Những vấn đề tổng quát trong công nghệ đường ống

Áp dụng cho các đường ống trên bờ và ngoài khơi sử dụng vận chuyển hydrocarbon và các lưu chất khác thường được vận chuyển trong lọc dầu, khí thiên nhiên và các ngành công nghiệp hóa dầu. Với một số lưu chất độc hoặc không ổn định, cần có những yêu cầu bổ sung đặc biệt ngoài những yêu cầu trong tài liệu này. Tiêu chuẩn sử dụng chính trong tài liệu này ANSIASME B31.4 và B31.8 xuất bản 1992. Đôi khi các quốc gia có qui định khác với chuẩn ASME. Khi đó, tài liệu này cung cấp cơ sở với các yêu cầu tối thiểu cho kỹ thuật đường ống. Thường đường ống bằng kim loại, nhưng đôi khi là phi kim (chất dẻo sợi thủy tinh gia cường), kết hợp giữa thép và chất dẻo (ống đàn hồi) hoặc ống thép bọc PE. Một hệ thống đường ốngÁp dụng cho các đường ống trên bờ và ngoài khơi sử dụng vận chuyển hydrocarbon và các lưu chất khác thường được vận chuyển trong lọc dầu, khí thiên nhiên và các ngành công nghiệp hóa dầu. Với một số lưu chất độc hoặc không ổn định, cần có những yêu cầu bổ sung đặc biệt ngoài những yêu cầu trong tài liệu này. Tiêu chuẩn sử dụng chính trong tài liệu này ANSIASME B31.4 và B31.8 xuất bản 1992. Đôi khi các quốc gia có qui định khác với chuẩn ASME. Khi đó, tài liệu này cung cấp cơ sở với các yêu cầu tối thiểu cho kỹ thuật đường ống. Thường đường ống bằng kim loại, nhưng đôi khi là phi kim (chất dẻo sợi thủy tinh gia cường), kết hợp giữa thép và chất dẻo (ống đàn hồi) hoặc ống thép bọc PE. Một hệ thống đường ốngÁp dụng cho các đường ống trên bờ và ngoài khơi sử dụng vận chuyển hydrocarbon và các lưu chất khác thường được vận chuyển trong lọc dầu, khí thiên nhiên và các ngành công nghiệp hóa dầu. Với một số lưu chất độc hoặc không ổn định, cần có những yêu cầu bổ sung đặc biệt ngoài những yêu cầu trong tài liệu này. Tiêu chuẩn sử dụng chính trong tài liệu này ANSIASME B31.4 và B31.8 xuất bản 1992. Đôi khi các quốc gia có qui định khác với chuẩn ASME. Khi đó, tài liệu này cung cấp cơ sở với các yêu cầu tối thiểu cho kỹ thuật đường ống. Thường đường ống bằng kim loại, nhưng đôi khi là phi kim (chất dẻo sợi thủy tinh gia cường), kết hợp giữa thép và chất dẻo (ống đàn hồi) hoặc ống thép bọc PE. Một hệ thống đường ốngÁp dụng cho các đường ống trên bờ và ngoài khơi sử dụng vận chuyển hydrocarbon và các lưu chất khác thường được vận chuyển trong lọc dầu, khí thiên nhiên và các ngành công nghiệp hóa dầu. Với một số lưu chất độc hoặc không ổn định, cần có những yêu cầu bổ sung đặc biệt ngoài những yêu cầu trong tài liệu này. Tiêu chuẩn sử dụng chính trong tài liệu này ANSIASME B31.4 và B31.8 xuất bản 1992. Đôi khi các quốc gia có qui định khác với chuẩn ASME. Khi đó, tài liệu này cung cấp cơ sở với các yêu cầu tối thiểu cho kỹ thuật đường ống. Thường đường ống bằng kim loại, nhưng đôi khi là phi kim (chất dẻo sợi thủy tinh gia cường), kết hợp giữa thép và chất dẻo (ống đàn hồi) hoặc ống thép bọc PE. Một hệ thống đường ống

Những vấn đề tổng quát công nghệ đường ống (Shell) 1.Giới thiệu: 1.1.Phạm vi: Tài liệu trình bày yêu cầu kỹ thuật tối thiểu khuyến cáo thực tiễn cho trình: - Thiết kế - design Mua sắm vật tư - procurement Xây lắp - installation Tiền chạy thử - pre-commissioning Áp dụng cho đường ống bờ khơi sử dụng vận chuyển hydrocarbon lưu chất khác thường vận chuyển lọc dầu, khí thiên nhiên ngành cơng nghiệp hóa dầu Với số lưu chất độc khơng ổn định, cần có u cầu bổ sung đặc biệt yêu cầu tài liệu Tiêu chuẩn sử dụng tài liệu ANSI/ASME B31.4 B31.8 xuất 1992 Đôi quốc gia có qui định khác với chuẩn ASME Khi đó, tài liệu cung cấp sở với yêu cầu tối thiểu cho kỹ thuật đường ống Thường đường ống kim loại, phi kim (chất dẻo sợi thủy tinh gia cường), kết hợp thép chất dẻo (ống đàn hồi) ống thép bọc PE Một hệ thống đường ống hệ ống để vận chuyển lưu chất pha lỏng pha khí kết hợp hai pha, thiết bị khai thác, nhà máy sản xuất, trạm tăng áp, nhà máy công nghệ thiết bị tồn trữ Một đường ống triển khai từ bẫy thoi (pig