng biÓn 44

4.1 Bäc bª t«ng gia t¶i 44

4.2 Gia t¶i côc bé 45

4.3 Sö dông vÝt neo 46

4.4 Vïi èng xuèng hµo 46

Ch¬ng III. Thi c«ng ®êng èng biÓn 47

Bµi 2: Thi c«ng th¶ èng 47

I. Kh¸i niÖm 47

II. Ph¬ng ph¸p thi c«ng b»ng sµ lan th¶ èng 48

2.1 Ph©n lo¹i 48

2.2 Nguyªn lý ho¹t ®éng vµ cÊu t¹o 49

2.3 D©y chuyÒn thi c«ng th¶ èng trªn tµu C«n S¬n 52

2.4 ¦u nhîc ®iÓm cña ph¬ng ph¸p 52

2.5 TÝnh to¸n ®é bÒn trong thi c«ng th¶ èng 53

III. Ph¬ng ph¸p thi c«ng b»ng sµ lan cã trèng cuén 55

IV. Ph¬ng ph¸p thi c«ng kÐo èng. 58

4.1 Thi c«ng b»ng ph¬ng ph¸p kÐo èng trªn mÆt 58

4.2 Ph¬ng ph¸p kÐo èng s¸t mÆt 59

3

4.3 Ph¬ng ph¸p thi c«ng kÐo èng trªn ®¸y biÓn 60

4.4 Ph¬ng ph¸p thi c«ng kÐo èng s¸t ®¸y biÓn 60

4.5 N¨ng lùc thi c«ng cña liªn doanh Vietsovptro 61

Bµi 3. Thi c«ng nèi èng 63

I. Giíi thiÖu 63

II. Ph¬ng ph¸p nèi èng b»ng mÆt bÝch 63

III. Ph¬ng ph¸p hµn ë ¸p suÊt khÝ quyÓn 63

IV. Hµn cao ¸p 64

V. Sö dông mèi nèi c¬ khÝ. 65

Bµi 4. Thi c«ng èng ®øng. 66

I. Ph¬ng ph¸p thi c«ng l¾p ®Æt èng ®øng lªn khèi ch©n ®Õ 66

1.1 Thi c«ng l¾p ®Æt Riser ®ång thêi víi viÖc chÕ t¹o khèi ch©n ®Õ. 66

1.2. Thi c«ng Riser ®îc tiÕn hµnh cïng víi thi c«ng r¶i èng. 66

II. Thi c«ng nèi èng Riser víi ®êng èng ngÇm. 67

2.1 Nèi èng b»ng mÆt bÝch 67

2.2. Nèi èng ngÇm víi èng ®øng b»ng ph¬ng ph¸p hµn trªn mÆt níc 67

2.3. Ph¬ng ph¸p èng ch÷ J thuËn. 67

2.4. Ph¬ng ph¸p èng ch÷ J ngîc. 68

2.5. Ph¬ng ph¸p guèc uèn 68

Bµi 5. Thi c«ng hµo ®Æt èng 69

I. Kh¸i niÖm 69

1.1 Môc ®Ých 69

1.2 Ph©n lo¹i 69

1.3 Çc th«ng sè cña hµo 69

II. T¸c ®éng cña neo vµ líi ®¸nh ç lªn ®êng èng biÓn 70

21. Çc lo¹i líi ®¸nh ç 70

2.2 T¸c ®éng cña líi ®¸nh ç lªn ®êng èng. 70

2.3 T¸c ®éng cña neo 72

III. Çc ph¬ng ph¸p ®µo hµo. 74

3.1. Ph¬ng ph¸p phun níc 74

3.2 M¸y ®µo hµo tù hµnh 75

3.3. Ph¬ng ph¸p ho¸ láng nÒn ®Êt 76

3.4. Ph¬ng ph¸p cµy 77

Ch¬ng IV. Chèng ¨n mßn 79

Bµi 1. Tæng quan 79

I. Vai trß cña viÖc chèng ¨n mßn trong thiÕt kÕ c«ng tr×nh ®êng èng biÓn 79

II. M«i trêng g©y ¨n mßn ®êng èng 79

2.1 M«i trêng trong èng 79

2.2 M«i trêng ngoµi èng 80

Bµi 2. Chèng ¨n mßn trong èng 81

4

Bµi 3. Chèng ¨n mßn ngoµi èng 82

I. Chèng ¨n mßn chñ ®éng 82

1.1 Ph¬ng ph¸p b¶o vÖ b»ng anode hy sinh: 82

1.2 Ph¬ng ph¸p b¶o vÖ ®iÖn ho¸ b»ng dßng ®iÖn ¸p nguån 83

II. Chèng ¨n mßn bÞ ®éng 83

III. B¶o VÖ kÕt hîp 84

Ch¬ng V. §êng èng trªn bê 85

Bµi 1. Sè liÖu ®Çu vµo phôc vô cho thiÕt kÕ 85

I. Sè liÖu tù nhiªn 85

II. Yªu cÇu vÒ c«ng nghÖ 85

Bµi 2. Lùa chän tuyÕn èng trªn bê 86

Bµi 3. ThiÕt kÕ kü thuËt tuyÕn èng trªn bê 87

I. X¸c ®Þnh chiÒu dµy èng theo ¸p lùc trong lín nhÊt 87

II. KiÓm tra ®é bÒn vµ ®é æn ®Þnh cña tuyÕn èng 87

2.1. KiÓm tra ®é bÒn vµ tÝnh æn ®Þnh cña ®êng èng ®Æt ë mÆt ®Êt 87

2.2. KiÓm tra sù biÕn d¹ng cña ®êng èng ®Æt ë mÆt ®Êt 88

Bµi 4. Çc d¹ng ®Þa h×nh mµ ®êng èng cã thÓ vît qua vµ çc yªu cÇu 90

I. §êng èng qua ®Çm lÇy 90

II. §êng èng vît qua ®êng s¾t vµ ®êng « t« 90

Bµi 5. Çc biÖn ph¸p b¶o vÖ an toµn cho tuyÕn èng 92

I. Chèng gØ cho èng thÐp 92

II. Chèng ¨n mßn do khÝ quyÓn 92

III. Chèng ¨n mßn do ®é Èm cña ®Êt vµ x©m thùc cña m«i trêng 92

5

Ch¬ng I: Kh¸i niÖm vÒ ®êng èng dÇu khÝ

Bµi 1. Më ®Çu

I. Tæng quan

Sù t¨ng lªn kh«ng ngõng cña nhu cÇu tiªu thô çc s¶n phÈm dÇu khÝ kÐo theo sù ra ®êi

cña hµng lo¹t dù ¸n khai th¸c dÇu khÝ trªn biÓn. B¾t ®Çu tõ tuyÕn ®êng èng ®Çu tiªn trªn

vÞnh Mªhic«, tíi nay hµng v¹n kil«met ®êng èng ®· ®îc x©y dùng trªn kh¾p thÕ giíi, tõ

biÓn B¾c, §Þa Trung H¶i, Australia, §«ng Nam ¸, Mü La Tinh ... Mét sè ®êng èng ®·

®îc l¾p ®Æt ë ®é s©u ®Õn 700m, kÝch thíc èng lªn tíi 56 in. Çc c«ng nghÖ liªn quan ®Õn

c«ng tr×nh ®êng èng còng ph¸t triÓn rÊt nhanh chãng. §iÓn h×nh lµ çc thiÕt bÞ thi c«ng th¶

èng, c«ng nghÖ gia t¶i cho èng, c«ng nghÖ nèi èng .v.v.

ë ViÖt Nam, tuyÕn ®êng èng ®Çu tiªn ®îc l¾p ®Æt bëi Liªn doanh dÇu khÝ

ViÖts«vPetro khi x©y dùng má B¹ch Hæ. §Õn nay, trªn thÒm lôc ®Þa níc ta ®· cã hµng

ngµn kil«met ®êng èng çc lo¹i, trong ®ã cã c¶ ®êng èng mÒm vµ çc ®êng èng kÝch

thíc lín ®a khÝ vµo bê cã chiÒu dµi lªn ®Õn 350km.

Tuy çc lý thuyÕt tÝnh to¸n ®êng èng biÓn kh«ng ph¶i lµ míi mÎ nhng thùc tÕ cßn rÊt

nhiÒu vÊn ®Ò cßn ®ang ®îc nghiªn cøu hoµn thiÖn. Bªn c¹nh ®ã çc c«ng nghÖ chÕ t¹o èng

vµ thi c«ng ®êng èng ®Òu ®îc ph¸t triÓn rÊt nhanh chãng. V× vËy, thiÕt kÕ ®êng èng biÓn

lu«n lµ mét lÜnh vùc ®îc sù quan t©m vµ liªn tôc ®îc ®æi míi.

II. Ph©n lo¹i ®êng èng

Cã nhiÒu çch ph©n lo¹i ®êng èng kh¸c nhau nh sau:

2.1 Theo vïng sö dông

- §êng èng biÓn

- §êng èng trªn bê

2.2 Theo vÞ trÝ l¾p ®Æt

- §êng èng trªn dµn

- §êng èng ngÇm

- èng ®øng (Riser)

2.3 Theo cÊu t¹o

- §êng èng cøng (th«ng thêng)

- §êng èng mÒm

2.4 Theo chÊt vËn chuyÓn

- §êng èng dÉn dÇu

6

- §êng èng dÉn khÝ

- §êng èng dÉn khÝ gaslift

- §êng èng dÉn níc Ðp vØa

- §êng èng dÉn hçn hîp dÇu khÝ

III. CÊu t¹o ®êng èng

§êng èng gåm çc bé phËn sau: èng ngÇm, èng ®øng, van ngÇm vµ mét sè bé phËn

phô kh¸c nh mèi nèi, vá bäc chèng ¨n mßn, bª t«ng gia t¶i, anode hy sinh ...

CÊu t¹o èng ngÇm:

èng thÐp: èng thÐp lµ bé phËn chÝnh cña ®êng èng. èng thÐp thêng ®îc chÕ t¹o s½n

thµnh çc ®o¹n dµi 6m hoÆc 12m. §êng kÝnh cña èng thêng nhá h¬n 36”, chiÒu dµy

thêng <16mm. VËt liÖu thÐp èng lµ lo¹i cã kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn tèt, phæ biÕn lµ thÐp

hîp kim Canxi – Mangan (C-Mn). Theo c«ng nghÖ chÕ t¹o mµ èng thÐp cã thÓ chia thµnh

èng thÐp ®óc hoÆc èng thÐp hµn, trong ®ã èng thÐp ®óc cã ®é an toµn cao h¬n.

Líp chèng ¨n mßn: líp chèng ¨n mßn ngoµi èng theo nguyªn t¾c s¬n phñ, thêng cã

chiÒu dµy kho¶ng 5mm. Çc lo¹i s¬n phñ hay sö dông lµ s¬n cã gèc epoxi hay nhùa ®êng.

Líp bª t«ng gia t¶i: chiÒu dµy tõ 5cm-10cm, cã t¸c dông t¨ng träng lîng ®Ó ®¶m b¶o

æn ®Þnh vÞ trÝ cho ®êng èng. VËt liÖu sö dông lµ bª t«ng thêng hoÆc bª t«ng nÆng ®Æc biÖt

(cã träng lîng riªng ®Õn 3040kG/m3). Trong líp bª t«ng gia t¶i cã bè trÝ líp cèt thÐp cÊu

t¹o. Trong mét sè trêng hîp, ngêi ta kh«ng dïng vá bª t«ng gia t¶i mµ sö dông khèi gia

t¶i côc bé hoÆc dïng vÝt xo¾n ®Ó cè ®Þnh ®êng èng díi ®¸y biÓn.

Mèi nèi: çc ®o¹n èng ®îc nèi víi nhau b»ng mèi hµn. ChÊt lîng mèi hµn lµ vÊn ®Ò

hÕt søc quan träng khi thi c«ng ®êng èng. Ngoµi ra, khi ®Êu nèi ®êng èng ngÇm víi èng

®øng hoÆc khi söa ch÷a ®êng èng th× mét sè lo¹i mèi nèi kh¸c cã thÓ ®îc sö dông nh

mèi nèi sö dông mÆt bÝch (Flange) hoÆc mèi nèi c¬ khÝ (Mechanical Connection) ....

Protector (hay anode hy sinh): lµ thiÕt bÞ chèng ¨n mßn ®iÖn ho¸ ®îc g¾n cè ®Þnh trªn

èng. Protector cã nhiÒu h×nh d¹ng kh¸c nhau, phæ biÕn nhÊt lµ d¹ng b¸n khuyªn cã chiÒu

dµy phï hîp víi líp bª t«ng gia t¶i.

Líp bª t«ng gia t¶i

Líp b¶o vÖ

chèng ¨n mßn Líp

thÐp èng

Anode hy sinh Mèi nèi èng

7

H×nh 1.1: CÊu t¹o ®iÓn h×nh cña ®êng èng biÓn

CÊu t¹o èng ®øng :

èng ®øng ®Æt trong vïng chÞu t¸c ®éng ¨n mßn vµ t¶i träng rÊt lín do m«i trêng biÓn

g©y ra. V× thÕ, cÊu t¹o èng ®øng cã mét sè ®iÓm kh¸c víi èng ngÇm nh sau :

- èng thÐp thêng cã chiÒu dµy lín h¬n èng ngÇm

- T¨ng cêng chèng ¨n mßn b»ng ph¬ng ph¸p ®Æt èng trong èng, bäc chèng ¨n mßn

b»ng cao su ...

- Do èng ®øng ®îc cè ®Þnh vµo khèi ch©n ®Õ nªn kh«ng cÇn gia t¶i.

Mét sè c«ng tr×nh gÇn ®©y øng dông c«ng nghÖ ®êng èng mÒm. §êng èng mÒm lµm

tõ nhiÒu líp vËt liÖu sîi thÐp, chÊt dÎo, cã ®é bÒn cao ®ång thêi rÊt mÒm dÎo nªn rÊt thuËn

lîi khi thi c«ng. Tuy nhiªn, èng mÒm cã gi¸ thµnh cao h¬n nhiÒu so víi èng cøng th«ng

thêng.

H×nh 1.2: CÊu t¹o ®iÓn h×nh cña ®êng èng mÒm

8

Bµi 2. C«ng nghÖ khai th¸c vµ quy ho¹ch c«ng tr×nh dÇu khÝ

biÓn

I. Ho¹t ®éng khai th¸c vµ th¨m dß dÇu khÝ ë ViÖt Nam

Ho¹t ®éng khai th¸c dÇu khÝ ë níc ta do Tæng c«ng ty DÇu KhÝ ViÖt Nam (Petro

ViÖt Nam) ®¶m nhiÖm. Tæng c«ng ty DÇu khÝ ViÖt Nam ®îc thµnh lËp tõ n¨m 1975 triÓn

khai mäi ho¹t ®éng vÒ th¬ng m¹i dÇu khÝ trªn toµn l·nh thæ, vïng ®Êt còng nh vïng thÒm

lôc ®Þa ngoµi biÓn. ViÖc th¨m dß ®Þa vËt lÝ ®· ®îc tiÕn hµnh b¾t ®Çu tõ n¨m 1974, cho ®Õn

nay ®· thùc hiÖn ®îc hµng tr¨m giÕng khoan th¨m dß.

N¨m 1999 xÝ nghiÖp liªn doanh DÇu KhÝ VIETSOVPETRO ®· khai th¸c ®îc 8,2

triÖu tÊn dÇu th«. Tõ n¨m 1986 ®Õn th¸ng 10 n¨m 2000 xÝ nghiÖp liªn doanh ®· nép ng©n

s¸ch ®îc 4617.61 triÖu ®« la do b¸n dÇu th«. Trong nh÷ng n¨m tiÕp theo nhu cÇu khai th¸c

s¶n phÈm dÇu khÝ ngµy cµng cao, do vËy xu híng më réng má vµ më réng khu vùc th¨m

dß ra xa bê víi qui m« ngµy mét lín. Trong khi ®ã nhu cÇu sö dông dÇu khÝ t¨ng nhanh ®Æc

biÖt lµ khÝ ®Ó phôc vô cho çc nhµ m¸y ®iÖn trong tÇm cung cÊp cña má nh nhµ m¸y ®iÖn

Bµ RÞa, Phó Mü t¹i Vòng TÇu, çc khu c«ng nghiÖp míi vµ nhu cÇu sö dông trong sinh ho¹t

cña nh©n d©n. Tæng c«ng ty DÇu KhÝ ViÖt Nam ®· x©y dùng mét hÖ thèng ®êng èng ®Ó

vËn chuyÓn çc s¶n phÈm khÝ tõ má B¹ch Hæ ®Õn Thñ §øc, sau ®ã lµ ®êng èng dÉn khÝ tõ

má khÝ Nam C«n S¬n vµo bê. N¨m 2004, tiÕp tôc thi c«ng côm c«ng tr×nh KhÝ - §iÖn -

§¹m Cµ Mau cã quy m« rÊt lín.

Tõ má B¹ch Hæ vµ má Rång, VietsoPetro khai th¸c ®îc 36.000tÊn/ngµy n¨m 2003.

Tuy nhiªn, hai má trªn ®Òu ®ang dÇn c¹n kiÖt. Th¸ng 4 n¨m 2004, s¶n lîng ®· gi¶m

xuèng cßn 33.000tÊn/ngµy (kho¶ng 12 triÖu tÊn/n¨m)

Ngoµi hai má Rång vµ má B¹ch Hæ, hiÖn ho¹t ®éng khai th¸c dÇu kÝ cña ViÖt Nam

®ang ®îc triÓn khai t¹i çc má §¹i Hïng, R¹ng §«ng, Ruby, PM3-Çi Níc vµ má khÝ

Lan T©y (l« 06.1 Nam C«n S¬n)

Ngoµi ra, dÇu tõ má S Tö §en thuéc l« 15.1 thÒm lôc ®Þa ViÖt Nam còng b¾t ®Çu

®îc khai th¸c, víi s¶n lîng ®¹t kho¶ng 60 ngh×n thïng dÇu/ngµy.

Trong 3 th¸ng ®Çu n¨m 2004, ViÖt Nam ®· xuÊt khÈu ®îc h¬n 3,3 triÖu tÊn dÇu th«,

t¨ng 14,6% so víi cïng kú n¨m tríc. S¶n lîng khai th¸c dÇu khÝ ®¹t xÊp xØ 4 triÖu tÊn

quy dÇu (chØ tÝnh lîng khÝ má PM3- Çi Níc b¸n cho Malaixia), trong ®ã dÇu th« lµ gÇn

3,4 triÖu tÊn vµ khai th¸c khÝ ®¹t 380 triÖu m3

Trong n¨m 2004, tæng c«ng ty DÇu khÝ ViÖt Nam (Petro Vietnam) cã kÕ ho¹ch khoan

thªm çc giÕng t¹i hai má S Tö §en vµ S Tö Vµng, nh»m khai th¸c vµ thu håi tèi ®a dÇu

khÝ gãp phÇn n©ng cao s¶n lîng dÇu th« xuÊt khÈu.

N¨m 2003, tæng doanh thu cña VietsovPetro íc ®¹t 2,9 tû USD, trong ®ã nép ng©n

s¸ch nhµ níc 1,69 tû USD, vît dù tÝnh 438 triÖu USD.

9

II. C«ng nghÖ thu gom vµ khai th¸c DÇu khÝ t¹i má B¹ch Hæ.

2.1. Tæng quan má B¹ch Hæ.

Má B¹ch Hæ lµ má lín nhÊt ViÖt Nam vµ còng lµ máViÖt Nam trùc tiÕp tham gia khai

th¸c. Má n»m ë phÝa nam thÒm lôc ®Þa ViÖt Nam n»m trong l« 09 - 1 thuéc bÓ trÇm tÝch

Cöu Long çch thµnh phè Vòng Tµu 120 km do XÝ nghiÖp liªn doanh dÇu khÝ VietsoPetro

khai th¸c. Th¸ng 6 n¨m 1986 dßng dÇu khÝ ®Çu tiªn ®îc khai th¸c trong tÇng trÇm tÝch

Mioxen cña má B¹ch Hæ. N¨m 1987 ph¸t hiÖn dÇu khÝ trong tÇng trÇm tÝch Oligoxen vµ

®Æc biÖt n¨m 1988 ph¸t hiÖn dÇu khÝ trong tÇng ®¸ mãng Granite nøt nÎ. Tæng tr÷ lîng

dÇu khÝ thu håi ®îc do khai th¸c cïng víi dÇu cña toµn má kho¶ng 31.8 tû m3 khÝ ®ång

hµnh cña má B¹ch Hæ ®îc ®a vµo sö dông cho çc nhµ m¸y Bµ RÞa tõ th¸ng 5 n¨m 1995

vµ cho nhµ m¸y Phó Mü 2,1 tõ th¸ng 2 n¨m 1997 vµ t¬ng lai lµ çc khu c«ng nghiÖp cña

Vòng TÇu nh Vedan, Kidwell..v.v.

2.2. T×m hiÓu c«ng tr×nh phôc vô khai th¸c thu gom vËn chuyÓn dÇu khÝ t¹i má B¹ch

Hæ.

§Ó phôc vô cho c«ng t¸c th¨m dß vµ khai th¸c dÇu khÝ t¹i má B¹ch Hæ, XÝ nghiÖp liªn

doanh dÇu khÝ VietsoPetro ®· x©y dùng ë ®©y mét hÖ thèng çc c«ng tr×nh bao gåm: Dµn

c«ng nghÖ trung t©m CTP, dµn khoan cè ®Þnh MSP, dµn nhÑ BK, tr¹m rãt ®Çu kh«ng bÕn

UBN, çc tuyÕn ®êng èng néi má. HiÖn nay má B¹ch Hæ cã:

- Mét dµn c«ng nghÖ trung t©m CTP2 ®· ®îc sö dông vµ dù ®Þnh sÏ x©y dùng míi mét

dµn c«ng nghÖ trung t©m CTP3.

- 10 dµn MSP ( 1,3,4,5,6,7,8,9,10,11 ).

- 09 dµn BK, trong ®ã cã 07 dµn BK ®· ®a vµo s¶n suÊt lµ BK (1,2,3,4,5,6,8) BK7,

BK9 ®ang trong qu¸ tr×nh thi c«ng.

- 04 tr¹m rãt dÇu kh«ng bÕn UBN1, UBN2, UBN3, UBN4.

- Dµn nÐn khÝ lín, dµn nÐn khÝ nhá, dµn b¬m níc, dµn Ðp vØa, dµn nhêi ë, çc cÇu

dÉn...

Ngoµi ra má B¹ch Hæ cßn cã hÖ thèng ®êng èng ngÇm bao gåm:

- 20 tuyÕn èng dÉn dÇu víi tæng chiÒu dµi 60,7 km.

- 10 tuyÕn èng dÉn khÝ víi tæng chiÒu dµi 24,8 km .

- 18 tuyÕn èng dÉn Gaslift víi tæng chiÒu dµi 28,8km .

- 11 tuyÕn èng dÉn hçn hîp dÇu, khÝ víi tæng chiÒu dµi 19,3 km .

HiÖn nay XÝ NghiÖp liªn doanh dÇu khÝ VIETSOPETRO ®ang c¶i t¹o çc dµn MSP

tríc ®ã vµ l¾p ®Æt thªm çc thiÕt bÞ khai th¸c, x©y dùng thªm mét sè dµn nhÑ.

2.2.1. Dµn khoan cè ®Þnh MSP.

Lµ dµn khoan cè ®Þnh. Trªn dµn bè trÝ th¸p khoan di ®éng cã kh¶ n¨ng khoan ë nhiÒu

giÕng khoan. VÒ mÆt c«ng nghÖ, MSP cã thÓ khoan, khai th¸c vµ xö lý. HÖ thèng c«ng nghÖ

10

trªn dµn cho phÐp ®¶m nhiÖm nhiÒu c«ng t¸c, tõ xö lý s¬ bé s¶n phÈm dÇu khÝ cho ®Õn t¸ch

läc s¶n phÈm dÇu th¬ng phÈm, xö lý s¬ bé khÝ ®ång hµnh. Møc ®é xö lý tuú thuéc hÖ

thèng thiÕt bÞ trªn tõng dµn. S¶n phÈm dÇu khÝ ®îc xö lý trªn MSP cã thÓ lµ tõ çc giÕng

khoan cña nã hoÆc ®îc thu gom tõ çc dµn nhÑ BK.

VÒ mÆt cÊu t¹o dµn khoan gåm cã phÇn mãng, khèi ch©n ®Õ vµ phÇn kÕt cÊu thîng

tÇng. Ch©n ®Õ gåm 2 khèi nèi víi nhau b»ng b»ng sµn chÞu lùc (MSF) ë phÝa trªn vµ cè ®Þnh

xuèng ®¸y biÓn b»ng çc cäc. Khèi ch©n ®Õ lµ kÕt cÊu thÐp kh«ng gian lµm tõ thÐp èng.

Thîng tÇng cã cÊu tróc modul ®îc l¾p ghÐp lªn trªn sµn chÞu lùc.

Mçi ch©n ®Õ cã 8 èng chÝnh (®êng kÝnh 812.8x20.6mm). PhÇn díi cña ch©n ®Õ ë

tõng cäc trô chÝnh cã 2 èng dÉn híng cho çc cäc phô .

Çc phÇn tö cÊu thµnh m¹ng panel vµ èng gi»ng ngang cña ch©n ®Õ lµm tõ çc èng cã

®íng kÝnh 426x12mm ®Õn 720x 16mm. Nh÷ng chç tiÕp gi¸p víi ®¸y biÓn cäc chÝnh vµ

cäc phô ®îc trang bÞ hÖ thèng b¬m tr¸m xi m¨ng .

