bài tiểu luận thi công đường ống ngoài khơi

bài tiểu luận thi công đường ống ngoài khơi bài tiểu luận thi công đường ống ngoài khơi bài tiểu luận thi công đường ống ngoài khơi bài tiểu luận thi công đường ống ngoài khơi bài tiểu luận thi công đường ống ngoài khơi bài tiểu luận thi công đường ống ngoài khơi bài tiểu luận thi công đường ống ngoài khơi

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐƯỜNG ỐNG & BỂ CHỨA

o0o

Đề tài tiểu luận:

THI CÔNG ĐƯỜNG ỐNG NGOÀI KHƠI

GVHD: Th.S Trần Thị Hồng

Nhóm thực hiện:

1 Cao Chí Tâm caochitam@gmail.com

2 Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh cunnhoiuiu@gmail.com

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

Chương 1 THI CÔNG ĐƯỜNG ỐNG NGOÀI KHƠI 4

1.1 Công tác chuẩn bị 4

1.1.1 Công tác chuẩn bị thi công trên bờ 4

1.1.2 Công tác chuẩn bị thi công trên biển 5

1.2 Các phương pháp thi công đường ống ngầm 5

1.2.1 Phương pháp kéo ống sát đáy biển 5

1.2.2 Phương pháp kéo ống trên đáy 6

1.2.3 Phương pháp kéo ống trên mặt biển 7

1.2.4 Phương pháp kéo ống sát mặt biển 8

1.2.5 Phương pháp dùng tàu thả ống 8

1.3 Lựa chọn phương án thi công đường ống ngầm 9

1.4 Các phương pháp thi công đào hào dưới biển 11

1.4.1 Phương pháp xói thuỷ lực 11

1.4.2 Phương pháp dùng máy đào 11

1.4.3 Phương pháp hóa lỏng 12

1.4.4 Phương pháp cày 12

1.5 Thi công nối ống đứng với đường ống ngầm 14

1.6 Thi công đoạn ống vào bờ 16

1.7 Quy trình thi công đường ống ngoài khơi 17

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

2.1 An toàn lao động 19

2.1.1 Công tác thi công trên bờ 19

2.1.2 Công tác thi công trên biển 19

2.2 Bảo vệ môi trường 20

TÀI LIỆU THAM KHẢO 22

LỜI NÓI ĐẦU

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

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

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

Được sự đồng ý và hướng dẫn của Th.S Trần Thị Hồng chúng em đã chọn đề tài

“Thi công đường ống ngoài khơi”

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

cô và các bạn

Cuối cùng chúng em xin chân thành cảm ơn Th.S Trần Thị Hồng và các bạn đã giúp đỡ chúng em trong quá trình học tập và hoàn thành bài tiểu luận này

Nhóm tiểu luận

Chương 1 THI CÔNG ĐƯỜNG ỐNG NGOÀI KHƠI

1.1 Công tác chuẩn bị

1.1.1 Công tác chuẩn bị thi công trên bờ

Yêu cầu về mặt bằng thi công:

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

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

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

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

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

Chuẩn bị các thiết bị phương tiện thi công:

Cần cẩu

Xe nâng

Xe chở ống

Ô tô các loại Trạm máy hàn Thiết bị cắt hơi

Các thiết bị máy mài Máy siêu âm kiểm tra mối hàn Máy nén khí

Máy phát điện Máy phun sơn Máy thử thuỷ lực Chuẩn bị vật tư

- Các loại thép ống

- Cục chống ăn mòn protector

- Các loại que hàn

- Các loại sơn chống ăn mòn

1.1.2 Công tác chuẩn bị thi công trên biển

Các phương tiện thi công bao gồm:

- Tàu rải ống Côn Sơn

- Tàu kéo Sao Mai

- Tàu dịch vụ Sông Dinh

- Trạm lặn

1.2 Các phương pháp thi công đường ống ngầm

1.2.1 Phương pháp kéo ống sát đáy biển

Trước khi kéo ống xuống biển đường ống được nối sẵn trên bãi lắp ráp sau đó tiến hành kiểm tra kỹ thuật về các mối hàn , sơn phủ, các thiết bị chống ăn mòn, các lớp bọc gia tải

Sử dụng tàu kéo để kéo đoạn ống nổi sát đáy biển ra vị trí thi công công trình

* Ưu điểm của phương pháp:

