Đồ án Tính toán thiết kế, thi công đường ống dẫn nước ép vỉa đoạn ống BK1-BK5

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 1 MỤC LỤC SỐ LIỆU DẦU BÀI ............................................................................................................. 5 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MỎ BẠCH HỔ............................................... 5 I.GIỚI THIỆU CHUNG. ................................................................................................ 5 1.Tình hình khai thác dầu khí hiện nay..................................................................... 5 2.Các loại đường ống ................................................................................................... 5 2.1 Theo vùng sử dụng. ........................................................................................... 6 2.2 Theo vị trí lắp đặt. ............................................................................................. 6 2.3 Theo cấu tạo. ...................................................................................................... 6 2.4 Theo chất vận chuyển........................................................................................ 6 3.Cấu tạo đường ống. .................................................................................................. 6 3.1 Cấu tạo ống ngầm. ............................................................................................. 6 3.2 Cấu tạo ống đứng .............................................................................................. 7 II.TỔNG QUAN VỀ MỎ BẠCH HỔ. .............................................................................. 7 1.Công nghệ khai dầu khí ở mỏ BẠCH HỔ:............................................................. 7 1.1.Giai đoạn1: Thượng nguồn................................................................................. 8 1.2. Giai đoạn 2: Trung nguồn. .............................................................................. 8 1.3.Giai đoạn 3: Hạ nguồn ..................................................................................... 8 2. Giới thiệu các công trình khái thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ....................................... 9 2.1. Dàn khoan cố định MSP................................................................................... 10 2.2. Giàn nhẹ BK.................................................................................................... 11 2.3. Dàn công nghệ trung tâm CPT2. ...................................................................... 11 2.4. Hệ thống trạm rót dầu không bến UBN............................................................ 12 2.5. Hệ thống đường ống. ...................................................................................... 12 2.6. Giàn nén khí trung tâm CCP. ....................................................................... 13 2.7. Trạm nén khí nhỏ (MKS) .............................................................................. 14 III.GIỚI THIỆU TUYẾN ỐNG THIẾT KẾ............................................................... 15 CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TUYẾN ỐNG ......................................... 16 I. SỐ LIỆU ĐẦU VÀO. ................................................................................................. 16 1.Số liệu sóng. ............................................................................................................. 16 2. Số liệu dòng chảy. .................................................................................................. 16 3. Các thông số về độ sâu nước, biên độ triều, nước dâng, chiều dày hà bám và nhiệt độ chất vận chuyển. ......................................................................................... 16 3.Địa chất công trình. ................................................................................................ 17 4.Các thông số khác. .................................................................................................. 17 5. Mác vật liệu. ........................................................................................................... 17 6. Số liệu về tuyến ống. .............................................................................................. 17 7.Yêu cầu đề bài. ........................................................................................................ 18 II. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN ĐƯỜNG ỐNG CHỊU ÁP LỰC TRONG........................ 18 1.Công thức tính toán. ............................................................................................... 18 2. Tính toán. ............................................................................................................... 21 2.2.Trong điều kiện vận hành. .............................................................................. 