trap/pig launch-receive) đến bẫy thoi khác (bao gồm bẫy thoi, cơng trình đường ống van) khơng có bẫy thoi, đến van lập (thường/khẩn cấp) nhà máy bờ trạm ngồi khơi Những đoạn ống qua sơng chính, đầm lầy xây dựng phương pháp dùng cho ống bờ mà phải dùng cho ống khơi Điểm chuyển tiếp đoạn bờ khơi đường ống cắt qua bờ biển bờ sơng hay bờ đầm lầy phải giả định với mực nước cao Những đường ống khơi bờ nối vùng đầu nối đường ống với môi trường xung quanh từ đầu giếng (off-plot wellhead) trạm wellhead với thiết bị xử lý xem hệ đường ống Thiết kế đường ống vùng cực trường hợp đặc biệt Những đường ống đòi phải giải vấn đề đặc biệt ví dụ độ nhạy mơi trường vấn đề giá lạnh, cần có chuyên gia Thiết bị tách lỏng (slug-catcher: drum type and finger type) dạng finger-type coi hệ đường ống Hình cung cấp phạm vi hệ đường ống 1.2.Các định nghĩa 1.2.1.Các định nghĩa tổng quát: Nhà thầu (contractor) phía thực tất phần thiết kế, mua sắm vật tư, xây dựng, chạy thử quản lý dự án vận hành thiết bị Chủ đầu tư làm tồn phần nhiệm vụ nhà thầu Nhà chế tạo/nhà cung cấp (manufacturer/supplier) phía sản xuất cung cấp thiết bị dịch vụ để thực nhiệm vụ cung cấp nhà thầu Chủ đầu tư (principal) phía xây dựng dự án chi trả chủ yếu cho phần thiết kế xây dựng Chủ đầu tư thường quy định yêu cầu Chủ đầu tư bao gồm đại lý nhà tư vấn ủy quyền để thực đại diện cho chủ đầu tư 1.2.2.Các định nghĩa đặc biệt: Cụm phận (Assembly) tập hợp xếp đường ống thành phần khác phận vượt qua, thu thoi, trạm van chặn hay ống đứng Tee chặn (Barred tee) Tee có ngang gờ ống nhánh để ngăn thoi vào Van chặn (Block valve) Van đóng dòng đóng đoạn ống Loại van thường bao gồm loại đóng hồn toàn hay mở hoàn toàn Ống nhánh (Branch pipe) ống nối vào ống có đường kính lớn dùng tee Uốn nguội (Cold bend) đoạn ống uốn nhiệt độ thường, thông thường uốn công trường máy uốn ống Chạy thử (Commissioning) Hoạt động đưa lưu chất lần vận chuyển ống Hậu (Consequence) kết cố mặt an tồn nhân sự, ảnh hưởng mơi trường thiệt hại kinh tế Hệ số thiết kế (Design factor) Tỷ số ứng suất tạo áp suất thiết kế với SMYS vật liệu ống Áp suất thiết kế (Design pressure) Áp suất ống sử dụng để xác định bề dày ống yêu cầu Van ngắt khẩn cấp (Emmergency shutdown valve) Van cô lập đường ống khỏi nhà máy trường hợp khẩn cấp xảy nhà máy Lưu chất dễ cháy (Flammabe fluid) Là lưu chất có điểm chớp cháy thấp 100 oF Đường dòng chảy (Flowline) Ống vận chuyển hydrocarbon không xử lý lưu chất từ mỏ khác Lưu chất (Fluid) Là chất vận chuyển qua đường ống dạng lỏng hay khí kết hợp hai loại Uốn nóng (Hot bend) đoạn ống uốn điều kiện nhà máy phôi, mặt phẳng ống nóng Áp suất nguy (Incidental pressure) Áp suất xảy đường ống với tần số giới hạn xảy suốt thời gian tuổi thọ đường ống Bao gồm: áp suất tăng đột ngột (surge pressure) áp suất nhiệt không xảy khoảng thời gian đủ dài Đường ống phun (Injection line) Đường ống vận chuyển khí, nước lưu chất khác để phun vào giếng nhóm giếng Van lập (Isolation valve) Là van để cô lập đường ống với nhà máy Bộ phận chứa ống (Line pack) Trong hệ thống chuyển khí, chứa ống lượng khí thừa hệ thống yêu cầu phải xuất đi, sử dụng để tiếp tục xuất gas khoảng thời gian sau ngưng cấp khí đầu vào Lượng lỏng hold-up (Liquid hold-up) Lượng chất lỏng đường ống hai pha lỏng khí Đường ống chịu tải (Loading line) Đường ống thiết bị bờ thiết bị có tải ngồi khơi, ví dụ điểm neo riêng lẻ Áp suất bất thường cho phép tối đa (Maximum allowable incidental pressure) Áp suất tối đa cho phép ANSI/ASME B31.4/8 xảy ống với tần số giới hạn khoảng thời gian giới hạn Áp suất vận hành tối đa (Maximum allowable operating pressure) Áp suất tối đa mà đường ống cho phép vận hành điều kiện công nghệ ổn định theo ANSI/ASME B31.4/8 Nhiệt độ vận hành tối đa (Maximum operating temperature) nhiệt độ tối đa mà đường ống đoạn ống phải chịu thường xảy suốt hoạt động vận hành bình thường, bao gồm khởi động tắt, khơng bao gồm tình bất thường, ví dụ cháy Nhiệt độ vận hành tối thiểu (Minimum operating temperature) Nhiệt độ tối thiểu mà đường ống hay đoạn ống phải chịu hoạt động vận hành bình thường, bao gồm khởi động tắt, xả áp có điều khiển, khơng bao gồm tình bất thường ví dụ nứt gãy đường ống Vị trí bên ngồi (Off-plot): Vị trí nằm ngồi hàng rào nhà máy Đường ống lấy (Offtake line) Đường ống vận chuyển lưu chất từ đường ống lớn Vị trí bên (On-plot) Vị trí nằm hàng rào nhà máy Phạm vi vận hành (Operating envelope) tập hợp định trước thơng số phạm vi thơng số phải tn thủ q trình vận hành đường ống để tránh tổn thất mức độ tổng thể kỹ thuật Van bảo vệ áp (Overpressure protection valve) Van dùng để bảo vệ đường ống khỏi áp cách ngăn ngừa áp suất khỏi nguồn tạo áp đường ống Thoi (Pig) Thiết bị đưa vào đường ống dòng lưu chất thường sử dụng để làm sạch, phân đoạn (batching), giám sát hoạt động khác Bẫy thoi (Pig trap) Là phần phụ trợ thiết bị đường ống với cơng trình ống van kèm để đưa thoi vào đường ống lấy thoi khỏi đường ống Đường ống (Pipeline) Là hệ thống ống phận khác dùng để vận chuyển lưu chất nhà máy Một đường ống mở rộng từ bẫy thoi đến bẫy thoi khác, khơng có bẫy thoi đến van lập phạm vi hàng rào nhà máy đến nhiều van Tiêu chuẩn đường ống (Pipeline code) Là tiêu chuẩn quốc gia cơng nghiệp viết với mục đích thiết kế, xây dựng vận hành đường ống Đầu nối cuối đường ống (Pipeline end manifold PLEM) Là cụm thiết bị biển, bao gồm ống van điểm cuối ống gắn với dây neo đơn Rò rỉ đường ống (Pipeline leak) Lưu chất khỏi đường ống cách khơng kiểm sốt Nhà máy (Plant) Một lắp đặt ví dụ well-head, thiết bị cơng nghệ, trạm tăng áp, bồn chứa, giàn ngồi khơi, nhà máy lọc dầu…với ranh giới xác định thường không kết nối với môi trường thông thường Tiền chạy thử (Pre-commissioning) Là chuỗi hoạt động bao gồm làm sạch, làm khô, chuẩn bị để đường ống chạy thử Đường ống cân áp suất (Pressure qualization pipeline) Là ống gờ nhỏ có van phép cân áp suất qua van lớn nhằm tránh làm hỏng phần đệm van lớn Van xả áp an toàn (Pressure safety relief valve) Là van để bảo vệ đường ống khỏi áp cách xả lưu chất khỏi đường ống Đường xả từ xa (Remote vent line) Đường ống dùng để thải khí nhẹ khí Ống đứng (Riser) đoạn ống thẳng đứng hay gần thẳng đứng Nguy (Risk) Là xác suất kiện xảy hậu kiện xảy Van chặn phân đoạn (sectionalising block valve) Là van để phân đoạn đường ống nhằm giới hạn thải lưu chất trường hợp đường ống rò rỉ gãy vỡ Tiếp bờ (Shore approach) Phần đoạn ống cắt bờ biển bờ sông hay bờ đầm lầy lớn Tiếp bờ bao gồm diện tích phần sóng nhỏ mực nước cao Neo đơn điểm (Single point mooring SPM) Thiết bị để neo tàu chuyển lưu chất đường ống tàu Thiết bị tách pha (Slugcatcher) Thiết bị lắp cuối ống hạ nguồn đường ống hai pha nhằm tách phần lớn lỏng khí tồn trữ tạm thời lỏng tạo q trình chuyển tiếp phóng thoi Có hai loại slugcatcher: vessel type finger type Ứng suất chảy tối thiểu định nghĩa (Specified minimum yield stress) Là độ lớn ứng suất tạo 0.5% tổng sức căng theo định nghĩa API Ứng suất nhà chế tạo nhà cung cấp Cầu (Sphere) Là thoi hình cầu dùng để phân đoạn loại lỏng tích tụ đường ống hai pha Tee cầu (sphere tee) phần tee bọc ngồi có ống xuyên lỗ để tránh thoi cầu vào đường ống Spurline Là đường ống vận chuyển lưu chất vào đường ống lớn Lưu chất ổn định (stable fluid) Theo tài liệu EP-55000 phần 40 Part 1, lưu chất ổn định có số xếp hạng phản ứng NFPA khơng Van an tồn bề mặt (Surface safety valve) Là van, phần cụm đầu giếng dùng làm van lập ống dòng đầu giếng Áp suất peak (Surge pressure) Áp suất thay đổi vận tốc khối lượng lưu chất gây hoạt động vận hành, ví dụ đóng van, khởi động hoặt tắt bơm Áp suất thử nghiệm (Test pressure) Áp suất đường ống phải thử nghiệm độ bền Áp suất nhiệt (Thermal pressure) Áp suất hiệu ứng nhiệt lưu chất đường ống bị chặn đoạn đường ống bị chặn Lưu chất độc (Toxic fluid) Theo tài liệu EP-55000 Section 40 Part 1, lưu chất độc bao gồm lưu chất xếp loại độc, độc độc Trunkline Là đoạn ống vận chuyển spurline offtake line nối