Bài giảng về đường ống trong dầu khí

MụC LụC Ch-ơng I: Khái niệm đ-ờng ống dầu khí Bài Mở đầu I Tổng quan II Phân loại đ-ờng ống 2.1 Theo vùng sử dụng 2.2 Theo vị trí lắp đặt 2.3 Theo cấu tạo 2.4 Theo chất vận chuyển III Cấu tạo đ-ờng ống Bài Công nghệ khai thác quy hoạch công trình dầu khí biển 5 5 5 5 I Hoạt động khai thác thăm dò dầu khí Việt Nam II Công nghệ thu gom khai thác Dầu khí mỏ Bạch Hổ 2.1 Tổng quan mỏ Bạch Hổ 2.2 Tìm hiểu công trình phục vụ khai thác thu gom vận chuyển dầu khí mỏ Bạch Hổ 2.3 Những yêu cầu đối việc thiết kế quy hoạch hệ thống khai thác mỏ 14 Bài Lựa chọn tuyến ống I Mục đích việc lựa chọn tuyến ống II Những yêu cầu việc lựa chọn tuyến Ch-ơng II Tính toán thiết kế đ-ờng ống biển Bài Mở đầu I Tính toán đ-ờng ống biển II Tải trọng 2.1 Tải trọng chức 2.2 Tải trọng môi tr-ờng 2.3 Tải trọng thi công 2.4 Tải trọng cố 2.5 Các tải trọng khác Bài Tính toán chiều dày ống chịu áp suất I Bài toán đ-ờng ống chịu áp lực II Tính toán thiết kế đ-ờng ống biển chịu áp lực theo quy phạm 2.1 Nguyên tắc tính toán theo quy phạm 2.2 Một số quy phạm hay đ-ợc áp dụng 2.3 Tính toán chiều dày ống chịu áp lực theo qui phạm DnV 1981 2.4 Tính chiều dày ống chịu áp lực theo quy phạm ASME B31.8 2.5 Theo qui phạm DnV OS F101 2000 Bài ổn định đàn hồi 17 17 17 18 18 18 19 19 20 20 20 20 21 21 21 21 22 22 23 23 25 I Mất ổn định cục đ-ờng ống biển 1.1 Hiện t-ợng 1.2 Công thức lý thuyết 1.3 Công thức quy phạm II Mất ổn định lan truyền 2.1 Hiện t-ợng 2.2 Tính toán 2.3 Chống lan truyền ổn định III Mất ổn định tổng thể (global buckling) đ-ờng ống biển 3.1 Hiện t-ợng 3.2 Tính toán Bài Độ bền đ-ờng ống qua địa hình phức tạp I Mở đầu II Bài toán tĩnh đ-ờng ống qua địa hình đặc biệt 2.1 Đặt toán 2.2 Bài toán đ-ờng ống qua hào (hố lõm) 2.3 Bài toán đ-ờng ống qua đỉnh lồi III Bài toán cộng h-ởng dòng xoáy nhịp ống Bài Tính toán ổn định vị trí đ-ờng ống d-ới đáy biển I Hiện t-ợng II Tính toán III Phân tích ổn định vị trí đ-ờng ống d-ới tác động sóng dòng chảy theo quy phạm DnV IV Một số ph-ơng pháp xử lý ổn định vị trí cho đ-ờng ống biển 4.1 Bọc bê tông gia tải 4.2 Gia tải cục 4.3 Sử dụng vít neo 4.4 Vùi ống xuống hào Ch-ơng III Thi công đ-ờng ống biển Bài 2: Thi công thả ống I Khái niệm II Ph-ơng pháp thi công sà lan thả ống 2.1 Phân loại 2.2 Nguyên lý hoạt động cấu tạo 2.3 Dây chuyền thi công thả ống tàu Côn Sơn 2.4 Ưu nh-ợc điểm ph-ơng pháp 2.5 Tính toán độ bền thi công thả ống III Ph-ơng pháp thi công sà lan có trống cuộn IV Ph-ơng pháp thi công kéo ống 4.1 Thi công ph-ơng pháp kéo ống mặt 4.2 Ph-ơng pháp kéo ống sát mặt 25 25 25 25 27 27 27 28 28 28 29 30 30 31 31 31 33 34 37 37 37 40 44 44 45 46 46 47 47 47 48 48 49 52 52 53 55 58 58 59 4.3 Ph-ơng