- Đường ống ít chịu tác động của môi trường

- Không gây cản trở hoạt động giao thông hằng hải

- Yêu cầu về sức kéo nhỏ hơn so với phương pháp kéo ống trên đáy

- Đơn giản, không cần đòi hỏi các phương tiện phụ trợ

- Ít chịu tác động của sóng và dòng chảy

- Khi gặp điều kiện bất lợi của thời tiết có thể để ống dưới đáy biển mà

- Không sợ hư hỏng

- Thuận lợi cho việc lắp đặt tuyến ống

* Nhược điểm của phương pháp:

- Tính kinh tế không cao do phải sử dụng hệ thống phao và dây xích

- Khi sử dụng ở khu vực nước sâu phải tính toán đến khả năng chịu áp lực của phao

- Quá trình thi công dễ gặp sự cố do va vào các chướng ngại vật dọc tuyến

- Vỏ ống dễ bị hư hại nhiều trong quá trình kéo ống

- Đường ống chịu ma sát lớn với đáy nên cần có tàu có sức kéo lớn

- Phương pháp này chỉ thích hợp cho những tuyến ống gần bờ, điều kiện địa chất thuận lợi, đáy biển tương đối bằng phẳng

1.2.2 Phương pháp kéo ống trên đáy

Các ống cũng được nối với nhau như phương pháp kéo ống sát đáy nhưng đường ống được kéo ra vị trí xây dựng bằng cách kéo trực tiếp dưới đáy biển mà không có sự hỗ trợ của phao

Ưu điểm của phương pháp:

- Đơn giản không cần sử dụng phao phụ trợ

§ - êng èng

C¸ p kÐo

Tµu kÐo

§ ¸ y biÓn

- Hạn chế được sự tác động của tải trọng môi trường

- Thuận lợi cho việc lắp ống vào vị trí

- Không gây cản trở hoạt động giao thông trên biển

- Trong trường hợp gặp sự cố về thời tiết có thể bỏ ống và trở về mà không có ảnh hưởng lớn nào cả

Nhược điểm của phương pháp:

- Yêu cầu về sức kéo lớn

- Quá trình kéo dễ gây sự cố do ống bị va đập vào các vật cản dưới đáy làm hỏng vỏ ống và các lớp bọc

- Có khả năng bị mắc ống trong khi kéo do gặp các chướng ngại vật

- Đường bờ của bãi lắp ráp phải thoải Phương pháp này chỉ thích hợp cho thi công các công trình gần bờ đáy biển khá bằng phẳng không có chướng ngại vật

1.2.3 Phương pháp kéo ống trên mặt biển

Phương pháp này sử dụng hệ thống phao để giữ ống nổi trên mặt biển và sử dụng hai tàu (tàu kéo và tàu giữ) để kéo ống ra vị trí thi công

Ưu điểm của phương pháp:

- Yêu cầu về lực kéo nhỏ

- Dễ cắt hệ thống phao

- Dễ kiểm soát quá trình kéo

Nhược điểm của phương pháp:

- Chịu tác động trực tiếp của sóng và dòng chảy

- Cản trở hoạt động của giao thông trên biển

- Chỉ kéo được các đoạn ống ngắn

- Khi đánh chìm ống khó

1.2.4 Phương pháp kéo ống sát mặt biển

Để hạn chế tác động của sóng – dòng chảy và sự cản trở giao thong hàng hải,

người ta bố trí cho ống nổi cách mặt nước một khoảng tuỳ theo thiết kế nhờ hệ thống

phao nâng và hệ thống phao điều chỉnh khoảng cách Công tác kéo ống cũng sử dụng tàu

kéo và tàu giữ

Ưu điểm của phương pháp:

- Phương pháp này hạn chế được tác động của môi trường và ít cản trở hoạt

động của phương tiện nổi hơn so với phương pháp kéo ống trên mặt

Nhược điểm của phương pháp:

- Đòi hỏi phải thiết kế hai loại phao khác nhau trong quá trình thi công thả

ống

1.2.5 Phương pháp dùng tàu thả ống

Đây là phương pháp phổ biến nhất dùng để thi công thả ống Các đoạn ống rời

được chở đến tàu thả ống bằng các tàu vận tải Chiều dài các đoạn ống rời phụ thuộc vào

khả năng của dây truyền công nghệ trên tàu thả ống, thông thường chiều dài đoạn ống là

12 m đến 24 m Các đoạn ống này được cần cẩu trên tàu thả ống cẩu lên và đưa vào dây truyền công nghệ thực hiện các công tác hàn nối ống, kiểm tra mối hàn, bọc chống ăn mòn, gắn Protector sau đó ống được đưa xuống biển qua con lăn và stinger Stinger là một giá thả ống nó có tác dụng làm giảm độ cong của ống và giảm nhịp ống bị treo trong nước tránh gây ra các ứng suất lớn vượt mức cho phép trong khi thi công Tàu thả ống thông thường không có máy động lực để tự di chuyển nó di chuyển bằng cách co và thả neo Để thả neo và nhổ neo phải sử dụng các tàu dịch vụ.Sau khi thả neo các máy tời thu neo ở phía trước và nhả neo phía sau làm cho tàu dịch chuyển về phía trước

