Ứng dụng phần mềm lostab để tính toán độ ổn định và tải trọng của giàn tự nâng cửu long

Vì vậy người kỹ sư phải nắm vững kiến thức chuyên môn, có sự hiểu biết vềđiều kiện địa chất và khả năng làm chủ các thiết bị hiện đại, đặc biệt là các phầnmềm chuyên dụng để đánh giá ổn

LỜI NÓI ĐẦU

Dầu Khí là một ngành công nghiệp lớn trên thế giới Ở Việt Nam, trong nhữngnăm qua, ngành công nghiệp Dầu khí đã đạt được thành tựu nhất định, chiếm một vịtrí vô cùng quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, nó không chỉ chiếm tỷ trọng lớnGDP của cả nước mà còn là một ngành kinh tế mũi nhọn, nhiều tiềm năng, đưa đấtnước tiến lên con đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa

Ngành công nghiệp dầu khí là một chuỗi các công tác từ tìm kiếm thăm dò,khoan, khai thác đến chế biến và tiêu thụ các sản phẩm dầu khí Để thực hiện đượccông việc này, việc vận hành giàn khoan tự nâng đóng vai trò rất quan trọng

Vì vậy người kỹ sư phải nắm vững kiến thức chuyên môn, có sự hiểu biết vềđiều kiện địa chất và khả năng làm chủ các thiết bị hiện đại, đặc biệt là các phầnmềm chuyên dụng để đánh giá ổn định và tải trọng của giàn khoan tự nâng giúpviệc khai thác, thăm dò,… được đảm bảo an toàn và hiệu quả cao nhất trong côngviệc Từ đó, giúp ta làm làm chủ được công nghệ, sánh vai cùng Quốc tế

Qua thời gian nghiên cứu, học tập tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất cũng nhưthực tập tại XNLD Vietsovpetro nay là Liên Danh dầu khí Việt – Nga, Em đã chọn

đề tài tốt nghiệp “Ứng dụng phần mềm LoStab để tính toán độ ổn định và tải trọng của giàn tự nâng Cửu Long” Đồ án của Em gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về giàn khoan tự nâng.

Chương 2: Tổng quan về cấu tạo và chế độ vận hành của giàn tự nâng Cửu

Long.

Chương 3: Ứng dụng phần mềm LoStab để tính toán độ ổn định và tải

trọng của giàn tự nâng Cửu Long.

Mặc dù bản thân đã có nhiều cố gắng, song bản đồ án sẽ không tránh khỏinhững hạn chế, thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý của Quý thầy cô và các bạn

để bản đồ án được hoàn thiện hơn

Qua đây, Em xin chân thành cảm ơn Khoa Dầu khí, các thầy cô trong Bộ môn

Thiết bị Dầu khí, tập thể nhân công nhân viên LDDK Việt – Nga, đặc biệt là TS Hoàng Anh Dũng đã tận tình giúp đỡ Em hoàn thành bản đồ án này.

Cuối cùng, Em xin chân thành cám ơn!

Hà Nội, ngày 03 tháng 06 năm 2013

Sinh viên

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ GIÀN TỰ NÂNG 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ GIÀN KHOAN TỰ NÂNG

1.1.1 Giới thiệu chung

Giàn tự nâng ra đời từ năm 1954 ở Mỹ để phục vụ cho công việc sửa chữa tàu.Giàn tự nâng có kết cấu như ngày nay là thiết kế của kỹ sư Le Tourneau vào năm

1955 dùng cho công việc khoan thăm dò dầu khí ngoài biển

Hình 1.1 Hình ảnh giàn khoan tự nâng

Đây là dạng công trình biển di động, khi di chuyển đến vị trí làm việc nhờphương tiện kéo, còn trong quá trình làm việc thì các chân giàn được hạ xuống đồngthời phần thân giàn trên đó là sàn công tác được nâng lên khỏi mặt nước tạo ra mộtdiện tích làm việc giống như giàn cố định Chính vì vậy mà giàn tự nâng có độ ổnđịnh cao hơn các giàn di động khác vì sóng biển chỉ tác dụng vào chân cột có kíchthước nhỏ và độ chắn sóng bé Hạn chế lớn nhất của giàn tự nâng là chỉ làm việcđược ở những vùng biển nông với chiều sâu mực nước biển nhỏ hơn 200m với điềukiện đáy biển phù hợp vì việc đảm bảo cho các chân giàn đứng vững trên nền đáybiển phụ thuộc rất nhiều vào địa chất đáy biển, giàn tự nâng có thể đứng vững trênnền đất sét, cát …Nhưng lại khó làm việc trên nền san hô và đất đá cứng

Giàn khoan tự nâng là giàn có thân đủ nổi để nó có thể được lai dắt bởi tàu tới

vị trí đã định, sau đó giàn được nâng lên trên mặt nước biển nhờ các chân chốngxuống đáy biển Giàn khoan tự nâng được thiết kế để hoạt động tại những vùng biển

có độ sâu tới 150m, chịu được sức gió tối đa 180km/h, tốc độ dòng chảy 2m/s,khoan đạt độ sâu 8000-10000m Trọng lượng giàn khoan tự nâng hiện đại có thểvượt quá 16000 tấn Giàn khoan tự nâng đóng vai trò quan trọng trong công nghiệpngoài khơi, hiệu quả kinh tế và tính linh hoạt đã được minh chứng trong quá trìnhphát triển và khai thác mỏ Điều này chủ yếu là do khả năng tự lắp đặt và giàn cóthể được kéo nổi(chân được nâng lên khỏi mặt nước)

Hiện nay, ở Việt Nam hầu hết các giếng khoan được tìm thấy phân bố ở khuvực thềm lục địa phía Nam với mực nước biển từ 150m trở xuống Giàn khoan tựnâng được sử dụng trong khu vực có độ sâu từ 15 đến 100m và với chiều sâu chìmsâu nhất là 150m đối với các giàn khoan có hiệu năng tốt nhất Thân của giàn tựnâng thông thường có dạng kết cấu tam giác với 03 chân và trong một vài trườnghợp có hình dạng khác Một giàn tự nâng tương đối ổn định khi nổi trên thân chínhcủa nó với chân được nâng lên Khi di chuyển giàn khoan được hạ xuống và có sự

hỗ trợ của tàu kéo

1.1.2 Chức năng của giàn khoan tự nâng

Giàn tự nâng được xếp vào nhóm các công trình biển di động,chúng có nhiềudạng khác nhau tùy theo công dụng của giàn: Giàn tự nâng dùng trong khoan thăm

dò và khai thác dầu khí,giàn tự nâng phục vụ xây dựng công trình biển & trong lĩnhvực quốc phòng giàn tự nâng là các bệ phóng tên lửa di động trên biển,…

Tuy nhiên trong công tác khoan khai thác dầu khí trên biển thì giàn tự nâng

có một vai trò đặc biệt: Khoan thăm dò, khoan khai thác và sửa chữa miệng ống,quan trọng nhất là trong lĩnh vực khoan thăm dò tìm kiếm các vùng mỏ dầu khí mới

