Đề cương ôn tập môn đường ống dầu khí

Đề cương ôn tập môn đường ống dầu khí. là môn học cho các bạn sinh viên ngành tàu thủy và công trình dầu khí các bạn quan tâm có thể tải về để tham khảo.đây là bài tập do các bạn chuyên ngành viết nên mang tính chất tham khảo cho nội dung ôn tập

Câu : Trình bày bước thiết kế hệ thống đường ống ngầm ngồi khơi a, Tính tốn lựa chọn tuyến ống : Tiêu chuẩn tính tốn lựa chọn tuyến ống: - Việc thực tính tốn lựa chọn tuyến ống phải phù hợp với tiêu chuẩn DNV OS F101, tuyến ống tối ưu lựa chọn tuyến ống có chiều dài ngắn số khuyết tật Khảo sát kĩ thuật sơ : độ sâu nước địa kĩ thuật đáy biển Đề xuất tuyến: Từ thông tin khảo sát đưa tọa độ tuyến ống phụ phù hợp b, Tính tốn trường hợp tải trọng tác dụng lên đường ống Trường hợp thi công vận hành : - Tải trọng chức : trọng lượng thân, áp lực thủy tĩnh, áp lực bên thử áp,… - Tải trọng mơi trường : tải trọng sóng, dòng chảy, thủy động,… - Tải trọng thi công : tải trọng nâng ống, liên kết, thử áp,… - Tải trọng va đập, cố : va vào chướng ngại vật lắp đặt Các tổ hợp tải trọng trạng thái : + Trạng thái giới hạn cực hạn + Trạng thái giới hạn mỏi + Trạng thái giới hạn cố C, Tính tốn chọn đường kính chiều dày ống : Chọn sơ đường kính ống: - Cơng thức tính lưu lượng chất vận chuyển: Trong đó: Q: lưu lượng chất vận chuyển;d: đường kính ống;v: vận tốc chát vận chuyển ống Tính tốn chọn chiều dày đường ống - Công thức kiểm tra: (theo công thức 5.14 DnV-OS-F101) (1) Trong đó:P[SUB]e[/SUB]: áp lực ngồi nhỏ nhất; g[SUB]m[/SUB]: Hệ số kháng vật liệu phụ thuộc vào trạng thái vật liệu theo DnV2000 D, Tính tốn độ bền đường ống Tính tốn bền đường ống qua địa hình phức tạp Bài tốn tĩnh: Tính tốn tốn tĩnh tuân theo tiêu chuẩn DNV RP F105 sử dụng phần mềm Mathcad Bài tốn động : Phân tích nhịp treo động thực theo tiêu chuẩn sau : + Tiêu chuẩn kiểm tra mỏi; + Tiêu chuẩn theo trạng thái giới hạn cực hạn; - Việc tính tốn phân tích lựa chọn tuyến thực phần mềm Mathcad E, Tính Tốn ổn định đường ống ngầm a) Mất ổn định lan truyền : Hiện tượng mô tả áp suất cao định, đường ống có điểm ổn định cục bộ, vết lõm lan truyền sang điểm lân cận dọc theo tuyên ống b) Mất ổn định vị trí tuyến ống : Trong trình vận hành đường ống chịu tác động điều kiện môi trường sóng, dòng chảy, đặc biệt lực đẩy Những tác động làm cho đường ống có xu hướng bị dịch chuyển đáy biển, trôi dạt đường ống bị phá hủy đường ống ứng suất Câu : Trình bày phương pháp thi cơng lắp đặt đường ống ngầm ngồi khơi ( Hình vẽ minh họa ) a, Thả ống theo phương ngang xà lan chuyên dụng kinh điển ( S lay ) Quy trình hoạt động : ống đưa đến tàu tàu vận tải ống cẩu chuyển từ giá chứa ống đến giá định hướng dây truyền hàn kiểm tra gồm có 5-12 tùy cỡ ống mặt tàu sau hàn nối đoạn ống, mối hàn phủ chống ăn mòn ống tiếp qua thiết bị Tensioner để tạo lực căng qua Stinger xuống biển Ưu điểm : - Phương pháp cho phép thi công liên tục - Mọi khâu thực tàu nên độ an toàn tương đối cao - Sử dụng với ống gia tải không gia tải - Sử dụng với nhiều loại đường ống có đường kính