pháp thi công kéo ống đáy biển 4.4 Ph-ơng pháp thi công kéo ống sát đáy biển 4.5 Năng lực thi công liên doanh Vietsovptro Bài Thi công nối ống I Giới thiệu II Ph-ơng pháp nối ống mặt bích III Ph-ơng pháp hàn áp suất khí IV Hàn cao áp V Sử dụng mối nối khí Bài Thi công ống đứng I Ph-ơng pháp thi công lắp đặt ống đứng lên khối chân đế 1.1 Thi công lắp đặt Riser đồng thời với việc chế tạo khối chân đế 1.2 Thi công Riser đ-ợc tiến hành với thi công rải ống II Thi công nối ống Riser với đ-ờng ống ngầm 2.1 Nối ống mặt bích 2.2 Nối ống ngầm với ống đứng ph-ơng pháp hàn mặt n-ớc 2.3 Ph-ơng pháp ống chữ J thuận 2.4 Ph-ơng pháp ống chữ J ng-ợc 2.5 Ph-ơng pháp guốc uốn Bài Thi công hào đặt ống I Khái niệm 1.1 Mục đích 1.2 Phân loại 1.3 Các thông số hào II Tác động neo l-ới đánh cá lên đ-ờng ống biển 21 Các loại l-ới đánh cá 2.2 Tác động l-ới đánh cá lên đ-ờng ống 2.3 Tác động neo III Các ph-ơng pháp đào hào 3.1 Ph-ơng pháp phun n-ớc 3.2 Máy đào hào tự hành 3.3 Ph-ơng pháp hoá lỏng đất 3.4 Ph-ơng pháp cày Ch-ơng IV Chống ăn mòn Bài Tổng quan I Vai trò việc chống ăn mòn thiết kế công trình đ-ờng ống biển II Môi tr-ờng gây ăn mòn đ-ờng ống 2.1 Môi tr-ờng ống 2.2 Môi tr-ờng ống Bài Chống ăn mòn ống 60 60 61 63 63 63 63 64 65 66 66 66 66 67 67 67 67 68 68 69 69 69 69 69 70 70 70 72 74 74 75 76 77 79 79 79 79 79 80 81 Bài Chống ăn mòn ống I Chống ăn mòn chủ động 1.1 Ph-ơng pháp bảo vệ anode hy sinh: 1.2 Ph-ơng pháp bảo vệ điện hoá dòng điện áp nguồn II Chống ăn mòn bị động III Bảo Vệ kết hợp Ch-ơng V Đ-ờng ống bờ Bài Số liệu đầu vào phục vụ cho thiết kế I Số liệu tự nhiên II Yêu cầu công nghệ 82 82 82 83 83 84 85 85 85 85 Bài Lựa chọn tuyến ống bờ 86 Bài Thiết kế kỹ thuật tuyến ống bờ 87 I Xác định chiều dày ống theo áp lực lớn II Kiểm tra độ bền độ ổn định tuyến ống 2.1 Kiểm tra độ bền tính ổn định đ-ờng ống đặt mặt đất 2.2 Kiểm tra biến dạng đ-ờng ống đặt mặt đất 87 87 87 88 Bài Các dạng địa hình mà đ-ờng ống v-ợt qua yêu cầu 90 I Đ-ờng ống qua đầm lầy II Đ-ờng ống v-ợt qua đ-ờng sắt đ-ờng ô tô 90 90 Bài Các biện pháp bảo vệ an toàn cho tuyến ống 92 I Chống gỉ cho ống thép II Chống ăn mòn khí III Chống ăn mòn độ ẩm đất xâm thực môi tr-ờng 92 92 92 Ch-ơng I: Khái niệm đ-ờng ống dầu khí Bài Mở đầu I Tổng quan Sự tăng lên không ngừng nhu cầu tiêu thụ sản phẩm dầu khí kéo theo đời hàng loạt dự án khai thác dầu khí biển Bắt đầu từ tuyến đ-ờng ống vịnh Mêhicô, tới hàng vạn kilômet đ-ờng ống đ-ợc xây dựng khắp giới, từ biển Bắc, Địa Trung Hải, Australia, Đông Nam á, Mỹ La Tinh Một số đ-ờng ống đ-ợc lắp đặt độ sâu đến 700m, kích th-ớc ống lên tới 56 in Các công nghệ liên quan đến công trình đ-ờng ống phát triển nhanh chóng Điển hình thiết bị thi công thả ống, công