Modul chÞu lùc (sµn chÞu lùc MSF) lµ çc dÇm thÐp tæ hîp. Do ®iÒu kiÖn thi c«ng ngoµi

biÓn lªn kÕt cÊu nµy chia lµm 3 phÇn riªng biÖt. 2 trong sè ®ã ®Æt h¼n lªn çc trô ®ì cßn

phÇn thø 3 liªn kÕt chóng thµnh 1 sµn chÞu lùc thèng nhÊt. PhÇn kh«ng gian trèng gi÷a çc

dÇm cña modul chÞu lùc dïng ®Ó ®Æt çc thïng chøa víi çc chøc n¨ng kh¸c nhau cÇn thiÕt

cho quy tr×nh c«ng nghÖ thùc hiÖn trªn dµn .

Mãng khèi ch©n ®Õ lµ çc cäc thÐp èng ®êng kÝnh 720x20mm. CÇn ®ãng tÊt c¶ 16 cäc

chÝnh vµ 32 cäc phô .

KÕt cÊu thîng tÇng cña MSP ®îc thùc hiÖn theo thiÕt kÕ 16716 cña trung t©m thiÕt kÕ

Corall (Liªn X« cò) gåm nh÷ng Block vµ m«dul riªng rÏ ®îc chia lµm 2 tÇng vµ ®îc

trang bÞ nh÷ng thiÕt bÞ c«ng nghÖ cÇn thiÕt. Thµnh phÇn cña kÕt cÊu thîng tÇng gåm cã tæ

hîp khoan khai th¸c, n¨ng lîng vµ khu nhµ ë.

2.2.2. Dµn nhÑ BK.

Lµ dµn nhá nhÑ kh«ng cã th¸p khoan. C«ng t¸c khoan sÏ do tµu khoan tù n©ng thùc

hiÖn. Dµn BK cã çc thiÕt bÞ c«ng nghÖ ë møc tèi thiÓu ®Ó ®o lu lîng vµ t¸ch níc s¬ bé.

S¶n phÈm tõ BK sÏ ®îc dÉn b»ng ®êng èng vÒ MSP hoÆc dµn c«ng nghÖ trung t©m ®Ó xö

lý. Trªn dµn kh«ng cã ngêi ë.

VÒ mÆt kÕt cÊu phÇn ch©n ®Õ dµn BK lµ kÕt cÊu dµn th¸p thÐp kh«ng gian cã mét mÆt

th¼ng ®øng, ®îc cÊu t¹o tõ thÐp èng cã ®êng kÝnh kh¸c nhau. Ch©n ®Õ cã 4 èng chÝnh. HÖ

thèng mãng cäc gåm 4 cäc chÝnh ®êng kÝnh 720x20mm vµ 8 cäc phô.

Thîng tÇng cã s©n bay trùc th¨ng, çc thiÕt bÞ c«ng nghÖ, m¸y ph¸t ®iÖn.

2.2.3. Dµn c«ng nghÖ trung t©m CTP2.

Tæ hîp dµn c«ng nghÖ trung t©m gåm cã:

Giµn c«ng nghÖ .

11

Giµn mini sè 2- BK.

CÈu nèi çc ®êng èng vµ d©y dÉn .

C¬ cÊu ®uèc víi çc ®êng èng tùa trªn çc Block ch©n ®Õ.

Chøc n¨ng chÝnh cña CTP lµ:

Thu gom t¸ch läc çc s¶n phÈm tõ çc giÕng ë çc dµn nhÑ BK vµ çc dµn MSP ë vßm

trung t©m vµ vßm Nam má B¹ch Hæ vµ çc má kh¸c.

Xö lý dÇu th« thµnh dÇu th¬ng phÈm vµ b¬m ®Õn çc tr¹m rãt dÇu kh«ng bÕn UBN1,

UBN2, UBN3, UBN4.

Xö lý níc th¶i theo tiªu chuÈn quèc tÕ vµ th¶i chóng xuèng biÓn

Xö lý s¬ bé khÝ ®ång hµnh vµ ®a chóng vµo çc tr¹m nÐn khÝ.

VÞ trÝ cña dµn c«ng nghÖ trung t©m ®îc x¸c ®Þnh bëi çc KC§ hiÖn cã vµ kÕt cÊu bªn trªn

cña CTP2 vÉn ®îc sö dông ®Ó khai th¸c giÕng khoan ®Õn tÇng phong ho¸ t¹m thêi.

2.2.4. Tr¹m rãt dÇu kh«ng bÕn (UBN).

DÇu th« ®îc thu tõ çc dµn BK , MSP vÒ dµn CTP ®Ó xö lý thµnh dÇu th¬ng phÈm sau

®ã chóng ®îc b¬m ®Õn çc tµu chë dÇu . Nhê çc tr¹m rãt dÇu kh«ng bÕn UBN çc thiÕt bÞ

chñ yÕu ®Ó tiÕp nhËn dÇu .

BÓ trao ®æi nhiÖt d¹ng tÊm ph¼ng (dÇu-dÇu).

BÓ trao ®æi nhÖt d¹ng tÊm ph¼ng (dÇu-níc).

HÖ thèng khö níc b»ng ®iÖn cã khèi ®èt nãng vµ ph©n li.

HÖ thèng ph©n li kiÓu th¸p.

Khèi chøa vµ chuyÓn ho¸ phÈm (chÊt khö nhò vµ k×m h·m ¨n mßn).

Ngoµi ra tr¹m cßn cã çc thiÕt bÞ ®o vµ kiÓm tra cÇn thiÕt, hÖ thèng van ¸p lùc, hÖ thèng

tÝn hiÖu b¸o sù cè vµ phßng chèng ch¸y ®¶m b¶o vËn hµnh h÷u hiÖu hÖ thèng tiÕp nhËn dÇu.

2.2.5. HÖ thèng ®êng èng .

HÖ thèng hiÖn cã ®îc h×nh thµnh theo tõng giai ®o¹n theo møc ®é th¨m dß vµ t¬ng

øng víi viÖc ph¸t triÓn x©y dùng má.

§Õn nay má B¹ch Hæ ®· cã h¬n 200km ®êng èng. Çc èng chÝnh ®îc sö dông ®Ó x©y

dùng lµ nh÷ng èng cã ®êng kÝnh ngoµi D253x16mm vµ D219x12mm . §îc x¸c ®Þnh theo

GOST 9731-74 vµ ®îc luyÖn theo GOTS 1050-74.

Çc gi¶i ph¸p chÝnh trong thiÕt kÕ ®êng èng ngÇm:

- Nguyªn t¾c chÝnh ®Ó x¸c ®Þnh lu lîng lµ cÇn ®¶m b¶o vËn chuyÓn kh«ng ngõng s¶n

phÈm tõ giÕng khoan víi chi phÝ thÊp nhÊt vÒ vËt t vµ n¨ng lîng. Chi phÝ vËt t ®îc

x¸c ®Þnh bëi tæng chiÒu dµi ®êng èng , ®êng kÝnh èng vµ chiÒu dµy èng. Chi phÝ n¨ng

lîng ®îc x¸c ®Þnh bëi ¸p suÊt cÇn thiÕt ®Ó b¬m vËn chuyÓn. §Ó ®¶m b¶o vËn chuyÓn

12

kh«ng ngõng cÇn ph¶i cã ®êng èng dù phßng vµ hÖ thèng ®êng èng khÐp kÝn. Trong

trêng hîp cÇn thiÕt ®êng èng dù phßng cßn cho phÐp t¨ng lu lîng vËn chuyÓn cña

hÖ thèng.

- TÊt c¶ çc ®êng èng ngÇm ban ®Çu khi cha khai th¸c thø cÊp ®îc sö dông víi ¸p

suÊt díi 100atm vµ nhiÖt ®é díi 100oc.

- Do kh¶ n¨ng kü thuËt cña VietsoPetro vµ chiÒu dµi cña çc tuyÕn èng kh«ng lín nªn

viÖc vïi èng lµ kh«ng kinh tÕ. Sù æn ®Þnh cña ®êng èng ngÇm díi ®¸y biÓn nhê träng

lîng b¶n th©n cña èng

- Chèng ¨n mßn cho èng b»ng çch s¬n phñ lªn bÒ mÆt èng líp s¬n epoxi vµ g¾n çc

Protector.

- Tõ yªu cÇu kü thuËt cña s¶n phÈm sau khi ®i vµ ra khái ®êng èng ngÇm trong thêi

gian hiÖn nay còng nh nhiÖt ®é thùc tÕ cña s¶n phÈm trong ®ã ®êng èng ngÇm kh«ng

®îc bäc çch nhiÖt.

- èng ®øng cña çc ®êng èng ®ang vËn hµnh ®îc chÕ t¹o tõ çc lo¹i èng dïng ®Ó x©y

phÇn tuyÕn. Khi ®Æt èng døng vµo kÕt cÊu ®Ó èng ®øng ®îc cè ®Þnh b»ng kÑp cøng vµ

nöa cøng.

- ViÖc vËn chuyÓn s¶n phÈm theo hÖ thèng ®êng èng ngÇm nhê ¸p suÊt cña m¸y b¬m

ly t©m (®èi víi dÇu), ¸p suÊt b×nh t¸ch khÝ (®èi víi khÝ ) vµ ¸p suÊt cña vØa (®èi víi hçn

hîp dÇu khÝ ). ChÝnh v× vËy viÖc x¸c ®Þnh kh¶ n¨ng vËn chuyÓn cña èng gi÷ vai trß quan

träng.

- Çc sè liÖu ban ®Çu ®Ó phôc vô tÝnh to¸n ®îc lÊy trong mét giai ®o¹n thiÕt kÕ má nhÊt

®Þnh.

- Kh¶ n¨ng vËn chuyÓn cña èng ®îc x¸c ®Þnh theo ®é nhít cùc ®¹i cña nhò t¬ng, níc

dÇu, hay hçn hîp khÝ víi kh¶ n¨ng vËn chuyÓn ®îc.

- Víi hÖ thèng thu gom vËn chuyÓn dÇu ®· t¸ch khÝ cÇn ph¶i thiÕt kÕ phï hîp víi søc t¶i

cña tr¹m rãt dÇu kh«ng bÕn.

- HÖ thèng thu gom khÝ víi ¸p suÊt t¸ch läc cÊp 1 lµ 16 at th× khÝ ®îc thu gom tõ çc

dµn cè ®Þnh ®Õn çc tr¹m nÐn khÝ kh«ng cÇn sö dông m¸y nÐn khÝ. Çc khÝ ë cÊp läc

tiÕp theo ®îc nÐn tíi 16 at vµ ®a vµo hÖ thèng thu gom khÝ.

2.2.6. Giµn nÐn khÝ trung t©m ( CCP).

CCP lµ bé phËn c¬ b¶n trong hÖ thèng vËn chuyÓn khÝ má B¹ch Hæ vµ ®a khÝ ®ång

hµnh vµo bê vµo .

VÞ trÝ: C«ng tr×nh ®øng t¸ch riªng trong khu vùc cña dµn c«ng nghÖ trung t©m (CTP2)

thuéc phÝa nam má vµ cã liªn quan c«ng nghÖ víi CTP2. Th«ng qua dµn èng ®øng b»ng cÈu

nèi.

13

C«ng dông: NÐn khÝ ®ång hµnh t¹i má B¹ch Hæ ®¶m b¶o lu lîng vµ ¸p suÊt khÝ ®a

vµo bê tiªu thô 12.5 Mpa ®Õn hÖ thèng gaslift vµ çc nhu cÇu cho b¶n th©n .

Tr¹m nÐn khÝ trung t©m bao gåm hÖ thèng nÐn khÝ ¸p lùc cao (Pbx= 1.0 Mpa) vµ hÖ

thèng nÐn khÝ ¸p lùc thÊp (Pbx=0.095 Mpa) .

HÖ thèng nÐn khÝ ¸p lùc cao:

Tr¹m nÐn khÝ gåm 5 chiÕc (4 chiÕc lµm viÖc vµ 1 chiÕc dù bÞ) lµ m¸y nÐn khÝ 2 cÊp

DRESE RAN ®îc truyÒn ®éng bëi tua bin nÐn khÝ MARS-100 cña h·ng SOLAR.

+ Lu lîng:5 800 000 Sm3 /ngµy.

+ ¸p lùc ®Çu vµo:1.0Mpa.

+ ¸p lùc ®Çu ra: 12.7Mpa.

+ NhiÖt ®é ®Çu vµo:26-280C.

+ NhiÖt ®é ®Çu ra:450C

S¬ ®å c«ng nghÖ:

+ Thu gom khÝ tõ CTP2 vµ MSP1.

+ Xö lý dÇu ë ®Çu vµo.

+ §o lîng khÝ tríc khi nÐn.

+ NÐn khÝ qua 2 cÊp víi viÖc lµm nguéi vµ xö lý khÝ gi÷a 2 cÊp.

+ SÊy kh« khÝ

+ §o riªng lîng khÝ ®a vµo bê vµ lîng khÝ ®Õn hÖ thèng gaslift.

+ Thu gom phÇn condensate ®en ®a ®Õn hÖ thèng xö lý t¹i CTP2.

+ Thu gom phÇn condensate tr¾ng ®o dung tÝch vµ ®a vµo bê.

+ Thu gom níc vØa xö lý ®¹t chÊt lîng th¶i xuèng biÓn.

HÖ thèng nÐn khÝ ¸p suÊt thÊp:

Tr¹m nÐn khÝ ®îc trang bÞ m¸y nÐn khÝ pitt«ng 2 cÊp cña h·ng NUVO PIGNON ®îc

truyÒn ®éng b»ng mét ®éng c¬ ®iÖn.

+ Lu lîng :240 000 Sm3/ngµy.

+ ¸p lùc ®Çu vµo :0.095 Mpa.

+ ¸p lùc ®Çu ra:1.084 Mpa.

+ NhiÖt ®é ®Çu vµo :500C.

+ NhiÖt ®é ®Çu ra:450C.

S¬ ®å c«ng nghÖ:

+ Thu gom khÝ tõ CTP2 vµ ®a vµo èng gãp CCP.

+ Xö lý khÝ ë ®Çu vµo

+ NÐn khÝ qua 2 cÊp víi viÖc lµm nguéi gi÷a 2 cÊp

+ §a vµo hÖ thèng nÐn khÝ ¸p suÊt cao.

14

2.2.7. Tr¹m nÐn khÝ nhá (MKS)

MKS lµ bé phËn c¬ b¶n cña hÖ thèng vËn chuyÓn khÝ má B¹ch Hæ ®¶m b¶o viÖc ®a

khÝ ®ång hµnh vµo hÖ thèng gaslift .

VÞ trÝ : Tr¹m ®øng ®éc lËp trong khu vùc MSP4 má B¹ch Hæ vµ cã mèi liªn hÖ c«ng

nghÖ víi MSP4 th«ng qua OB1 b»ng cÇu nèi.

C«ng dông : NÐn khÝ ®ång hµnh khu vùc b¾c má B¹ch Hæ ®¶m b¶o viÖc chuyÓn khÝ

®Õn hÖ thèng gaslift cho sö dông b¶n th©n vµ trong trêng hîp cÇn thiÕt ®a vµo bê.

Th«ng sè c«ng nghÖ chÝnh :Tr¹m ®îc trang bÞ 4 m¸y nÐn khÝ 4 cÊp SHMB14 ®ùoc

truyÒn ®éng tõ ®éng ®éng c¬ khÝ 12V-AT27 GL cña h·ng WAUKESHA.

+ C«ng suÊt :1 976 000 Sm3/ngµy

+ ¸p suÊt ®Çu vµo:0.6 Mpa

+ ¸p suÊt ®Çu ra:10.17 Mpa

+ NhiÖt ®é ®Çu vµo:26-280C

+ NhiÖt ®é ®Çu ra:>450C

S¬ ®å c«ng nghÖ :

+ Xö lý ®Çu vµo khÝ nµy tõ MSP1,2,3,4,5,6,8,9,10 qua MSP4 vµo èng thu gom cña

tr¹m.

+ KhÝ ®i qua 4 d©y truyÒn c«ng nghÖ ®îc nÐn b»ng m¸y b¬m 4 cÊp ®îc xö lý vµ

lµm nguéi gi÷a cÊp.

+ §o lu lîng khÝ

+ §a khÝ vµo hÖ thèng gaslift

2.3 Nh÷ng yªu cÇu ®èi viÖc thiÕt kÕ vµ quy ho¹ch hÖ thèng khai th¸c má.

ThiÕt kÕ x©y dùng khu má khai th¸c dÇu khÝ cÇn ®îc xem nh lµ mét tæ hîp c«ng

nghÖ ®ång nhÊt ®¶m b¶o thu nhËn ®îc s¶n phÈm cã chÊt lîng ®¹t yªu cÇu víi chi phÝ cho

thu gom khai th¸c, xö lý vµ vËn chuyÓn lµ thÊp nhÊt.

HÖ thèng nµy bao gåm çc quy tr×nh c«ng nghÖ sau:

+ Thu gom, vËn chuyÓn s¶n phÈm tõ çc giÕng khai th¸c

+ Xö lý dÇu

+ Xö lý níc th¶i

+ TiÕp nhËn vµ ®o lêng dÇu.

+ HÖ thèng phôc vô khai th¸c thö cÊp.

Çc c«ng tr×nh c«ng nghÖ thu gom vµ vËn chuyÓn s¶n phÈm cña çc giÕng dÇu cÇn

ph¶i:

+ §o ®îc s¶n phÈm khai th¸c

+ Ph©n bè çc dßng dÇu, khÝ theo tÝnh chÊt lý ho¸ vµ theo çc ®êng èng c«ng nghÖ.

+ T¸ch çc s¶n phÈm cña giÕng.

15

+ TÝnh to¸n khÝ theo híng sö dông .

Nh÷ng yªu cÇu c¬ b¶n ®Ó thiÕt kÕ vµ khai th¸c hÖ thèng thu gom bao gåm:

+ S¬ ®å c«ng nghÖ khai th¸c cÇn ph¶i ®îc cho phï hîp víi ®iªï kiÖn khÝ hËu, ®Þa

h×nh, ®Þa vËt cña vïng má víi çc tÝnh chÊt lý ho¸ cña s¶n phÈm çc giÕng khai

th¸c.

+ Ph¬ng ph¸p khai th¸c ®îc lùa chän nh»m ®¶m b¶o chØ tiªu thiÕt kÕ, khai th¸c má.

+ Çc thiÕt bÞ c«ng nghÖ (b¬m nÐn khÝ, ®o, t¸ch) ph¶i cã kh¶ n¨ng ho¸n c¶i ®îc.

+ Çc hÖ thèng thu gom cÇn ph¶i cã kh¶ n¨ng cho phÐp tiÕn hµnh nhanh chãng vµ kinh

tÕ c«ng viÖc ho¸n c¶i, x©y dùng l¹i hay thay ®æi h×nh d¹ng nh÷ng phÇn riªng biÖt,

®ång thêi thay ®æi çc th«ng sè quy tr×nh c«ng nghÖ cho phï hîp víi çc ®iÒu kiÖn

thay ®æi cña çc quy tr×nh khai th¸c.

+ Çc hÖ thèng thu gom cÇn ph¶i cho phÐp tiÕn hµnh hiÖu qu¶ chèng çc sù cè mµ

kh«ng ph¶i söa ch÷a ®¸ng kÓ.

Trong thiÕt kÕ hÖ thèng thu gom cÇn ph¶i thÊy tríc kh¶ n¨ng qu¸ t¶i cña mét sè

®êng èng c«ng nghÖ ë nh÷ng giai ®o¹n khai th¸c kh¸c nhau mµ thiÕt kÕ çc ®êng èng

chÝnh víi hÖ sè n=1,5 theo c«ng suÊt thiÕt kÕ. §êng èng cña hÖ thèng thu gom cÇn cã

nh÷ng ®o¹n dù bÞ, nh÷ng ®êng vßng khÐp kÝn ®Ó thay ®æi dßng ®i theo nh÷ng híng kh¸c.

16

17

Bµi 3. Lùa chän tuyÕn èng

I. Môc ®Ých cña viÖc lùa chän tuyÕn èng

Trong c«ng t¸c thiÕt kÕ tuyÕn ®êng èng biÓn, vÊn ®Ò ®Çu tiªn lµ lùa chän tuyÕn èng.

§©y lµ mét bµi to¸n kinh tÕ - kÜ thuËt cÇn ph¶i c¨n cø vµo çc sè liÖu kh¶o s¸t ®Þa h×nh, ®Þa

chÊt ®· thu thËp ®îc ®Ó lùa chän tuyÕn èng sao cho kh¶ thi víi gi¸ thµnh thÊp nhÊt mµ vÉn

®¶m b¶o ®îc çc chØ tiªu kÜ thuËt. Lùa chän tuyÕn èng hîp lý sÏ ®em l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ,

t¨ng ®é an toµn cho tuyÕn èng trong qu¸ tr×nh thi c«ng còng nh qu¸ tr×nh khai th¸c l©u dµi.

II. Nh÷ng yªu cÇu cña viÖc lùa chän tuyÕn

§Ó tuyÕn èng ®îc lùa chän ®¶m b¶o çc yªu cÇu vÒ kinh tÕ, kü thuËt th× viÖc lùa chän

tuyÕn ph¶i dùa trªn nh÷ng c¬ së sau:

- TuyÕn èng lùa chän ph¶i lµ ng¾n nhÊt ë møc cã thÓ ®Ó gi¶m chi phÝ ®Çu vµo còng nh

h¹n chÕ thêi gian thi c«ng trªn biÓn.

- Tr¸nh nh÷ng chíng ng¹i vËt díi ®¸y biÓn nh ®¸ ngÇm, çc khu vùc ®¸y biÓn bÞ ®øt

g·y, tr¸nh çc ®iÓm èng c¾t (giao) èng, èng c¾t ®êng d©y çp quang (nÕu cã thÓ)

- Gi¶m tèi thiÓu chiÒu dµi èng trong khu vùc nÒn ®Êt kh«ng æn ®Þnh (tuú thuéc vµo ®iÒu

kiÖn cô thÓ cña nÒn).

- NÕu tuyÕn èng n»m trong vïng cã dßng bïn, ph¶i gi¶m thiÓu çc nguy c¬ do dÞch

chuyÓn ®Êt ®¸y lµm h h¹i ®Õn tuyÕn èng b»ng çch l¸i híng tuyÕn èng sao cho híng

cña tuyÕn ph¶i song song víi dßng bïn.

- Tr¸nh nh÷ng khu vùc th¶ neo vµ khu vùc ho¹t ®éng qu©n sù ( nÕu cã thÓ)

Ngoµi çc yªu cÇu chung nh trªn viÖc lùa chän tuyÕn èng cßn xem xÐt çc yÕu tè sau:

- TuyÕn èng ph¶i ®¶m b¶o yªu cÇu më réng khai th¸c cña má trong t¬ng lai.

- Kh¶ n¨ng kÕt nèi cña tuyÕn èng víi çc thiÕt bÞ c«ng nghÖ trong hÖ thèng má (nÕu

tuyÕn èng lµ tuyÕn néi má).

- Sù ph¸t triÓn cña san h«…

- Kh¶ n¨ng ®éng ®Êt.

Trong trêng hîp kh«ng tr¸nh khái çc bÊt lîi khi thiÕt kÕ ph¶i chó ý bæ sung çc

ph¬ng ¸n b¶o vÖ tuyÕn èng.

18

Ch¬ng II. TÝnh to¸n thiÕt kÕ ®êng èng biÓn

Bµi 1. Më ®Çu

I. TÝnh to¸n ®êng èng biÓn

§êng èng ph¶i ®îc thiÕt kÕ sao cho ®¶m b¶o ho¹t ®éng trong mäi tr¹ng th¸i cã thÓ cã

trong suèt ®êi sèng c«ng tr×nh ®ång thêi cã chi phÝ chÕ t¹o, thi c«ng vµ vËn hµnh thÊp nhÊt.

Cã hai ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n thiÕt kÕ ®é bÒn ®êng èng chÝnh lµ theo øng suÊt cho

phÐp vµ tr¹ng th¸i giíi h¹n. Çc quy ph¹m hiÖn ®¹i ®Òu sö dông ph¬ng ph¸p thø 2.

Theo ph¬ng ph¸p tr¹ng th¸i giíi h¹n, mäi tr¹ng th¸i giíi h¹n ®Òu ph¶i ®îc tho¶ m·n

víi :

1.1 Tr¹ng giíi h¹n theo kh¶ n¨ng phôc vô (Serviceability Limit State):

- Tr¹ng th¸i giíi h¹n vÒ ®é ovan;

- Tr¹ng th¸i giíi h¹n vÒ biÕn d¹ng ®µn dÎo;

- Tr¹ng th¸i giíi h¹n vÒ mÊt hoÆc háng vá bª t«ng gia t¶i;

1.2 Tr¹ng th¸i giíi h¹n cùc h¹n (Ultimate Limit State):

- Tr¹ng th¸i giíi h¹n næ èng;

- Tr¹ng th¸i giíi h¹n vÒ mÐo èng («van) dÉn ®Õn háng èng;

- Tr¹ng th¸i giíi h¹n vÒ mÊt æn ®Þnh côc bé;

- Tr¹ng th¸i giíi h¹n vÒ mÊt æn ®Þnh tæng thÓ (global buckling)

- Tr¹ng th¸i giíi h¹n vÒ ph¸ ho¹i ®µn dÎo vµ vÕt nøt;

- Tr¹ng th¸i giíi h¹n vÒ va ch¹m;

1.3 Tr¹ng th¸i giíi h¹n mái (Fatigue Limit State)

1.4 Tr¹ng th¸i giíi h¹n sù cè (Accidental Limit State)

- Mäi tr¹ng th¸i giíi h¹n ®Òu ph¶i ®îc tho¶ m·n víi mäi tæ hîp t¶i träng theo quy

ph¹m.