ở biển

1.1.3 Phân loại giàn khoan tự nâng

Hiện nay trên thế giới,giàn khoan tự nâng có rất nhiều kiểu dáng thiết kếkhác nhau Tuỳ theo yêu cầu sử dụng, mục đích khai thác, vùng biển hoạt động vàcác yêu cầu của Chủ đầu tư mà giàn khoan tự nâng được thiết kế sử dụng cho phùhợp Có 2 cách phân loại giàn khoan tự nâng:

1.1.3.1 Phân loại theo số lượng chân giàn

Đối với giàn tự nâng thường có từ 3 chân trở lên Việc lựa chọn số lượngchân giàn phụ thuộc vào công dụng của giàn, hình dạng mặt bằng sàn, độ sâu mực

nước tại vị trí làm việc,… Trong thời gian gần đây người ta thường thiết kế giàn với

số chân giảm đến mức tối thiểu là 3 hoặc 4 chân Các giàn có số lượng chân lớn hơn

4 ngày nay ít được chế tạo vì nó có kết cấu phức tạp, khó cân bằng áp lực trên cácchân,tăng công suất thiết bị nâng và tăng trọng lượng của giàn

* Loại giàn 4 chân: thường dùng cho các giàn tự nâng làm việc ở chiều sâu

mực nước dưới 70m Các giàn loại này thường có mặt sàn hình chữ nhật và cácchân được phân bố tại các góc của giàn Sự đơn giản về kết cấu và thuận tiện trong

sử dụng của giàn 4 chân có liên quan đến khả năng cắm các chân chống vào đất nềnbằng chính trọng lượng của giàn Chính vì vậy mà các giàn tự nâng hiện nay chủyếu là loại 4 chân có kết cấu gọn nhẹ, đơn giản, mặt sàn công tác có hình chữ nhậtcho phép bố trí các thiết bị công nghệ hợp lý và các hiệu quả

Hình 1.2: Hình ảnh về giàn tự nâng 4 chân.

* Loại giàn 3 chân: khi gặp những vùng nước sâu hơn, dẫn đến chiều dài của

chân chống tăng lên đồng thời tiết diện của các chân cũng tăng lên để đảm bảo độcứng vững cần thiết cho giàn làm việc Chính vì vậy người ta đã chế tạo loại giàn 3

chân với mục đích giảm khối lượng chân giàn và giảm được số lượng cơ cấu nângtạo cho giàn hoạt động tốt hơn trong quá trình làm việc cũng như quá trình nâng hạ

và giàn di chuyển

Hình 1.3: Hình ảnh về giàn tự nâng 3 chân

1.1.3.2 Phân loại theo kiểu kết cấu đế

Mỗi kiểu có kết cấu đế khác nhau, giàn khoan tự nâng được chia thành hailoại chính sau:

* Các giàn khoan đặt trên đáy biển nhờ tấm đế nối liền các cọc trụ: thường là

hình ống và thẳng đứng, được sử dụng trên đất bằng phẳng và với chiều sâu nướcđến 50m Tấm đế thường chỉ đặt sâu dưới đáy biển một ít

Kết cấu tấm đế chân giàn khoan là bao gồm các tấm và chân của giàn khoangắn liền với tấm đế chân Mục đích cơ bản của tấm chân đế là phân bố đều tải trọngtập trung của chân đế vào bề mặt đáy biển và giảm áp lực tác dụng vào đất Ngoài

ra, tấm chân đế còn chịu được lực tác động bên bằng cách kết hợp giữa lực cố kếthay lực ma sát của bề mặt đáy của tấm chân đế với bề mặt cát và áp lực bề mặt cáttác động vào bề mặt đứng của tấm đế khi tấm đế lún sâu vào cát

Hình 1.4:Giàn khoan đặt trên đáy biển nhờ tấm đế nối liền các cọc trụ.

Tấm chân đế còn cung cấp moment kết nối tới mặt đáy của các chân để giảmmoment uốn của chân tại điểm kết nối với thân giàn khoan Điều này làn giảm khốilượng trên mỗi chân Do chân giàn khoan được gắn liền với tấm đế, các chân sẽ cócùng vị trí với thân giàn, cho phép hệ thống nâng hạ của giàn hoạt động đơn giảnhơn các loại chân đế độc lập

Mục đích của tấm chân đế là cung cấp lực nổi trong suốt trạng thái nổi củagiàn Do đó, chiều chìm của tấm đế được xác định bởi 2 cách: kết cấu và ảnh hưởngkhả năng nổi tới toàn bộ tính nổi của giàn khoan

* Các giàn khoan có có trụ độc lập: thường làm bằng lưới kim loại, ở dưới

cùng có chân đế hoặc thùng chắn Việc hạ các chân đế xuống tuỳ thuộc vào loại đất,người ta làm các dạng chân đế thích ứng với sức kháng xuyên vào đáy biển

Chân đế giàn khoan là kiểu chân đế được sử dụng phổ biến hiện nay cho giànkhoan Chân đế có hình dạng nón tại bề mặt đáy Mục đích của chân đế là truyền tảitrọng của chân giàn khoan tới bề mặt đáy biển Do đó, kết cấu của chân đế có khảnăng chống lại lực cắt và ứng suất uốn tác động vào chân và bề mặt cắt

Hình 1.5: Giàn khoan có chân độc lập

1.2 SƠ LƯỢC CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG GIÀN TỰ NÂNG

1.2.1 Sơ lược cấu tạo của giàn tự nâng

Giàn khoan tự nâng bao gồm các bộ phận chính sau:

1.2.1.1 Thân ( Hull)

Thân chính là một kết cấu kín nước thường có dạng tam giác Kết cấu thân baogồm: Sàn trên (mặt boong), sàn dưới, sàn trung gian, sàn thao tác, vách bao xungquanh, các vách dọc bằng thép tấm và các kết cấu dầm, xương gia cường

Thân chính được chia thành nhiều khoang gồm:

* Các két nước sinh hoạt

Trên mặt boong chính bố trí các hệ thống ống, đường ống, đường dịch chuyểntháp, các tháp khoan, các hệ thống bơm, hệ thống cầu, hệ thống thông gió và cabinbuồng ở

1.2.1.2 Khối (block) nhà ở và sân bay trực thăng

Hình 1.6: Bố trí các bộ phận trên giàn tự nâng.