24 3. Kết luận. ............................................................................................................ 25 III. KIỂM TRA ỔN ĐỊNH ĐÀN HỒI ĐƯỜNG ỐNG THEO DNV 2000................ 25 1. Kiểm tra mất ổn định cục bộ của tuyến ống. ...................................................... 25 1.1.Hiện tượng........................................................................................................ 25 1.2.Tính toán kiểm tra........................................................................................... 25 1.3.Kết luận. ........................................................................................................... 28 Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 2 2. Kiểm tra điều kiện mất ổn định lan truyền của tuyến ống ................................ 28 2.1.Hiện tượng........................................................................................................ 28 2.2.Tính toán kiểm tra........................................................................................... 28 2.3.Kết luận. ........................................................................................................... 29 3. Kết luận. ................................................................................................................. 29 IV. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VỊ TRÍ CỦA ĐƯỜNG ỐNG DƯỚI DÁY BIỂN. 1. Hiện tượng...................................................................................................................... 29 2. Trình tự tính toán. ................................................................................................. 30 2.1 Lựa chọn lý thuyết sóng tính toán.................................................................. 30 2.2 Tính toán các đặc trưng sóng. ........................................................................ 31 2.4 Tính toán vận tốc sóng và dòng chảy............................................................. 33 3.1 Các thông số đầu vào....................................................................................... 33 3.2 Kết quả tính toán. ............................................................................................ 34 3.2.1 Khi tuyến ống hợp với hướng bắc môt góc α = 1800 . ........................... 34 3.2.2 Khi tuyến ống hợp với hướng bắc môt góc α = 1350 . ........................... 35 3.2.3 Khi tuyến ống hợp với hướng bắc môt góc α = 2700 . ........................... 35 4. Kết luận. ................................................................................................................. 36 V. XÁC ĐỊNH NHỊP TREO CHO PHÉP ĐỐI VỚI TUYẾN ỐNG. ............................. 36 1. Hiện tượng.............................................................................................................. 36 2.Các bài toán tính nhịp treo cho phép.................................................................... 37 2.1 Bài toán động:( Bài toán cộng hưởng dòng xoáy)......................................... 37 2.1.1.Điều kiện để không xảy ra hiện tượng cộng hưởng là........................... 37 2.1.3.Xác định tần số dao động riêng của ống. ................................................ 39 2.1.4.Xác định nhịp treo theo bài toán cộng hưởng dòng xoáy. .................... 39 2.1.5 Kết luận. .................................................................................................... 41 2.2. Bài toán tĩnh. ................................................................................................... 41 2.2.1.Bài toán bền do tải trọng tĩnh khi tuyến ống qua hố lõm. .................... 41 3. Bài toán qua đỉnh lồi. ............................................................................................ 45 4.Kết luận. .................................................................................................................. 45 VI. BẢO VỆ CHỐNG ĂN MÒN ĐƯỜNG ỐNG........................................................... 46 1. Tổng quan về chống ăn mòn cho tuyến ống............................................................ 46 1.1 Vai trò của chống ăn mòn trong thiết kế công trình đường ống biển. ............... 46 1.2 Môi trường gây ăn mòn đường ống. ............................................................. 46 2. Các phương pháp chống ăn mòn cho tuyến ống................................................. 47 2.1 Chống ăn mòn ngoài ống . ............................................................................. 47 2.1.1 Chống ăn mòn bị động. ............................................................................ 47 2.1.2 Chống ăn mòn bị động. ........................................................................... 49 2.1.3 Phương pháp bảo vệ kết hợp. .................................................................. 49 3. Phương án chống ăn mòn cho tuyến ống dẫn nước ép vỉa BK1-BK5..................... 