Đường ống hai pha (Two phase pipeline) Đường ống vận chuyển lưu chất pha lỏng pha khí diện điều kiện nhiệt độ áp suất vận hành Các từ viết tắt CP Cathodic protection – bảo vệ ăn mòn dòng điện DN Diameter nominal – đường kính danh nghĩa EIA Environmental impact assement – đánh giá tác động môi trường ESD Emergency shutdown – ngắt khẩn cấp GRP Glass reinforced plastic – chất dẻo tăng cường sợi thủy tinh GRE Glass reinforced epoxy – Epoxy tăng cường sợi thủy tinh HIPS High integrity protection system – hệ thống bảo vệ tổng thể mức cao khỏi q áp LPG Liquefied petroleum gas - khí hóa lỏng MAOP Maximum allowable operating pressure – áp suất vận hành tối đa phép MESC Material and Equipment standards and code – tiêu chuẩn thiết bị vật liệu NFPA National fire protection association – hiệp hội phòng cháy quốc gia NGL Natural gas liquid – lỏng khí thiên nhiên PE Polyethylene PLEM Pipeline end manifold – đầu nối cuối ống PSE Shell product safety and environmental concervation committee QRA Quantitative risk assessment – Đánh giá nguy cách định lượng SMYS Specified minimum yield stress - Ứng suất chảy tối thiểu yêu cầu 2.Áp dụng tiêu chuẩn nhóm tiêu chuẩn 2.1.ASME code Lưu chất vận chuyển ống nên phân loại vào bốn nhóm sau, tùy theo khả nguy hiểm Nhóm A: lưu chất không độc, ổn định, không cháy, chất lỏng điều kiện nhiệt độ phòng áp suất dương 0.5bar có nghĩa áp suất thấp 1.5bara nhiệt độ phòng, ví dụ, nước, bùn Nhóm B: lưu chất độc, khơng ổn định, cháy chất lỏng điều kiện nhiệt độ phòng áp suất dương 0.5bar, ví dụ dầu thơ ổn định, gasoil (DO) Nhóm C: lưu chất khơng độc, ổn định, khơng cháy, chất khí hỗn hợp khí lỏng điều kiện nhiệt độ phòng áp suất dương 0.5bar, ví dụ nitrogen, carbon dioxide Nhóm D: lưu chất độc, khơng định cháy được, chất khí hỗn hợp lỏng khí điều kiện nhiệt độ phòng áp suất dương 0.5bar, ví dụ khí thiên nhiên, khí dầu mỏ, amonia Đường ống vận chuyển lưu chất nhóm A B nên thiết kế xây lắp theo ANSI/ASME B31.4 Đường ống vận chuển lưu chất nhóm C D nên thiết kế xây lắp theo ANSI/ASME B31.8 3.Thiết kế: 3.1.Các vấn đề tổng thể 3.1.1.Giới thiệu Tiêu chuẩn để thiết kế đường ống ANSI/ASME B31.4/8 Thiết kế đường ống dựa điều kiện vận hành yêu cầu toàn tuổi thọ hoạt động đường ống bao gồm trình phá hủy cuối đời, có nghĩa suất dự kiến tối đa tắt hệ thống, kiểu vận hành, điều kiện địa lý điều kiện môi trường 3.1.2.Thiết kế thủy lực Để xác định phạm vi thông số vận hành đường ống, nên thực phân tích thủy lực Đối với đường kính ống xác định, tính chất lưu chất lưu lượng, phân tích thủy lực nên cung cấp profile áp suất nhiệt độ dọc theo đường ống trạng thái ổn định điều kiện chuyển tiếp Đặc biệt lưu ý đến thay đổi xảy mặt lưu lượng kiểu vận hành suốt q trình vận hành đường ống Phân tích thủy lực nên cung cấp số liệu để giải quyết: áp suất peak (surge pressure) trình tắt đường ống, giới hạn tắt đường ống yêu cầu cách nhiệt ức chế để phòng tạo sáp (wax) tạo hydrate, tác động điều kiện dòng chảy hiệu chất ức chế ăn mòn, phận tách lỏng điều kiện điều khiển tách lỏng phần cuối đường ống hai pha Phạm vi bình thường vận tốc dòng chảy từ 1-2m/s đường ống lỏng từ 5-10m/s đường ống khí Vận hành liên tục 4m/s lỏng 20m/s khí nên tránh Có thể vận hành thấp lưu chất có lẫn chất rắn vận tốc tối đa gây tượng bào mòn xác định Lưu ý: đường ống chứa pha nước tách ra,ngay với lượng nhỏ ví dụ 1% khơng nên vận hành vận tốc thấp (thường 1m/s) nhằm tránh đọng nước gây ăn mòn Với đường ống lỏng, thuận lợi điều chỉnh áp suất thiết kế dọc tuyến ống tùy thuộc vào dạng áp suất thủy tĩnh tổn thất áp suất ma sát Đặc biệt xem xét kỹ xác định đoạn ống khác áp suất thiết kế kèm để xác định xem khả xảy điều kiện vận hành tượng áp đoạn ống đoạn ống kề Với đường ống lỏng, khơng nên có đoạn giảm áp suất thiết kế lợi ích nhỏ giảm chi phí khơng bù ưu điểm khả chứa tạm đường ống làm giảm tính sẵn sàng đường ống 3.1.3.Lựa chọn vật liệu ống: Lựa chọn loại vật liệu ống vấn đề xác định giai đoạn