* Khối nhà ở gồm nhiều tầng, được chia thành các buồng ở cho công nhân và

kỹ sư làm việc trên giàn khoan trên giàn khoan với đầy đủ các tiện nghi sinh hoạt,nghỉ ngơi

* Bố trí các buồng, phòng giải trí, phòng thể thao, phòng tắm hơi … giúp mọingười sống và làm việc trên giàn khoan giải trí sau giờ làm việc

* Bố trí các văn phòng làm việc, phòng điểu khiển, phòng thông tin liên lạc.Sân bay trực thăng: Bố trí đối diện với tháp khoan trong phạm vi cần cẩu cóthể phục vụ cẩu chuyển

* Hệ thống tiếp nhiên liệu, hệ thống cứu hỏa, hệ thống cung cấp nước

1.2.1.3 Sàn lắp tháp khoan

Sàn lắp tháp khoan cùng với hệ thống trượt cho phép điều chỉnh vị trí thápkhoan ra tới 70 ft ( 21m) theo chiều dọc cách mép ngoài thân giàn khoan và 15 ft( 4,5m) theo chiều ngang

1.2.1.4 Hệ thống cần cẩu

Hệ thống cần cẩu: được bố trí ở các góc của chân giàn khoan đảm bảo tầm với

và sức nâng tại mọi vị trí trên giàn

1.2.1.5 Các thiết bị khác trên giàn

* Các tổ máy phát điện chính: được dùng để cung cấp toàn bộ điện năng trên giàn

* Hệ thống các loại bơm: bơm nước sạch, bơm ballast và nước bẩn, bơm nướcsinh hoạt, bơm vệ sinh, bơm bùn, bơm cung cấp dầu

* Máy chưng cất nước ngọt

* Bầu hâm nước

* Hệ thống chứa và chế tạo dung dịch khoan

1.2.1.6 Chân giàn khoan

* Chân giàn khoan được chế tạo bằng thép cường độ cao có kết cấu theo kiểuthanh giằng được liên kết với nhau Chân giàn khoan bao gồm các phân đoạn và cácchi tiết

* Các chân giàn khoan được chế tạo dưới sự kiểm tra của giám sát của đăngkiểm ABS hoặc DNV

* Các thanh giằng chéo và thanh giằng ngang

* Phía dưới mỗi chân giàn khoan có chân đế tiếp xúc với đáy biển đảm bảocho toàn bộ giàn khoan ổn định trong quá trình khoan

* Hệ thống nâng hạ giàn khoan

* Hệ thống hãm

* Hệ thống điều khiển: được bố trí trong buồng điều khiển

* Hệ thống các bánh răng chuyển động

1.2.2 Nguyên lý hoạt động của giàn khoan tự nâng

Giàn khoan tự nâng sau khi được đưa tới vị trí khoan thì ta tiến hành hạ giànkhoan xuống biển Và việc đầu tiên cần làm là cắm chân giàn xuống đáy biển Chú

ý vị trí cắm chân giàn phải được khảo sát trước và tới độ sâu gấp 1, 2 lần chiều sâu

dự kiến cắm chân đế Sau khi hạ chân đế xong ta tiến hành nâng sàn công tác lênchiều cao theo thiết kế, để đảm bảo an toàn ta phải tiến hành nâng theo các giaiđoạn sau:

* Giai đoạn 1: Nâng đồng thời các cơ cấu nâng với áp lực bằng 25% giá trị

định mức

* Giai đoạn 2: Dùng 2 cơ cấu nâng đối nhau(theo đường chéo) nâng sàn công

tác cho đến khi áp lực trong 2 cơ cấu nâng này đạt 45% giá trị định mức

* Giai đoạn 3: Tiến hành tương tự đối với các cơ cấu nâng đối nhau còn để lại

đạt được áp lực đều là 45% giá trị định mức

* Giai đoan 4: Khi áp lực trong cơ cấu nâng bằng nhau ta tiến hành nâng tiếp

với áp lực đạt 70% giá trị định mức và giữ nguyên trong khoảng 10 phút

* Giai đoạn 5: Tiếp tục nâng với áp lực đạt 100% giá trị định mức và giữ

nguyên áp lực đó trong khoảng thời gian từ 30-40 phút để cho hệ giàn ổn định rồimới giảm dần áp lực trong các cơ cấu nâng Khi giàn khoan được cắm ổn định sẽtạo ra một diện tích làm việc giống như giàn khoan cố định Giàn tự nâng có độ ổnđịnh tốt nhất trong nhóm các công trình biển di động vì song biển chỉ tác dụng vàophần chân cột có kích thước nhỏ và độ chắn song bé

Sau khi khoan xong ta tiến hành hạ giàn khoan với các bước ngược lại: Đầutiên hạ sàn công tác xuống mặt nước,rút chân giàn khỏi đáy biển và dung tàu kéo đểlai dắt giàn khoan tới vị trí mới (thường sử dụng 03 tàu trong quá trình lai dắt)

Tuỳ theo trọng lượng giàn khoan và kết cấu các thiết bị trên giàn mà tốc độnâng thường từ 5-20m/h và tốc độ hạ từ 10-30m/h

1.2.3 Một số hệ thống chính trên giàn khoan tự nâng

1.2.3.1 Hệ thống máy phát điện

Hệ thống máy phát điện: được sử dụng để cung cấp toàn bộ điện năng tiêu thụtrên giàn khoan Các máy phát điện này là loại đặc biệt được chế tạo để làm việctrong môi trường trên biển với độ tin cậy cao, được tích hợp hệ thống điều khiểnhiện đại có thể giám sát và điều khiển tại chỗ hoặc đồng bộ cùng hệ thống điềukhiển trên giàn khoan Trong trường hợp các máy phát điện gặp sự cố thì máy phátđiện dự phòng sẽ đảm bảo cho các hoạt động quan trọng,cần thiết trên giàn khoan

1.2.3.2 Hệ thống nâng hạ

Hệ thống nâng hạ: gồm có tháp khoan, tời khoan, ròng rọc động, ròng rọc tĩnh,tháp khoan, thiết bị kẹp cáp chết, cuộn cáp dự trữ Đây là một trong những hệ thốngquan trọng của các lại giàn khoan

Đây là hệ thống đóng vai trò quan trọng trong quá trình nâng hạ giàn khoan.Như đã biết,t ốc độ nâng thường từ 5-20m/h và tốc độ hạ từ 10-30m/h tuỳ theo kíchthước và trọng lượng của giàn

Sức nâng của giàn tự nâng được xác định theo công thức:

Pn = Pd.K (1.1)

Trong đó: Pn : Sức nâng của giàn

Pd : Trọng lượng của toàn bộ giàn không kể trụ đỡ

K : Hệ số nén của nền đáy biển (K = 1,4-1,6)

Ta xét 2 cơ cấu nâng được sử dụng cho giàn tự nâng đó là: Cơ cấu nâng thuỷlực và cơ cấu nâng cơ khí

* Cơ cấu nâng thuỷ lực.

Cơ cấu nâng thuỷ lực có một số cấu tạo khác nhau:

- Cơ cấu nâng thuỷ lực có khung và dầm ngang

- Cơ cấu nâng thuỷ lực không có khung nhưng có dầm ngang

Tuy nhiên xét về nguyên lý hoạt động thì cơ cấu nâng thuỷ lực không khácnhau Chúng đều được cấu tạo từ hai bộ khoá là khoá cố định và khoá di động Bộkhoá di động hoạt động nhờ kích thuỷ lực Kích này từng bước bám vào chân chống

ở các mấu để dịch chuyển cơ cả thân giàn Bộ khoá di động dung để giữ thân giàntương ứng với hành trình không tải của kẹp di động

Các giàn khoan có thể được trang bị từ 4-20 cơ cấu nâng tuỳ thuộc vào trọnglượng của giàn với sức nâng mỗi cơ cấu từ 550-1500 tấn Áp lực làm việc trongxilanh thuỷ lực là 150-250KG/cm2 với đường kính xilanh từ 420-540mm

Ưu điểm của cơ cấu nâng thuỷ lực:

- Có lực nâng lớn,thực tế là không giới hạn do vậy có thể dung cơ cấu nâng đểcắm chân vào đất nền

- Tỷ trọng của trọng lượng thiết bị nâng không lớn và công nghệ chế tạokhông quá phức tạp

Nhược điểm của cơ cấu nâng thuỷ lực:

- Hệ thống truyền thuỷ lực của kích phức tạp,yêu cầu phải lắp ráp và điềuchỉnh toàn bộ hệ thống của cơ cấu một cách thận trọng

- Điều khiển hệ thống các kích theo 1 chương trình nhất định là rất khó khăn

- Tổn hao áp lực khá lớn trong hệ thống thuỷ lực dẫn đến tiêu hao công suấtlớn so với hệ thống nâng cơ khí.