- Mäi tr¹ng th¸i giíi h¹n ®Òu ph¶i ®îc tho¶ m·n víi mäi giai ®o¹n lµm viÖc trong suèt

®êi sèng c«ng tr×nh. Çc giai ®o¹n ®iÓn h×nh trong ®êi sèng c«ng tr×nh ®êng èng gåm

cã:

+ Giai ®o¹n thi c«ng l¾p ®Æt;

+ Giai ®o¹n sau l¾p ®Æt, èng n»m trªn ®¸y biÓn;

+ Giai ®o¹n thö ¸p lùc;

+ Giai ®o¹n vËn hµnh;

+ Giai ®o¹n dõng vËn hµnh ®Ó söa ch÷a (nÕu cã);

+ Dõng khai th¸c;

19

II. T¶i träng

T¶i träng t¸c ®éng lªn ®êng èng biÓn kh¸ ®a d¹ng. Nh×n chung, t¶i träng ®îc ph©n

lo¹i nh sau:

- T¶i träng chøc n¨ng;

- T¶i träng m«i trêng;

- T¶i träng khi thi c«ng;

- T¶i träng sù cè;

§Ó x¸c ®Þnh çc t¶i träng nµy cã thÓ sö dông çc c«ng thøc ®¬n gi¶n, çc phÇm mÒm

tÝnh to¸n hoÆc trong mét sè trêng hîp ph¶i dïng ®Õn ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm m« h×nh.

2.1. T¶i träng chøc n¨ng

T¶i träng chøc n¨ng lµ çc t¶i träng ph¸t sinh tõ sù tån t¹i vËt lý cña hÖ thèng ®êng

èng vµ chøc n¨ng sö dông cña nã. Çc yÕu tè sau cÇn ®îc xÐt ®Õn nh t¶i träng chøc n¨ng:

- Träng lîng;

- ¸p lùc thuû tØnh bªn ngoµi;

- NhiÖt ®é cña chÊt vËn chuyÓn;

- T¸c ®éng tõ çc bé phËn nh mÆt bÝch, ngµm kÑp;

- Líp phñ (nh ®Êt, ®¸, th¶m bª t«ng);

- ¸p lùc bªn trong khi vËn hµnh b×nh thêng;

- Ph¶n lùc tõ nÒn ®¸y biÓn;

- øng suÊt tríc;

- ChuyÓn vÞ kh«ng ®Òu (theo ph¬ng ®øng vµ ph¬ng ngang) cña kªt cÊu ®ì hoÆc

cña nÒn ®Êt ®¸y biÓn;

- T¶i träng do ho¹t ®éng phãng pig;

Mét sè chó ý:

- Gi¸ trÞ t¶i träng cÇn ®îc x¸c ®Þnh b»ng t¶i träng lín nhÊt cã thÓ x¶y ra trong ®êi

sèng c«ng tr×nh.

- Trong trêng hîp ¸p lùc thuû tÜnh lµ yÕu tè t¨ng ®é bÒn (hoÆc ®é æn ®Þnh) cña

®êng èng th× gi¸ trÞ cña ¸p lùc thuû tÜnh kh«ng ®îc lÊy cao h¬n gi¸ trÞ tÝnh

®îc ë mùc níc triÒu thÊp. Ngîc l¹i, nÕu ¸p lùc thuû tÜnh lµm gi¶m ®é bÒn

(hoÆc ®é æn ®Þnh) th× gi¸ trÞ cña ¸p lùc thuû tÜnh kh«ng ®îc lÊy thÊp h¬n gi¸ trÞ

tÝnh ®îc ë mùc níc triÒu cao.

- ¸p lùc thiÕt kÕ vµ nhiÖt ®é thiÕt kÕ lín nhÊt (hoÆc nhá nhÊt) ph¶i ®îc dïng cho

mäi tÝnh tÝnh to¸n ®èi víi ®iÒu kiÖn vËn hµnh, trõ trêng hîp sau ®©y sÏ ®îc

dïng ¸p lùc vµ nhiÖt ®é vËn hµnh b×nh thêng:

+ Khi tÝnh to¸n mái;

+ Khi tÝnh to¸n mµ t¶i träng m«i trêng lµ tréi;

20

2.2. T¶i träng m«i trêng

T¶i träng m«i trêng do çc yÕu tè m«i trêng quanh ®êng èng g©y ra (trõ çc t¶i

träng ®· liÖt kª nh t¶i träng chøc n¨ng hoÆc t¶i träng sù cè). Çc t¶i träng m«i truêng

gåm:

- T¶i träng giã (khi tÝnh to¸n riser);

- T¶i träng sãng vµ dßng ch¶y – t¶i träng thuû ®éng;

- B¨ng tr«i;

- §éng ®Êt;

Khi x¸c ®Þnh çc t¶i träng nµy, cÇn lu ý mét sè vÊn ®ª sau:

- Do c«ng tr×nh ®êng èng cã chiÒu dµi lín nªn gi¸ trÞ vµ híng cña t¶i träng cã

thÓ thay ®æi däc theo tuyÕn.

- Khi tÝnh to¸n t¸c ®éng cña ®ång thêi nhiÒu yÕu tè m«i trêng (vÝ dô sãng vµ

dßng ch¶y), cÇn lu ý tÇn suÊt cña mçi yÕu tè cho phï hîp.

2.3. T¶i träng thi c«ng

T¶i träng thi c«ng lµ çc t¶i träng ph¸t sinh do viÖc thi c«ng l¾p ®Æt ®êng èng, thö ¸p

lùc, duy tu, söa ch÷a.

2.4. T¶i träng sù cè

T¶i träng sù cè lµ t¶i träng x¶y ra trong ®iÒu kiÖn bÊt thêng vµ kh«ng ®Þnh tríc. Çc

lo¹i t¶i träng sù cè ®iÓn h×nh:

- Va ch¹m víi tµu thuyÒn;

- Va ch¹m víi vËt r¬i tõ mÆt níc;

- Næ;

- H háng hÖ thèng vËn hµnh;

- Víng neo;

2.5 Çc t¶i träng kh¸c

Ngoµi çc t¶i träng ®· nªu, cßn mét sè t¶i träng kh¸c cÇn quan t©m nh t¶i träng do líi

®¸nh ç....

21

Bµi 2. TÝnh to¸n chiÒu dµy èng chÞu ¸p suÊt trong

I. Bµi to¸n ®êng èng chÞu ¸p lùc trong

XÐt èng trô trßn ®êng kÝnh ngoµi D0, chiÒu dµy t, dµi v« h¹n chÞu ¸p lùc trong Pi, ¸p lùc

ngoµi Pe (H×nh 2.2.1).

Thµnh phÇn øng suÊt chñ yÕu trªn èng cã ph¬ng vßng xung quanh tiÕt diÖn vµnh

khuyªn cña èng. Thµnh phÇn øng suÊt nµy gäi lµ øng suÊt vßng (Hoop stress), ký hiÖu

h.

XÐt c©n b»ng lùc trªn mÆt c¾t A-A, cã ph¬ng tr×nh:

t

DPP o

eih2

(2.2.1)

II. TÝnh to¸n thiÕt kÕ ®êng èng biÓn chÞu ¸p lùc trong theo quy

ph¹m

2.1 Nguyªn t¾c tÝnh to¸n theo quy ph¹m

- §¶m b¶o xÐt mäi tr¹ng th¸i lµm viÖc vµ sù cè cña c«ng tr×nh – Ph¶i xÐt nhiÒu trêng hîp

kh¸c nhau.

- KÓ ®Õn çc sai sè chÕ t¹o, thi c«ng b»ng hÖ sè an toµn.

- KÓ ®Õn çc biÕn d¹ng, ¨n mßn cã thÓ x¶y ra.

22

- Ph¬ng ph¸p tÝnh: thêng sö dông ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n theo tr¹ng th¸i giíi h¹n, c«ng

thøc gi¶i tÝch.

2.2 Mét sè quy ph¹m hay ®îc ¸p dông

- DnV: Submarine pipeline system 1981, 1986, 1993, 1996, 2000.

- ASME B31.8 Gas transmission and distribution Piping System – The american society

of mecanical engineers – 1989.

- API Recommended Practice for Design and Installation of Offshore Production

Platform Piping Systems RP 14E – 1991

2.3 TÝnh to¸n chiÒu dµy cña èng chÞu ¸p lùc trong theo qui ph¹m DnV 1981

Theo qui ph¹m DnV -1981 chiÒu dµy thµnh èng ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:

y = ( Pi -Pe ) * t

D

2 h.F. k t ( 2.1.2 )

Trong ®ã:

y : øng suÊt vßng

Pi : ¸p lùc trong, kh«ng nhá h¬n ¸p lùc vËn hµnh lín nh©t

Pe : ¸p lùc ngoµi nhá nhÊt, kh«ng lín h¬n ¸p lùc ngoµi trong ®iÒu kiÖn mùc níc

triÒu thÊp nhÊt

D : §êng kÝnh ngoµi danh ®Þnh cña èng

t : BÒ dµy danh ®Þnh cña èng

F : øng suÊt ch¶y nhá nhÊt cña vËt liÖu lµm èng.

kt : HÖ sè gi¶m øng suÊt do nhiÖt ®é - víi lo¹i èng cã nhiÖt ®é vËn hµnh nhá h¬n 120

C th× lÊy kt = 1.0, nÕu t 120 C kt cã kÓ ®Õn ®Æc tÝnh vËt liÖu.

h : HÖ sè sö dông ®îc lÊy theo b¶ng phô thuéc vµo vïng cÇn tÝnh vµ tr¹ng th¸i lµm

viÖc cña kÕt cÊu, ®îc tra theo b¶ng sau:

B¶ng tra hÖ sè sö dông B¶ng 2.1.1

Vïng cÇn tÝnh

Trêng hîp t¶i träng

A B

1 0.72 0.96

2+ Riser 0.50 0.67

Trong ®ã:

23

Vïng 1 : Vïng ®êng èng çch dµn 500 m Vïng 2 + Riser : Vïng ®êng èng ®øng vµ ®êng èng ngÇm tõ 500 m trë l¹i platfom A: Tr¹ng th¸i vËn hµnh B: Tr¹ng th¸i l¾p ®Æt Trong thiÕt kÕ thêng lÊy Pe = 0, ®Ó tÝnh thiªn vÒ an toµn Tõ c«ng thøc ( 2.1.2 ) ta cã tÝnh chiÒu dµy cÇn thiÕt:

t

tFh

ei

k

DPP

***2

*

(2.2.3)

2.4 TÝnh chiÒu dµy èng chÞu ¸p lùc trong theo quy ph¹m ASME B31.8

Môc 841.11 - ASME B31.8, c«ng thøc x¸c ®Þnh chiÒu dµy èng chÞu ¸p lùc trong nh sau:

P = T.F.E.D

t.S2

(2.2.4)

Trong ®ã:

P: ¸p suÊt trong thiÕt kÕ.

S: øng suÊt ch¶y nhá nhÊt cña vËt liÖu lµm èng.

D: ®êng kÝnh èng

t: chiÒu dµy thµnh èng

F: hÖ sè thiÕt kÕ.

E: hÖ sè ®iÓm nèi

T: hÖ sè nhÞªt ®é.

2.5 Theo qui ph¹m DnV OS F101 2000

¸p lùc trong ph¶i tháa m·n ®iÒu kiÖn sau: (C«ng thøc 5.14 DnV 2000)

mSC

beli

tppp

.

)( 1 (2.2.5)

¸p lùc trong giíi h¹n mµ ®êng èng cã thÓ chÞu (Pb) ®îc tÝnh theo c«ng thøc :

Ct 5.15 DnV 2000: Pb (x)= Min{ Pb,s(x) , Pb,u(x)} (2.2.6)

Ct 5.16 DnV 2000: Pb,s(x) =3

2.f.

xD

x.2y

(2.2.7)

Ct 5.17 DnV 2000: Pb,u(x) =3

2.

15.1

f.

xD

x.2 u

(2.2.8)

Bảng (5.2) tr.33 DnV:

ứng suất chảy dẻo đặc trưng fy = (SMYS - fy,temp).u (2.2.9)

ứng suất kéo đặc trưng fu = (SMTS - fu,temp).u.A (2.2.10)

Pb,s(x) : kh¶ n¨ng chÞu lùc trong cña ®êng èng theo TTGH ch¶y dÎo.

24

Pb,u(x) : kh¶ n¨ng chÞu lùc trong theo TTGH ph¸ vì (næ) do øng suÊt vßng (Hoop stress).

x : chiÒu dµy tÝnh to¸n cña ®êng èng có thể thay bằng t1 hoặc t2 tùy trường hợp.

SMYS : lµ øng suÊt ch¶y dÎo nhá nhÊt ®Æc trng cña thÐp èng .

SMTS: lµ kh¶ n¨ng chÞu kÐo nhá nhÊt cña thÐp èng .

fy,temp: lµ phÇn gi¶m øng suÊt ch¶y dÎo ®Æc trng do nhiÖt (tra theo ®å thÞ 5.1 - DnV 2000)

fu,temp: lµ phÇn gi¶m kh¶ n¨ng chÞu kÐo ®Æc trng do nhiÖt.

u : hÖ sè cường độ vật liệu ®îc tra trong b¶ng 5.1.DnV 2000 (tr.33)

A : hÖ sè kh«ng ®¼ng híng, tra b¶ng 6.3 DnV 2000

SC : HÖ sè theo cÊp an toµn cña c«ng tr×nh, b¶ng 5-5 DnV 2000

Để xác định được điểm tính toán trên đường ống thuộc cấp an toàn nào trong bảng 5-5

thì phải tra qua các bảng DnV200 sau:

- Phân loại chất lỏng (table 2-1)

- Phân vùng (table 2-2): vùng 1: không có hoạt động của con người, cách xa dàn > 500m,

vùng 2: vùng gần dàn <500m, có hoạt động của con người

- Cấp an toàn (table 2-3, 2-4)

m : HÖ sè ®é bÒn vËt liÖu, theo b¶ng 5-4 DnV 2000

ChiÒu dµy èng (t1) ®îc x¸c ®Þnh nh sau

- Trong ®iÒu kiÖn thö ¸p lùc t¹i nhµ m¸y:

t1 = t - tfab

- Trong ®iÒu kiÖn vËn hµnh:

t1 = t - tfab - tcorr

t: chiÒu dµy danh nghÜa (nominal) cña èng (thêng cho trong lý lÞch èng)

25

Bµi 3. æn ®Þnh ®µn håi

I. MÊt æn ®Þnh côc bé cña ®êng èng biÓn

1.1 HiÖn tîng

Khi ¸p lùc bªn ngoµi cao h¬n ¸p lùc bªn trong èng, øng suÊt vßng cã dÊu ©m vµ g©y

nÐn vá èng theo ph¬ng chu vi. Tíi mét giãi h¹n nhÊt ®Þnh, øng suÊt nµy g©y o»n èng trªn

tiÕt diÖn ngang, thêng x¶y ra díi d¹ng vÕt lâm. VÒ b¶n chÊt, hiÖn tîng nµy t¬ng tù nh

hiÖn tîng mÊt æn ®Þnh cña thanh ¥le nhng x¶y ra trªn chu vi èng t¹i mét tiÕt diÖn côc bé.

CÇn ph©n biÖt hiÖn tîng nµy víi hiÖn tîng mÊt æn ®Þnh tæng thÓ x¶y ra trªn ®o¹n èng chÞu

nÐn däc trôc.

T¸c ®éng g©y ra mÊt æn ®Þnh côc bé lµ ¸p lùc ngoµi, thêng xÐt lµ ¸p lùc thuû tĩnh.

1.2 C«ng thøc lý thuyÕt

Gi¶ thiÕt:

èng trßn tuyÖt ®èi

VËt liÖu ®ång chÊt

Sö dông lý thuyÕt ®µn håi, cã c«ng thøc g©y ra mÊt æn ®Þnh côc bé nh sau:

Pc = 21

2

*

D

t *

2

tD

t ( 2.3.1 )

Trong ®ã:

Pc : ¸p lùc g©y ra mÊt æn ®Þnh côc bé

E : M« ®un ®µn håi cña vËt liÖu èng

D : §êng kÝnh ngoµi

: HÖ sè Poisson

t : ChiÒu dµy èng

(C«ng thøc ( 2.2.1 ) chØ ¸p dông trong trêng hîp t

D 250)

1.3 C«ng thøc quy ph¹m

1.3.1 Theo quy ph¹m DnV1981

¸p lùc g©y ra mÊt æn ®Þnh côc bé x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau :

Pc = 2*e*D

t ®iÒu kiÖn ¸p dông e

3

2 * Y ( 2.3.2 )

Pc =2*Y*D

t

2

*3

*2

3

11

e

Y

®iÒu kiÖn ¸p dông e Y*

3

2 ( 2.3.3 )

26

Trong ®ã:

e = E *

2

tD

t ( 2.3.3 )

Y : øng suÊt ch¶y nhá nhÊt cña vËt liÖu

E : M« ®un ®µn håi cña vËt liÖu

¸p lùc g©y mÊt æn ®Þnh côc bé Pc ®îc so s¸nh víi ¸p lùc ngoµi lín nhÊt Pe. NÕu Pc

≥Pe th× ®êng èng t¹i vÞ trÝ ®ã bÞ mÊt æn ®Þnh côc bé.

1.3.2 Theo quy ph¹m DnV 2000 (tr38, từ CT (5.18) đến CT(5.22)

¸p lùc tíi h¹n Pc ®îc tÝnh b»ng çch gi¶i ph¬ng tr×nh bËc 3 sau ®©y:

(Pc - Pel).(Pc2- Pp

2) = Pc.Pel.Pp.f0.2t

D (2.3.4)

Pel = 2

32

1

)D

t.(E2

(2.3.5)

Pp = 2fy.fab.D

t 2 (2.3.6)

f0 = D

DD minmax < 0.005 (0.5%) (2.3.7)

§iÒu kiÖn ®Ó kh«ng mÊt æn ®Þnh côc bé ®êng èng theo DnV lµ:

Pe scm

c

1.1

P

(2.3.8)

Trong ®ã:

: hÖ sè Poisson.

f0: hÖ sè « van. Theo DnV OS F101 - 2000, kh«ng lÊy nhá h¬n 0.005

Dmax: ®êng kÝnh lín nhÊt cña tiÕt diÖn « van

Dmin: ®êng kÝnh nhá nhÊt cña tiÕt diÖn « van

fy: ®Æc trng øng suÊt ch¶y dÎo cña vËt liÖu èng

fab: hÖ sè chÕ t¹o (b¶ng 5-3 DnV OS F101 - 2000, “Submarine pipeline

systems”).

t2: chiÒu dµy thÐp èng tÝnh to¸n (môc C 300 DnV OS F101 - 2000),

27

II. MÊt æn ®Þnh lan truyÒn

2.1 HiÖn tîng

HiÖn tîng mÊt æn ®Þnh lan truyÒn ®îc ph¸t hiÖn vµo nh÷ng n¨m ®Çu cña thËp kû 70

bëi Battelle Columbus Laboratories. HiÖn tîng nµy ®îc m« t¶ lµ díi ¸p suÊt ngoµi cao

nhÊt ®Þnh, nÕu trªn èng cã mét ®iÓm ®· mÊt æn ®Þnh côc bé, th× vÕt lâm ®ã sÏ lan truyÒn

sang çc ®iÓm l©n cËn däc theo tuyÕn èng. Khi x¶y ra hiÖn tîng nµy, ®êng èng bÞ ph¸

háng trªn chiÒu dµi lín, g©y tæn thÊt ®¸ng kÓ vµ khã kh¾c phôc cho c«ng tr×nh.

2.2 TÝnh to¸n

Víi ®êng èng cho tríc, cÇn tÝnh to¸n x¸c ®Þnh ¸p lùc ngoµi g©y mÊt æn ®Þnh lan

truyÒn. So s¸nh víi ¸p lùc ngoµi thùc tÕ t¹i ®Þa ®iÓm x©y dng, nÕu ¸p lùc ngoµi nhá

h¬n ¸p lùc g©y mÊt æn ®Þnh lan truyÒn lµ an toµn. NÕu ngîc l¹i, cÇn xem xÐt çc gi¶i

ph¸p phßng chèng ë môc 2.3.

2.2.1 Theo qui ph¹m DnV 1981

¸p lùc g©y ra mÊt æn ®Þnh côc bé ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:

Pp = 1,15. .Y*

2

tD

t ( 2.3.9 )

Trong ®ã :

Pp : ¸p lùc tíi h¹n g©y ra mÊt æn ®Þnh lan truyÒn ( KN/m2 )

Y : øng suÊt ch¶y nhá nhÊt cña vËt liÖu èng ( KN/m2 )

t : chiÒu dÇy èng ( m )

D : §êng kÝnh èng ( m )

2.2.2 Theo c«ng thøc Battelle

¸p lùc g©y mÊt æn ®Þnh lan truyÒn x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau :

Pp = 6.F.(2tD

)2.5 ( 2.3.10)

Trong ®ã:

+ Pp : ¸p lùc tíi h¹n khi ®êng èng bÞ mÊt æn ®Þnh lan truyÒn

+ F : øng suÊt ch¶y nhá nhÊt cña vËt liÖu lµm èng

+ D : §êng kÝnh ngoµi cña èng

+ t : ChiÒu dµy cña èng

2.2.3 Theo DnV 2000

28

2.5

2

SCm

faby

prD

t

γγ

αf35.P

( 2.3.11 )

Trong ®ã :

+ Ppr : ¸p lùc tíi h¹n khi mÊt æn ®Þnh lan truyÒn

+ D : §êng kÝnh ngoµi cña èng

+ t : ChiÒu dµy èng

+ fy : HÖ sè phô thuéc ®Æc ®iÓm cêng ®é vËt liÖu

+ m : HÖ sè phô thuéc ®é bÒn vËt liÖu

+ sc : HÖ sè an toµn

+ fab : HÖ sè phô thuéc chÕ t¹o

2.3 Chèng lan truyÒn mÊt æn ®Þnh

Trong trêng hîp tÝnh to¸n thÊy ¸p lùc ngoµi lín h¬n hoÆc b»ng ¸p lùc g©y mÊt æn ®Þnh

lan truyÒn th× hiÖn tîng nµy cã thÓ thÓ x¶y ra víi ®iÒu kiÖn ®êng èng bÞ mÊt æn ®Þnh côc

bé t¹i mét ®iÓm (do va ch¹m víi neo, líi, hay bÞ khi thi c«ng th¶ èng …). Khi ®ã, vÕt lâm

sÏ lan däc èng cho ®Õn ®iÓm nµo trªn tuyÕn cã ¸p lùc ngoµi nhá h¬n ¸p lùc g©y mÊt æn ®Þnh

lan truyÒn. Do th«ng thêng ®êng èng biÓn ®Æt díi ®¸y biÓn cã chiÒu s©u kh«ng qu¸

chªnh lÖch (trõ ®êng èng tõ má vµo bê) nªn kh¶ n¨ng háng toµn bé tuyÕn èng lµ rÊt dÔ

x¶y ra.

§Ó chèng lan truyÒn mÊt æn ®Þnh, cã thÓ sö dông çc biÖn ph¸p kh¸c nhau, trong ®ã ®¬n

gi¶n nhÊt lµ t¨ng chiÒu dµy èng. Tuy nhiªn, ph¬ng ph¸p nµy kh«ng kinh tÕ l¾m. MÆt kh¸c,

nÕu kh«ng cã biÖn ph¸p phßng chèng th× rñi ro l¹i qu¸ cao. BiÖn ph¸p trung gian hiÖn ®îc

sö dông réng r·i lµ dïng çc vµnh chÆn (buckle aresstor). Çc vµnh chÆn ®Æt çch ®Òu mét

kho¶ng nhÊt ®Þnh trªn tuyÕn, cã h×nh d¹ng rÊt ®a d¹ng nhng ®Òu trªn nguyªn t¾c lµ lµm

t¨ng chiÒu dµy èng ë vÞ trÝ ®ã. Khi x¶y ra lan truyÒn mÊt æn ®Þnh, ®o¹n èng bÞ háng sÏ bÞ

giíi h¹n trong kho¶ng gi÷a hai vµnh chÆn liªn tiÕp.

ViÖc quyÕt ®Þnh kho¶ng çch gi÷a hai vµnh chÆn lµ bµi to¸n tèi u. Bè trÝ nhiÒu vµnh

chÆn sÏ h¹n chÕ ®îc chiÒu dµi ®o¹n èng háng khi cã sù cè nhng tèn kÐm vËt liÖu vµ c«ng

thi c«ng vµnh chÆn ban ®Çu, nÕu bè trÝ Ýt vµnh chÆn th× nguîc l¹i.

III. MÊt æn ®Þnh tæng thÓ (global buckling) cña ®êng èng biÓn

3.1 HiÖn tîng

§êng èng cã xu híng d·n ra theo ph¬ng däc trôc do nhiÖt ®é t¨ng hoÆc do ¸p lùc

trong. NÕu èng bÞ chÆn kh«ng cho chuyÓn vÞ th× hiÖn tîng mÊt æn ®Þnh tæng thÓ cã thÓ x¶y

ra. HiÖn tîng nµy hoµn toµn gièng nh mÊt æn ®Þnh cña thanh ¬le.