Ưu điểm của phương pháp:

- Quá trình thi công liên tục

- Các công việc được thực hiện chủ yếu trên tàu, công việc phải làm ở dưới nước rất ít

Nhược điểm của phương pháp:

- Quá trình thi công phụ thuộc vào phương tiện thi công

- Không thích hợp với vùng nước sâu

1.3 Lựa chọn phương án thi công đường ống ngầm

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

- Dạng địa hình, địa chất của toàn tuyến ống

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

- Độ xa bờ của tuyến ống

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

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

- Trang thiết bị phục vụ thi công

- Chiều dài tuyến ống cần xây dựng

- Thời gian thi công

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

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

Từ các ưu điểm và nhược điểm của từng phương pháp nêu trên Dựa vào điều kiện thực tế của công trình cùng với những trang thiết bị và khả năng thi công của xí nghiệp xây lắp dầu khí Việt Xô ta chọn phương án thi công thả ống bằng tàu thả ống

Đây là một phương pháp phổ biến đã được thực hiện nhiều ở Việt Nam nên rất thuận lợi cho thi công tuyến ống Thiết bị dùng để thả ống là tàu thả ống Côn Sơn loại tàu này đáp ứng được đầy đủ các chỉ số kỹ thuật, trang thiết bị Đặc biệt tàu có trang bị một

hệ thống cần cẩu lớn, có đầy đủ dây truyền lắp ráp và kiểm tra ống đặc tính của tàu Côn Sơn được thống kê theo bảng sau:

6 Sức nâng tàu 454 T

7 Tổ hợp nhà trên tàu chứa được 213 Người

8 Thời gian hoạt động liên tục 30 Ngày

9 Sân bay trực thăng 1 Chiếc

11 Tời kéo loại Klai AD 175 sức kéo 50 T

12 Vòng quay cẩu trên tàu 360 Độ

14 Tầm với của cẩu 21,33 m

1.4 Các phương pháp thi công đào hào dưới biển

1.4.1 Phương pháp xói thuỷ lực

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

Khả năng áp dụng của phương pháp này:

- Công suất máy phụt từ 30000 42000 sức ngựa

- Cỡ ống cho phép từ 2  84 inch

- Áp lực nước từ 600  2500 Psi

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

- Lưu lượng phụt nước từ 2200  20000 gpm

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

1.4.2 Phương pháp dùng máy đào

Các loại máy đào thường dùng :

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

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

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

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

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

Các phương pháp cày và phối hợp thả ống :

- Đào hào trước:

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

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

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

- Đào hào cùng thả ống :

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

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

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

- Đào hào sau khi ống được thả:

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

Những hạn chế của phương pháp cày:

Phụ thuộc vào từng lọai đất nếu như cả tuyến ống có nhiều loại đất khác nhau thì khó thi công Các thông số về đất nền như cả tuyến ống có nhiều loại đất khác nhau thì

1 3

4

2 5

6 7

khó thi công Các thông số về đất nền như : tỷ trọng, độ ngậm nước, cường độ cắt, chỉ số dẻo, hệ số ma sát sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến thi công bằng phương pháp cày

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

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

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

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

- Căn cứ vào độ sâu tuyến ống

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

1.5 Thi công nối ống đứng với đường ống ngầm

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

Các phương pháp nối ống đứng với ống ngầm:

- Nối bằng mặt bích:

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

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

- Nối bằng hàn cao cấp:

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

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

- Nối bằng cách dùng thiết bị nối cơ khí:

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

- Hàn ở áp suất khí quyển dưới biển:

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

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

- Hàn trên mặt nước :

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

- Phương pháp ống chữ J thuận:

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

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

Với các đường ống lớn cần phải tính toán chính xác lực kéo và các lực khác tác dụng lên ống trong quá trình kéo

- Phương pháp kéo ống chữ J ngược:

Theo phương pháp này ống được chuẩn bị sẵn trên sàn sau đó được hạ xuống biển qua ống chữ J, ống được giữ lại tại miệng chữ J sau đó được đưa qua máy kẹp trên sàn Platform Cáp kéo sẽ được buộc chặt vào đầu kéo của ống và nối với một tời điện đặt trên tàu thả ống Đầu kéo của ống sau khi đi qua ống chữ J sẽ được kéo thẳng lên tàu