* Cơ cấu nâng cơ khí.

Gồm có cơ cấu nâng cơ khí dung thanh răng và cơ cấu nâng cơ khí dùng lăng

Ưu điểm của cơ cấu nâng cơ khí so với cơ cấu nâng thuỷ lực là:

- Hệ thống nâng cơ khí có kết cấu đơn giản,làm việc với độ tin cậy cao

- Quá trình điều khiển hoạt động của cơ cấu nâng đơn giản hơn nhiều

- Công suất tiêu hao nhỏ hơn

- Cơ cấu nâng đảm bảo phân bố tải đều hơn trên các trụ đỡ

1.2.3.4 Hệ thống tuần hoàn dung dịch

Hệ thống tuần hoàn dung dịch bao gồm: bơm cao áp, bể lắng, máy khuấy,sung phun, máy tách cát, tách bùn, tách khí, sang rung, phễu trộn dung dịch…

1.2.3.5 Hệ thống kiểm soát giếng

Hệ thống kiểm soát giếng bao gồm: bộ đối áp(BOP), hệ thống điều khiển đối

áp (BOP control unit)

Ngoài ra còn có các hệ thống phụ trợ khác như: Hệ thống khí nén,hệ thốngneo, hệ thống thiết bị thông tin liên lạc, hệ thống điện thoại, hệ thống báo động, hệthống cứu sinh cứu hoả, hệ thống điều hoà không khí và nhiệt độ, hệ thống ốngthông gió, hệ thống làm lạnh thực phẩm

1.3 KẾT LUẬN

Với việc nghiên cứu tổng quan về giàn tự nâng đem đến cho chúng ta cái nhìn

đa chiều về dạng công trình biển này Sử dụng giàn tự nâng trong công tác khoanthăm dò và khoan khai thác dầu khí đã đem lại hiệu quả kinh tế cao Chính vì vậy,việc nghiên cứu tìm hiểu về giàn tự nâng cho phép chúng ta dần tiếp cận với việcchuyển giao công nghệ thiết kế và tiến hành đóng mới giàn khoan tự nâng tại ViệtNam góp phần đưa ngành công nghiệp dầu khí của chúng ta ngày càng phát triểnvươn tầm ra khu vực và thế giới

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CẤU TẠO VÀ CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH GIÀN TỰ

NÂNG CỬU LONG

Hình 2.1: Giàn tự nâng Cửu Long

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ GIÀN TỰ NÂNG CỬU LONG

Giàn tự nâng Cửu Long được thiết kế bởi công ty đóng tàu Levingston Sauđây là mô tả chung về giàn:

- Loại giàn : Giàn khoan biển di động tự nâng không tự hành

- Số hiệu giàn : Levingston 111C

- Số thân giàn: Levingston Hull #

- Đơn vị xây dựng : Công ty đóng tàu Levingston

Giàn tự nâng Cửu Long được thiết kế và xây dựng để sử dụng trong các giớihạn môi trường nhiệt độ -17,80 C(00F)

Hiện nay giàn tự nâng Cửu Long thuộc quyền sở hữu bởi Liên doanh dầu khíViệt-Nga Vietsovpetro.

2.1.2 Các loại tải trọng

2.1.2.1 Thành phần trọng lượng giàn không

* Trọng lượng giàn không (Lightship weight): Trọng lượng giàn không là

trọng lượng toàn bộ giàn, tính bằng tấn, với toàn bộ các máy, thiết bị lắp cố địnhtrên giàn, kể cả lượng dằn tải cố định, phụ tùng thay thế trên giàn, chất lỏng trongmáy và hệ thống ống công nghệ để giàn làm việc bình thường nhưng không kể hànghoá, chất lỏng trong kho chứa hoặc hàng trong két dự trữ, lương thực, thực phẩm,thuyền viên và tư trang của họ

Tất cả các mục thiết bị chính và các mục thiết bị cứu sinh được bao gồm tronggiàn không, ở vị trí thông thường của nó với tháp khoan đã dựng đứng, ròng rọcđộng treo gọn gàng phía trên sàn khoan, các cần cẩu được xếp gọn và các mỏ neođược xếp lên giá

Bảng 2.1: Thông số trọng lượng cơ bản.

Trọng lượng

sau mũi giàn

m,+mạn phải

m,từ thân BL

Tải trọng cơ bản,thân tàu và tải

Các chân và chân đế(3 chân dài

126,35m)

Trạng thái giàn không 8168.90 37.29 0.67 25.07

* Giàn không ở các trạng thái di chuyển

Giàn tự nâng Cửu Long có 3 trạng thái xác định cho các trạng thái vận hànhnổi Việc dằn các chân đế và di chuyển các chân giàn tới các vị trí được chỉ định sẽthay đổi trọng lượng giàn không và trọng tâm như sau:

Bảng 2.2: thông số trọng lượng khi giàn di chuyển

Trọng

Tấn

M, +phía saumũi tàu

M, +phíamanphải

M, từthânBL

Tải trọng boong biến thiên 1539.26 41.831 -3.561 6.992

Thân tàu chịu tải (lai dắt trong vùng

mỏ, các chân nâng lên hoàn toàn, các

chân đế nổi)

Tải trọng boong biến thiên 1928.07 41.01 -2.84 6.99

Thân tàu chịu tải (lai dắt trong vùng

mỏ, các chân được hạ xuống 15.24m,

các chân đế bị ngập)

10096.97 38.00 0.00 17.01

Tải trọng boong biến thiên 1790.00 41.24 -3.06 6.99

Tải trọng tàu (lai dắt ở vùng biển

2.1.2.2 Tải trọng biến thiên

* Tải trọng biến thiên: là sự thay đổi giữa tải trọng giàn không và tải trọng

hoạt động lớn nhất trong chế độ vận hành của giàn Đôi khi tải trọng biến thiên cũngđược gọi là tải trọng hoạt động Tải trọng biến thiên thay đổi trong các chế độ vậnhành khác nhau Nó có thể được tăng lên hoặc giảm đi một cách dễ dàng Tải trọngbiến thiên bao gồm các thành phần như nước dằn, nước kỹ thuật, nước sinh hoạt,dầu bôi trơn và nhiên liệu, chất lỏng, bùn khô, xi măng, cột cần khoan, ống chống,các kho hàng và hệ thống đối áp (BOPs) Trong chế độ khoan, các tải trọng khoan(móc nâng, bàn xoay & giá xếp ống) cũng được xem như tải trọng biến thiên

* Tải trọng biến thiên – Khi giàn nổi.