thiết kế khái niệm Thông thường dùng ống kim loại Ống phi kim giảm chi phí nhiều trường hợp đặc biệt, cho lưu chất có tính ăn mòn cao Sự xảy mức độ ăn mòn ống xem xét nhiều điều kiện cơng nghệ bao gồm: -Tính ăn mòn lưu chất, đặc biệt có mặt nước kết hợp với hydrogen sulphide (ăn mòn chua), carbon dioxide (ăn mòn ngọt) oxygen Nhiệt độ áp suất ảnh hưởng nhiều đến mức độ ăn mòn -Tốc độ lưu chất xác định chế độ chảy ống Trong đường ống vận chuyển lưu chất chứa nước, vận tốc thấp gây đọng nước đáy ống gây ăn mòn bên trong, vận tốc cao làm tăng tốc độ ăn mòn tổng phá hỏng phận bảo vệ màng chất ức chế -Sự tủa rắn tăng khả bảo vệ chất ức chế tạo điều kiện yếm khí cho phát triển vi khuẩn khử sulphate Tác động dài hạn tiềm tàng ăn mòn xem xét trình thiết kế nên thực cho đường ống thỏa mãn điều kiện vận hành suốt tuổi thọ đường ống Khi điều kiện vận hành có axit xảy ra, theo NACE MR0175 vật liệu đường ống vật liệu khác nên xác định để chống lại điều kiện ăn mòn chua, bất chấp lưu chất tạo hydrate hay khơng Đường ống thép carbon chịu ăn mòn mức độ nhẹ (thường mức độ ăn mòn khơng q 0.5mm/năm điều kiện khơng có chất ức chế), cần có bề dày cho phép ăn mòn thích hợp có sử dụng chất ức chế, có giám sát thường xuyên đường ống thoi thông minh vận hành đường ống điều kiện nghiêm ngặt Các giá trị cho phép ăn mòn vượt q 3mm khơng chấp nhận khơng có phân tích chi tiết chun gia ăn mòn Các vật liệu chống ăn mòn bao gồm thép khơng rỉ kép (duplex stainless steel) thép carbon với lớp phủ austenitic bên Các lớp phủ bên khơng có khả hồn hảo để chống ăn mòn Có thể phủ PE bên ống để chống ăn mòn Các điều kiện vận hành gây xói mòn đường ống cần phải tránh 3.1.4.Điều kiện vận hành Với điều kiện vận hành suốt tuổi thọ đường ống, thiết kế nên xem xét yêu cầu vận hành, kiểm tra bảo trì thiết lập điều kiện vận hành thực tiễn phù hợp với nhân lực vận hành đường ống Những điều kiện vận hành bao gồm trình độ mức độ vận hành, giám sát tổng thể bảo trì tổng thể hệ đường ống, yêu cầu cho thông tin vận hành từ xa, phương thức tiếp cận ống bờ… Thiết kế đường ống vận hành liên tục nên lưu ý yêu cầu bypass phận cần bảo trì thường xuyên 3.2.Nguy rủi ro đường ống 3.2.1.Tổng quát Nguy kèm với đường ống phương diện an tồn cho người, nhiễm mơi trường tổn thất kinh tế, phụ thuộc vào tần số xảy hư hỏng hậu kèm, liên qua trực tiếp đến loại lưu chất vận chuyển độ nhạy địa phương đường ống qua Trong ngữ cảnh này, hư hỏng đường ống xác định tổn thất lưu chất ống Các hư hỏng tiềm ẩn đường ống, nguyên nhân hậu quả, nên xem xét trình thiết kế nghiên cứu điều kiện vận hành Các nguy thường xuyên đường ống làm giảm tính tổng thể kỹ thuật đường ống là: -Ăn mòn bên ống nứt gãy vật liệu hydrogen -Bào mòn ống -Ăn mòn bên ngồi nứt gãy vật liệu ăn mòn ứng suất bi-carbonate -Tác động học, ảnh hưởng từ bên -Hiện tượng mỏi vật liệu -Các lực thủy động lực học -Các lực địa kỹ thuật -Sự phát triển khuyết tật -Sự áp -Lực dãn nở nhiệt Điều quan trọng an toàn cho cộng đồng bảo vệ mơi trường, cần phân tích cho suốt tuổi thọ hoạt động đường ống bao gồm giai đoạn phá bỏ đường ống hết hạn sử dụng Nguy nên giảm đến thấp với mục tiêu làm giảm khả rò rỉ Mức độ nguy thay đổi theo thời gian thường tăng theo tuổi thọ đường ống 3.2.2.Các đánh giá rủi ro an toàn Đường ống bờ Một đánh giá rủi ro định lượng thức nên thực trường hợp sau với vị trí địa lý phân loại theo mục 3.3.3 -Lưu chất nhóm B C vị trí loại -Lưu chất nhóm D tất nhóm vị trí Đánh giá rủi ro nên khẳng định hệ số thiết kế lựa chọn theo mục 3.4.1 khoảng cách gần theo mục 3.3.4 bảo đảm Đường ống khơi Một đánh giá rủi ro định lượng thức nên thực cho đường ống nối với hệ phức hợp khơi thường xuyên, ngoại trừ cho đường ống vận chuyển lưu chất nhóm A Bộ phận bảo vệ ống đứng cần thiết hệ thống an toàn nên thiết kế dựa theo đánh giá Rủi ro trước tiên tùy thuộc vào tần số hư hỏng, ăn mòn bên bên ngồi, tải trọng ngồi (ví dụ lực tác động va chạm, thay đổi lắng đọng, khoảng ống tự do), khiếm