29

3.2 TÝnh to¸n

ChiÒu dµi nhÞp g©y mÊt æn ®Þnh tæng thÓ nh sau:

- NhÞp èng cã hai ®Çu liªn kÕt ngµm:

P

EIL

25.0

2 ( 2.3.12 )

- NhÞp èng cã liªn kÕt mét ®Çu ngµm mét ®Çu khíp:

P

EIL

49.0

2 ( 2.3.13 )

- NhÞp èng cã hai ®Çu liªn kÕt khíp:

P

EIL

2 ( 2.3.14 )

- NhÞp èng cã liªn kÕt mét ®Çu ngµm, mét ®Çu tù do:

P

EIL

4

2 ( 2.3.15 )

Trong ®ã: E: m« ®un ®µn håi, Pa

I: M« ®un qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn èng, m4

L: ChiÒu dµi nhÞp g©y mÊt æn ®Þnh, m

P: lùc nÐn däc trôc, N

30

Bµi 4. §é bÒn ®êng èng khi ®i qua çc ®Þa h×nh phøc t¹p

I. Më ®Çu

Th«ng thêng ®êng èng n»m tiÕp xóc liªn tôc víi ®¸y biÓn vµ do ®ã kh«ng chÞu

m«men uèn. Tuy nhiªn trong mét sè trêng hîp èng buéc ph¶i vît qua ®Þa h×nh ®Æc biÖt

lµm ph¸t sinh nhÞp treo trªn tuyÕn. Çc d¹ng ®Þa h×nh ®Æc biÖt thêng gÆp lµ:

- Chíng ng¹i vËt d¹ng lâm xuèng: hµo, r·nh, ®Þa h×nh cã sãng çt ...

- Chíng ng¹i vËt d¹ng ®Ønh låi: mám san h«, ®êng èng ®· cã tríc ®ã ...

31

Khi ®êng èng cã nhÞp treo th× bµi to¸n ®é bÒn cña èng trë nªn rÊt phøc t¹p. CÇn ph¶i

xÐt çc bµi to¸n sau ®©y:

- Bµi to¸n nhÞp èng chÞu t¶i träng tÜnh, thêng xÐt çc t¶i träng nh träng lîng b¶n

th©n, lùc c¨ng cßn d trong èng khi thi c«ng ...

- Bµi to¸n nhÞp èng chÞu t¶i träng ®éng lµ lùc thuû ®éng cña sãng vµ dßng ch¶y.

- Bµi to¸n céng hëng dßng xo¸y cña nhÞp èng.

- Bµi to¸n æn ®Þnh tæng thÓ (global buckling).

- Bµi to¸n mái.

Çc bµi to¸n trªn lµ t¬ng ®èi quen thuéc. Tuy nhiªn, víi c«ng tr×nh ®êng èng th× kh¸

phøc t¹p do nhiÒu lý do nh sau:

- TÝnh ®a d¹ng cña liªn kÕt

- TÝnh phi tuyÕn cña ®Êt nÒn

- ¶nh hëng cña phi tuyÕn h×nh häc

- ¶nh hëng cña nhiÖt ®é, ma s¸t vµ lùc c¨ng d trong èng

Díi gãc ®é thiÕt kÕ, do rÊt khã dù b¸o chÝnh x¸c nhÞp treo sÏ cã trªn tuyÕn èng nªn

ngêi ta thêng tÝnh to¸n ®Ó x¸c ®Þnh ®îc chiÒu dµi nhÞp treo tèi cho phÐp. Sè liÖu nµy sÏ

lµm c¨n cø cho giai ®o¹n thi c«ng, vËn hµnh vµ b¶o dìng ®Þnh kú sau nµy.

II. Bµi to¸n tÜnh cña ®êng èng qua ®Þa h×nh ®Æc biÖt

2.1 §Æt bµi to¸n

XÐt hai d¹ng ®Þa h×nh ®Æc biÖt thêng gÆp lµ hè lâm vµ ®Ønh låi, t¶i träng lµ träng lîng

b¶n th©n èng trong níc vµ lùc c¨ng cßn d trong èng. VÊn ®Ò khã kh¨n nhÊt lµ x©y dùng

®îc m« h×nh liªn kÕt gi÷a èng vµ nÒn t¹i hai ®Çu nhÞp. Trong thùc tÕ, liªn kÕt gi÷a èng vµ

nÒn rÊt ®a d¹ng nh èng dùa hoµn toµn trªn nÒn, èng vïi mét phÇn trong nÒn hoÆc èng vïi

hoµn toµn trong nÒn v.v, mÆt kh¸c sù lµm viÖc cña ®Êt nÒn díi èng thùc chÊt lµ ®µn dÎo

hay ®µn håi phi tuyÕn. Nh vËy, rÊt khã cã thÓ ®a ra c«ng thøc tÝnh to¸n chung cho mọi

trêng hîp. Çc nghiªn cøu tríc ®©y theo nguyªn t¾c m« h×nh ho¸ sù lµm viÖc cña ®Êt nÒn

b»ng çc lß xo, sö dông m¸y tÝnh ®iÖn tö ®Ó kh¶o s¸t çc nhÞp èng kh¸c nhau víi lùc c¨ng

vµ träng lîng kh¸c nhau ®· x©y dùng ®îc çc ®å thÞ cho phÐp nhanh chãng tra ®îc çc

®Æc trng cña nhÞp, øng suÊt lín nhÊt trªn èng vµ biªn d¹ng t¬ng øng. Çc ®å thÞ nµy cã

thÓ sö dông ®Ó tÝnh to¸n s¬ bé bµi to¸n tÜnh cña èng vît qua ®Þa h×nh ®Æc biÖt.

2.2 Bµi to¸n ®êng èng qua hµo (hè lâm)

Tr¹ng th¸i èng qua hè lâm ®îc m« t¶ nh h×nh vÏ.

32

XÐt h×nh d¹ng cña èng khi ®i qua hµo trªn h×nh trªn. Ta thÊy cã 2 vïng çch biÖt cã thÓ

dïng ®Ó ®Þnh râ h×nh d¹ng cña èng

- Vïng 1 : §o¹n nhÞp èng ë chç tròng, chiÒu dµi L

- Vïng 2 : §o¹n nhÞp èng ngoµi chç tròng, chiÒu dµi l

S¬ ®å trªn lµ ®èi xøng. øng suÊt lín nhÊt x¶y ra ë mÐp hµo ( m ).

Tra ®å thÞ 3.19 trong tµi liÖu Offshore Pipeline Design Alalysis and Methods theo çc ®¹i

lîng v« híng x¸c ®Þnh ®îc øng suÊt lín nhÊt trong nhÞp m .

- Lùc kÐo v« híng:

CL.W

T

- ChiÒu dµi ®Æc trng: 3C

W

J.EL

- øng suÊt ®Æc trng:

C

CL

C.E

Trong ®ã :

- W: Träng lîng cña èng díi níc trªn mét ®¬n vÞ chiÒu dµi

- E: M« ®un ®µn håi cña vËt liÖu lµm èng

- J: M« men qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn èng

- C: B¸n kÝnh ngoµi cña èng

- T: Lùc c¨ng èng do thi c«ng (§èi víi tÇu C«n S¬n T = 12 T)

l L l

m

c

Pipe Configuration

Tv

M

t v

vM

y

T

xT

v

M

T M

v

R

TT

Free - Body Diagram

33

T¬ng tù, tra ®å thÞ 3.20, x¸c ®Þnh ®îc øng suÊt gi÷a nhÞp . §å thÞ 3.21 cho phÐp tra ®é

vâng gi÷a nhÞp.

§å thÞ 3.22 cho phÐp tra chiÒu dµi nhÞp phô l. Cã thÓ sö dông hµm sau ®©y thay cho ®å thÞ:

835.00,11.1071.1698.10112.0

32

c

m

c

m

c

m

c

m

cL

L

§Ó èng kh«ng bÞ ph¸ ho¹i khi ®i qua hµo th× øng suÊt chÝnh trong èng ph¶i nhá h¬n øng

suÊt cho phÐp. Lu ý r»ng øng suÊt tÝnh ®îc tõ çc ®å thÞ trªn chØ lµ thµnh phÇn øng suÊt

däc trôc do uèn. NÕu èng chÞu ¸p lùc th× cÇn kÓ ®Õn c¶ thµnh phÇn øng suÊt vßng như sau:

* Kiểm tra điều kiện bền theo Von Mises: (DnV OF F101, 2000, tr.62. sec.6)

2 2

max .c H H L L fy

Trong ®ã:

Cmax: øng suÊt tæ hîp lín nhÊt theo Von Mises;

H: øng suÊt vßng do ¸p lùc; ( )*

2H

Pi Pe D

t

(xem CT 2.2.1)

L: øng suÊt däc trôc do m« men uèn; L m

T

A

2.3 Bµi to¸n ®êng èng qua ®Ønh låi

Gäi ®é nh« lªn cña ®Ønh låi lµ , vµ tæng ®é dµi nhÞp lµ L.

Tr¹ng th¸i èng vît qua ®Ønh låi ®îc m« t¶ nh h×nh vÏ

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0.1

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.50

0

10

5

L/Lc

34

Khi ®· cã c , Lc, , tra ®å thÞ 3.24 vµ 3.25 tµi liÖu Offshore Pipeline Design Analysis

and Methods, x¸c ®Þnh ®îc çc th«ng sè m , L.

405.00,02.1618.52251.102323.0100

32

x

L c

m

c

m

c

m

c

III. Bµi to¸n céng hëng dßng xo¸y cña nhÞp èng

Khi dßng ch¶y c¾t ngang mét nhÞp èng, çc xo¸y xuÊt hiÖn sau tiÕt diÖn ngang. Çc

xo¸y nµy g©y dßng ch¶y nhiÔu lo¹n vµ kh«ng æn ®Þnh sau èng. Dßng xo¸y dÉn ®Õn sù biÕn

®æi cã chu kú cña ¸p lùc thuû ®éng lªn èng vµ lµm èng rung ®éng.

Chu kú cña dßng xo¸y phô thuéc ®êng kÝnh ngoµi D vµ vËn tèc dßng ch¶y V

Dao ®éng x¶y ra theo c¶ hai ph¬ng, ph¬ng vu«ng gãc víi dßng ch¶y vµ ph¬ng trïng

víi híng dßng ch¶y. Çc nghiªn cøu cho thÊy ®êng èng b¾t ®Çu dao ®éng theo ph¬ng

däc dßng khi tÇn sè dßng xo¸y ®¹t kho¶ng 1/3 tÇn sè dao ®éng riªng cña nhÞp. NÕu tèc ®é

L

TT

m

èng

Híng dßng ch¶y

Xo¸y

35

dßng ch¶y t¨ng ®Õn møc cao, tÇn sè dao ®éng cña dßng xo¸y xÊp xØ tÇn sè dao ®éng riªng

cña nhÞp vµ dao ®éng ngang dßng xuÊt hiÖn. Lóc nµy, trªn nhÞp èng x¶y ra hiÖn tîng dao

®éng céng hëng g©y chuyÓn vÞ vµ øng suÊt rÊt lín dÉn tíi ph¸ huû èng.

Theo Offshore Pipeline Design Alalysis and Methods, ®iÒu kiÖn ®Ó kh«ng x¶y ra hiÖn

tîng céng hëng lµ:

fV 0,7.fn

Trong ®ã:

- fV : TÇn sè cña dßng xo¸y:

n

dctV

D

.VSf

St : Sè Stroulhal phô thuéc vµo hÖ sè c¶n vËn tèc CD:

0,75

D

tc

0,21S

CD : HÖ sè c¶n vËn tèc

Vdc : VËn tèc dßng ch¶y trung b×nh trªn nhÞp ®ang xÐt

Dn : §êng kÝnh ngoµi cña èng thép

- Trong phÇn lín trêng hîp, sè stroulhal cã thÓ lÊy b»ng 0,2.

- TÇn sè dao ®éng riªng cña nhÞp èng (Hz):

M

E.I.

L

Cf

2n

- L : ChiÒu dµi nhÞp èng;

- E: M«dul ®µn håi cña vËt liÖu thÐp èng;

36

- C: H»ng sè phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn liªn kÕt hai ®Çu cña èng:

Hai ®Çu liªn kÕt lµ khíp: C = 1,57

Hai ®Çu liªn kÕt lµ ngµm: C = 3,50

- I: M« men qu¸n tÝnh;

- M: Khèi lîng tæng céng trªn mét ®¬n vÞ chiÒu dµi cña èng (kÓ c¶ chÊt vËn

chuyÓn, vá bäc, hµ b¸m, níc kÌm ...)

37

Bµi 5. TÝnh to¸n æn ®Þnh vÞ trÝ cña ®êng èng díi ®¸y biÓn

I. HiÖn tîng

Trong qu¸ tr×nh vËn hµnh, ®êng èng lu«n chÞu t¸c ®éng cña ®iÒu kiÖn m«i trêng nh

sãng, dßng ch¶y, sù vËn chuyÓn cña dßng çt hay dßng bïn, ®Æc biÖt lµ lùc ®Èy næi. Nh÷ng

t¸c ®éng nµy lµm cho ®êng èng cã xu híng bÞ dÞch chuyÓn díi ®¸y biÓn, tr«i d¹t ®êng

èng vµ cã thÓ ph¸ huû ®êng èng do g©y qu¸ øng suÊt. §Ó ®êng èng vËn hµnh an toµn cÇn

thiÕt kÕ sao cho ®êng èng kh«ng bÞ dÞch chuyÓn khái vÞ trÝ cña nã, hoÆc nÕu cã th× n»m

trong giíi h¹n cho phÐp. Do ®ã, viÖc tÝnh to¸n æn ®Þnh vÞ trÝ lµ nhiÖm vô quan träng trong

thiÕt kÕ ®êng èng, c«ng viÖc tÝnh to¸n nh»m t×m ra ®îc träng lîng yªu cÇu cña èng ®Ó

èng æn ®Þnh díi ®¸y biÓn trong suèt thêi gian vËn hµnh.

II. TÝnh to¸n

(Theo Offshore pipelines design analysis & method - Mousselli)

ViÖc tÝnh to¸n æn ®Þnh vÞ trÝ cÇn ®¶m bảo èng æn ®Þnh t¹i mäi vÞ trÝ, trong mäi ®iÒu kiÖn

ho¹t ®éng vµ m«i trêng. Do ®ã, khi tÝnh to¸n cÇn xÐt tr¹ng th¸i thi c«ng vµ tr¹ng th¸i khai

th¸c víi nh÷ng tæ hîp bÊt lîi nhÊt cña sãng vµ dßng ch¶y. §èi víi ®êng èng dµi ®i qua çc

vïng cã sè liÖu m«i trêng kh¸c nhau hoÆc ®êng èng cã ®æi híng th× bµi to¸n æn ®Þnh vÞ

trÝ cÇn ®îc thùc hiÖn hiÖn ë tÊt c¶ çc vÞ trÝ ®¹i diÖn.

XÐt mét ®o¹n èng dµi 1m chÞu t¸c ®éng cña sãng, dßng ch¶y nh sau:

S¬ ®å tÝnh æn ®Þnh vÞ trÝ ®êng èng biÓn

Trong ®ã :

: Gãc nghiªng bÒ mÆt ®¸y biÓn

38

W : Träng lîng trong níc cña èng, bao gåm : vá bäc bª t«ng ( nÕu cã ), vá chèng

¨n mßn, èng thÐp, çc s¶n phÈm bªn trong ( DÇu , khÝ …), hµ b¸m, lùc ®Èy næi.

N : ph¶n lùc

Fr : Lùc ma s¸t

FD : Lùc c¶n vËn tèc

FI : Lùc qu¸n tÝnh

FL : Lùc n©ng

U :VËn tèc cña phÇn tö chÊt láng trong líp biªn (tõ 1 ®Õn 3m tÝnh tõ ®¸y biÓn lªn)

§Ó t×m ra träng lîng yªu cÇu cña èng ®Ó èng æn ®Þnh díc ®¸y biÓn, ta chiÕu çc lùc

lªn ph¬ng ox, oy

ChiÕu lªn ph¬ng ox ta cã :

FD + FI - Fr -W *sin = 0 (2.5.1)

Fr = FD + FI - W*sin

ChiÕu lªn ph¬ng oy ta cã :

FL + N -W*cos = 0 (2.5.2)

N = W*cos - FL

Fr = *N (2.5.3)

Tõ 3 c«ng thøc trªn, ta suy ra ®îc (CT3.15 tr.37 Offshore pipeline…- Mousselie)

sinβcosβ*μ

F*μFFWyc LID

(2.5.4)

Trong ®ã :

: HÖ sè ma s¸t ngang gi÷a nÒn vµ bÒ mÆt èng lÊy theo tr.26 DnV E305 (®èi víi çt

= 0.7; sét : tra đồ thị 5.11 DnV E305).

§Ó x¸c ®Þnh Wyc ta ®i x¸c ®Þnh çc lùc FD , FI , FL (®¬n vÞ N/m):

FD = 0.5**CD*D*Ue2 (2.5.5)

FI = *Cm*4

* 2D*

dt

dUe (2.5.6)

FL = 0.5**CL*D*Ue2 (2.5.7)

Trong ®ã :

: Khèi lîng riªng cña níc biÓn = 1025 kg/m3

D : §êng kÝnh ngoµi cña èng ( kÓ c¶ líp bäc nÕu cã ), m.

Ue : VËn tèc hiÖu qu¶ cña phÇn tö níc trong líp biªn, vËn tèc x¸c ®Þnh theo híng

vu«ng gãc trôc èng, (m/s)

39

Çch x¸c ®Þnh Ue trong tÝnh to¸n thùc hµnh nh sau :

Ue2 = 0.778*U0

2 *

286,0

0

y

D ( 2.14 )

Víi U0 : Lµ vËn tèc ®o ®îc hoÆc tÝnh ®îc t¹i ®Ønh líp biªn, víi chiÒu cao y0

* X¸c ®Þnh U 0 b»ng çch :

U0 = Vs + Vdc (t¹i y0)

CD : hÖ sè c¶n thuû ®éng

Cm : hÖ sè khèi lîng níc kÌm

CL : hÖ sè lùc n©ng

Çc hÖ sè thuû ®éng trªn cã thÓ x¸c ®Þnh theo hÖ sè Renol:

Re =

DU e * Víi =0.926 * 10-6 m/s

B¶ng 3.2 tr.43 - Mousselli - tra çc hÖ sè thuû ®éng theo hÖ sè Re

Re CD CL Cm

Re 5*104 1.3 1.5 2.0

5*104 105 1.2 1.0 2.0

105Re2.5*105 1.53- Re/3*105 1.2- Re/5*105 2.0

2.5*105Re5*105 0.7 0.7 2.5-Re/5*105

Re5*105 0.7 0.7 1.5

Dïng lý thuyÕt sãng phï hîp, cã thÓ lµ Airy, Stokes hay Cnoidal ®Ó x¸c ®Þnh Vs

t¹i y0.

Trong trêng hîp kh«ng cã sè liÖu sãng t¹i khu vùc x©y dùng, cÇn tÝnh bµi to¸n

lan truyÒn sãng dùa vµo th«ng sè sãng níc s©u, sö dông m« h×nh to¸n hoÆc tÝnh

th«ng sè sãng th«ng qua ®µ giã.

Khi kÕt qu¶ tÝnh to¸n cho thÊy träng lîng yªu cÇu lín h¬n träng lîng thùc tÕ

cña ®êng èng th× cÇn xem xÐt çc biÖn ph¸p lµm æn ®Þnh vÞ trÝ cho ®êng èng. Çc

biÖn ph¸p hiÖn dïng gåm cã :

- T¨ng chiÒu dµy vá thÐp cña èng

- Bäc vá bª t«ng gia t¶i

- Gia t¶i côc bé b»ng khèi bª t«ng

- §a èng xuèng hµo

- Sö dông vÝt xo¾n neo èng xuèng nÒn

40

BiÖn ph¸p bäc vá bª t«ng gia t¶i hiÖn ®îc sö dông réng r·i nhÊt do cã gi¸ thµnh rÎ vµ

t¬ng ®èi dÔ thi c«ng. Mét sè lu ý khi bè trÝ líp bª t«ng gia t¶i nh sau :

- Bè trÝ líi cèt thÐp cÊu t¹o cã ®êng kÝnh tèi thiÓu 6mm

- ChiÒu dµy nªn chän tèi thiÓu 4 cm

- Cêng ®é chÞu nÐn tèi thiÓu 40 MPa (ASTM C 39)

- §é hót níc tèi ®a 8% (vÒ thÓ tÝch)

- Tû träng tèi thiÓu 1900 kg/m3

III. Ph©n tÝch æn ®Þnh vÞ trÝ cña ®êng èng díi t¸c ®éng cña sãng

vµ dßng ch¶y theo quy ph¹m DnV.

TÝnh to¸n æn ®Þnh vÞ trÝ cña ®êng èng díi ®¸y biÓn ®îc xÐt trong hai trêng hîp sau:

Giai ®o¹n 1: §iÒu kiÖn èng míi ®îc l¾p ®Æt xong.

Trong ®iÒu kiÖn nµy, æn ®Þnh ®îc thêng ®îc tÝnh trong ®iÒu kiÖn sãng – dßng ch¶y

01 n¨m, ®êng èng cha cã hµ b¸m, chÊt trong èng lµ kh«ng khÝ hoÆc níc biÓn.

Giai ®o¹n 2: §iÒu kiÖn vËn hµnh.

Trong ®iÒu kiÖn nµy, æn ®Þnh vÞ trÝ cña èng thêng ®îc tÝnh trong ®iÒu kiÖn sãng –

dßng ch¶y tÇn suÊt xuÊt hiÖn lµ 100 n¨m. Lu ý tæ hîp gi÷a sãng vµ dßng ch¶y cã hai lùa

chän:

NÕu sãng lµ tréi: Sãng 100 n¨m + dßng ch¶y 10 n¨m

NÕu dßng ch¶y lµ tréi: Dßng ch¶y 100 n¨m + sãng 10 n¨m

XÐt ®êng èng cã chiÒu dµy hµ b¸m b»ng chiÒu dµy cùc ®¹i t¬ng øng víi ®êi sèng

c«ng tr×nh, trong èng chøa chÊt vËn chuyÓn.

Theo tµi liÖu DnV RP E305 - 1988, “On bottom stability design of submarine

pipelines”, ®Ó ®êng èng æn ®Þnh díi t¸c ®éng cña m«i trêng th× träng lîng èng díi

níc tÝnh cho mét ®¬n vÞ dµi ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn:

IDL

W

Sst FF.μF

F

Wγ

st

WLIDs

γ

F.

μ

μF)F(FW

Trong ®ã:

WS: träng lîng èng trong níc gåm träng lîng èng thÐp, líp bª t«ng gia t¶i,

líp bäc chèng ¨n mßn vµ träng lîng chÊt vËn chuyÓn trong èng.

FW: hÖ sè hiÖu chØnh phô thuéc vµo hÖ sè Keulegan-Carpenter (K) vµ M tû lÖ

gi÷a vËn tèc dßng ch¶y vµ vËn tèc sãng (M).

41

: hÖ sè ma s¸t gi÷a èng vµ ®¸y biÓn, x¸c ®Þnh theo ®å thÞ h×nh 5.11 - DnV E305

- 1988.

st : HÖ sè an toµn, kh«ng nhá h¬n 1,1.

FL: lùc n©ng g©y ra bëi sãng vµ dßng ch¶y, (N/m)

FL = 2

1.W.CL.D.(US.cos() + UC)2

FD: lùc c¶n vËn tèc, (N/m)

FD = 2

1.W.CD.D.(US.cos() + UC). CS U )cos( .U

FI: lùc qu¸n tÝnh, (N/m)

FI = 4

D 2.W.CM.AS.sin()

W: mËt ®é nøoc biÓn, W = 1025 kg/m3

D: ®êng kÝnh ngoµi cña èng (bao gåm c¶ líp s¬n phñ, líp bäc bª t«ng, ...)

CL: hÖ sè lùc n©ng = 0,9.

CD: hÖ sè lùc c¶n = 0,7.

CM: hÖ sè khèi lîng níc kÌm = 3,29.

: gãc pha

NÕu sè Renol <3.105 vµ M ≥0,8 th× CD =1.2.

+ HÖ sè Reynold: Re =

D.U e

+ Tû sè vËn tèc dßng ch¶y vµ vËn tèc sãng M = Uc/Us

+ HÖ sè K (Keulegan-Capenter):

K = D

T.U uS víi Tu lµ chu kú sãng.

US: VËn tèc sãng ®¸ng kÓ.

Trong ®iÒu kiÖn biÓn ViÖt Nam lµ biÓn më, phæ sãng tÝnh to¸n thÝch hîp lµ phæ phæ

Pierson Moskowits, phæ nµy ®îc x©y dùng dùa trªn c¬ së thùc nghiÖm trong ®iÒu kiÖn

biÓn B¾c - còng lµ biÓn më. §iÒu nµy cho thÊy viÖc ¸p dông quy ph¹m DnV trong tÝnh to¸n

môc nµy lµ thÝch hîp.

US: vËn tèc sãng ®¸ng kÓ t¸c ®éng vu«ng gãc víi trôc èng.

US = U*.R

U*: vËn tèc sãng t¸c dông vu«ng gãc víi trôc èng kh«ng kÓ ®Õn yÕu tè gi¶m cña

híng truyÒn sãng, ®îc x¸c ®Þnh theo ®å thÞ 2.1 DnV - 1988 - E305.

42

R: hÖ sè gi¶m kÓ ®Õn sù ph©n bè gi÷a híng sãng chÝnh víi çc híng sãng

kh¸c vµ gãc gi÷a híng sãng chÝnh vµ híng tuyÕn èng) x¸c ®Þnh theo ®å thÞ 2.3

DnV 1988 - E305. Khi sö dông hÖ sè R th× chØ cÇn tÝnh to¸n víi híng sãng

chÝnh lµ ®ñ. Tuy nhiªn, çc th«ng sè n vµ C dïng ®Ó tra ®å thÞ trªn phô thuéc

tõng ®Þa ph¬ng vµ cha cã çc hÖ sè dïng cho biÓn ViÖt nam.

UC: vËn tèc dßng ch¶y trung b×nh t¸c dông vu«ng gãc víi trôc èng.