- Vùng mỏ di chuyển : chiều dài chân 126.35m, TOC 4.268m, chân đế nổi:1539.2T1,2

- Vùng mỏ di chuyển : chiều dài chân 126.35m, TOC19.508m, chấn đế ngập:1928T1,2,3

- Vùng mỏ di chuyển : chiều dài chân 126.35m, TOC 29.163m, chân đế ngập:1790T1,2,3

* Các tải trọng biến thiên - Khi nâng.

Các tải trọng biến thiên trong khi hoạt động không được vượt quá các giớihạn lớn nhất sau đây:

- Khi nâng cao: 1411.62T

- Khi dằn tải (tải trọng biến thiên và dằn): 6300T

- Trạng thái khoan (bão khoảng 70Hải lý): 2522T

- Trạng thái khoan (sóng 12.2m/70Hải lý): 3697T (bao gồm đã kết hợp tải trọng khoan: 454T)

- Trạng thái nâng trong bão: 862.18T

* Sức chịu tải của tổ hợp khoan.

Tổ hợp thiết bị khoan và các cấu trúc kết hợp được thiết kế theo các giới hạn thuộc cấu trúc sau đây:

- Tải trọng khoan cho phép(Lớn nhất): 454T

- Tải trọng khoan cho phép(khi nâng trong bão 70Hải lý): 454T

- Tải trọng giá đỡ ống: 1708T/m2

2.1.3 Các thông số chính của giàn Cửu Long

2.1.3.1 Các kích thước chính

* Kích thước tổng quan (Bảng 2.3)

Bảng 2.3: Kích thước tổng quan giàn Cửu Long.

Chiều rộng giàn theo thiết kế 56.692m

* Các chân giàn và chân đế (Bảng 2.4)

Bảng 2.4: Các thông số chân giàn và chân đế

Phần nhô ra (mũi thuyền-giàn) phía

Các tâm chân giàn theo chiều dọc 34.314m

Các tâm chân giàn theo chiều ngang 39.624m

Mũi chân đế phía dưới thân với chân

Diện tích móng chân đế (một cái) 168m2

Thế tích của chân đế (một cái) xấp xỉ 402m3

* Các dầm công xôn và Subbase (Bảng 2.5)

Bảng 2.5: Thông số dầm công xôn

Khoảng dịch chuyển trước sau lớn nhất 20.275m

* Cấu trúc dưới tháp và sàn khoan (bảng 2.6)

Maximum Drill Position P/S off C/L 3.659m

Kích thước sàn khoan(Dài x Rộng) 16.25x15.27

Bảng 2.6: Thông số cấu trúc dưới tháp và sàn khoan

* Sân bay trực thăng (Bảng 2.7)

Bảng 2.7: Thông số sân bay trực thăng

* Mớn nước và trọng lượng nước rẽ ( Bảng 2.8)

Bảng 2.8: Thông số mướn nước và trọng lượng nước rẽ

Trọng lượng nước rẽ của đường tải trọng

Trọng lượng nước rẽ của đường tải trọng

Các vị trí đánh dấu mớn nước:

- Điểm đánh dấu phía trước: 1.804m – phía sau mũi tàu, 1.5673 m off C/L P/S

- Điểm đánh dấu phía sau: 53.767m – phía sau mũi tàu, 28.346m off C/L P/S

* Các giới hạn thiết kế đối với tải trọng mặt boong (Bảng 2.10)

Bảng 2.10: Thông số giới hạn tải trọng mặt boong

Giá đựng ống chống trên mặt boong 2.635 T/m2

Giá ống chống gần phía trước khung giá

* Chế độ nâng: là chế độ hoạt động mà các chân giàn được hạ xuống và tiếp

xúc với đáy biển,thân giàn bắt đầu được nâng lên khỏi mặt nước Trọng lượng giànkhông đang từ sức nổi của thân dần chuyển tiếp lên các chân, giàn khoan đượcchuẩn bị để bắt đầu cắm chân đế

* Chế độ dằn tải: là chế độ hoạt động mà các chân giàn tiếp xúc với đáy biển

và đỡ trọng lượng của giàn Các bể đặt trước tải được bơm đầy nước để mô phỏngtổng tải trọng dự kiến tại vị trí đã định, bao gồm các tải trọng môi trường của sóng,gió và dòng chảy

* Chế độ hạ: là chế độ hoạt động mà thân giàn khoan được hạ xuống nước và

các chân giàn vẫn tiếp xúc với đáy biển Trọng lượng của giàn lúc này chuyển tiếp

từ các chân sang dựa vào sức nổi của thân

* Chế độ khoan: là chế độ hoạt động mà giàn khoan được nâng lên khỏi mặt

nước với khoảng tĩnh không đủ để tiến hành các hoạt động khoan

* Chế độ nâng trong bão: Giàn khoan được nâng lên tới một khoảng tĩnh

không đã đo theo tiêu chuẩn thiết kế bão của giàn khoan Khoảng tĩnh không được

đo giữa mực nước trung bình thấp nhất và phần đáy của thân giàn

2.2 HỆ THỐNG & TỔ HỢP THIẾT BỊ CƠ BẢN CỦA GIÀN CỬU LONG

Giàn tự nâng Cửu Long là loại Levingston 111C - Giàn khoan tự nâng không

tự hành có một thân giàn, với ba chân kết cấu khung hàn dạng không gian và cácdầm công xôn có khả năng dịch chuyển với subbase hỗ trợ thiết bị khoan

2.2.1 Thân giàn

Thân giàn có 2 boong : boong chính và boong máy móc thiết bị(sàn máy), vớicác bể chứa đáy trong phía dưới boong máy

* Boong chính : nằm ở phía trên đỉnh sàn chính là ba cần cẩu,khu nhà ở,

jackhouses và các khu vực dự trữ của boong, khu vực xử lý bùn, và các dầm côngxôn với nền móng hỗ trợ sàn khoan, tháp khoan,và thiết bị khoan

* Boong máy móc thiết bị: boong máy là boong nằm dưới boong chính,được

chia thành nhiều phòng kín nước Nằm phía trên boong máy là các động cơ chính vàmáy phát điện; phòng chuyển mạch thiết bị điện; phòng bơm dung dịch,các bể chứaxi-măng và bùn ướt; các két bùn, các máy nén khí, thiết bị chưng cất; các máy bơmdằn, bơm nước kỹ thuật, bơm cứu hoả và các máy móc phụ trợ khác; các kho dự trữgiàn khoan

* Các bể chứa dưới đáy bên trong thân : nằm giữa sàn khoan của boong máy

và phần đáy giàn là các bể chứa Những bể chứa này được sử dụng để chứa nước kỹthuật và nhiêu liệu Các bể chứa mạn ngoài kéo dài toàn bộ chiều cao thân giàn vàđược sử dụng để dằn và dằn tải