khác - Thi công nước nông tương đối sâu Nhược điểm : - Đòi hỏi tàu chuyên dụng - Luôn cần hệ thống tàu dịch vụ để hỗ trợ công tác thả neo cung cấp ống - Tốc độ thi công thấp so với số phương pháp b, Kéo ống đáy biển Quy trình thi công : Phương pháp dựa nguyên tắc nối ống chung phương pháp nêu trình kéo ống ống tiếp xúc trực tiếp với đáy biển mà không cần hỗ trợ hệ thông phao Ưu điểm : Đơn giản không đòi hỏi phương tiện phụ trợ Ít chịu tác động dòng chảy sóng Khi gặp bất lợi thời tiết để ống đáy biển mà không sợ hư hỏng Nhược điểm : Thi công dễ gặp cố va vào chướng ngại dọc tuyến Vỏ ống bị hư hại nhiều trình kéo ống Đường ống chịu ma sát lớn với đáy biển nên cần tàu có sức kéo lớn c, Xà lan thả ống có trống cuộn Quy trình hoạt động : Đường ống chế tạo bờ, hàn nối, bọc chống ăn mòn sau cuộn lên trống có đường kính lớn Tàu thả ống trống cuộn di chuyển đến vị trí xây dựng tiến hành rải ống Đường ống làm thẳng sau đưa xuống đáy biển qua Stinger khơng Hình dạng thả ống S lay J lay Thi cơng nước sâu sử dụng Tensioner để tạo lực căng Khi thả hết cuộn ống, hàn đầu kéo vào ống thả tiếp cáp Tàu quay cảng lấy trống cuộn thay Tại vị trí thi cơng ống thả kéo ngược lên tàu để hàn vào đầu ống thả tiếp bình thường Ưu điểm : Tốc độ thi công cao Chất lượng mối hàn, vỏ chống ăn mòn cao thi cơng kiểm tra nhà máy Có thể thi cơng khơng cần Stinger Nhược điểm : Đường kính ống bị hạn chế từ 10-16 inch Không cho phép bọc gia tải cho ống Thi công nối cuối ống phức tạp thời gian Cần phải tăng chiều dày ống để tránh tượng ống bị bẹp cuộn thả ống d, Kéo ống mặt nước Quy trình thi công : Các phân đoạn ống nối liên tiếp thành đoạn dài phụ thuộc vào khả tàu kéo Cần có hệ thống ponton để nâng ống sát mặt, hệ thống ponton tạo thành gối đỡ, ống phải làm việc dầm liên tục Các đoạn ống kéo vị trí thi công nhờ tàu kéo tàu giữ Ưu điểm : Thi cơng biển tương đối nhanh Đường ống có chất lượng cao Chỉ cần loại phao phục vụ cho công tác thi công thả ống Nhược điểm : Đòi hỏi mặt thi cơng bờ lớn Gây cản trở hoạt động dân biển lại tàu thuyền Bất lợi thi công tuyến ống xa khu vực bãi lắp ráp thời gian di chuyển biển dài e, Kéo ống sát mặt nước Quy trình thi cơng : Bố trí cho ống cách mặt biển khoảng tùy theo thiết kế nhờ hệ thống phao nâng hệ thống phao điều chỉnh khoảng cách , sử dụng tàu kéo giữ để kéo ống Ưu điểm : Thi công biển tương đối nhanh Hạn chế ảnh hưởng sóng dòng chảy Ít ảnh hưởng đến hoạt động hàng hải Nhược điểm : Mặt thi công bờ lớn Thi công bất lợi tuyến ống xa khu vực lắp ráp Phải sử dụng đồng thời hai loại phao Yêu cầu sức kéo lớn kéo ống mặt f, Kéo ống sát đáy biển : Quy trình thi cơng : Cũng dựa nguyên tắc nối ống chung phương pháp nêu khac biệt chỗ để trì độ cao cần thiết người ta sử dụng hệ thống phao nâng kết hợp với xích điều chỉnh Khi ống bị chìm thấp xuống chiều dài xích tự giảm làm giảm tổng trọng lượng ống, lực đẩy làm ống nâng lên vị trí cân Tương tự ống bị nâng lên chiều dài xích tự tăng lên làm tăng tổng khối lương Ưu điểm : Giảm tác động tối thiểu môi trường Không gây ảnh hưởng