AS: gia tèc chuyÓn ®éng øng víi chiÒu cao sãng ®¸ng kÓ

AS = u

S

T

U.2

: gãc pha t¹i ®ã t¶i träng sãng t¸c dông cùc ®¹i lªn ®êng èng.

Tu: tra theo ®å thÞ 2.2 DnV E305 1988 th«ng qua tû sè: p

n

T

T

Tp: chu kú sãng.

Tn = g

d

ë ®©y:

d, g lµ ®é s©u níc t¹i vÞ trÝ x©y dùng c«ng tr×nh vµ gia tèc träng trêng.

Trong tÝnh to¸n ta ®i x¸c ®Þnh biªn ®é vËn tèc vµ gia tèc ®¸ng kÓ trong trêng hîp

tæng qu¸t lµ US , AS lµ theo híng sãng tÝnh to¸n. §Ó tÝnh to¸n cÇn chiÕu çc ®¹i lîng nµy

lªn ph¬ng vu«ng gãc víi trôc èng:

USt = US.sin

ASt = AS.sin.

( lµ gãc gi÷a híng sãng vµ trôc èng).

Khi ®ã, hÖ sè R lÊy b»ng 1.

Tr×nh tù tÝnh to¸n bµi to¸n æn ®Þnh vÞ trÝ – ph¬ng ph¸p ®¬n gi¶n ho¸ (simplified

method - DnV Rp E-305):

B1: X¸c ®Þnh vËn tèc, gia tèc sãng ®¸ng kÓ theo híng sãng tÝnh to¸n.

+ X¸c ®Þnh th«ng sè Tn:

g

dTn

+ X¸c ®Þnh P

n

T

T

+ Dïng ®å thÞ 2.1 DnV - 1988 - E305, x¸c ®Þnh *

SU

43

*

S

S

n

*

S UH

T*U

+ HÖ sè gi¶m híng lan truyÒn R = 1(coi lµ kh«ng gi¶m).

+ X¸c ®Þnh ®îc vËn tèc sãng t¸c dông vu«ng gãc lªn trôc èng US.

.R.sinαUU*

ss

+ X¸c ®Þnh ®îc gia tèc sãng t¸c dông vu«ng gãc lªn trôc èng AS.

U

SS

T

U*2πA

B2. X¸c ®Þnh vËn tèc dßng ch¶y trung b×nh t¸c dông vu«ng gãc víi trôc èng.

C«ng thøc tæng qu¸t:

UD = D

0

dz)z(UD

1

U(z) =

0

0

z

zzln

k

*U

Trong ®ã:

k lµ hÖ sè von Karman, k = 0.4

U* vËn tèc dßng ch¶y cã tÝnh ®Õn ma s¸t cña mÆt ®¸y biÓn.

KÕt qu¶ phÐp tÝnh tÝch ph©n trªn nh sau:

11z

Dln.

D

z1*

1z

zln

1

U

U

0

r

0

rr

D (*)

Trong ®ã:

Ur: VËn tèc dßng ch¶y ë ®é s©u zr kÓ tõ ®¸y biÓn, ®· chiÕu lªn ph¬ng vu«ng

gãc víi trôc èng.

zr : §é s©u tham chiÕu, kÓ ®Õn ¶nh hëng cña líp biªn.

z0 : HÖ sè phô thuéc vµo ®é nh¸m cña ®¸y hay tÝnh chÊt nh¸m cña ®Êt bÒ mÆt

®¸y biÓn.

z0 = 30

k b

trong ®ã kb = 2.5*d50.

kb : HÖ sè Mikurade.

44

d50: KÝch thíc h¹t trung b×nh cña líp ®Þa chÊt ®¸y, ®îc tra b¶ng A1_trang 32

DnV RP E305 1988.

Víi lo¹i ®Êt sÐt mÒm: d50 = 0.0625 mm

+ TÝnh çc tû sè: 0z

D;

0z

zr

+ Thay vµo c«ng thøc (*) tÝnh ®îc r

D

U

UDU .

B3. TÝnh lÆp víi çc gãc pha kh¸c nhau ®Ó t×m träng lîng yªu cÇu lín nhÊt.

B4. X¸c ®Þnh hÖ sè ®iÒu chØnh Fw. Tra ®å thÞ 5.12 theo sè K vµ M.

B5. NhËn xÐt:

- NÕu träng lîng yªu cÇu lín h¬n träng lîng b¶n th©n èng trong níc th× t¨ng chiÒu dµy

thÐp (hoÆc chiÒu dµy bäc bª t«ng) vµ tÝnh l¹i tõ ®Çu, hoÆc sö dông ph¬ng ph¸p tÝnh chÝnh

x¸c h¬n.

- NÕu träng lîng yªu cÇu nhá h¬n träng lîng b¶n th©n èng trong níc th× kÕt luËn èng

®¶m b¶o æn ®Þnh vÞ trÝ.

IV. Mét sè ph¬ng ph¸p xö lý æn ®Þnh vÞ trÝ cho ®êng èng biÓn

Cã nhiÒu ph¬ng ph¸p kh¸c nhau ®Ó xö lý cho ®êng èng cã träng lîng nhá h¬n

träng lîng yªu cÇu ®Ó æn ®Þnh vÞ trÝ. Ph¬ng ph¸p ®¬n gi¶n nhÊt lµ t¨ng chiÒu dµy èng,

hoÆc bäc bª t«ng gia t¶i, gia t¶i côc bé, dïng neo vÝt, vïi èng xuèng hµo ...

4.1 Bäc bª t«ng gia t¶i

§©y lµ ph¬ng ph¸p phæ biÕn nhÊt hiÖn nay do tÝnh kinh tÕ vµ t¬ng ®èi thuËn lîi vÒ

c«ng nghÖ. Néi dung ph¬ng ph¸p nh sau:

§êng èng ®îc bäc thªm bªn ngoµi mét líp vá bª t«ng cèt thÐp nh»m t¨ng träng

lîng cña èng trong níc. §Æc tÝnh bª t«ng bäc èng ®îc quy ®Þnh trong DnV 2000 nh

sau:

- ChiÒu dµy tèi thiÓu: 40mm;

- ChiÒu dµy tèi ®a: 100mm;

- Cêng ®é kh¸ng nÐn tèi thiÓu: 40Mpa;

- §é hót níc tèi ®a: 8% thÓ tÝch;

- Träng lîng riªng tèi thiÓu: 1900kg/m3.

- ThÐp trong bª t«ng cã thÓ dïng lång hµn tõ çc thanh thÐp hoÆc sö dông líi thÐp.

- §èi víi lång thÐp, kho¶ng çch tèi thiÓu gi÷a çc thanh thÐp ph¬ng vßng lµ

120mm;

- Thanh thÐp cã ®êng kÝnh nhá nhÊt lµ 6mm.

45

- Hµm lîng thÐp theo ph¬ng vßng tèi thiÓu lµ 0.5% theo diÖn tÝch bª t«ng trong mÆt

c¾t ngang.

- Hµm lîng thÐp theo ph¬ng däc trôc tèi thiÓu lµ 0.08% theo diÖn tÝch bª t«ng trong

mÆt c¾t däc trôc.

- ChiÒu dµy b¶o vÖ cèt thÐp khuyÕn ço lµ 15mm (cho líp bäc gia t¶i ≤ 50mm), 20mm

(cho líp bäc gia t¶i >50mm).

- Kho¶ng çch tèi thiÓu tõ cèt thÐp ®Õn líp bäc chèng ¨n mßn lµ 15mm.

- CÇn tr¸nh mäi tiÕp xóc cña anod víi líi thÐp.

Líp bäc bª t«ng gia t¶i ®îc chÕ t¹o theo 3 ph¬ng ph¸p sau:

- Phun bª t«ng trùc tiÕp lªn èng;

- V¸n khu«n trît;

- Rung;

4.2 Gia t¶i côc bé

Ph¬ng ph¸p gia t¶i côc bé t¨ng träng lîng èng b»ng çch ®Æt çc khèi bª t«ng lªn èng

víi träng lîng khèi vµ kho¶ng çch gi÷a çc khèi tÝnh to¸n tríc.

Ph¬ng ph¸p nµy Ýt ®îc dïng do khã kh¨n trong viÖc ®Æt vµ cè ®Þnh khèi bª t«ng

lªn ®êng èng díi biÓn. NÕu cè ®Þnh tríc khèi bª t«ng lªn èng th× träng lîng lín cña nã

g©y bÊt lîi cho ®é bÒn èng khi th¶ tõ tµu.

46

4.3 Sö dông vÝt neo

VÝt neo lµ mét gi¶i ph¸p ®· ®îc sö dông nh»m cè ®Þnh vÞ trÝ ®êng èng. Do ®îc neo

s©u vµo ®Êt nªn hÖ èng – vÝt neo cã ®é æn ®Þnh rÊt cao vµ cã thÓ thi c«ng trong mét sè ®iÒu

kiÖn kh«ng thuËn lîi cho çc ph¬ng ph¸p kh¸c.

4.4 Vïi èng xuèng hµo

§©y lµ gi¶i ph¸p phæ biÕn do ngoµi t¸c dông gi÷ ®êng èng æn ®Þnh cßn gióp tr¸nh kh¶

n¨ng va ch¹m cña èng víi neo vµ líi ®¸nh ç. ChiÒu s©u vïi èng cÇn ®îc nghiªn cøu lùa

chän cã quan t©m ®Õn kh¶ n¨ng xãi nÒn, sãng çt, chiÒu s©u neo ch×m xuèng nÒn ®¸y

biÓn...

47

Ch¬ng III. Thi c«ng ®êng èng biÓn

Bµi 2: Thi c«ng th¶ èng

I. kh¸i niÖm

- Môc ®Ých : ®Æt èng vµo vÞ trÝ díi ®¸y biÓn

- Lµ giai ®o¹n thi c«ng chÝnh, chiÕm nhiÒu thêi gian vµ chi phÝ nhÊt

- Thêng sö dông çc thiÕt bÞ thi c«ng chuyªn dông

HiÖn nay cã rÊt nhiÒu ph¬ng ph¸p thi c«ng ®êng èng ngÇm, bao gåm ph¬ng ph¸p

thi c«ng b»ng sµ lan th¶ èng, ph¬ng ph¸p thi c«ng kÐo èng vµ nhiÒu ph¬ng ph¸p kh¸c.

ViÖc lùa chän ph¬ng ph¸p thi c«ng thÝch hîp phô thuéc vµo ®Æc ®iÓm cña lo¹i èng cÇn thi

c«ng nh ®Æc trng vÒ kÝch thíc èng, èng cã bäc hay kh«ng bäc, ®é s©u thi c«ng, ®iÒu

kiÖn thêi tiÕt, ®éi tµu thi c«ng cã s½n, thêi gian thi c«ng cho phÐp, tÝnh kinh tÕ cña tõng

ph¬ng ph¸p .v.v.

Sau ®©y lµ çc ph¬ng ph¸p thi c«ng ®Æt èng chñ yÕu:

- Th¶ èng theo ph¬ng ngang b»ng sµ lan chuyªn dông kinh ®iÓn (S lay);

- KÐo èng trªn ®¸y biÓn (Bottom pull);

- Xµ lan th¶ èng cã trèng cuén (Reel barge);

- KÐo èng trªn mÆt níc (Surface float);

- KÐo èng s¸t mÆt níc (Below surface float);

- KÐo èng s¸t ®¸y biÓn (Controlled about Bottom pull);

- Th¶ èng b»ng èng ch÷ J (J tube) tõ platform;

- Th¶ èng theo ph¬ng ®øng b»ng sµ lan chuyªn dông (J lay);

48

II. Ph¬ng ph¸p thi c«ng b»ng sµ lan th¶ èng (Lay-Barge Methode).

2.1 Ph©n lo¹i

- Box shaped: thÕ hÖ ®Çu tiªn, h¹n chÕ kh¶ n¨ng thi c«ng trong thêi tiÕt xÊu (chiÒu cao

sãng <5ft)

- Ship shaped: thÕ hÖ thø 2, thi c«ng ®îc trong ®iÒu kiÖn chiÒu cao sãng 12ft chÝnh

diÖn

- Semi-submersible: thÕ hÖ thø 3, thi c«ng ®îc trong ®iÒu kiÖn chiÒu cao sãng tõ 15-

17ft, cã kh¶ n¨ng æn ®Þnh cao, thi c«ng ®îc ë çc vïng biÓn cã ®é s©u níc lín. Tuy

nhiªn cã chi phÝ chÕ t¹o lín.

49

2.2 Nguyªn lý ho¹t ®éng vµ cÊu t¹o

2.2.1 Nguyªn lý ho¹t ®éng

- èng ®¬n ®îc ®a ®Õn tµu b»ng tµu vËn t¶i

- èng ®¬n ®îc cÈu chuyÓn tõ gi¸ chøa èng ®Õn tr¹m thø nhÊt cña d©y chuyÒn lµ gi¸

®Þnh híng.

- D©y chuyÒn hµn – kiÓm tra gåm cã 5-12 tr¹m tuú cì èng vµ mÆt b»ng tµu.

- Sau khi hµn nèi ®o¹n èng, mèi hµn ®îc phñ chèng ¨n mßn.

- èng ®i tiÕp qua thiÕt bÞ Tensioner ®Ó t¹o lùc c¨ng råi qua Stinger xuèng biÓn

50

2.2.2 ThiÕt bÞ Stinger

- T¸c dông: ®ì èng theo ®êng ®µn håi phï hîp ®Ó gi¶m øng suÊt trong èng khi th¶.

- CÊu t¹o: thêng cã d¹ng ®o¹n th¼ng ë níc n«ng hoÆc lµ mét ®o¹n cong hay tæ hîp

nhiÒu ®o¹n th«ng qua khíp nèi.

- Trªn Stinger bè trÝ çc con l¨n ®Ó ®ì èng.

- B¸n kÝnh cong cña Stinger kh«ng gi¶m h¬n mét giíi h¹n x¸c ®Þnh nhê thiÕt bÞ chÆn

h·m (Stoper)

2.2.3 Ph¬ng p h¸p di chuyÓn

- Tµu ®îc gi÷ æn ®Þnh vµ di chuyÓn b»ng çc neo. VÝ dô nh tiÕn lªn b»ng çch thu

neo tríc vµ nh¶ neo sau.

- Sè lîng neo tõ 6 ®Õn 8 neo

- Çc neo ®îc th¶ b»ng tµu dÞch vô

- Mét sè tµu cã ch©n vÞt ®Ó di chuyÓn b×nh thêng, mét sè kh«ng cã.

51

2.2.4 VÞ trÝ cña d©y chuyÒn hµn

- D©y chuyÒn hµn ®îc ®Æt ë bªn c¹nh tµu hoÆc chÝnh gi÷a trôc th©n tµu

- VÞ trÝ d©y chuyÒn cã ¶nh hëng lín ®Õn æn ®Þnh cña hÖ tµu – èng khi thi c«ng.

- VÞ trÝ bªn c¹nh: hîp lý c¶ vÒ mÆt b»ng, h¹n chÕ vÒ tÝnh æn ®Þnh – ngîc l¹i so víi vÞ

trÝ trung t©m.

2.2.5 HÖ thèng phô trî

- Th«ng thêng thi c«ng th¶ èng b»ng tµu chuyªn dông cÇn cã sù hç trî cña çc tµu

dÞch vô.

- Tµu vËn chuyÓn, h¹ vµ kÐo neo

- Tµu vËn chuyÓn èng rêi

- Tµu dÞch vô lÆn, monitoring, ROV

- Mét sè tµu th¶ èng lo¹i lín cã trang bÞ s½n hÖ thèng hç trî lÆn vµ ®Þnh vÞ

2.2.6 Thi c«ng ®iÓm ®Çu vµ ®iÓm cuèi tuyÕn

§Çu èng ®îc hµn vµo ®Çu kÐo th«ng qua çp ®îc m¾c vµo platform hoÆc vµo neo

chÐo khi kh«ng cã platform, cã t¸c dông ®¶m b¶o lùc c¨ng trªn èng gióp èng kh«ng bÞ qu¸

øng suÊt. Tµu di chuyÓn vÒ phÝa tríc nhê viÖc nh¶ çp phÝa sau vµ thu çp phÝa tríc b»ng

çc têi kÐo. Sau khi tµu dÞch chuyÓn ®îc mét ®o¹n ®ñ lín sao cho lùc ma s¸t gi÷a ®Êt nÒn

vµ ®êng èng c©n b»ng víi lùc kÐo trªn tµu th× tiÕn hµnh th¶ èng hoµn toµn nh b×nh

thêng.

T¹i ®iÓm cuèi tuyÕn, hµn ®Çu kÐo vµo èng, g¾n phao ®¸nh dÊu, buéc d©y çp vµo ®Çu

kÐo vµ th¶ èng qua stinger. Khi ®Çu èng ®· ch¹m ®¸y th× c¾t çp vµ kÕt thóc th¶ èng.

52

2.3 D©y chuyÒn thi c«ng th¶ èng trªn tµu C«n S¬n

- Tõng ®o¹n èng dµi 12 m dïng cho tµu C«n S¬n ®îc cÈu vµo hÖ thèng di chuyÓn b»ng

con l¨n ®a ®Õn tr¹m hµn ®Çu tiªn.

- T¹i tr¹m hµn ®Çu tiªn sÏ tiÕn hµnh lµm s¹ch gãc v¸t cña ®Çu èng, ®Þnh t©m hai ®Çu èng

vµ hµn nèi líp ®Çu tiªn.

- Sau khi hµn xong líp ®Çu tiªn vµ thø hai, nhê hÖ thèng neo tµu dÞch chuyÓn vÒ phÝa

tríc mét ®o¹n b»ng ®é dµi 12m, ®èi víi ®o¹n gÇn bê tµu sÏ kh«ng dÞch chuyÓn mµ èng

®îc dÞch chuyÓn vÒ phÝa bê b»ng têi kÐo.

- T¹i tr¹m hµn thø hai tiÕn hµnh hµn lÊp cho ®Çy mèi hµn.

- Tr¹m thø 3: kiÓm so¸t lùc c¨ng cña Tensioner;

-Tr¹m thø 4: ®¸nh s¹ch vµ kiÓm tra mèi hµn b»ng ph¬ng ph¸p kh«ng ph¸ huû;

- Tr¹m thø 5: bäc chèng ¨n mßn cho mèi hµn.

- Trong qu¸ tr×nh thi c«ng, viÖc nhæ neo do tµu dÞch vô thùc hiÖn.

- Mét thiÕt bÞ “Buckle detector” ®îc th¶ vµo lßng èng trong suèt qu¸ tr×nh thi c«ng ®Ó

®o xem èng cã bÞ mãp hay kh«ng.

- ViÖc thi c«ng ®êng èng ®îc thùc hiÖn trong ®iÒu kiÖn sãng kh«ng cao qu¸ 1.5m theo

híng mòi tµu vµ 1.25m theo híng ngang tµu. NÕu chiÒu cao sãng vît qu¸ 2.7m vµ

1.8m theo çc ph¬ng t¬ng øng th× ph¶i ngõng thi c«ng, hµn ®Çu kÐo èng vµo ®Çu èng

vµ th¶ xuèng biÓn, ®¸nh dÊu l¹i b»ng phao tiªu.

2.4 ¦u nhîc ®iÓm cña ph¬ng ph¸p

2.4.1 ¦u ®iÓm

- Ph¬ng ph¸p nµy cho phÐp thi c«ng liªn tôc.

- Mäi c«ng viÖc, tõ kh©u thùc hiÖn ®Õn kh©u kiÓm tra ®Òu ®îc thùc hiÖn trªn tµu do vËy

®é an toµn t¬ng ®èi cao.

- Sö dông ®îc víi lo¹i èng cã ®îc bäc líp gia t¶i hoÆc kh«ng gia t¶i.

- Sö dông ®îc víi nhiÒu lo¹i ®êng èng cã ®êng kÝnh kh¸c nhau.

- Thi c«ng ®îc ë c¶ níc t¬ng ®èi s©u vµ níc n«ng.

- ViÖc hµn nèi èng ®îc thùc hiÖn trªn tµu ®ång thêi trong lóc th¶ èng nªn kh«ng ®ßi

hái ph¶i cã xëng thi c«ng hµn nèi èng trªn bê.

2.4.2 Nhîc ®iÓm

- §ßi hái tµu chuyªn dông.

- Gi¸ thuª tµu ®¾t.

- Lu«n cÇn cã hÖ thèng tµu dÞch vô ®Ó phôc vô c«ng t¸c th¶ neo còng nh cung cÊp èng.

- Tèc ®é thi c«ng thÊp h¬n so víi mét sè ph¬ng ph¸p kh¸c.

53

2.5 TÝnh to¸n ®é bÒn trong thi c«ng th¶ èng

M« h×nh tæng qu¸t cña bµi to¸n thi c«ng th¶ èng:

Đoạn cong lồi: Do t¸c dông cña träng lîng b¶n th©n, lùc kÐo cña thiÕt bÞ c¨ng trªn

tµu, lùc ma s¸t gi÷a èng vµ ®¸y biÓn mµ èng bÞ uèn cong theo b¸n kÝnh cong cã s½n cña

stinger. Trong ®o¹n cong nµy th× t¸c ®éng cña m«i trêng lªn èng ®îc truyÒn trùc tiÕp

sang stinger, do vËy øng suÊt trong ®êng èng suÊt hiÖn chñ yÕu lµ do hiÖn tîng uèn bëi

b¸n kÝnh cong cña stinger g©y ra.

§o¹n cong lâm: §èi víi ®o¹n cong nµy, th× ®êng èng ngoµi chÞu uèn bëi träng

lîng b¶n th©n cña èng trong níc, ®êng èng cßn chÞu t¸c ®éng cña t¶i träng m«i trêng,

ph¶n lùc nÒn lªn ®êng èng vµ lùc kÐo xuÊt hiÖn trong èng cã t¸c dông lµm gi¶m hiÖn

tîng uèn cña èng.

2.5.1 TÝnh to¸n ®o¹n cong låi

§o¹n cong låi díi t¸c dông cña t¶i träng b¶n th©n, èng bÞ uèn cong theo ®êng cong

cña stinger.

M« men uèn tØ lÖ nghÞch víi b¸n kÝnh cong, do vËy trong trêng hîp stinger cã b¸n

kÝnh cong nhá nhÊt th× m« men uèn xuÊt hiÖn trong èng lµ lín nhÊt. Trong thùc tÕ b¸n kÝnh

cong cña stinger thêng chØ thay ®æi ®îc rÊt Ýt vµ viÖc thay ®æi b¸n kÝnh cong còng rÊt phøc

t¹p, thêng cã mét b¸n kÝnh cong nhÊt ®Þnh khi thi c«ng tuyÕn èng cã ®é s©u thay ®æi lµ

nhá.

§Ó thi c«ng ngêi ta thêng chän lÊy mét b¸n kÝnh cong nµo ®ã tho¶ m·n suèt qu¸

tr×nh thi c«ng lµ tèt nhÊt vµ ®i x¸c ®Þnh lùc kÐo èng ®Ó tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ®é bÒn cho èng.

M« men uèn xuÊt hiÖn trong èng ®îc x¸c ®Þnh tõ biÓu thøc ph¬ng tr×nh vi ph©n

trong lý thuyÕt søc bÒn vËt liÖu:

Trong ®ã:

E: M« ®un ®µn håi cña thÐp èng,

M« men qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn èng

: B¸n kÝnh cong

Tõ m« men uèn, cã thÓ dÔ dµng tÝnh øng suÊt trong èng vµ so s¸nh víi øng suÊt cho

phÐp.

2.5.2 TÝnh to¸n ®o¹n cong lâm

Çc ph¬ng ph¸p gi¶i ®o¹n cong lâm:

- Ph¬ng ph¸p dÇm tuyÕn tÝnh

- Ph¬ng ph¸p dÇm phi tuyÕn

EI

M

1

54

- Ph¬ng ph¸p ®êng d©y neo

- Ph¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n

Ph¬ng ph¸p dÇm tuyÕn tÝnh

Coi ®o¹n èng lâm BC nh mét dÇm tuyÕn tÝnh. Víi gi¶ thiÕt ®o¹n èng BC cã chuyÓn vÞ

nhá, cã ph¬ng tr×nh ®êng ®µn håi nh sau:

Víi çc ®iÒu kiÖn biªn:

o y(0) = 0

o

o y (L) = H

Tõ ph¬ng tr×nh vi ph©n vµ çc ®iÒu kiÖn biªn trªn cã thÓ gi¶i ®îc øng suÊt vµ biÕn

d¹ng cña ®êng èng khi thi c«ng.

a) Phương ph¸p dầm phi tuyến

Ph¬ng ph¸p nµy sö dông ph¬ng tr×nh phi tuyÕn cña dÇm ®µn håi ®Ó m« t¶ tr¹ng th¸i øng

suÊt – biÕn d¹ng cña ®êng èng.

Trong ®ã:

s: kho¶ng çch däc theo nhÞp èng

: gãc t¹i kho¶ng çch s (sin = dy/ds)

Sec = 1/cos

¦u ®iÓm:

- ¸p dông ®îc ë çc ®é s©u níckh¸c nhau - Tho¶ m·n çc ®iÒu kiÖn biªn

Nhîc ®iÓm:

- Ph¬ng tr×nh vi ph©n chØ gi¶i ®îc b»ng ph¬ng ph¸p sè

Thoả mãn các điều kiện biên

b) Ph¬ng ph¸p ®êng d©y neo

Ph¬ng ph¸p nµy ®îc ¸p dông nÕu coi ®é cøng ®êng èng lµ rÊt nhá (èng rÊt mÒm)

hay IE 0

ds

dTq o

2sec

qdx

d

T

T

dx

dEI

yOy

2

2

4

4

.