2.2.2 Dầm công xôn, cấu trúc dưới tháp và sàn khoan

Sàn khoan và tháp khoan cùng với tổ hợp thiết bị khoan được lắp đặt trên cấutrúc dưới tháp Cấu trúc dưới tháp có thể trượt theo phương nằm ngang tối đa là3,659m sang phía mạn trái hoặc mạn phải từ đường tâm thân giàn khoan

2.2.3 Khu nhà ở

Khu nhà nằm phía trên mặt boong chính Nó có sức chứa 78 người Tại đây,

có các thiết bị cứu hoả và cứu sinh theo yêu cầu của các quy định hiện hành nằmphía trong hoặc quanh khu vực nhà ở

2.2.4 Hệ thống cần cầu

Có ba cần cẩu xoay nằm phía trên mặt boong chính - phía trước phần chânsau mạn trái, phía trong và phía trước cả phần chân sau mạn phải Để biết thêmthông tin liên quan đến công suất của cẩu và vận hành,cần tham khảo hướng dẫn sửdụng bảo trì cẩu, sổ hồ sơ cẩu và các biên bản bảo dưỡng cẩu

2.2.5 Hệ thống tuần hoàn dung dịch

Hệ thống tuần hoàn dung dịch chứa các thiết bị xử lý bùn khoan nằm trênmặt boong chính Hệ thống tuần hoàn dung dịch kề bên phía mạn phải khung giánâng và bao gồm sàng rung,thiết bị tách cát, thiết bị tách khí, máy tách bùn,…

2.2.6 Khung giá nâng

Có ba khung giá nâng bao gồm cấu trúc chống đỡ chân và chứa hệ thốngnâng, nằm phía trên mặt boong chính

2.2.7 Chân giàn và hệ thống nâng

Khi nâng, ba chân đỡ lấy thân giàn Mỗi chân là cấu trúc hệ ống với mặt cắtngang hình vuông, với các thanh răng cho hệ thống nâng nằm trân hai góc của mỗichân Hệ thống nâng hạ tại mỗi khung giá nâng bao gồm hai hệ thống thanh răngvới sáu cơ cấu bánh răng trên mỗi hệ thống Một động cơ điện xoay chiều tại mỗi hệthống nâng hạ các chân được nâng lên và hạ xuống bằng các cơ cấu bánh răng dẫnđộng ăn khớp với các thanh răng trên các chân Hệ thống này có tốc độ hạ xấp xỉ0.305m/phút(1ft/phút)

Có nhiều lý do khách quan mà cần thiết nâng giàn trong khi một hoặc một sốbánh răng ngừng hoạt động Thông tin sau đây được áp dụng để cung cấp cho OIMcác chỉ dẫn để giảm tải trọng trên hệ thống nâng để cho phép hoạt động an toàn tạmthời Việc giảm công suất hệ thống nâng chỉ được áp dụng trong các điều kiện sauđây:

- Tổng số bánh răng lỗi là 3 hoặc nhỏ hơn so với toàn bộ bánh răng trên giàn

- Tổng số bánh răng lỗi mỗi chân là 2 hoặc nhỏ hơn

- Tổng số bánh răng lỗi mỗi phần chân đứng là một hoặc nhỏ hơn

Nếu các điều kiện này không thể đáp ứng, OIM phải liên hệ với phòng kỹthuật Vietsovpetro thông qua người quản lý giàn để hướng dẫn vê việc giảm các tảitrọng biến thiên

Bảng 2.11:Công suất chịu tải của hệ thống nâng.

Tải trọng tối đa – khi nâng:

Công suất tải – khi dằn tải trước 13065 tấn

Công suất tải – cố định :

Công suất tải thông thường bánh răng 181.39 tấn

Công suất tải bánh răng TH khẩn cấp 400 tấn

Tải tải trọng cho phép nâng khi dằn tải 13065 tấn

Tổng tải trọng khoan nâng lên 8815.56 tấn

* Theo các hạn chế trên, tải trọng riêng biệt mỗi chân phải được giảm như sau:

- Khi nổi : không ảnh hưởng

- Khi nâng: giảm các tải trọng riêng biệt mỗi chân là 181.39 tấn mỗi bánh rănglỗi

- Khi dằn tải : không ảnh hưởng

- Khi khoan: Giảm tải trọng tối đa cho phép mỗi chân riêng biệt là 245 tấn mỗibánh răng hỏng

- Khi nâng trong bão: Giảm tải trọng tối đa cho phép mỗi chân riêng biệt là

166 tấn mỗi bánh răng lỗi

2.2.8 Hệ thống dằn tải

Giàn khoan được trang bị các bể chứa trong thân giàn để chứa nước dằn tải.Những bể chứa này được nối với hệ thống đường ống để làm đầy bể Chúng có cácvan xả để tháo nước ra khởi bể và có thể được làm rỗng thông qua việc nối bơmnước đáy tàu

2.3 CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA GIÀN CỬU LONG

Chế độ vận hành giàn Cửu long có thể chia làm ba chế độ vận hành chính đólà: Chế độ vận hành nổi, chế độ dằn tải và chế độ nâng hạ giàn

Hình 2.2a: Giàn khoan ở trạng thái nổi

Hình 2.2b: Chân giàn được từ từ hạ xuống

Hình 2.2c: Chân đế được cắm xuống đáy biển

Hình 2.2d: Quá trình tăng tải trọng lên giàn khoan để chân đế có thể cắm sâu hơn cùng lúc này thân giàn chuẩn bị được đưa lên

Hình 2.2e: Thân giàn được đưa lên khỏi mặt nước

Hình 2.2f: Giàn đã ở trạng thái có thể làm việc được

2.3.1 Chế độ vận hành nổi

2.3.1.1 Giới thiệu chung

Giàn tự nâng Cửu Long phù hợp với các yêu cầu ổn định của Cục hàng hải

Mỹ ABS và các quy định của Tổ chức hàng hải quốc tế về phân cấp và xây dựngcác giàn khoan biển di dộng

Với giàn khoan nổi, các thiết bị trên giàn phải được đảm bảo an toàn, và tất cả cáccửa hầm được đảm bảo kín nước, đóng kín Giàn khoan được thiết kế với đầy đủ độ

ổn định để chống lại các lực lật đổ gây ra do gió Các loại gió dùng để tính toánthiết kế phải tuân theo các quy chuẩn phù hợp với những quy định của các cơ quanquản lý

Khi giàn khoan nổi trong cấu hình vùng mỏ di chuyển và ở trạng thái khônggặp nguy hiểm, giàn khoan được thiết kế để chịu các lực gây lật từ sức gió 70 hải lý.Ngoài ra, khi giàn ở cấu hình di chuyển trong vùng biển lớn và trong điều kiệnkhông nguy hiểm, giàn khoan được thiết kế để chịu được lực gây lật từ sức gió 100hải lý

Giàn khoan đã được thiết kế với sự dữ trữ ổn định đủ để chịu được dòng lũgây ra thiệt hại cho bất kỳ khoang kín nước nào cùng với các lực gây lật gây ra bởisức gió 50 hải lý Trạng thái nguy hiểm này giả định rằng tất cả các cửa đóng kínnước được an toàn và thiệt hại của sự xâm nhập này không lan rộng vào bên trongquá 1.524m tính từ mép ngoài hoặc phía đáy.