nghệ gia tải cho ống, công nghệ nối ống v.v Việt Nam, tuyến đ-ờng ống đ-ợc lắp đặt Liên doanh dầu khí ViệtsôvPetro xây dựng mỏ Bạch Hổ Đến nay, thềm lục địa n-ớc ta có hàng ngàn kilômet đ-ờng ống loại, có đ-ờng ống mềm đ-ờng ống kích th-ớc lớn đ-a khí vào bờ có chiều dài lên đến 350km Tuy lý thuyết tính toán đ-ờng ống biển mẻ nh-ng thực tế nhiều vấn đề đ-ợc nghiên cứu hoàn thiện Bên cạnh công nghệ chế tạo ống thi công đ-ờng ống đ-ợc phát triển nhanh chóng Vì vậy, thiết kế đ-ờng ống biển lĩnh vực đ-ợc quan tâm liên tục đ-ợc đổi II Phân loại đ-ờng ống Có nhiều cách phân loại đ-ờng ống khác nh- sau: 2.1 Theo vùng sử dụng - Đ-ờng ống biển - Đ-ờng ống bờ 2.2 Theo vị trí lắp đặt - Đ-ờng ống dàn - Đ-ờng ống ngầm - ống đứng (Riser) 2.3 Theo cấu tạo - Đ-ờng ống cứng (thông th-ờng) - Đ-ờng ống mềm 2.4 Theo chất vận chuyển - Đ-ờng ống dẫn dầu - Đ-ờng ống dẫn khí - Đ-ờng ống dẫn khí gaslift - Đ-ờng ống dẫn n-ớc ép vỉa - Đ-ờng ống dẫn hỗn hợp dầu khí III Cấu tạo đ-ờng ống Đ-ờng ống gồm phận sau: ống ngầm, ống đứng, van ngầm số phận phụ khác nh- mối nối, vỏ bọc chống ăn mòn, bê tông gia tải, anode hy sinh Cấu tạo ống ngầm: ống thép: ống thép phận đ-ờng ống ống thép th-ờng đ-ợc chế tạo sẵn thành đoạn dài 6m 12m Đ-ờng kính ống th-ờng nhỏ 36, chiều dày th-ờng [...]... chuyển dầu đã tách khí cần phải thiết kế phù hợp với sức tải của trạm rót dầu không bến - Hệ thống thu gom khí với áp suất tách lọc cấp 1 là 16 at thì khí đ-ợc thu gom từ các dàn cố định đến các trạm nén khí không cần sử dụng máy nén khí Các khí ở cấp lọc tiếp theo đ-ợc nén tới 16 at và đ-a vào hệ thống thu gom khí 2.2.6 Giàn nén khí trung tâm ( CCP) CCP là bộ phận cơ bản trong hệ thống vận chuyển khí. .. độ bền của ống trở nên rất phức tạp Cần phải xét các bài toán sau đây: - Bài toán nhịp ống chịu tải trọng tĩnh, th-ờng xét các tải trọng nh- trọng l-ợng bản thân, lực căng còn d- trong ống khi thi công - Bài toán nhịp ống chịu tải trọng động là lực thuỷ động của sóng và dòng chảy - Bài toán cộng h-ởng dòng xoáy của nhịp ống - Bài toán ổn định tổng thể (global buckling) - Bài toán mỏi Các bài toán trên... II Bài toán tĩnh của đ-ờng ống qua địa hình đặc biệt 2.1 Đặt bài toán Xét hai dạng địa hình đặc biệt th-ờng gặp là hố lõm và đỉnh lồi, tải trọng là trọng l-ợng bản thân ống trong n-ớc và lực căng còn d- trong ống Vấn đề khó khăn nhất là xây dựng đ-ợc mô hình liên kết giữa ống và nền tại hai đầu nhịp Trong thực tế, liên kết giữa ống và nền rất đa dạng nh- ống dựa hoàn toàn trên nền, ống vùi một phần trong. .. đ-ờng ống ngầm trong thời gian hiện nay cũng nh- nhiệt độ thực tế của sản phẩm trong đó đ-ờng ống ngầm không đ-ợc bọc cách nhiệt - ống đứng của các đ-ờng ống đang vận hành đ-ợc chế