0Lxdx

yd0

2

2

Lxdx

yd

ds

dSecT

ds

dSec

ds

dEIq

2)( 0

2

2

55

Ph¬ng tr×nh nªu trªn cã nghiÖm gi¶i tÝch ®¬n gi¶n

¦u ®iÓm: ®¬n gi¶n

Nhîc ®iÓm: chØ ¸p dông ®îc víi ®iÒu kiÖn níc s©u vµ ®é cøng ®êng èng nhá

c) Ph¬ng ph¸p ®êng d©y neo cã ®é cøng

- KÓ ®Õn ®é cøng cña èng, gi¶ thiÕt r»ng:

Trong ®ã:

s: chiÒu dµi ®o¹n èng

Ph¹m vi ¸p dông:

- Cho lêi gi¶i ®óng vÒ h×nh d¹ng èng, kÓ c¶ vïng cuèi èng (®¸y)

- ChØ ¸p dông ®îc khi ®é cøng nhá hoÆc níc s©u.

d) Ph¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n.

Bµi to¸n ®îc m« t¶ b»ng çc phÇm tö dÇm (beam) nhá nèi tiÕp nhau. Çc ®iÒu kiÖn

biªn ®îc m« t¶ chÝnh x¸c. Cã thÓ xÐt ®Õn çc t¶i träng ®éng

¦u ®iÓm:

- Lµ ph¬ng ph¸p phæ biÕn nhÊt hiÖn nay

- øng dông ®îc cho mäi ®é s©u

- Çc ®iÒu kiÖn biªn tho¶ m·n vµ cã thÓ kÕ ®Õn ®Çy ®ñ çc t¶i träng

III. Ph¬ng ph¸p thi c«ng b»ng sµ lan cã trèng cuén (Reel- Barge

Methode).

Kh¸c víi ph¬ng ph¸p thi c«ng b»ng sµ lan th¶ èng, ph¬ng ph¸p nµy kh«ng thùc hiÖn

c«ng t¸c hµn nèi èng trªn tµu. èng ®îc hµn nèi liªn tôc vµ ®îc cuén s½n quanh çc trèng

cã kÝch thíc lín ®Æt trªn tµu. ViÖc th¶ èng còng sö dông Stinger, di chuyÓn b»ng neo

t¬ng tù nh ph¬ng ph¸p th¶ èng b»ng sµ lan th¶ èng.

Tµu th¶ èng cã trèng cuén cã thÓ chia lµm hai lo¹i:

- Trèng ngang: trôc xoay th¼ng ®øng

- Trèng ®øng: trôc xoay n»m ngang. Lo¹i nµy linh ho¹t h¬n, èng cã thÓ ®a ra tõ

bªn díi hoÆc bªn trªn nªn ¸p dông ®îc cho c¶ níc s©u vµ níc n«ng, gi¶m

thiÓu øng suÊt uèn trong ®o¹n cong låi. Cã thÓ kh«ng cÇn ®Õn Stinger

13

2 qS

EI

56

Tµu th¶ èng cã trèng cuén ngang

Tµu th¶ èng cã trèng cuén ®øng

57

Quy tr×nh thi c«ng b»ng tµu th¶ èng cã trèng cuén:

- §êng èng ®îc chÕ t¹o trªn bê: hµn nèi, bäc chèng ¨n mßn, sau ®ã cuén ®Òu lªn

trèng cã ®êng kÝnh lín.

- Tµu th¶ èng cïng trèng cuén di chuyÓn ®Õn vÞ trÝ x©y dùng vµ tiÕn hµnh r¶i èng

- Khi th¶ èng, ®êng èng ®îc nh¶ dÇn khái trèng, lµm th¼ng, lµm trßn sau ®ã ®a

xuèng biÓn (cã thÓ qua Stinger hoÆc kh«ng)

- H×nh d¹ng khi th¶ èng cã thÓ lµ S lay hoÆc J lay

- Khi thi c«ng níc s©u, cã thÓ dïng thiÕt bÞ Tensioner ®Ó t¹o lùc c¨ng

- Tuú ®iÒu kiÖn thêi tiÕt, th«ng thêng tèc ®é th¶ èng kho¶ng 1 knot (1 knot = 0.51444

m/s)

58

- Khi th¶ hÕt mét cuén èng, hµn ®Çu kÐo vµo èng vµ th¶ tiÕp b»ng çp. Tµu quay vÒ

c¶ng lÊy trèng cuén thay thÕ.

- T¹i vÞ trÝ thi c«ng èng ®· th¶ ®îc kÐo ngîc lªn tµu ®Ó hµn vµo ®Çu èng míi vµ th¶

tiÕp nh b×nh thêng.

¦u ®iÓm:

- Tèc ®é thi c«ng cao. ThÝch hîp víi cöa sè thêi tiÕt ( Weather Window) nhá

- ChÊt lîng mèi hµn, vá chèng ¨n mßn cao do ®îc thi c«ng vµ kiÓm tra t¹i nhµ m¸y.

- Cã thÓ thi c«ng kh«ng cÇn Stinger.

Nhîc ®iÓm:

- §êng kÝnh èng bÞ h¹n chÕ, thêng ®êng kÝnh tõ 10 ®Õn 16 inch.

- Kh«ng cho phÐp bäc gia t¶i cho èng

- Thi c«ng nèi cuèi èng phøc t¹p vµ tèn thêi gian.

- ChØ ¸p dông cho ®êng èng kh«ng ®îc bäc líp gia t¶i.

- CÇn ph¶i t¨ng chiÒu dµy èng ®Ó tr¸nh ®îc çc hiÖn tîng èng bÞ bÑp trong khi cuén

hoÆc th¶ èng.

IV. Ph¬ng ph¸p thi c«ng kÐo èng.

4.1 Thi c«ng b»ng ph¬ng ph¸p kÐo èng trªn mÆt ( Surface Tow ).

59

Çc ph©n ®o¹n èng ®îc nèi liªn tiÕp thµnh nh÷ng ®o¹n dµi phô thuéc vµo kh¶ n¨ng cña

tµu kÐo. §Ó duy tr× ®îc møc næi s¸t mÆt cÇn cã hÖ thèng ponton ®Ó n©ng ®ì èng. HÖ thèng

ponton t¹o thµnh nh÷ng gèi ®ì, èng ph¶i lµm viÖc nh mét dÇm liªn tôc. Çc ®o¹n èng

®îc kÐo ra vÞ trÝ thi c«ng nhê tµu kÐo vµ tµu gi÷.

¦u ®iÓm:

- Thi c«ng trªn biÓn t¬ng ®èi nhanh

- Yªu cÇu søc kÐo kh«ng qu¸ lín.

- Mäi c«ng viÖc hµn, kiÓm tra ®îc thùc hiÖn trªn bê do vËy ®êng èng cã chÊt

lîng cao.

- ChØ cÇn mét lo¹i phao phôc vô cho c«ng t¸c thi c«ng th¶ èng. Phao cã cÊu t¹o ®¬n

gi¶n.

Nhîc ®iÓm

- §ßi hái mÆt b»ng thi c«ng trªn bê lµ lín, ®é dèc cña b·i chÕ t¹o ph¶i nhá.

- Ph¶i chÕ t¹o hÖ thèng ponton vµ çc thiÕt bÞ phô trî cho c«ng t¸c l¾p ghÐp çc

ponton vµo ®êng èng.

- ViÖc thi c«ng sÏ lµ bÊt lîi khi thi c«ng tuyÕn èng xa khu vùc b·i l¾p r¸p do thêi

gian di chuyÓn trªn biÓn dµi.

- G©y c¶n trë çc ho¹t ®éng d©n sù trªn biÓn nh sù ®i l¹i cña çc tµu thuyÒn, çc

ho¹t ®éng ®¸nh ç ...vv.

4.2 Ph¬ng ph¸p kÐo èng s¸t mÆt ( Below - Surface Tow ).

§Ó h¹n chÕ bít t¸c ®éng cña sãng - dßng ch¶y vµ sù c¶n trë giao th«ng hµng h¶i, nguêi

ta bè trÝ cho èng næi çch mÆt biÓn mét kho¶ng tuú theo thiÕt kÕ nhê hÖ thèng phao n©ng vµ

hÖ thèng phao ®iÒu chØnh kho¶ng çch. C«ng t¸c kÐo èng còng sö dông tµu kÐo vµ tµu gi÷.

¦u ®iÓm:

- Thi c«ng trªn biÓn t¬ng ®èi nhanh

60

- H¹n chÕ ®îc ¶nh hëng cña sãng - dßng ch¶y

- Ýt ¶nh hëng ®Õn çc ho¹t ®éng hµng h¶i.

Nhîc ®iÓm:

- §ßi hái mÆt b»ng thi c«ng trªn bê lµ lín, ®é dèc cña b·i chÕ t¹o ph¶i nhá.

- Ph¶i chÕ t¹o hÖ thèng ponton vµ çc thiÕt bÞ phô trî cho c«ng t¸c l¾p ghÐp çc

ponton vµo ®êng èng.

- ViÖc thi c«ng sÏ lµ bÊt lîi khi thi c«ng tuyÕn èng xa khu vùc b·i l¾p r¸p do thêi

gian di chuyÓn trªn biÓn dµi.

- Ph¶i sö dông ®ång thêi hai lo¹i phao.

- Yªu cÇu søc kÐo lín h¬n ph¬ng ph¸p kÐo èng trªn mÆt.

4.3 Ph¬ng ph¸p thi c«ng kÐo èng trªn ®¸y biÓn (Bottom Tow).

Ph¬ng ph¸p nµy dùa trªn nguyªn t¾c nèi èng chung nh çc ph¬ng ph¸p kÐo ë trªn.

Trong qu¸ tr×nh kÐo, èng sÏ trùc tiÕp tiÕp xóc víi ®¸y biÓn vµ kh«ng cÇn sù hç trî cña hÖ

thèng phao n©ng.

¦u ®iÓm:

- §¬n gi¶n, kh«ng ®ßi hái çc ph¬ng tiÖn phô trî.

- Ýt chÞu t¸c ®éng cña dßng ch¶y vµ sãng.

- Khi gÆp ®iÒu kiÖn bÊt lîi vÒ thêi tiÕt cã thÓ ®Ó èng díi ®¸y biÓn mµ kh«ng sî h

háng.

- ThuËn lîi cho viÖc l¾p ®Æt tuyÕn èng.

Nhîc ®iÓm:

- Qu¸ tr×nh thi c«ng dÔ gÆp çc sù cè do va vµo çc chíng ng¹i vËt däc tuyÕn.

- Vá èng bÞ h h¹i nhiÒu trong qu¸ tr×nh kÐo èng.

- §êng èng chÞu ma s¸t lín víi ®¸y nªn cÇn cã tµu cã søc kÐo lín.

- Ph¬ng ph¸p nµy chØ thÝch hîp cho nh÷ng tuyÕn èng gÇn bê, ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt

thuËn lîi, ®¸y biÓn t¬ng ®èi b»ng ph¼ng.

4.4 Ph¬ng ph¸p thi c«ng kÐo èng s¸t ®¸y biÓn ( off-Bottom Tow ).

Ph¬ng ph¸p nµy cho phÐp kÐo èng næi trªn mÆt ®¸y biÓn mét ®o¹n gióp gi¶m bít ma

s¸t gi÷a èng vµ ®¸y, ®ång thêi vÉn gi÷ ®ùoc u ®iÓm h¹n chÕ t¸c ®éng cña sãng - dßng ch¶y

lªn èng. §Ó duy tr× ®îc ®é cao cÇn thiÕt th× ngêi ta sö dông hÖ thèng phao n©ng kÕt hîp

víi xÝch ®iÒu chØnh. Khi èng bÞ ch×m thÊp xuèng, chiÒu dµi xÝch tù do gi¶m lµm gi¶m tæng

träng lîng èng, lùc ®Èy næi sÏ lµm èng n©ng lªn vÒ vÞ trÝ c©n b»ng. NÕu èng bÞ n©ng lªn,

chiÒu dµi xÝch tù do t¨ng lµm t¨ng tæng träng lîng èng, èng sÏ ch×m xuèng vÒ vÞ trÝ c©n

b»ng.

61

¦u ®iÓm:

- Gi¶m tèi thiÓu t¸c ®éng cña m«i trêng.

- Kh«ng g©y ¶nh hëng ®Õn çc ho¹t ®éng cña tµu thuyÒn trªn biÓn.

- Yªu cÇu søc kÐo nhá h¬n ph¬ng ph¸p kÐo trªn ®¸y biÓn.

Nhîc ®iÓm:

- Ph¬ng ph¸p nµy tá ra kh«ng kinh tÕ cho nh÷ng vïng níc s©u, do ¸p lùc thuû tÜnh

lín dÉn ®Õn yªu cÇu ®é bÒn cho hÖ thèng phao lµ ®¸ng kÓ, chi phÝ hÖ phao xÝch

lín.

- Khã xö lý khi cã sù cè x¶y ra.

4.5 N¨ng lùc thi c«ng cña liªn doanh Vietsovptro

Liªn doanh cã ®ñ kh¶ n¨ng thi c«ng r¶i èng cho toµn bé tuyÕn èng:

- Tµu r¶i èng C«n S¬n ®ang trong tr¹ng th¸i tèt. Dïng cÈu derrick, 110.3 m 30.45

m.

- Tµu lÆn H¶i S¬n.

- Tµu kÐo Sao Mai.

- Tµu dÞch vô S«ng Dinh.

- Tr¹m lÆn vµ ®éi ngò çn bé thi c«ng cã kinh nghiÖm.

Yªu cÇu trang bÞ tèi thiÓu cho tµu th¶ èng.

- CÈu ®Ó di chuyÓn vËt liÖu èng.

- HÖ thèng gi¸ ®ì èng ®Ó cã thÓ cã chøa mét lîng èng tèi thiÓu trong ngµy lµm

viÖc.

- HÖ thèng xö lý èng ®Ó c¾t v¸t ®Çu èng vµ xÕp èng.

- Çc tr¹m hµn cã kh¶ n¨ng hµn roof, filler vµ cap.

- Hai bé phËn kÐo èng cã c«ng suÊt kÐo èng lín h¬n lùc kÐo tèi ®a.

- Tr¹m kiÓm tra kh«ng ph¸ huû (NDT).

- Tr¹m bäc çc chç nèi èng hiÖn trêng.

- Stinger dïng ®Ó ®ì èng trong lóc chuyÓn tiÕp èng tõ tµu xuèng ®¸y biÓn.

- Têi h¹ vµ têi n©ng èng.

- Tèi thiÓu 08 bé têi ®Ó dïng cho viÖc ®Þnh vÞ vµ di chuyÓn tµu trong qu¸ tr×nh thi

c«ng.

- HÖ thèng hoa tiªu dïng ®Ó kiÓm tra vÞ trÝ cña tµu so víi tuyÕn èng vµ thùc hiÖn b¶n

vÏ hoµn c«ng.

- Khu ¨n ë cho nh©n sù.

- Çc hÖ thèng gi¸m s¸t.

62

- Çc thiÕt bÞ phô trî trªn tµu nh m¸y ph¸t ®iÖn, kho dù tr÷ thùc phÈm, nhµ kho, bÓ

chøa níc, hÖ thèng xö lý níc th¶i.

Çc tµu kÐo vµ tµu vËn hµnh neo.

Çc tµu kÐo ph¶i cã c«ng suÊt kho¶ng 6000 m· lùc vµ cã trang bÞ têi kÐo neo kho¶ng

14000 kg. Çc tµu ph¶i cã kh¶ n¨ng tù cung cÊp nh©n sù còng nh çc thiÕt bÞ trªn tµu. Mçi

tµu ph¶i ®îc trang bÞ hÖ thèng hoa tiªu t¬ng thÝch víi hÖ thèng trªn tµu.

Tµu kh¶o s¸t.

Tµu kh¶o s¸t ph¶i ®îc trang bÞ hÖ thèng hoa tiªu t¬ng thÝch víi tµu r¶i èng, hÖ thèng

quan s¸t siªu ©m (side scan sonar ), m¸y vÏ mÆt c¾t ®¸y biÓn, m¸y ®o tõ vµ m¸y ®o ®é s©u

dïng kü thuËt ph¶n ©m.

Tµu chë vËt t.

Tµu chë vËt t ®îc dïng ®Ó chë èng vµ çc lo¹i vËt liÖu kh¸c tõ kho b·i ®Õn n¬i thi

c«ng r¶i èng. Çc tµu nµy thêng ®îc trang bÞ dµn gi÷ èng.

Tµu hËu cÇn.

Tµu hËu cÇn dïng ®Ó vËn chuyÓn nhiªn liÖu, níc ngät, thùc phÈm, èng, vËt t thiÕt bÞ

®Õn tµu r¶i èng.

63

Bµi 3. Thi c«ng nèi èng

I. Giíi thiÖu

Ngoµi çc mèi hµn nèi çc ®o¹n èng ®¬n th«ng thêng, çc mèi nèi ®êng èng ngÇm

cßn thùc hiÖn trong thi c«ng söa ch÷a, khi ®Êu nèi èng ngÇm víi èng ®øng, khi nèi èng

ngÇm víi côm van ngÇm vµ mèi nèi gi÷a çc ®o¹n èng ®Ó t¹o ra ®êng èng liªn tôc trong

qu¸ tr×nh thi c«ng ®êng èng cã sö dông nhiÒu tµu r¶i theo ph©n ®o¹n.

Çc mèi nèi cã thÓ ®îc thùc hiÖn trªn tµu hoÆc díi ®¸y biÓn cßn tuú thuéc vµo ®iÒu

kiÖn ®é s©u ®¸y biÓn, ®êng kÝnh èng vµ çc ph¬ng tiÖn phô trî cã ®îc trong qu¸ tr×nh

thi c«ng.

HiÖn trªn thÕ giíi cã tån t¹i çc ph¬ng ph¸p nèi ®iÓm cuèi cña ®êng èng nh sau:

- Ph¬ng ph¸p nèi b»ng mÆt bÝch.

- Ph¬ng ph¸p nèi b»ng hµn ë ¸p suÊt khÝ quyÓn.

- Ph¬ng ph¸p nèi b»ng hµn cao ¸p.

- Ph¬ng ph¸p nèi èng b»ng ®Çu nèi c¬ khÝ.

II. Ph¬ng ph¸p nèi èng b»ng mÆt bÝch (Flanged Methode).

MÆt bÝch ®îc nèi tríc vµo çc ®Çu èng trong qu¸ tr×nh th¶ èng. Nh÷ng ®iÓm cuèi cña

èng ®îc ®Þnh vÞ gÇn th¼ng hµng, kho¶ng çch gi÷a 2 mÆt bÝch tõ 50 ®Õn 200 ft. §Ó x¸c

®Þnh chÝnh x¸c kho¶ng çch gi÷a 2 mÆt bÝch, ngêi ta sö dông mét thiÕt bÞ cè ®Þnh t¹m thêi

cã thÓ ®iÒu chØnh ®îc. H¹ thiÕt bÞ nµy xuèng biÓn vµ b¾t cè ®Þnh t¹m thêi vµo hai mÆt

bÝch. Sau ®ã, cè ®Þnh chiÒu dµi, th¸o rêi råi n©ng thiÕt bÞ cè ®Þnh lªn tµu. Mét ®o¹n èng

trung gian (spool piece) cã chiÒu dµi phï hîp sÏ ®îc gia c«ng, h¹ xuèng ®¸y biÓn vµ sau

®ã tiÕn hµnh b¾t bul«ng ®Ó nèi liÒn 2 ®o¹n èng.

Ph¹m vi ¸p dông:

Ph¬ng ph¸p nµy thêng chØ ¸p dông cho nh÷ng lo¹i èng cã ®êng kÝnh nhá vµ trong

vïng níc n«ng. Tuy nhiªn ë trong vïng biÓn b¾c ngêi ta ®· sö dông cho èng cã ®êng

kÝnh lªn ®Õn 36 in ë ®é s©u níc 500 ft.

¦u ®iÓm:

Ph¬ng ph¸p nµy cho chi phÝ thÊp.

Nhîc ®iÓm:

- MÊt nhiÒu thêi gian thi c«ng.

- Cã thÓ bÞ rß rØ trong qu¸ tr×nh thö ¸p lùc vµ viÖc rß rØ khã bÞ ph¸t hiÖn.

III. Ph¬ng ph¸p hµn ë ¸p suÊt khÝ quyÓn ( Atmospheric Welding Methode).

64

Ph¬ng ph¸p nµy hµn çc ®o¹n èng víi nhau díi ¸p suÊt khÝ quyÓn, thùc hiÖn trªn

boong hoÆc díi ®¸y biÓn nhê sö dông khoang hµn, trong ®ã, m«i trêng ¸p suÊt thùc hiÖn

mèi hµn b»ng ¸p suÊt khÝ quyÓn. §iÒu quan träng lµ khi ¸p dông ph¬ng ph¸p nµy, cã thÓ

¸p dông quy tr×nh hµn trªn bê.

Khi thùc hiÖn hµn trªn tµu, hai ®o¹n cuèi èng ®îc n©ng lªn trªn boong, sau ®ã ®îc

hµn l¹i víi nhau vµ h¹ xuèng ®¸y biÓn. Ph¬ng ph¸p nµy yªu cÇu xµ lan n©ng çc ®o¹n cuèi

èng b»ng çc cÈu davit, gi÷ cè ®Þnh, sau ®ã hµn nèi hai ®Çu èng th«ng qua mät ®o¹n «ng

trung gian (Spool piece). ViÖc n©ng èng cÇn ®îc thùc hiÖn cÈn thËn theo quy tr×nh tÝnh

to¸n tríc ®Ó tr¸nh lµm háng èng.

Trong trêng hîp viÖc n©ng èng lªn trªn mÆt níc lµ kh«ng kh¶ thi còng nh èng ë

vïng níc s©u th× hµn ë ¸p suÊt khÝ quyÓn díi ®¸y biÓn ®îc ¸p dông. Khi ®ã cã 3 modul

®îc sö dông: Modun hµn cïng víi hÖ thèng nèi, modun hç trî, modun trung chuyÓn. Ba

modun nµy ®îc sö dông ®Ó thùc hiÖn c«ng t¸c chuÈn bÞ ®Çu èng, gia c«ng spool piece, hµn

nèi, kiÓm tra mèi hµn díi ¸p lùc khÝ quyÓn trong chu«ng hµn.

Ph¹m vi ¸p dông:

- Ph¬ng ph¸p nµy ¸p dông víi nh÷ng èng cã ®êng kÝnh nhá vµ n»m trong vïng níc n«ng.

¦u ®iÓm:

- Ph¬ng ph¸p nµy cho chÊt lîng mèi hµn cao.

Nhîc ®iÓm:

- Ph¬ng ph¸p nµy bÞ h¹n chÕ ¸p dông vÒ ®êng kÝnh èng vµ dé s©u níc t¬ng ®èi nhá.

IV. Hµn cao ¸p ( Hyperbaric Welding ).

NhiÒu ®êng èng cã chiÒu dµi lín ë biÓn B¾c ®îc thi c«ng b»ng nhiÒu tµu th¶ èng

cïng lóc vµ sau ®ã dïng ph¬ng ph¸p hµn cao ¸p ®Ó nèi çc ®o¹n èng l¹i víi nhau. Quy

tr×nh thùc hiÖn nh sau:

- Hai ®Çu èng ®îc r¶i chång lªn nhau 1 ®o¹n

- Kª cao hai ®Çu èng kho¶ng 1m b»ng bao çt.

- Mét gi¸ ®Þnh híng lín cã chiÒu dµi kho¶ng 20m- nÆng 175 tÊn ®Æt lªn vµ g¾n vµo

èng

- Buång hµn ®îc h¹ xuèng, g¾n vµo hai ®Çu èng.

- Nót kÝn hai ®Çu èng vµ b¬m níc khái buång hµn

- Thî hµn – lÆn vµo buång hµn, lµm kh« èng, c¾t èng sao cho 2 ®Çu èng s¸t nhau.

§o¹n nèi trung gian ®îc chuÈn bÞ tríc cã chiÒu dµi kho¶ng 1m

- Hµn nèi hai ®Çu èng th«ng qua ®o¹n trung gian. Mèi hµn ®îc thùc hiÖn ®óng tiªu

chuÈn vµ kiÓm tra b»ng tia X quang.

65

øng dông vµ u nhîc ®iÓm:

- §©y lµ ph¬ng ph¸p dïng phæ biÕn ë biÓn B¾c n¬i cã ®é s©u lín kh«ng thÓ n©ng

èng lªn

- ThÝch hîp dïng ®Ó thi c«ng ®êng kÝnh èng < 36”, ë ®é s©u níc <1000ft

- Tuy nhiªn cã nhîc ®iÓm lµ thùc hiÖn tèn thêi gian vµ chi phÝ cao do yªu cÇu thiÕt

bÞ chuyªn dông, tµu cÈu hç trî, thî cã tr×nh ®é ®Æc biÖt

V. Sö dông mèi nèi c¬ khÝ.

Mét sè mèi nèi c¬ khÝ (sö dông c¬ cÊu kÑp, kh«ng cÇn hµn) ®· ®îc chÕ t¹o s½n ®Ó nèi

èng th¼ng. HiÖn nay cã mét sè thiÕt bÞ nèi c¬ khÝ sau:

- Big-inch Marine systems

- Gripper Riser systems

- Hydrotech Riser Systems


- Chi phÝ thÊp, thi c«ng nhanh h¬n ph¬ng ph¸p hµn cao ¸p

- Ýt bÞ ¶nh hëng bëi thêi tiÕt

- ThÝch hîp víi mäi ®é s©u

- H¹n chÕ cña ph¬ng ph¸p lµ thiÕt bÞ cÇn ®îc ®Æt hµng chÕ t¹o theo kÝch thíc cô

thÓ cña ®êng èng nªn chi phÝ cao.

66

BµI 4. Thi c«ng èng ®øng.