Khả năng của giàn đáp ứng những tiêu chuẩn này phụ thuộc vào giàn khoanduy trì được lớp vỏ kín nước, việc giám sát và kiểm soát trọng lượng nước rẽ củagiàn và trọng tâm thẳng đứng dưới mức tối đa cho phép và duy trì một sống phẳng(a even keel)

2.3.1.2 Các chế độ thay đổi khi giàn nổi

Chế độ di chuyển bình thường của giàn với các chân thiết lập ở vị trí cao nhất chophép bởi các điều kiện vận hành và các chân đế bị ngập Các chân được nâng lên đểgiàn có thể di chuyển với sức cản tối thiểu của nước Tuy nhiên, nếu thời tiết banđầu xấu, các chân phải được hạ thấp hơn để nâng cao độ ổn định Chế độ thay đổi

do thay đổi trong các điều kiện của biển hoặc thời tiết, phải được đảm bảo trước khicác chuyển động của giàn vượt quá những giới hạn thiết kế của chân

Chú ý: Trong mọi trường hợp, một sự thay đổi chế độ phải được hoàn tất trước khi tốc độ gió đạt 70 hải lý Những thay đổi chế độ trong thời tiết xấu có thể dẫn tới ứng suất nguy hiểm trên các chân và thân giàn.

OIM sẽ thu được cập nhật thông tin dự báo thời tiết trước và trong khi di chuyển vớithời gian cho phép để thực hiện việc thay đổi chế độ hoạt động

3 Cần quan tâm đến độ sâu mực nước và các vật cản khác có thể khi hạ thấp các chân.

4 OIM có thể lựa chọn để tiếp tục giữ đúng vị trí hoặc tiếp tục lai dắt giàn chỉ sau khi hoàn thành việc thay đổi chế độ.

2.3.1.3 Những thao tác lai dắt khi giàn nổi

1 Cần lấy và đánh giá thông tin dự báo thời tiết trước khi di chuyển giàn Giànkhoan không nên được di chuyển nếu các điều kiện dự báo thời tiết cho thời gian di

chuyển là nghiêm trọng hơn so với khả năng chịu đựng của giàn Thời gian dichuyển sẽ là thời gian cần thiết để làm sau đây:

a Đảm bảo tất cả các tải trọng boong

b Hạ giàn khoan xuống nước

c Sục bùn từng chân riêng biệt

d Lai dắt tới vị trí mới hoặc vị trí chờ

e Đặt giàn khoan vào vị trí

f Kích giàn lên khoảng tĩnh không 1.524m

g Dằn tải giàn khoan

h Quan sát dằn tải cuối cùng tối thiểu 3 tiếng

i Trút bỏ nước dằn tải

j Nâng giàn lên khoảng tĩnh không yêu cầu

2 Trong hoạt động di chuyển giàn khoan, cần thiết và đánh giá thông tin dự báothời tiết hiện tại OIM sẽ cho phép thời gian đủ để cấu hình lại giàn khoan trước khithời tiết thay đổi

3 OIM sẽ tham khảo Sổ tay hướng dẫn di chuyển giàn để biết thêm thông tin vềnhững quy định khối hàng hoá lai dắt được yêu cầu cho lần di chuyển OIM sẽ kiểmtra để chắc chắn rằng khối hàng hoá lai dắt là như quy định trong sổ tay

4 Giàn khoan không được lai dắt trong băng nổi Giàn cũng không được di chuyểnkhi tồn tại những điều kiện tích tụ băng hoặc tuyết

5 OIM có trách nhiệm phải đảm bảo chắc chắn rằng độ chênh và độ nghiêng luônđược duy trì trong giới hạn cho phép

Hình 2.3: Hình ảnh lai dắt giàn khoan trong chế độ nổi

2.3.1.4 Những khuyến cáo chung khi vận hành nổi

* Khi giàn khoan di chuyển ngoài biển

1 Đảm bảo rằng những khuyến cáo chung về hoạt động nổi đã được tuân thủ Cácchân phải được hạ thấp hơn nữa và những chuẩn bị khác được thực hiện để đáp ứngnhững yêu cầu ổn định cho di chuyển trong vùng đại dương

2 KG của giàn sẽ được tính toán lại để đảm bảo KG trong giới hạn cho phép dichuyển trong vùng đại dương

3 OIM sẽ cập nhật hàng ngày về dự báo thời tiết trước và trong khi di chuyển để cóthời gian cho phép chuẩn bị giàn đối phó với các cơn bão

4 Thông báo cho đội trưởng tàu kéo để điều chỉnh giàn vào vị trí lai dắt tốt nhấttrước các điều kiện bão sắp tới để giảm thiểu chuyển động của giàn do sóng biển

5 OIM sẽ đảm bảo giàn khoan được an toàn và các hàng lỏng (loose items) đượcbảo quản đúng cách

6 OIM cần nhận thấy rằng những cơn gió vượt quá 100 hải lý hoặc các vung biểnbất thường có thể gây cho giàn những chuyển động vượt quá các giới hạn thiết kếcủa giàn, và giàn khoan có thể có nguy cơ bị chìm hoặc lật úp Nếu cơn bão sắp tới

có khả năng gây ra những nguy cơ này, OIM nên lập kế hoạch cho việc sơ tán và rờikhỏi giàn khoan Điều quan trọng là kế hoạch đó phải được thực hiện sớm để có đủthời gian sơ tán

* Khi giàn khoan gặp bão lớn

1 Đảm bảo rằng những khuyến cáo chung về hoạt động nổi đã được tuân thủ

2 Việc hạ thấp các chân sẽ thường làm hạ thấp VCG của giàn và giảm momen gâylật gây ra bởi những lực gió tác động lên phần trên cùng của chân giàn Tuy nhiên,

KG phải được tính toán và so sánh xấp xỉ với đường cong KG cho phép

3 Thông báo cho đội trưởng tàu kéo để điều chỉnh giàn vào vị trí lai dắt tốt nhất đểđối phó với các điều kiện bão giúp giảm thiểu chuyển động của giàn do sóng biển

4 Kiểm tra lại những tính toán phân bố trọng lượng và KG Xem lại KG ở đườngcong KG tối đa cho phép để chắc chắn nó trong pham vi cho phép

5 OIM nên nhận ra rằng các cơn gió vượt quá 100 hải lý hoặc sóng biển bất thường

có thể gây cho giàn những chuyển động vượt quá các giới hạn thiết kế, và giàn cóthể có nguy co bị chìm hoặc lật úp Nếu cơn bão sắp tới có khả năng gây ra nhữngnguy cơ này, OIM nên lập kế hoạch cho việc sơ tán và rời khỏi giàn khoan Điềuquan trọng là kế hoạch đó phải được thực hiện sớm để có đủ thời gian sơ tán