khuyết vật liệu cấu trúc xây dựng, hư hỏng vận hành Thứ hai, rủi ro tùy thuộc vào hậu hư hỏng, dựa chất lưu chất mặt cháy, ổn định, độc tác động ô nhiễm mơi trường, vị trí địa lý đường ống nguồn lửa, mật độ dân cư khoảng cách đến tòa nhà có người điều kiện khí hậu Tần số xảy hư hỏng hậu phụ thuộc vào thời gian nên phân tích cho tồn tuổi thọ vận hành đường ống Mức độ rủi ro giảm dùng hệ số thiết kế thấp (có nghĩa bề dày ống lớn dùng thép có bền cao hơn), lại tuyến ống, lắp thêm phận bảo vệ cho đường ống, dùng thiết bị để giảm thiểu thể tích lưu chất mơi trường phương pháp điều khiển vận hành, bảo trì giám sát đường ống Lưu ý: Đường ống có bề dày nhỏ 10mm dễ bị đâm xuyên với máy đào học loại nhỏ Các ảnh hưởng bên ngồi phía thứ ba nguyên nhân gây hư hỏng cho đường ống 3.2.3.Các đánh giá tác động môi trường Đánh giá tác động môi trường (EIA: Environmental Impact Assessment) phải thực cho đường ống nhóm đường ống EIA trình tác động dự án đến mơi trường để xác định độ lớn tác động chiến lược thiết kế nhằm giảm tối thiểu hóa tác động xấu Một EIA nên xem xét tương tác đường ống môi trường giai đoạn dự án đường ống Các đặc trưng mơi trường ảnh hưởng đến thiết kế đường ống, phương pháp xây lắp, kỹ thuật củng cố vấn đề vận hành 3.2.4 Các rủi ro kinh tế Rủi ro kinh tế kèm với giảm nguồn thu, tăng chi phí sửa chữa chi phi phác đền bù cho cộng đồng chi phí làm Rủi ro kinh tế nên đánh giá cho giai đoạn dự án đường ống, nên có tích tương thích với mục tiêu tổng thể chủ đầu tư 3.3.Bố trí tuyến ống 3.3.1.Giới thiệu Lựa chọn tuyến ống xem xét toàn rủi ro kèm với tuyến ống, đặc biệt rủi ro an toàn môi trường, khả tiếp cận đường ống để bảo trì kiểm tra, vấn đề chi phí trực tiếp khác 3.3.2.Các khảo sát Các liệu khảo sát chi tiết nên phải có sẵn trước kết thúc việc chọn tuyến ống thực thiết kế chi tiết Những liệu bao gồm: Với đường ống đất liền: -Mật độ dân cư mật độ xây dựng để thiết lập phân loại địa điểm, vị trí địa lý tòa nhà dân cư, xem xét kế hoạch phát triển dân cư tương lai -Dữ liệu địa hình, vị trí sơng, đường giao thơng đường sắt bao gồm loại mật độ giao thông -Ghi nhận đặc điểm đặc biệt cần tái lập sau thi cơng hồn tất Nghiên cứu tính chất đất để thiết kế móng (thiết kế chôn ống và/hay thiết kế cấu trúc đỡ ống), khu vực ngầm (ví dụ hoạt động khai mỏ, khai khoáng) -Trở lực đất cho thiết kế bảo vệ chống ăn mòn -Dữ liệu mơi trường (khí hậu, ngập lụt, động đất, đất chùi, dòng chảy cắt qua sơng, hệ động thực vật Các đường ống ngồi khơi: -Dữ liệu địa hình đáy biển, vị trí vùng đá, san hơ… -Nghiên cứu tính chất đất cho thiết kế móng thiết kế độ ổn định đáy biển cho ống -Các liệu hoạt động đánh cá, vận chuyển hàng hải (và hoạt động khác liên quan đến biển) -Dữ liệu môi trường (khí hậu, dòng chảy, sóng, động đất, độ sâu đáy biển, đất trượt) -Các thiết bị phía thứ ba vùng đất có liên quan đến chuyển nhượng 3.3.3.Thiết lập phân loại vị trí cho đường ống đất liền Dựa liệu sở, phân loại vị trí thích hợp dọc theo tuyến ống cho đường ống vận chuyển lưu chất nhóm C D Khơng có yêu cầu đặc biệt cho đường ống vận chuyển lưu chất thuộc nhóm A B ANSI/ASME B31.8 phân loại vị trí, xếp hạng từ loại (vùng có dân cư ít) đến loại (vùng có dân cư tập trung) V ì nhóm vị trí sử dụng để xác định hệ số thiết kế, việc lựa chọn tuyến ống chịu trách nhiệm cho chi phí ảnh hưởng lên đoạn đường ống vùng vị trí có hạng cao (ví dụ hạng 4) 3.3.4.Khoảng cách đến tòa nhà sử dụng (đối với đường ống đất liền) Được so sánh với đường ống vận chuyển lưu chất nhóm A B, đường ống vận chuyển lưu chất nhóm C D thể nguy tiềm ẩn cao dân cư gần đường ống Vấn đề thể xếp hạng vị trí với yếu tố mật độ dân cư xem xét ANSI/ASME B31.4/8 Đối với mục đích tuyến ống ban đầu, Appendix cung cấp hướng dẫn cho việc thiết lập khoảng cách tối thiểu đường ống so với tòa nhà có dân cư tùy thuộc vào loại lưu chất vận chuyển, đường kính đường ống áp suất vận hành tối đa đường ống Tuyến ống cuối thiết lập sau thực đánh giá an