Thi c«ng riser gåm hai néi dung: l¾p ®Æt èng ®øng vµo jacket vµ nèi èng ngÇm víi èng

®øng.

I. Ph¬ng ph¸p thi c«ng l¾p ®Æt èng ®øng lªn khèi ch©n ®Õ

Riser ®îc g¾n vµo çc thanh dµn trªn mÆt khèi ch©n ®Õ th«ng qua çc kÑp sö dông

bul«ng. VÞ trÝ kÑp vµ cÊu t¹i cña nã cÇn ®îc tÝnh to¸n tríc khi thiÕt kÕ riser.

§Ó l¾p ®Æt riser lªn kÕt cÊu ®Õ cã hai ph¬ng ph¸p sau :

1.1 Thi c«ng l¾p ®Æt Riser ®ång thêi víi viÖc chÕ t¹o khèi ch©n ®Õ.

Thi c«ng theo lo¹i nµy lµ èng ®øng ®îc l¾p ®Æt cïng víi çc thanh dµn t¹i vÞ trÝ thiÕt

kÕ ngay t¹i b·i l¾p r¸p chÕ t¹o khèi ch©n ®Õ.

¦u ®iÓm:

- Thêi gian thi c«ng nhanh vµ ®¬n gi¶n.

- ChÊt lîng thi c«ng cao.

Nhîc ®iÓm:

- Thi c«ng theo kiÓu nµy chØ ¸p dông cho nh÷ng dµn míi x©y dùng víi riser ®îc dù

trï thiÕt kÕ tríc.

- ViÖc tiÕn hµnh nèi èng ®øng víi èng ngÇm ph¶i thùc hiÖn díi biÓn nªn cã thÓ khã

kh¨n h¬n.

1.2. Thi c«ng Riser ®îc tiÕn hµnh cïng víi thi c«ng r¶i èng.

Theo ph¬ng ph¸p nµy, riser ®îc chÕ t¹o vµ thi c«ng cïng víi thi c«ng r¶i èng ngÇm.

C«ng t¸c l¾p ®Æt riser lªn jacket vµ nèi riser víi èng ngÇm ®îc thùc hiÖn cïng lóc, thêng

lµ sau khi r¶i xong èng ngÇm.

ViÖc ®a riser vµo vÞ trÝ trªn khèi ch©n ®Õ thêng ®îc thøc hiÖn b»ng tµu cÈu kÕt hîp

víi çc puly ®Þnh vÞ vµ têi kÐo.

¦u ®iÓm:

- Chñ ®éng thi c«ng ®èi víi çc ®êng èng míi.

Nhîc ®iÓm:

- C«ng t¸c thi c«ng tèn thêi gian vµ chi phÝ.

- ChÊt lîng thi c«ng kh«ng ®¶m b¶o nh thi c«ng cïng víi jacket.

- CÇn sö dông tµu chuyªn dông.

67

II. Thi c«ng nèi èng Riser víi ®êng èng ngÇm.

2.1 Nèi èng b»ng mÆt bÝch

Sö dông ph¬ng ph¸p nèi mÆt bÝch víi hai ®o¹n èng cÇn nèi lµ riser vµ ®Çu èng ngÇm.

Theo ®ã, èng ®øng vµ ®Çu èng ngÇm ®îc g¾n s½n mÆt bÝch, sau ®ã nèi èng ngÇm víi èng

®øng b»ng mÆt bÝch nh ®· tr×nh bµy ë bµi tríc.

Ph¬ng ph¸p nµy sö dông ®îc trong c¶ hai trêng hîp khi riser ®· ®îc l¾p tríc

trªn dµn hoÆc thi c«ng l¾p riser cïng víi thi c«ng r¶i èng.

2.2. Nèi èng ngÇm víi èng ®øng b»ng ph¬ng ph¸p hµn trªn mÆt níc

Ph¬ng ph¸p nµy sö dông khi ®ång thêi r¶i èng vµ l¾p èng ®øng. Quy tr×nh thùc hiÖn

nh sau:

- èng ngÇm ®îc th¶ ®Õn s¸t dµn

- Tµu th¶ èng dïng cÈu Davit cã thÓ kÕt hîp víi phao ®a èng ngÇm lªn boong.

èng ngÇm ®¬c hµn nèi víi ®o¹n èng cong, sau ®ã hµn èng ®øng víi èng cong.

- CÈu èng ®øng vµ èng ngÇm s¸t vµo dµn cã sù hç trî cña çp vµ puly ®Þnh vÞ.

- Cè ®Þnh èng ®øng vµo dµn b»ng kÑp


- Cã thÓ sö dông víi èng cã ®êng kÝnh 30”, t¹i ®é s©u ®Õn kho¶ng 110m.

- Kh¸ phæ biÕn ë ViÖt Nam

- Cã u ®iÓm lµ ®¬n gi¶n vµ chi phÝ thÊp

2.3. Ph¬ng ph¸p èng ch÷ J thuËn.

Néi dung ph¬ng ph¸p nh sau:

- Mét èng h×nh ch÷ J ®îc ®Æt s½n trªn thµnh Jacket

- Hµn ®Çu kÐo vµo cuèi èng ngÇm

- èng ngÇm ®îc kÐo qua èng ch÷ J lªn thîng tÇng b»ng çp vµ cÈu hoÆc têi bè trÝ

trªn thîng tÇng

- Th«ng thêng miÖng ch÷ J ®Æt cao h¬n ®¸y biÓn mét ®o¹n ®Ó gi¶m bít ®é cong

cña èng ngÇm

- Cã thÓ kÐo cïng lóc nhiÒu èng ngÇm qua 1 J tube

- NhiÒu J tube kh¸c nhau cã thÓ ®îc chÕ t¹o s½n cïng víi Jacket.


- Lµ ph¬ng ph¸p thÝch hîp ë cïng níc s©u

- CÇn lu ý vÊn ®Ò ¨n mßn cña èng

- H¹n chÕ cña ph¬ng ph¸p lµ ®é bÒn cña èng ngÇm khi kÐo qua J tube vµ ¶nh

hëng cña qu¸ tr×nh kÐo lªn kÕt cÊu jacket.

68

2.4. Ph¬ng ph¸p èng ch÷ J ngîc.

Néi dung ph¬ng ph¸p nh sau:

- T¬ng tù nh ph¬ng ph¸p èng ch÷ J, chØ kh¸c lµ èng ®îc kÐo theo chiÒu ngîc

l¹i tõ Topside xuèng ®¸y biÓn

- Søc kÐo ®îc cung cÊp b»ng tµu kÐo

- Ph¬ng ph¸p cã h¹n chÕ lµ tèc ®é thi c«ng chËm vµ c¶n trë çc ho¹t ®éng kh¸c

trªn topside. èng ®îc thi c«ng b»ng ph¬ng ph¸p nµy thêng ph¶i nhá (<12”) vµ

kh«ng bäc bª t«ng.

2.5. Ph¬ng ph¸p guèc uèn

Ph¬ng ph¸p nµy ®îc h·ng Shell ph¸t triÓn vµ sö dông ë biÓn B¾c. Guèc uèn lµ thiÕt bÞ

cã h×nh cong ®Òu ®îc l¾p s½n c¹nh ®¸y khèi ch©n ®Õ. Khi sö dông ph¬ng ph¸p nµy th×

èng ngÇm ®îc dïng lu«n lµm èng ®øng.

Tr×nh tù:

- Th¶ èng ngÇm vît qu¸ Platform

- KÐo ®Çu èng ngÇm ®Õn vÞ trÝ th¼ng ®øng qua guèc uèn. Guèc uèn cã t¸c dông ®Þnh

h×nh èng ngÇm theo h×nh d¹ng mong muèn.

- Cè ®Þnh èng vµo Platform b»ng kÑp

¦u ®iÓm:

- øng dông ®îc ë vïng níc s©u

- Kh«ng cÇn dïng thî lÆn

69

Bµi 5. Thi c«ng hµo ®Æt èng

I. Kh¸i niÖm

1.1 Môc ®Ých

Trong nhiÒu trêng hîp èng ®îc ®Æt trong hµo vµ ®îc vïi ®Êt lÊp kÝn. BiÖn ph¸p nµy

nh»m môc ®Ých:

+ Tr¸nh t¸c ®éng tõ çc ho¹t ®éng cña tµu bÌ (th¶ neo, ®¸nh ç...)

+ T¨ng sù æn ®Þnh vÞ trÝ cña ®êng èng chèng l¹i çc t¸c ®éng m«i trêng.

+ T¨ng kh¶ n¨ng gi÷ nhiÖt cña ®êng èng.

1.2 Ph©n lo¹i

Tuú theo thêi ®iÓm thi c«ng vµ néi dung thi c«ng, cã çc çch ph©n lo¹i sau:

+ Theo thêi ®iÓm:

§µo hµo tríc khi th¶ èng

§µo hµo sau khi th¶ èng

+ Theo çch tiÕn hµnh:

ChØ ®µo hµo vµ ®Æt èng nhng kh«ng lÊp

§µo hµo ®ång thêi víi vïi èng

+ Theo t¬ng quan thêi gian víi thi c«ng th¶ èng:

§µo hµo tríc

§µo hµo sau

§µo hµo ®ång thêi

1.3 Çc th«ng sè cña hµo

A - ®é s©u cña hµo

B - ®é s©u ch«n èng ë mÆt díi

C - ®é s©u ch«n èng ë mÆt trªn

Cp - ®é s©u vïi èng

ChiÒu s©u vïi èng phô thuéc vµo çc yÕu tè sau:

+ Lùc thuû ®éng

+ Çc hiÖn tîng g©y biÕn ®æi ®Þa h×nh ®¸y nh sãng çt, xãi ...

+ Ho¹t ®éng th¶ neo cña tµu thuyÒn.

+ Ho¹t ®éng ®¸nh b¾t ç

+ §Þa chÊt ®¸y biÓn.

T¸c ®éng cña neo tµu vµ líi ®¸nh ç lªn ®êng èng thêng ®îc quan t©m nhiÒu nhÊt.

70

II. T¸C §éng cña neo vµ líi ®¸nh ç lªn ®êng èng biÓn

21. Çc lo¹i líi ®¸nh ç

- Beam trawling : líi ®¸nh ç th©n dÑt, miÖng líi ®îc më b»ng mét dÇm thÐp th¼ng.

Hai ®Çu dÇm cã hai bµn trît nèi víi d©y kÐo trªn tµu

- Otter trawling : líi ®¸nh ç th©n trßn sèng díi ®¸y biÓn. §Ønh miÖng líi ®îc n©ng

khái mÆt ®¸y vµi mÐt b»ng çc phao, ®¸y miÖng líi ch×m s¸t ®¸y do ®îc g¾n vËt nÆng.

MiÖng líi ®îc gi÷ më b»ng lùc thuû ®éng t¸c dông lªn hai tÊm v¸n hai bªn.

2.2 T¸c ®éng cña líi ®¸nh ç lªn ®êng èng.

- Va ch¹m : t¸c ®éng xung quanh do va ch¹m ban ®Çu cña líi lªn ®êng èng.

- T¸c ®éng cña bµn trît hay tÊm miÖng líi khi kÐo lª qua ®êng èng.

- Mãc : x¶y ra nÕy bµn trît hay tÊm miÖng líi m¾c vµo èng, kÐo èng ®i mét ®o¹n

nhÊt ®Þnh.

71

72

2.3 T¸c ®éng cña neo

S¬ ®å ®é lón vµ kÐo cña neo:

- Phase 1: neo lón xuèng trong ®Êt

- Phase 2: kÐo c¨ng d©y neo

73

- Phase 3: çnh neo g©y lùc c¶n ngang

§é lón cña neo theo träng lîng vµ lo¹i ®Êt

74

III. Çc ph¬ng ph¸p ®µo hµo.

3.1. Ph¬ng ph¸p phun níc (Jetting Method):

§©y lµ ph¬ng ph¸p phæ biÕn nhÊt thÕ giíi. Cho tíi nay ®· cã nhiÒu c¶i tiÕn.

Néi dung ph¬ng ph¸p:

- Sö dông mét tµu kÐo di chuyÓn b»ng neo tr¹ng bÞ m¸y nÐn ¸p lùc cao, hÖ thèng

èng dÉn níc hoÆc kh«ng khÝ xuèng xe trît díi ®¸y biÓn. Trªn xe trît bè trÝ

gi¸ ®ì èng, ®Çu phun vµ ®Çu hót.

- Xe trît phôt níc – kh«ng khÝ ®Ó t¹o hµo díi hai h×nh thøc:

+ Khèi lîng nhiÒu - ¸p lùc thÊp

+ Khèi lîng thÊp - ¸p lùc cao

- Hµo t¹o ra lµ hµo hë.

75


- ¸p dông tèt trong ®iÒu kiÖn ®Êt ®¸y biÓn lµ sÐt

- Tèc ®é thi c«ng cao

- Kh«ng thuËn lîi khi thi c«ng níc s©u

- Gi¸ thµnh cao

- Phô thuéc thiÕt bÞ

- Nh¹y víi t¸c ®éng cña dßng ch¶y

- L¹c t¸c dông lªn ®êng èng cao

3.2 M¸y ®µo hµo tù hµnh

M¸y c¾t tù hµnh lµ thiÕt bÞ tiªn tiÕn dïng ®Ó thi c«ng ®µo hµo. Çc m¸y nµy cã chung

nguyªn t¾c lµ ho¹t ®éng tù hµnh díi ®¸y biÓn, ®iÒu khiÓn tõ trªn tµu. ThiÕt bÞ c¾t cã thÓ lµ

phôt níc cao ¸p, lìi c¾t c¬ häc, hoÆc lµ dïng lìi cµy. Trªn mét m¸y ®µo tù hµnh cã thÓ

trang bÞ nhiÒu thiÕt bÞ ®µo - c¾t kh¸ch nhau. Sau ®©y lµ mét sè m¸y ®µo hµo tù hµnh theo

thèng kª n¨m 1998.

76

3.3. Ph¬ng ph¸p ho¸ láng nÒn ®Êt (Fluidization Method)

Ph¬ng ph¸p nµy ®îc sö dông víi nÒn ®Êt kh«ng dÝnh (çt, ®Êt sÐt pha...), n¬i mµ çc

ph¬ng ph¸p kh¸c kh«ng hiÖu qu¶.

Néi dung ph¬ng ph¸p dùa trªn nguyªn t¾c ®a mét lîng níc lín vµo ®Êt quanh

èng, nhê ®ã lµm gi¶m dung träng cña ®Êt vµ cho phÐp èng ch×m xuèng. Lîi ®iÓm næi bËt

cña ph¬ng ph¸p lµ trong qu¸ tr×nh ho¸ láng ®Êt nÒn th× èng ®îc bao phñ hoµn toµn trong

®Êt çt ®¸y biÓn, t¹o ra sù b¶o vÖ rÊt hoµn h¶o.

Bè trÝ çc thiÕt bÞ tr×nh bµy trong h×nh vÏ díi ®©y.

77

3.4. Ph¬ng ph¸p cµy

Dïng tµu cã kÐo theo 1 lìi cµy rÊt lín t¹o r·nh (Plowing Method).

KÝch thíc cña lìi cµy thuéc kÝch thíc hµo.

Çc ph¬ng ph¸p ®µo hµo b»ng cµy:

+ Ph¬ng ph¸p cµy tríc: t¹o r·nh råi míi th¶ èng: ph¬ng ph¸p nµy ¸p dông víi èng

cã ®êng kÝnh lín.

Nhîc ®iÓm:

- Kh«ng dïng ë khu vùc cã ®é s©u níc lín.

- NÕu ®¸y biÓn cã sù vËn ®éng bïn çt m¹nh hµo bÞ lÊp nhanh

+ §µo hµo ®ång thêi víi th¶ èng: sö dông tµu th¶ èng mµ ë cuèi Stinger cã g¾n lìi

cµy. Çch nµy chØ ¸p dông ë vïng níc n«ng.

+ §µo hµo sau khi th¶ èng: sö dông tµu kÐo lìi cµy ®Ó t¹o hµo ngay bªn díi ®êng

èng ®· ®îc th¶.

78

79

Ch¬ng IV. Chèng ¨n mßn

Bµi 1. Tæng quan

I. Vai trß cña viÖc chèng ¨n mßn trong thiÕt kÕ c«ng tr×nh ®êng

èng biÓn

Theo sè liÖu qu¶n lý vµ gi¸m s¸t trong c«ng nghiÖp dÇu khÝ cña c¬ quan gi¸m s¸t c«ng

nghÖ quèc gia Nga, nguyªn nh©n g©y h háng ®êng èng biÓn chiÕm tû lÖ nh sau:

- Háng hãc do kÕt qu¶ cña çc t¸c ®éng ngoµi (ngÉu nhiªn) chiÕm: 33%.

- Háng hãc trong thiÕt kÕ vµ l¾p ®Æt: 24%

- ¨n mßn do m«i trêng bªn ngoµi: 20%

- Háng hãc èng trong ®iÒu kiÖn s¶n xuÊt t¹i nhµ m¸y: 17%

- Kh«ng tu©n theo quy tr×nh khai th¸c: 6%

Nh vËy, vÊn ®Ò ¨n mßn lµ mét trong nh÷ng nguyªn nh©n chÝnh g©y h háng ®êng

èng. Trong khi ®ã, sù an toµn cña c«ng tr×nh ®êng èng biÓn cã tÇm quan träng ®Æc biÖt.

H háng ®êng èng dÉn tíi tæn thÊt vÒ con ngêi, vÒ kinh tÕ vµ ®Æc biÖt lµ « nhiÓm m«i

trêng. V× vËy, c«ng t¸c chèng ¨n mßn ®îc quan t©m ®Æc biÖt c¶ trong giai ®o¹n thiÕt kÕ

lÉn thi c«ng vµ vËn hµnh ®êng èng.

II. M«i trêng g©y ¨n mßn ®êng èng

2.1 M«i trêng trong èng

M«i trêng bªn trong èng phô thuéc trùc tiÕp vµo thµnh phÇn chÊt truyÒn dÉn trong

èng cã tÝnh x©m thùc cao hay thÊp. VËn tèc vµ nhiÖt ®é dßng truyÒn dÉn còng cã ¶nh hëng

trùc tiÕp ®Õn tèc ®é ¨n mßn. Çc hîp chÊt l¾ng ®äng t¹o nªn çc hiÖn tîng gØ sÐt trong èng

t¹o ®iÒu kiÖn cho sù ph¸t triÓn qu¸ tr×nh ¨n mßn côc bé t¹i nh÷ng khu vùc nµy.

Thµnh trong cña èng dÉn dÇu khÝ bÞ ¨n mßn chñ yÕu bëi çc nguyªn nh©n sau:

- Lîng khÝ H2S, CO lÉn trong dÇu khÝ.

- Lîng khÝ O2…

§èi víi ®êng èng dÉn níc biÓn, dÇu vµ khÝ, kÕt qu¶ ph©n tÝch tÝnh chÊt ho¸ lý cña

níc biÓn cho biÕt trong níc biÓn cã chøa nhiÒu lo¹i muèi hoµ tan, ion clo, ion sunfat,

kho¶ng 7mg/l oxy hoµ tan … §ã lµ m«i trêng ¨n mßn rÊt m¹nh.

80

2.2 M«i trêng ngoµi èng

§êng èng ngÇm ®Æt trùc tiÕp trong m«i trêng níc biÓn nªn tèc ®é ¨n mßn phô

thuéc vµo ®Æc ®iÓm ho¸ häc cña níc biÓn vµ vÞ trÝ cña tuyÕn èng:

- §é mÆn cña níc biÓn

- NhiÖt ®é cña níc biÓn

- §iÖn trë riªng cña níc biÓn

- §é s©u ®¸y biÓn mµ tuyÕn èng ®i qua

81

Bµi 2. Chèng ¨n mßn trong èng

Ph¬ng ph¸p1: Sö dông th¸p hót ch©n kh«ng, níc biÓn tríc khi cho vµo ®êng èng sÏ

qua th¸p hót ch©n kh«ng, toµn bé khÝ sÏ bÞ t¸ch khái níc.

Ph¬ng ph¸p2: Sö dông çc ho¸ chÊt ®Æc chñng ®Ó phun vµo trong lßng èng.

Phun ho¸ chÊt ®Ó diÖt vi khuÈn trong níc biÓn. §Ó gi¶m ho¹t tÝnh cña vi khuÈn sö dông

çc chÊt diÖt khuÈn lµ ''Troskil 5407'' cña h·ng Seatros, ''TX1400'' cña Travis, ''RX-270''

cña Roemex. LiÒu lîng ''Troskil 5407'' ®èi víi hÖ thèng b¬m níc duy tr× ¸p suÊt vØa,

hÖ thèng thu gom vµ xö lý dÇu ®îc giíi thiÖu lµ 700g/m3 trong 3 giê, çch 10 ngµy mét

lÇn.

Phun ho¸ chÊt ®Ó khö bít lîng O2 trong níc biÓn. §Ó khö oxy trong níc sö dông çc

chÊt khö nh ''Scavtreat'' cña h·ng Seatros, ''TX-1109'' cña h·ng Travis. LiÒu lîng

thêng dïng lµ 10 mg/l ®Ó khö 1 mg/l oxy hoµ tan.

Phun mét lo¹i ho¸ chÊt øc chÕ ¨n mßn, cã thÓ sö dông ''Corrtreate 77'' cña h·ng Seatros

liÒu lîng kh«ng ®æi50 g/m3. Lo¹i nµy sÏ hoµ tan trong níc vµ t¹o ra mét líp mµng

máng dÝnh b¸m vµo thµnh èng, çch ly thµnh èng víi m«i trêng ¨n mßn.

82

Bµi 3. Chèng ¨n mßn ngoµi èng

I. Chèng ¨n mßn chñ ®éng

HiÖn tîng ¨n mßn b¶n chÊt lµ ph¶n øng ®iÖn ho¸ cña kim lo¹i hoÆc hîp kim cïng víi

m«i trêng xung quanh mµ kÕt qu¶ lµ lµm mÊt mét phÇn kim lo¹i hay hîp kim ®ã. Mét

phÇn trong kim lo¹i cã xu huíng trë thµnh d¬ng cùc (anodic) vµ phÇn kh¸c trë thµnh cùc

©m (cathodic). T¹i d¬ng cùc, kim lo¹i bÞ hoµ tan vµ hiÖn tîng ¨n mßn x¶y ra. Qu¸ tr×nh

nµy cã thÓ bÞ ng¨n chÆn b»ng çch lµm cho vïng anodic vµ cathodic cã cïng (hoÆc gÇn)

mét ®iÖn thÕ. Ph¬ng ph¸p nh vËy gäi lµ chèng ¨n mßn ®iÖn ho¸ hay chèng ¨n mßn chñ

®éng. Ph¬ng ph¸p nµy chia ra hai çch chÝnh lµ dïng anode hy sinh vµ ph¬ng ph¸p dßng

®iÖn ¸p ngoµi.

1.1 Ph¬ng ph¸p b¶o vÖ b»ng anode hy sinh:

Ph¬ng ph¸p nµy sö dông anode - çc kim lo¹i hÆc hîp kim cã ®iÖn thÕ thÊp h¬n ®iÖn

thÕ cña kim lo¹i cÇn b¶o vÖ trong m«i trêng ¨n mßn.

§Æc tÝnh cña anode:

- Khèi lîng tÞnh cña anode hy sinh.

- Khèi lîng cña anode hy sinh kÓ c¶ lâi.

- D¹ng anode.

- §Æc trng kÝch thíc cña anode.

- §iÖn thÕ lµm viÖc cña anode.

- Dung lîng ®iÖn ho¸ thùc tÕ.

Çc lo¹i anode thêng ®îc sö dông:

- Anode h×nh b¸n khuyªn “Half shell bracelet” thêng ®îc sö dông cho nh÷ng ®êng

èng bäc gia t¶i.

- KiÓu h×nh trô: “Slender stand - off”, KiÓu h×nh thang: “Elongated flush mounted”

®îc sö dông cho nh÷ng lo¹i c«ng tr×nh kh«ng bäc líp gia t¶i ph©n bè.

- VËt liÖu ®Ó chÕ t¹o anode thêng lµ nh«m, kÏm hoÆc hîp kim cña nh«m vµ kÏm.

Trong 3 lo¹i h×nh Anode hy sinh ®· giíi thiÖu ë trªn th× lo¹i Anode h×nh b¸n khuyªn

lµ hay ®îc ¸p dông cho çc c«ng tr×nh ®êng èng h¬n c¶ do çc ®Æc tÝnh thÝch hîp sau:

- H×nh d¹ng mÆt c¾t h×nh vµnh khuyªn thÝch hîp l¾p ®Æt vµo ®êng èng tiÕt diÖn trßn.

ChiÒu dµy cña Anode d¹ng nµy thêng ®îc chÕ t¹o cã chiÒu dµy b»ng chiÒu dµy líp

bäc bª t«ng.

- T¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi trong thi c«ng th¶ èng.

- Do l¾p s¸t v¸o bÒ mÆt ngoµi cña èng nªn chóng kh«ng bÞ ph¸ huû do çc ho¹t ®éng

th¶ neo hay kÐo líi ®¸nh b¾t ç cña tµu thuyÒn ngoµi kh¬i.

83

¦u ®iÓm:

- Ph¬ng ph¸p nµy cho kÕt qu¶ chèng ¨n mßn nh mong muèn.

- L¾p ®Æt ®¬n gi¶n.

- Nguyªn vËt liÖu ®¬n gi¶n.

Nhîc ®iÓm:

- Trong ®iÒu kiÖn biÓn lu«n cã sinh vËt sèng ký sinh, do vËy bÒ mÆt anode bÞ che phñ

lµm gi¶m kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn nh mong muèn.

- Ph¶i kh¶o s¸t ®Þnh kú ®Ó ®¸nh gi¸ l¹i kh¶ n¨ng cßn, chèng ¨n mßn cña anode.