2.4 KẾT LUẬN

Giàn tự nâng Cửu Long là một trong số những giàn khoan tự nâng đầu tiên củaViệt Nam hoạt động có hiệu quả trong công tác khoan dầu khí Việc tìm hiểu về cấutạo, nguyên lý vận hành giàn tự nâng Cửu Long giúp em nắm bắt được thao tác vậnhành giàn nhằm nâng cao hiệu quả làm việc của giàn trong các điều kiện thời tiếtkhác nhau trên biển

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN ĐỘ ỔN ĐỊNH VÀ TẢI TRỌNG GIÀN TỰ NÂNG CỬU LONG

BẰNG PHẦN MỀM LOSTAB 3.2 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM LOSTAB

3.2.1 Giới thiệu chung

Chương trình tính toán độ ổn định và tải trọng(LoStab) là một tương tác, trìnhđơn điều khiển, chương trình sử dụng trên tàu của các giàn khoan di động trên biển

và các hệ thống khai thác nổi, để thực hiện những tính toán tải trọng và đánh giá độ

ổn định Chương trình này được dùng trên hệ điều hành windows dựa trên ứng dụngvới một giao diện thân thiện với người dùng Tất cả dữ liệu đầu vào tương tác với

sự giúp đỡ của thiết bị trỏ Có rất nhiều thủ tục kiểm tra lỗi và sẽ cảnh báo ngườidùng khi sử dụng dữ liệu đầu vào không thích hợp Chương trình được tuỳ chỉnh đểthực hiện đầy đủ những yêu cầu và thủ tục của sổ tay vận hành giàn

* Những tính năng chính của chương trình là:

1 Quản lý trọng lượng bằng nhóm hoặc phân nhóm

2 Tính toán trọng lượng riêng lẻ và các trọng tâm,cũng như trọng lượng tổngcộng

3 Một số dịch chuyển các điều kiện tải trọng với tuỳ chọn của KG cho phéptrong các trạng thái khác nhau

4 Tính toán một số điều kiện tải trọng khi dằn tải, khi nâng với sự lựa chọn độsâu mực nước, khoảng tĩnh không, độ cắm sâu vào đáy biển của các chân giàn

5 Điều chỉnh tải trọng của các thành phần trên giàn và mặt tự do , từ đó đánhgiá độ ổn định của giàn với các thông số

6 Kế hoạch dằn tải (không bắt buộc) để làm cho giai đoạn hạ chân đế được thuậnlợi

7 Tóm tắt tiêu hao hàng hoá giúp thuận lợi cho người quản lý giàn duy trì cáctiêu dùng trên giàn

3.2.2 Năng lực của chương trình

Chương trình LoStab được thiết kế đặc biệt để sử dụng đối với cả những nhânviên giàn khoan có sự hiểu biết hạn chế về máy tính Nó có nghĩa là hỗ trợ nhânviên giàn khoan trong các hoạt động hàng ngày cũng như tính toán tổng trọng lượnghoặc các trọng tâm,độ ổn định,đặt trước tải… Chương trình có khả năng phân tíchbốn trạng thái của giàn khoan như sau:

* Trạng thái nổi.

* Trạng thái dằn tải

* Trạng thái khoan.

* Trạng thái bão cực đại.

3.2.2.1 Các tuỳ chọn trình đơn (Menu Options)

Một vài tính năng của LoStab có sẵn trong trình đơn này Các tính năng có thểhoặc không được sử dụng hết, dựa vào các yêu cầu của giàn và người vận hành Tất

cả những tính năng của trình đơn này được thể hiện bên dưới đây:

Hình 3.1: Các tính năng chính của phần mềm LoStab

* Change operating mode (Thay đổi chế độ vận hành): Một giàn tự nâng có

thể có 4 chế độ vận hành Đó là: chế độ nổi, dằn tải, khoan và chế độ bão cực đại.Khi giàn được nâng lên trên các chân của nó, các tải trọng chân đế hoặc các phảnứng trên bánh răng hoặc độ cắm sâu chân vào đáy biển sẽ được tính toán Người sửdụng phải chọn các chế độ vận hành tương ứng với điều kiện tải trọng mà người sửdụng cần để tạo ra trường hợp Về việc lựa chọn nổi hoặc nâng lên (chế độ dằn tải,khoan hoặc bão cực đại), chương trình sẽ đưa ra các tuỳ chọn sau:

* Floating mode (Chế độ nổi): Việc lựa chọn chế độ nổi, chương trình hiển

thị một bảng thể hiện chiều dài chân tối đa cho phép và vị trí TOC kết hợp cho cácđiều kiện nổi khác nhau cùng với các đường cong KG cho phép tương ứng Ngườidùng lựa chọn trạng thái nổi từ bảng này và chương trình sau đó sẽ tự động lựa chọnđường cong KG cho phép tối đa thích hợp Ngay sau khi tuỳ chọn này được thựchiện, tất cả sự lựa chọn từ trình đơn trở nên phù hợp với chế độ nổi đó

Hình 3.2: Đồ thị đường cong KG cho phép của giàn

* Elevated Mode (Chế độ nâng): Đối với mỗi trạng thái nâng lên (dằn tải,

khoan và bão cực đại), việc lựa chọn yêu cầu người dùng nhập vào: Độ sâu mựcnước, khoảng tĩnh không, độ cắm sâu chân vào đáy biển Một khi trạng thái dằn tải,khoan hoặc bão cực đại được lựa chọn, tất cả các áp màn hình áp dụng sẽ hiển thịđiều kiện cụ thể đó Lúc đầu, trước khi đến vị trí, đánh giá độ cắm sâu chân vào đáybiển, độ sâu mực nước và khoảng tĩnh không đã được biết Chương trình sẽ tínhtoán dấu chân bằng cách sử dụng khoảng cách gắn liền giữa đáy thân tàu với điểm

mà tại đó dấu chân đã được đo (đỉnh của Jack house) Những người giám sát tại các

vị trí máy đo dấu chân sẽ biết trước thời gian dự kiến ghi dấu chân Các giá trị dấuchân dự kiến có được từ tuỳ chọn “leg Position”.Sau khi dằn tải khi các dấu châncuối cùng đã được biết,người dùng có thể nhập vào cùng để xác định độ cắm sâuchân vào đáy biển,….,quá trình trên được đảo ngược lại

* Thay đổi từ chế độ nổi sang chế độ nâng.

Các bước sau đây có liên quan đến việc thay đổi trạng thái từ chế độ nổi sangchế độ nâng

1 Đi tới các Options menu và lực chọn “change Operating mode”

2 Trỏ và trạng thái nâng mong muốn, (hoặc dằn tải, khoan, hoặc bão cực đại) Việc lựa chọn một trạng thái nâng, người dùng cần nhập trước tiên độ sâunước, khoảng tĩnh không và ước lượng các độ lún chân của tất cả ba chân tươngứng với vị trí nâng lên Vị trí giàn tự động thay đổi từ chế độ nổi tới trạng thái dưới.Đối với trạng thái được lựa chọn, chương trình sẽ hiển thị các vị trí dấu chân dựkiến tại vị trí đó trong công thức Leg Position trong các tuỳ chọn trình đơn Nếu độ