50 3.1 Chống ăn mòn trong lòng ống. ....................................................................... 50 3.2 Chống ăn mòn ngoài ống................................................................................... 50 3.2.1 Thiết kế lớp sơn phủ chống ăn mòn. ....................................................... 50 3.2.2 Thiết kế bảo vệ chống ăn mòn điện hoá. .................................................... 50 3.2.2.1 Nguyên lý chống ăn mòn điện hoá................................................... 50 3.2.2.2. Tính toán, thiết kế hệ thống anode hy sinh. ................................... 52 3.2.2.2.1 Cơ sở tính toán. ........................................................................... 52 3.2.2.2.2 Thiết kế các thông số hệ thống Anode. ..................................... 55 3.2.2.2.3 Thiết kế, bố trí chi tiết Anode.................................................... 57 CHƯƠNG 3 : THI CÔNG TUYẾN ỐNG ....................................................................... 58 Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 3 I. TỔNG QUAN VỀ THI CÔNG TUYẾN ỐNG BIỂN. ............................................ 58 1. Mục đích thi công đường ống biển....................................................................... 58 -Lựa chọn ra phương án thi công thích hợp nhất để vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cũng như giá trị kinh tế…............................................................................................ 58 2. Các phương pháp thi công đường ống biển. ....................................................... 58 3. Giới thiệu các phương pháp thi công đường ống hiện đang được áp dụng............. 58 3.1 Phương pháp thi công bằng xà lan thả ống( Lay – Barge Methode). ................ 58 3.1.1 Phân loại. ................................................................................................... 59 3.1.2 Nguyên lý hoạt động và cấu tạo............................................................... 59 3.1.3 Ưu nhược điểm của phương pháp. ......................................................... 59 3.1.3.1 Ưu điểm. .......................................................................................... 59 3.1.3.2 Nhược điểm. .................................................................................... 60 3.1.4 Phạm vi áp dụng. ...................................................................................... 60 3.2 Phương pháp thi công bằng xà lan có trống cuộn( Reel – Barge Methode)...... 60 3.2.1 Ưu điểm. .................................................................................................... 61 3.2.2 Nhược điểm. .............................................................................................. 61 3.2.3 Phạm vi áp dụng. ...................................................................................... 62 3.3. Phương pháp thi công kéo ống. ........................................................................ 62 3.3.1 Thi công bằng phương pháp kéo ống trên mặt nước. ........................... 62 3.3.1.1 Ưu điểm. .......................................................................................... 62 3.3.1.2 Nhược điểm. .................................................................................... 62 3.3.1.3 Phạm vi áp dụng. ............................................................................ 63 3.3.2 Phương pháp kéo ống sát mặt( Below surface Tow). ............................ 63 3.3.2.2 Nhược điểm. .................................................................................... 63 3.3.2.3 Phạm vi áp dụng. ............................................................................ 64 3.3.3 Phương pháp thi công kéo ống sát đáy biển( off Bottom Tow). ........... 64 3.3.3.1 Ưu điểm. .......................................................................................... 64 3.3.3.2 Nhược điểm. .................................................................................... 64 3.3.3.3 Phạm vi áp dụng. ............................................................................ 64 II. PHƯƠNG ÁN THI CÔNG TUYẾN ỐNG DẪN NƯỚC ÉP VỈA TỪ BK1 SANG BK5. ................................................................................................................................ 65 1. phương án thi công. ............................................................................................... 65 III. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN ỐNG KHI THI CÔNG LẮP ĐẶT ỐNG. ........................... 65 1. Tính toán độ bền khi thi công thả ống. .................................................................... 65 1.1 Mô hình tổng quát của bài toán thi công thả ống. ........................................ 