tạo từ các loại ống dùng để xây phần tuyến Khi đặt ống dứng vào kết cấu để ống đứng đ-ợc cố định bằng kẹp cứng và nửa cứng - Việc vận chuyển sản phẩm theo hệ thống đ-ờng ống ngầm nhờ áp suất của máy bơm ly tâm (đối với dầu) ,... gom khí từ CTP2 và MSP1 + Xử lý dầu ở đầu vào + Đo l-ợng khí tr-ớc khi nén + Nén khí qua 2 cấp với việc làm nguội và xử lý khí giữa 2 cấp + Sấy khô khí + Đo riêng l-ợng khí đ-a vào bờ và l-ợng khí đến hệ thống gaslift + Thu gom phần condensate đen đ-a đến hệ thống xử lý tại CTP2 + Thu gom phần condensate trắng đo dung tích và đ-a vào bờ + Thu gom n-ớc vỉa xử lý đạt chất l-ợng thải xuống biển Hệ thống... Đ-a vào hệ thống nén khí áp suất cao 13 2.2.7 Trạm nén khí nhỏ (MKS) MKS là bộ phận cơ bản của hệ thống vận chuyển khí mỏ Bạch Hổ đảm bảo việc đ-a khí đồng hành vào hệ thống gaslift Vị trí : Trạm đứng độc lập trong khu vực MSP4 mỏ Bạch Hổ và có mối liên hệ công nghệ với MSP4 thông qua OB1 bằng cầu nối Công dụng : Nén khí đồng hành khu vực bắc mỏ Bạch Hổ đảm bảo việc chuyển khí đến hệ thống gaslift... 2000 Chiều dày ống (t1) đ-ợc xác định nh- sau - Trong điều kiện thử áp lực tại nhà máy: t1 = t - tfab - Trong điều kiện vận hành: t1 = t - tfab - tcorr t: chiều dày danh nghĩa (nominal) của ống (th-ờng cho trong lý lịch ống) 24 Bài 3 ổn định đàn hồi I Mất ổn định cục bộ của đ-ờng ống biển 1.1 Hiện t-ợng Khi áp lực bên ngoài cao hơn áp lực bên trong ống, ứng suất vòng có dấu âm và gây nén vỏ ống theo ph-ơng... đ-ờng ống công nghệ ở những giai đoạn khai thác khác nhau mà thiết kế các đ-ờng ống chính với hệ số n=1,5 theo công suất thiết kế Đ-ờng ống của hệ thống thu gom cần có những đoạn dự bị, những đ-ờng vòng khép kín để thay đổi dòng đi theo những h-ớng khác 15 16 Bài 3 Lựa chọn tuyến ống I Mục đích của việc lựa chọn tuyến ống Trong công tác thiết kế tuyến đ-ờng ống biển, vấn đề đầu tiên là lựa chọn tuyến ống. .. giới hạn về độ ovan; - Trạng thái giới hạn về biến dạng đàn dẻo; - Trạng thái giới hạn về mất hoặc hỏng vỏ bê tông gia tải; 1.2 Trạng thái giới hạn cực hạn (Ultimate Limit State): - Trạng thái giới hạn nổ ống; - Trạng thái giới hạn về méo ống (ôvan) dẫn đến hỏng ống; - Trạng thái giới hạn về mất ổn định cục bộ; - Trạng thái giới hạn về mất ổn định tổng thể (global buckling) - Trạng thái giới hạn về phá... trọng khác cần quan tâm nh- tải trọng do l-ới đánh cá 20 Bài 2 Tính toán chiều dày ống chịu áp suất trong I Bài toán đ-ờng ống chịu áp lực trong Xét ống trụ tròn đ-ờng kính ngoài D0, chiều dày t, dài vô hạn chịu áp lực trong Pi, áp lực ngoài Pe (Hình 2.2.1) Thành phần ứng suất chủ yếu trên ống có ph-ơng vòng xung quanh tiết diện vành khuyên của ống Thành phần ứng suất này gọi là ứng suất vòng (Hoop stress),