toàn đường ống 3.3.5.Khoảng cách cơng trình, thiết bị khác Đối với lưu chất nhóm B,C D yêu cầu phân tách đường ống (bao gồm bẫy thoi) thiết bị khác hàng rào nhà máy giàn khơi nên tuân theo tài liệu EP-55000 section 21 Đối với định nghĩa phân loại khu vực xung quanh đường ống, tham khảo Institute of Petroleum Model Code of Safe Practice part 15 3.3.6.Những vấn đề đặc biệt chọn tuyến ống Khi có tuyến ống, vấn đề kỹ thuật lắp đặt kèm Điều đặc biệt thường xuyên phải giải đường ống khơi Đối với đường ống ngồi khơi -Mọi đường ống phải có hành lang tuyến ống lâu dài với chiều rộng từ 4m ống DN150 nhỏ hơn, đến 10m ống DN600 lớn Tuyến ống nên định tâm hành lang tuyến ống -Bán kính cong đường ống dọc theo tuyến ống không nên nhỏ 500xD với D đường kính ống Các đoạn ống uốn nóng uốn ngồi cơng trường nên sử dụng cần phải có giá trị bán kính nhỏ -Khi số đường ống lắp đặt rãnh, phân tách hai đường ống gần 0.3m minimum -Khoảng cách tối thiểu đường ống lắp đặt rãnh tách biệt dọc theo đường ống chơn ngầm có sẵn nên từ 2m ống DN150 nhỏ đến 5m ống DN900 lớn -Đoạn cắt ngang qua đường ống có sẵn, cáp, đường dây điện, đường giao thơng, đường sắt cống thủy lợi nên góc cắt từ 60 đến 90 độ -Khi lắp đặt đường ống dọc theo đường dây điện, khoảng cách theo phương ngang từ điểm cáp điện đến đường ống nên tối thiểu 10m dây điện 110KV lớn 4m dây điện nhỏ 110KV Đường ống biển -Bán kính đoạn cong đường ống dọc theo tuyến ống không nên nhỏ 2000xD với D đường kính ống Khi cần sử dụng giá trị nhỏ hơn, phân tích chi tiết độ ổn định theo phương ngang đường ống trình thả ống phải thực -Các đường ống gần với giàn khơi nên xa tốt, xếp theo hành lang để dễ dàng neo tàu với giàn đỡ hoạt động xây lắp tương lai giàn -Khoảng cách thẳng ống thường cần giai đoạn khởi động Các đường ống đứng nên bảo vệ khỏi hoạt động biển xung quanh giàn ngoại trừ lưu chất loại A, xếp vị trí khỏi vùng có sinh vật sinh sống -Việc cắt đường ống có sẵn dây cáp biển nên theo góc vng Khi điều làm tăng thêm đáng kể chiều dài tuyến ống góc cắt nhỏ sử dụng không nhỏ 30 độ -Khoảng cách đường ống song song không nên nhỏ 10m giá trị tương thích với thiết bị lắp đặt, tùy theo giá trị lớn 3.4.Những vấn đề độ bền đường ống 3.4.1.Các hệ số thiết kế (cho giới hạn ứng suất uốn) Hệ số thiết kế sử dụng cho bề dày ống danh nghĩa, ngoại trừ bề dày cho phép cho ăn mòn Đường ống đất liền Các hệ số thiết kế khuyến cáo tính tán bề dày danh nghĩa cho bảng 1, trích từ ANSI/ASME B31.8 bảng 84.114B mở rộng Đường ống biển Các hệ số thiết kế khuyến cáo tính tốn bề dày danh nghĩa cho bảng 2, trích từ ANSI/ASME B31.8 bảng 842.22 mở rộng Lưu ý: bảng bảng cung cấp hệ số thiết kế khuyến cáo dựa ANSI/ASME B31.4/8, chúng không nhằm thay cho tiêu chuẩn cấp quốc gia có khác hệ số thiết kế cho tính tốn ứng suất uốn dựa bề dày tối thiểu (thay cho bề dày danh nghĩa) Những bảng ý đặc biệt đến vùng đặc biệt, yêu cầu cấp quốc gia nên đánh giá cần lựa chọn giá trị cung cấp Chủ đầu tư nên thỏa mãn mức độ rủi ro điểm dọc theo tuyến ống nằm giới hạn cho phép Lưu ý: (1) ANSI/ASME B31.4 không dùng hệ số thiết kế khác 0.72, xem khơng thích hợp vị trí đặc biệt (ví dụ điểm cắt, hàng rào nhà máy) cụm phận chế tạo sẵn Trong trường hợp này, hệ số thiết kế nên theo ANSI/ASME B31.8 với vị trí phân loại (2) ANSI/ASME B31.8 phân biệt đoạn cắt với trường hợp có vỏ ngồi khơng có vỏ Do thiếu kinh nghiệm trường hợp cắt ngang có vỏ (ví dụ vấn đề ăn mòn), hệ số thiết kế khơng đổi khuyến cáo sử dụng dù vỏ bọc có sử dụng hay không Các hệ số thiết kế cho đoạn cắt qua sông, đụn cát bờ biển không nằm ANSI/ASME B31.8 (3) Những đoạn ống song song định nghĩa đoạn ống chạy song song theo đường giao thơng hay đường sắt có sẵn, có khoảng cách tối thiểu 50m (4) Các cụm phận chế tạo sẵn bao gồm bẫy thoi, trạm van, đầu ống, slugcatcher loại finger type… (5) Mật độ dân cư định nghĩa ANSI/ASME B31.8 article 840.3 (6) Loại không rõ ANSI/ASME B31.8, thêm vào để tăng mức độ an toàn Lưu ý: (1) Do