1.2 Ph¬ng ph¸p b¶o vÖ ®iÖn ho¸ b»ng dßng ®iÖn ¸p nguån

Ph¬ng ph¸p nµy dùa vµo hiÖn tîng ¨n mßn ®iÖn ho¸ cña kim lo¹i mµ nguån ®iÖn

®îc thiÕt kÕ nh»m triÖt tiªu dßng ®iÖn ¨n mßn. Nguån ®iÖn thêng lµ nguån AC th«ng

thêng ®îc chuyÓn sang dßng mét chiÒu. Cùc ©m ®îc ®a vµo ®êng èng. Cùc d¬ng nèi

víi anode ngoµi. VËt liÖu lµm anode thêng lµ platin – titanium- niobium cho m«i trêng

níc biÓn hoÆc graphit-silicon-s¾t cho m«i trêng cã ®Êt vµ níc.

¦u ®iÓm:

- Chñ ®éng trong c«ng t¸c chèng ¨n mßn.

- §é an toµn cao .

Nhîc ®iÓm:

- Yªu cÇu sù theo dâi vËn hµnh chuyªn nghiÖp. §Æc biÖt lµ çc ®iÓm nèi gi÷a d©y dÉn

víi èng, d©y dÉn víi anode cÇn ®îc kiÓm tra cÈn thËn.

- Phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn vÝ trÝ vËt b¶o vÖ so víi nguån ®iÖn, do vËy rÊt khã cho viÖc

b¶o vÖ nh÷ng c«ng tr×nh ch¹y dµi, xa khu vùc cã kh¶ n¨ng cung cÊp nguån ®iÖn æn

®Þnh.

- Khã kiÓm so¸t hÖ thèng chèng ¨n mßn theo lo¹i nµy.

II. Chèng ¨n mßn bÞ ®éng

Chèng ¨n mßn bÞ ®éng lµ ph¬ng ph¸p t¹o sù çch li gi÷a vËt cÇn chèng ¨n mßn víi

m«i trêng cã tÝnh ¨n mßn b»ng çc lo¹i vËt liÖu bäc bªn ngoµi ®êng èng.

§Æc ®iÓm cña vËt liÖu chèng ¨n mßn:

- B¸m dÝnh tèt, cã kh¶ n¨ng chèng l¹i çc t¸c ®éng cña m«i trêng.

- Cã kh¶ n¨ng chèng l¹i çc t¸c ®éng ho¸ häc, vËt lý, cã tÝnh chèng l·o ho¸.

- Cã kh¶ n¨ng chèng çc t¸c ®éng c¬ häc ®Ó ®¶m b¶o tÝnh çch li cña líp b¶o vÖ.

- Lµm viÖc ®îc trong m«i trêng thiÕt kÕ.

- Cã tÝnh t¬ng thÝch ho¸ häc víi çc líp bäc kh¸c nhau vµ b¶n th©n vËt cÇn chèng ¨n

mßn.

¦u ®iÓm:

84

- VËt liÖu b¶o vÖ rÊt ®a d¹ng, h×nh thøc b¶o vÖ ®¬n gi¶n.

- ThÝch hîp cho viÖc b¶o vÖ çc c«ng tr×nh n»m trong vïng khÝ quyÓn biÓn vµ trong

ph¬ng ph¸p b¶o vÖ kÕt hîp.

Nhîc ®iÓm:

- Ph¬ng ph¸p nµy kh«ng hoµn toµn ®¶m b¶o kh¶ n¨ng che phñ kÝn hoµn toµn vËt cÇn

b¶o vÖ do cã sù va ch¹m trong qu¸ tr×nh thi c«ng, do vËy ®é an toµn kh«ng cao.

Mét sè lo¹i vËt liÖu s¬n bäc chèng ¨n mßn phæ biÕn:

- Glass flake epoxy

- Fussion Bouded epoxy

- Coal tar epoxy

- Intumescent epoxy

- Asphalt Enamel

- Fussion bouded epoxy kÕt hîp Adhesive + Polyethylene (hoÆc Polypropylene)

- Cao su PolyChloprene

- Cao su chuyªn dông Neoprene...

NhËn xÐt:

- Çc lo¹i s¬n Coal tar epoxy, Fussion Bouded epoxy, Glass flake epoxy ®îc chÕ t¹o

trªn c¬ së nhùa epoxy biÕn tÝnh, lo¹i Glass flake epoxy cßn cã chøa çc sîi thuû tinh

cã çc ®Æc tÝnh chèng ¨n mßn cao còng nh cã ®é bÒn tèt díi çc t¸c ®éng c¬ häc.

Tuy nhiªn, h¹n chÕ lµ thêi h¹n lµm viÖc cña çc lo¹i s¬n nµy chØ xÊp xØ 10 n¨m.

- Çc lo¹i Intumescent epoxy, Asphalt Enamel kh«ng nh÷ng gi÷ ®îc çc u ®iÓm ®·

tr×nh bµy ë trªn mµ cßn cã tuæi thä cao ®¸p øng ®îc yªu cÇu cña c«ng tr×nh ®êng

èng quan träng.

- Lo¹i cao su chuyªn dông Neoprene ®· ®îc ¸p dông thµnh c«ng víi vai trß bäc

chèng ¨n mßn ë vïng dao ®éng sãng cña çc Riser ë çc dµn èng ®øng trong c«ng

tr×nh ®êng èng R¹ng §«ng - B¹ch Hæ.

III. B¶o VÖ kÕt hîp

Ph¬ng ph¸p nµy kÕt hîp ®îc c¶ viÖc chèng ¨n mßn b»ng s¬n phñ vµ chèng ¨n mßn

b»ng ®iÖn ho¸.

¦u ®iÓm:

- Ph©n bè dßng ®iÖn b¶o vÖ tèt h¬n.

- Kinh tÕ h¬n çc ph¬ng ph¸p riªng lÎ.

- Tr¸nh ®îc nh÷ng h¹n chÕ cña çc ph¬ng ph¸p trªn khi dïng riªng lÎ.

- Gi¶m tèc ®é hoµ tan anode.

85

Ch¬ng V. §êng èng trªn bê

Bµi 1. sè liÖu ®Çu vµo phôc vô cho thiÕt kÕ

I. Sè liÖu tù nhiªn

Sè liÖu ®Þa h×nh, ®Þa chÊt däc theo tuyÕn.

Sè liÖu vÒ m«i trêng.

II. Yªu cÇu vÒ c«ng nghÖ

- ¸p suÊt ®Çu vµo :

- ¸p suÊt ®Çu ra :

- NhiÖt ®é ®Çu vµo :

- NhiÖt ®é ®Çu ra :

- Lu lîng khÝ :

- §êng kÝnh èng :

- Tuæi thä c«ng tr×nh:

- ChÕ ®é lµm viÖc cña c«ng tr×nh.

- Lo¹i vËt liÖu èng ®îc sö dông.

+ Khèi lîng riªng

+ Modulus ®µn håi

+ HÖ sè poisson

+ HÖ sè gi·n në theo chiÒu dµi

+ øng suÊt ch¶y nhá nhÊt

86

Bµi 2. Lùa chän tuyÕn èng trªn bê

Theo TCVN 4090-85, çc yªu cÇu c¬ b¶n trong viÖc lùa chän tuyÕn èng ph¶i dùa vµo

çc tiªu chuÈn tèi u vÒ çc mÆt sau:

Chi phÝ ®Çu t, chi phÝ sö dông tèi u.

Khèi lîng vËt t, thiÕt bÞ ®êng èng …tèi u.

Thêi gian thi c«ng nhanh nhÊt.

ViÖc vËn hµnh vµ söa ch÷a sau nµy dÔ dµng.

TuyÕn ®Æt ®êng èng ph¶i tÝnh ®Õn kh¶ n¨ng më réng sau nµy cña thµnh phè, khu

c«ng nghiÖp trong thêi gian tuæi thä cña ®êng èng.

Kh«ng ®îc ®Æt ®êng èng trong ®êng hÇm cña ®êng « t«, ®êng s¾t, ®êng çp

®iÖn, ®êng ®iÖn tho¹i, ®êng èng dÉn cña çc lo¹i vËt liÖu kh¸c.

Kh«ng ®îc ®Æt ®êng èng trªn cÇu ®êng s¾t vµ cÇu ®êng « t« çc lo¹i .

Khi thiÕt kÕ ph¶i chó ý kho¶ng çch tõ ®êng èng dÉn chÝnh ®Õn çc c«ng tr×nh, nhµ

cöa…®îc lÊy theo b¶ng 4 - TCVN 4090 - 85.

87

Bµi 3. ThiÕt kÕ kü thuËt tuyÕn èng trªn bê

I. X¸c ®Þnh chiÒu dµy èng theo ¸p lùc trong LíN NHÊT

Theo TCVN 4090-85, bÒ dµy thµnh èng x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:

PnR

DPn ng

**2

**

1 (5.3.1)

Trong ®ã:

D : ®êng kÝnh ngoµi èng, cm

P : ¸p suÊt ®Çu vµo, kg/cm2

n : hÖ sè qu¸ t¶i cña ¸p suÊt b¬m, lÊy theo b¶ng 13 TCVN 4090-85.

R1: cêng ®é tÝnh to¸n cña vËt liÖu èng, kg/cm2.

R1 = H

tc

KK

mR

*

*

1

1 (5.3.2)

m : hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña èng, lÊy theo b¶ng 1 TCVN 4090 - 85.

K1 : hÖ sè an toµn cña vËt liÖu, lÊy theo b¶ng 9 TCVN 4090-85.

KH: hÖ sè tin cËy lÊy theo b¶ng 11 TCVN 4090-85.

R1tc: cêng ®é kÐo, nÐn tiªu chuÈn cña kim lo¹i èng.

II. KiÓm tra ®é bÒn vµ ®é æn ®Þnh cña tuyÕn èng

2.1. KiÓm tra ®é bÒn vµ tÝnh æn ®Þnh cña ®êng èng ®Æt ë mÆt ®Êt

Theo TCVN 4090-85 ®iÒu kiÖn bÒn x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:

dn 2 * R1 (5.3.3)

Trong ®ã:

R1: Cêng ®é tÝnh to¸n cña vËt liÖu èng, kg/cm2.

dn: GÝa trÞ tuyÖt ®èi cña çc øng suÊt Ðp däc trôc (kg/cm2) ®îc x¸c ®Þnh theo

çc t¶i träng vµ lùc t¸c dông tÝnh to¸n

dn = - * E * t +0.25 *

trDPn ** (5.3.4)

Trong ®ã:

t : chªnh lÖch nhiÖt ®é tÝnh b»ng ( C ) khi bÞ nung nãng th× mang dÊu (+)

: hÖ sè d·n në dµi cña kim lo¹i èng,

E : m« ®un ®µn håi cña kim lo¹i èng,

n,P: nh trong c«ng thøc (5.3.1).

88

Dtr: ®êng kÝnh trong cña èng,

2 : HÖ sè tÝnh tíi tr¹ng th¸i øng suÊt hai trôc trong kim lo¹i èng, víi ( dn 0 ) th× 2 ®îc

x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:

2 =

2

1

*75.01

R

v - 0.5*1R

v (5.3.5)

Trong ®ã:

v : øng suÊt vßng sinh ra do ¸p suÊt bªn trong tÝnh b»ng (kg/cm2) vµ ®îc x¸c ®Þnh

theo c«ng thøc sau:

v =*2

** trDPn (5.3.6)

Trong ®ã:

: BÒ dµy thµnh èng, (cm)

n,P,Dtr : LÊy theo c«ng thøc (5.3.4)

2.2. KiÓm tra sù biÕn d¹ng cña ®êng èng ®Æt ë mÆt ®Êt

Theo TCVN 4090-85 ®iÒu kiÖn kiÓm tra nh sau:

vtc

tc

H

RK

C2* (5.3.7)

Trong ®ã:

vtc: Çc øng suÊt vßng sinh ra do ¸p suÊt b¬m tiªu chuÈn, x¸c ®Þnh theo c«ng thøc

sau:

vtc =

*2

* trDP (kg/cm2)

P,Dtr ,: lÊy theo c«ng thøc (5.3.6).

C : h»ng sè lÊy b»ng 0.85 ®èi víi ®êng èng lo¹i II

KH : hÖ sè ®é tin cËy lÊy theo c«ng thøc (5.3.2)

R2tc: cêng ®é tiªu chuÈn cña kim lo¹i èng,

2.3. KiÓm tra ®é bÒn vµ ®é æn ®Þnh cña ®êng èng ®Æt næi

* Theo TCVN 4090-85, ta kiÓm tra theo c«ng thøc sau:

d 4 * R2 (5.3.8)

Trong ®ã:

d : øng suÊt däc cùc ®¹i (kg/cm2) sinh ra do t¶i träng vµ lùc t¸c dông tÝnh

to¸n trong èng, ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau.

d = W

M

F

N (5.3.9)

89

Trong ®ã:

N, M: lÇn lît lµ lùc däc vµ m« men xuÊt hiÖn trong èng, ta coi kÕt cÊu cña èng lµ

dÇm liªn tôc.

q : lùc ph©n bè, kg/m (träng lîng b¶n th©n vµ t¶i träng giã).

l : kho¶ng çch gi÷a 2 trô ®ì,

4: hÖ sè tÝnh tíi tr¹ng th¸i øng suÊt hai trôc trong kim lo¹i èng, khi cã çc øng suÊt

kÐo däc d 0, th× 4 =1.

R2: cêng ®é tÝnh to¸n cña kim lo¹i èng ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:

R2 =H

tc

KK

mR

*

*

2

2

Víi: m, KH, lÊy theo c«ng thøc (5.3.1), R2 lÊy theo c«ng thøc (5.3.7)

K2 : HÖ sè an toµn cña vËt liÖu lÊy theo b¶ng 10 TCVN 4090-85, K2 =1.

90

Bµi 4. Çc d¹ng ®Þa h×nh mµ ®êng èng cã thÓ vît qua vµ çc

yªu cÇu

I. §êng èng qua ®Çm lÇy

- Chän d¹ng ®êng èng ®Æt ngÇm, trªn mÆt hay ®Æt næi tuú thuéc vµo ®é dµy cña líp

bïn, vµo møc níc vµo vïng ngËp níc vµ ph¶i so s¸nh çc chØ tiªu kinh tÕ, kü thuËt cña

çc d¹ng ®Æt ®êng èng.

- §êng èng vît qua ®Çm lÇy tèt nhÊt lµ nªn ®Ó th¼ng.

- Cho phÐp ®Æt ®êng èng trong d¶i ®Êt ®¾p víi ®iÒu kiÖn ph¶i dµn ®Òu t¶i träng lªn mÆt

bïn.

KÝch thíc tèi thiÓu cña d¶i ®Êt ®¾p nh sau:

+ §é dµy cña líp ®Êt ®¾p trªn ®êng èng kh«ng nhá h¬n 0.8 m (cã tÝnh ®Õn

®é lón)

+ ChiÒu réng trªn mÆt cña d¶i ®Êt ®¾p lÊy b»ng 1.5 ®êng kÝnh èng nhng kh«ng

nhá h¬n 1.5 m.

+ M¸i dèc cña d¶i ®Êt ®¾p lÊy tuú thuéc lo¹i ®Êt.

- Trong trêng hîp dïng ®Êt bïn ®Ó d¾p th× cÇn ph¶i èp bªn ngoµi b»ng mét líp ®Êt sÐt

dµy kho¶ng 20 cm. CÇn trång cá bªn trªn d¶i ®Êt ®¾p hoÆc cã çc biÖn ph¸p kh¸c ®Ó b¶o vÖ

d¶i ®Êt ®¾p b»ng bïn kh«ng bÞ xãi mßn, phong ho¸.

- Khi thiÕt kÕ çc d¶i ®Êt ®¾p ph¶i xem xÐt viÖc x©y dùng çc c«ng tr×nh tho¸t níc.

II. §êng èng vît qua ®êng s¾t vµ ®êng « t«

- Chän chç ®êng èng vît qua ®êng s¾t vµ ®êng « t« ë nh÷ng ®o¹n ®êng ®¾p næi

hoÆc mÆt ®êng b»ng mÆt ®Þa h×nh hai bªn. ChØ cho phÐp ®êng èng vît qua ®o¹n ®êng

tròng (mÆt ®êng thÊp h¬n ®Þa h×nh hai bªn) trong trêng hîp ®Æc biÖt cã lý do x¸c ®¸ng.

- Gãc hîp bëi ®êng èng ®êng s¾t hoÆc ®êng «t« nªn lÊy b»ng 90, nhng gãc ®ã

kh«ng ®îc lÊy nhá h¬n 60. Kh«ng cho phÐp ®Æt ®êng èng qua phÇn ®¾p næi cña nÒn

®êng. §êng èng vît qua ®êng s¾t vµ ®¬ng « t« tõ cÊp I ®Õn cÊp IV, ph¶i ®îc ®Æt

trong lång b»ng thÐp hoÆc trong ®êng hÇm cã kÝch thíc x¸c ®Þnh theo ®iÒu kiÖn thi c«ng.

CÊu t¹o cña ®o¹n vît nhng ph¶i lín h¬n ®êng kÝnh ngoµi (kÓ c¶ ®Õn vá bäc chèng gØ …)

lµ 200 mm.

- Çc ®o¹n ®êng èng vît qua ®êng «t« cÊp V vµ VI, çc ®êng «t« vµo çc xÝ

nghiÖp, çc ®êng n«ng th«n th× ph¶i ®Æt trong lång èng.

Çc ®Çu èng lång çch:

- Trôc ®êng ngoµi cïng cña ®êng s¾t quèc gia 25 m.

- Trôc ®êng ngoµi cïng cña ®êng s¾t vµo çc xÝ nghiÖp c«ng nghiÖp 15m.

91

- MÐp ®êng «t« 10 m.

* §é s©u ®Æt èng qua ®êng s¾t

- §êng ®¾p næi vµ ®êng b»ng mÆt ®Þa h×nh hai bªn, tÝnh tõ ®¸y r·nh ®Õn

®Ønh èng lång kh«ng nhá h¬n 1 m.

- §êng tròng tõ ®¸y r·nh ®Õn ®Ønh èng lång kh«ng nhá h¬n 0.5 m.

* §é s©u ®Æt ®êng èng qua ®êng «t«

- §êng ®¾p næi vµ ®êng b»ng mÆt ®Þa h×nh hai bªn, tÝnh tõ ®¸y r·nh ®Õn

®Ønh èng lång kh«ng nhá h¬n 0.8 m.

- §êng tròng tõ ®¸y r·nh ®Õn ®Ønh èng lång kh«ng nhá h¬n 0.4 m.

* §êng èng ®Æt næi trªn mÆt ®Êt

- §îc phÐp ®Æt ®êng èng dÉn chÝnh n»m næi khái mÆt ®Êt ë çc vïng:

- Vïng b·i çt, xa khu d©n c vµ çc xÝ nghiÖp c«ng nghiÖp.

- Vïng ®Çm lÇy.

- Vïng nói, vïng ®ang khai th¸c.

- Vïng cã trît lë, vïng cã ®éng ®Êt.

- Qua çc chíng ng¹i tù nhiªn, nh©n t¹o.

* Trô ®ì cña ®êng èng vît næi, lµm b»ng vËt liÖu kh«ng ch¸y, thêng cã d¹ng

sau:

- Vµnh bª t«ng cèt thÐp l¾p ghÐp

- Khung bª t«ng cèt thÐp l¾p ghÐp

- Cèt thÐp d¹ng dµn, d¹ng khung, d¹ng cét.

- §¸ héc x©y trô.

- ô ®Êt ®¾p ®Çm chÆt.

§êng èng cã thÓ tùa trªn çc gèi chuyªn dïng, hoÆc treo díi çc thanh dÇm hoÆc xµ

ngang khi vît qua cÇu ®êng bé vµ cÇu ®êng s¾t.

CÇn bäc líp çch ®iÖn, çch nhiÖt, cho ®êng èng ®Æt næi trªn çc trô ®ì.

92

Bµi 5. Çc biÖn ph¸p b¶o vÖ an toµn cho tuyÕn èng

I. Chèng gØ cho èng thÐp

B¶o vÖ ®êng èng b»ng çc líp bäc (s¬n lãt, mastit, v¶i thuû tinh …)

§Ó ®¶m b¶o kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn ®êng èng líp bäc ph¶i cã çc tÝnh chÊt sau.

+ Lµ chÊt çch ®iÖn, çch nhiÖt.

+ KÝn liªn tôc.

+ Lµ chÊt bÒn ho¸ häc khi bÞ t¸c ®éng cña m«i trêng.

+ Cã ®é bÒn vµ kh¶ n¨ng liªn kÕt ë nhiÖt ®é thÊp.

+ Cã ®é bÒn c¬ häc trong qu¸ tr×nh vËn chuyÓn, thi c«ng.

+ Kh«ng chøa çc thµnh phÇn g©y ¨n mßn èng thÐp.

+ Cã ®é b¸m dÝnh tèt víi bÒ mÆt kim lo¹i.

§êng èng tríc khi s¬n, bäc ph¶i ®îc ®¸nh s¹ch gØ, kh«ng ®îc ®Ó dÇu, mì dÝnh b¸m

vµo bÒ mÆt kim lo¹i tríc khi s¬n.ViÖc s¬n phñ ph¶i tu©n theo ®óng çc yªu cÇu kü thuËt

qui ®Þnh.

II. Chèng ¨n mßn do khÝ quyÓn

Mäi ®êng èng ®Æt næi, ®Òu ph¶i ®îc s¬n phñ b¶o vÖ chèng ¨n mßn.ViÖc lùa chän vËt

liÖu s¬n phñ ph¶i dùa trªn c¬ së, ®iÒu kiÖn m«i trêng khÝ hËu, nguån cung cÊp vËt liÖu …

Yªu cÇu vÒ bÒ mÆt èng s¬n phñ:

Lµm s¹ch bÒ mÆt èng theo tiªu chuÈn ISO 8500.

NÕu líp gØ dµy h¬n 150 m th× cÇn ph¶i ®¸nh gØ b»ng bµn ch¶i s¾t … sau ®ã tiÕn

hµnh phun çt hay çc ph¬ng ph¸p c¬ khÝ kh¸c.

VËt liÖu phun lµ çt th¹ch anh (çt s¹ch) cã ®êng kÝnh tõ 0.2 ®Õn 0.5 mm vµ cã ®é

Èm kh«ng lín h¬n 3.

KhÝ phun çt ph¶i s¹ch vµ kh«.

Sau khi phun çt cÇn lµm s¹ch bôi bÈn b»ng çch thæi khÝ.

Kh«ng ®îc ®Ó dÇu, mì dÝnh b¸m vµo bÒ mÆt kim lo¹i tríc khi s¬n.

Chç hµn nèi èng ph¶i ®îc ®¸nh s¹ch gØ, vÈy hµn, sØ hµn … b»ng bµn ch¶i hay phun

çt sau ®ã míi tiÕn hµnh s¬n.

III. Chèng ¨n mßn do ®é Èm cña ®Êt vµ x©m thùc cña m«i trêng

Dïng çc ph¬ng ph¸p b¶o vÖ ®iÖn hãa b»ng dßng ®iÖn ¸p nguån. Ph¬ng ph¸p nµy

dùa vµo hiÖn tîng ¨n mßn ®iÖn hãa cña kim lo¹i mµ nguån ®iÖn ®îc thiÕt kÕ nh»m triÖt

tiªu dßng ®iÖn ¨n mßn.

Chñ ®éng trong c«ng t¸c chèng ¨n mßn.

93

§é an toµn cao.

Phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn vÞ trÝ vËt cÇn b¶o vÖ so víi nguån ®iÖn. Do vËy rÊt khã cho

viÖc b¶o vÖ nh÷ng c«ng tr×nh ch¹y dµi, xa khu vùc cã kh¶ n¨ng cung cÊp nguån ®iÖn

æn ®Þnh.

Chèng ¨n mßn trong lßng èng:

§èi víi ®êng èng dÉn khÝ ngêi ta dïng çc ph¬ng ph¸p phun ho¸ chÊt øc chÕ ¨n

mßn. Lo¹i ho¸ chÊt nµy cã ®Æc ®iÓm bay h¬i nhanh. Khi ®îc ®a vµo trong èng nã sÏ t¹o

mét líp mµng máng dÝnh b¸m vµo thµnh èng çch ly thµnh èng v¬Ý chÊt truyÒn dÉn. Ngoµi

viÖc ¸p dông çc chÊt øc chÕ ¨n mßn, còng cÇn xem xÐt vµ ®a vµo sö dông çc chÊt diÖt

khuÈn khö sunphate ®èi víi nh÷ng vïng l¾ng ®äng níc trong çc èng dÉn khÝ. §èi víi çc

èng dÉn khÝ cã hµm lîng khÝ H2S cao, cÇn thiÕt ph¶i xö lý gi¶m hµm lîng cña nã ®Õn hµm

lîng cho phÐp tríc khi ®a vµo hÖ thèng sö lý chung.

Çc biÖn ph¸p phßng chèng ch¸y næ:

Thêng xuyªn kiÓm tra, b¶o dìng ®Þnh kú tuyÕn èng, lu«n bè trÝ tuÇn tra, canh gi÷.

Trang bÞ hÖ thèng th«ng tin liªn l¹c däc tuyÕn ®Ó ph¸t hiÖn xö lý kÞp thêi çc t×nh huèng

sù cè x¶y ra.

L¾p ®Æt hÖ thèng van an toµn, ®êng èng nh¸nh (®èi víi çc c«ng tr×nh quan träng) ®Ó

®¶m b¶o cho tuyÕn èng vÉn cã thÓ sö dông ®îc khi x¶y ra sù cè, nÕu cÇn thiÕt.

Engineering

Bai giang duong ong