66 1.1.1 Đoạn cong lồi............................................................................................. 66 1.1.2 Đoạn cong lõm........................................................................................... 66 2. Tính toán độ bền của tuyến ống khi thi công lắp đặt. ........................................ 66 2.1 Tính toán đoạn cong lồi................................................................................... 66 2.2. Tính toán đoạn cong lõm. ................................................................................. 68 2.2.1 Các phương pháp giải đoạn cong lõm. ................................................... 68 2.2.2 Phương pháp dầm tuyến tính. ................................................................. 68 2.3 Kết luận. ........................................................................................................... 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................. 72 PHỤ LỤC 1 : TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VỊ TRÍ TUYẾN ỐNG. .................................... 73 2. Tính toán các thông số của sóngvà vậ tốc sóng dòng chảy hiệu quả và tính khối lượng yêu cầu................................................................................................. 74 2.1 Lựa chọn lý thuyết sóng tính toán.................................................................. 74 PHỤ LỤC 2 : TÍNH ỔN ĐỊNH ĐOẠN CONG LÕM. ................................................... 79 Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 4 Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 5 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC VIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN ĐƯỜNG ỐNG-BỂ CHỨA BỘ MÔN KTXD CTB-ĐOBC TÍNH TOÁN THIẾT KẾ , THI CÔNG ĐƯỜNG ỐNG DẪN NƯỚC ÉP VỈA ĐOẠN ỐNG BK1-BK5 SỐ LIỆU DẦU BÀI Mã Tên tuyến ống Loại đường ống Chiều dày (m) Đường kính (mm) áp suất Pd (at) 8 BK1-BK5 Nước ép vỉa 1875 356 310 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MỎ BẠCH HỔ I.GIỚI THIỆU CHUNG. 1.Tình hình khai thác dầu khí hiện nay. Nhu cầu tiêu thụ sản phẩm dầu khí tăng nhanh kéo theo đó là các dự án khai thác dầu khí trên biển. Trên thế giới các tuyến ống đã được xây dựng trên vịnh Mêxico, biển Bắc, Địa Trung Hải, Australia, Đông Nam A, Mỹ La Tinh...... với quy mô, độ sâu nước lớn, kích thước đường ống tăng cùng khoa học kỹ thuật phát triển đi kèm công trình đường ống từ đó phát triển theo rất nhanh .Điển hình là các thiết bị thi công thả ống, công nghệ gia tải cho ống, công nghệ nối ống .....v.v. Tại Việt Nam, tuyến ống đầu tiên được lắp đặt bởi xí nghiệp liên doanh VietsovPetro khi xây dựng mỏ Bạch Hổ. Đến nay, trên thềm lục địa nước ta đã có hàng ngàn kilômet đường ống các loại, trong đó có cả đường ống mềm và các đường ống có kích thước lớn đưa khí vào bờ với chiều dài lên đến vài trăm kilômet. Hiện nay chúng ta đang xây dựng nhà máy lọc dầu Dung Quất để chế biến dầu thô thành các sản phẩm thiết yếu phục vụ một phần nhu cầu tiêu dùng và các sản phẩm dầu mỏ cũng như khí đốt. Vì vậy ngành dầu khí của nước ta đang đẩy mạnh tiến trình khai thác thu gom các sản phẩm để đưa vào chế biến phục vụ nhu cầu thiết yếu của đất nước. 2.Các loại đường ống Có nhiều cách phân loại đường ống khác nhau Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 6 2.1 Theo vùng sử dụng. +Đường ống biển +Đường ống trên bờ 2.2 Theo vị trí lắp đặt. +Đường ống trên dàn +Đường ống ngầm +Rier (ống đứng) 2.3 Theo cấu tạo. +Đường ống cứng +Đường ống mềm 2.4 Theo chất vận chuyển. +Đường ống dẫn dầu +Đường ống dẫn khí +Đường ống dẫn gaslift +Đường ống dẫn nước ép vỉa +Đường ống dẫn hỗn hợp dầu khí 3.Cấu tạo đường ống. Gồm các bộ phận sau: ống ngầm, ống đứng, Van ngầm và một số bộ phận phụ trợ khác như mối nối, vỏ bọc chống ăn mòn, bê tông gia tải, anode hy sinh... 3.1 Cấu tạo ống ngầm. -Ống thép là bộ phận chính của đường ống chế tạo sẳn dài 6m đến 12m .Vật liệu làm thép ống là loại có khả năng chống ăn mòn tốt, phổ biến là hợp kim C-Mn. Theo công nghệ chế tạo mà ống thép có thể chia thành thép đúc hay ống thép hàn, trong đó thép đúc có độ an toàn cao hơn. Lớp chống ăn mòn: Lớp chống ăn mòn ngoài ống theo nguyên tắc sơn phủ, thường chiều dày khoảng 5mm. Các loại sơn phủ hay sử dụng là sơn có gốc epoxi hay nhựa đường. -Lớp bê tông gia tải: Chiều dày 4cm-10cm có tác dụng tăng trọng lượng để đảm bảo ổn định vị trí cho đường ống (Trọng lượng riêng 3040kG/m3). Trong lớp bê tông gia tải có bố trí thép cấu tạo. Trong một số trường hợp, người ta không dùng vỏ bê tông gia tải mà dùng khối gia tải cục bộ vít xoắn để cố định đường ống dưới đáy biển. -Mối nối: Các đoạn nối ống được nối lại bằng mối hàn. Chất lượng mối hàn là vấn đề hết sức quan trọng khi thi công đường ống. Ngoài ra, khi đầu Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Svth: nhãm_8_líp 49cb1 Trang 7 nối đường ống ngầm với ống đứng hoặc sửa chữa đường ống, một số mối nối khác có thể sử dụng mặt bích, hoặc nối cơ khí. -Protector (hay anode hy sinh) là thiết bị chống