hoạt động xây lắp/vận hành, đường ống gần với giàn Do vậy, nên dùng hệ số thiết kế ống đứng cho chiều dài đoạn ống đáy biển gần với giàn tương đương với độ sâu mực nước (2) Các cụm phận chế tạo sẵn bao gồm bẫy thoi, cụm van, cụm đầu ống, slugcatcher loại finger type, cụm thiết bị biển…trên giàn hay vị trí gần với giàn, có nghĩa nằm khoảng cách tương đương với độ sâu mực nước 3.4.2.Chất lượng thép Các đường ống thường xây lắp với đường ống thép grade X42 đến X65 định nghĩa API Spec 5L Những grade thấp grade B grade cao thích hợp số trường hợp Kinh nghiệm từ Shell giới hạn đến grade X70 vấn đề đặt thực tế grade cao (giòn hydrogen gây cathodic protection, khả hàn, sức căng yêu cầu tỷ số ứng suất chảy) Sử dụng grade X80 cao nên tránh Các hệ số giảm tải thích hợp, theo bảng 841.116A ANSI/ASME B31.8 nên sử dụng cho đường ống nhiệt độ cao Lưu ý: Bảng 841.116A dùng cho vật liệu thép carbon (giảm tải yêu cầu 120 oC) Đối với thép không rỉ kép, giảm tải thường yêu cầu nhiệt độ thấp (gần với 50 oC) Đối với đoạn ống vị trí chúng gần tiếp xúc bồn vòi lửa, việc giảm tính chất độ bền vật liệu ứng suất chảy cao, grade vật liệu không nên vượt X52 Nếu grade cao sử dụng, ứng suất grade X52 nên giả sử, ngoại trừ đo lường thực để bảo vệ đoạn ống khỏi tiếp xúc với lửa bồn vòi Cần ý đến tính chất bền gãy, vỡ vật liệu ống cho đường ống khí để ngăn ngừa khả nứt gãy dài phát triển Điều đặc biệt quan trọng có mặt yếu tố nhiệt độ thấp, ví dụ trạm giảm áp hạ nguồn vị trí mặt đất tiếp xúc với nguồn nhiệt độ thấp 3.4.3.Bề dày tối thiểu Bề dày ống danh nghĩa tối thiểu không nhỏ 4.8mm loại đường ống Đường ống đất liền Tỷ số đường kính so với bề dày ống khơng vượt q 96, ngoại trừ giá trị cao không gây hại cho cấu trúc xây lắp tính tổng thể hệ thống thực đường ống Đường ống ngồi biển Tỷ số đường kính so với bề dày ống không vượt 60, ngoại trừ giá trị cao khơng gây hại cho cấu trúc xây lắp tính tổng thể hệ thống thực đường ống 3.4.4.Các ứng suất tương đương Bề dày ống, bắt đầu tính từ ứng suất chu vi dựa hệ số thiết kế (3.4.2.) nên ứng suất dọc trục, ứng suất cắt, ứng suất tương đương thành ống tải trọng chức ống môi trường không vượt giá trị xác định Điều ANSI/ASME B31.4 article 419.6 ANSI/ASME B31.8 article 833/A842.2 Do yêu cầu điều khoản khác nhau, nên sử dụng cách tiếp cận cho đường ống liệt kê chi tiết -Hai loại tải trọng phải xem xét theo quy định ANSI/ASME B31.8: (a) Các tải trọng chức (Quy định article A841.32) (b) Các tải trọng môi trường (Quy định article A841.33) -Ứng suất tương đương định nghĩa sau: Seq = (Sh2 + SL2 –ShSL + 3SS2 )2 Seq = Ứng suất tương đương Sh = Ứng suất chu vi (do áp suất) SL = Ứng suất dọc trục (do áp suất, dãn nở nhiệt uốn) Ss = Ứng suất kết hợp (do lực xoắn lực cắt) Công thức cho Sh , SL , Ss tìm thấy Appendix -Ứng suất tương đương không vượt giá trị cho bảng Các tính tốn ứng suất cho phần vận hành phải thực với bề dày ống danh nghĩa ngoại trừ bề dày cho phép ăn mòn Thay cho tiêu chuẩn ứng suất tương đương liệt kê chi tiết trên, tiêu chuẩn dựa ứng suất kéo sử dụng xem xét thích hợp (xem phần 3.4.6.) Lưu ý: (1) Đối với điều kiện thử nghiệm thủy lực lắp đặt, tải trọng mơi trường sử dụng sở năm (2) Không áp dụng cho phương pháp lắp đặt ứng suất chảy thành ống phần tổng thể phương pháp lắp đặt (ví dụ đường ống lắp phương pháp reeled, lắp đặt ống đứng ống hình chữ J) ... đường ống khơi Đối với đường ống khơi -Mọi đường ống phải có hành lang tuyến ống lâu dài với chiều rộng từ 4m ống DN150 nhỏ hơn, đến 10m ống DN600 lớn Tuyến ống nên định tâm hành lang tuyến ống. .. thể hệ thống thực đường ống Đường ống biển Tỷ số đường kính so với bề dày ống khơng vượt q 60, ngoại trừ giá trị cao không gây hại cho cấu trúc xây lắp tính tổng thể hệ thống thực đường ống 3.4.4.Các... đường ống gần 0.3m minimum -Khoảng cách tối thiểu đường ống lắp đặt rãnh tách biệt dọc theo đường ống chơn ngầm có sẵn nên từ 2m ống DN150 nhỏ đến 5m ống DN900 lớn -Đoạn cắt ngang qua đường ống