đến hoạt động tàu thuyền biển Yêu cầu sức kéo nhỏ phương pháp kéo đáy biển Nhược điểm : Phương pháp không kinh tế cho vùng nước sâu, áp lực thủy tĩnh lớn dẫn đến yêu cầu độ bền cho hệ thống phao đáng kể Khó xử lý có cố xảy g, Thả ống bắng ống chữ J ( J tube ) từ platform Quy trình thi cơng : Một ống hình chữ J đặt sẵn thành jacket Hàn đầu kéo vào cuối ống ngầm Ống ngầm kéo qua ống chữ J lên thượng tầng cáp cẩu tời bố trí thượng tầng Miệng chữ J thường đặt cao đáy biển đoạn để giảm bớt độ cong ống ngầm Có thể kéo lúc nhiều ống ngầm qua J tube Ưu điểm : Là phương pháp thích hợp cho vùng nước sâu Nhược điểm : ảnh hưởng đến độ bền ống ngầm kéo qua J tube kéo lên kết cấu h, Phương pháp thi cơng ống J ngược Quy trình thi công : Tương tự phương pháp ống chữ J , khác ống kéo theo chiều ngược lại từ topside xuống đáy biển Ưu điểm : Thích hợp cho vùng nước sâu, Nhược điểm : Thi công chậm ảnh hưởng hoạt động topside Ống thi công phương pháp thường phải nhỏ 12 inch không bọc bê tông Câu : Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến trình thiết kế thi cơng đường ống ngầm ngồi khơi a, Ăn mòn : Theo số liệu quan giám sát cơng nghệ quốc gia nga hỏng hóc đường ống biển ăn mòn chiếm khoảng 20% qua cho thấy ăn mòn ảnh hưởng lớn đến thiết kế tính tốn thi cơng Ăn mòn ống : Lượng H2S, CO lẫn dầu khí Lượng khí O2 Nước biển có chứa loại muối hòa tan, ion clo, ion sunfat khoảng 7mg/l oxy hòa tan, mơi trường ăn mòn mạnh Ăn mòn ngồi ống Độ mặn nước biển Nhiệt độ nước biển Điện trở riêng nước biển Độ sâu đáy biển mà tuyến ống qua b, Các loại tải trọng Tải trọng chức : Bao gồm trọng lượng, áp lực thủy tĩnh bên ngoài, nhiệt độ chất vận chuyển, lớp phủ, ứng suất trước, chuyển vị không đều, tải hoạt động phóng pig, áp lực bên vận hành Tải trọng môi trường : Tải trọng gió , tải trọng sóng dòng chảy, băng trôi, động đất,… Tải trọng cố : Va chạm với tàu thuyền, va chạm với vật rơi từ mặt nước, nổ, hỏng hệ thống vận hành, vướng neo Tải trọng thi công : phát sinh việc lắp đặt, thử áp lực, tu, sửa chữa Các loại tải trọng khác : Tải trọng lưới đánh cá,… c, Ổn định đàn hồi : Mất ổn định đàn hồi thường áp lực bên cao áp lực bên ống Tới giới hạn định ứng suất gây oằn ống tiết diện ngang thường dạng vết lõm, tác động gây ổn định cục áp lực ngoài, thường xét áp lực thủy tĩnh d, Độ bền đường ống qua địa hình phức tạp : Thông thường ống nằm liên tục với đáy biển khơng chịu moment uốn, nhiên vài trường hợp đặc biệt buộc phải vượt qua dạng địa hình : Chướng ngại vật dạng lõm xuống hào, rãnh, địa hình có sóng cát Chướng ngại vật dạng đỉnh lồi mỏm san hô, đường ống có trước đó,… Câu : Trình bày hiểu biết em hệ thống làm hệ thống ống ngầm khơi Câu : Phân loại ống ngầm ngồi khơi trình bày thành phần hệ thống đường ống a, Phân loại ống ngầm + Theo vùng sử dụng : - Đường ống biển - Đường ống bờ + Theo vị trí lắp đặt : - Đường ống giàn - Đường ống ngầm - Ống Đứng + Theo cấu tạo : - Đường ống cứng - Đường ống mềm + Theo chất vận chuyển : - Đường ống dẫn dầu - Đường ống dẫn khí - Đường ống dẫn Gaslift - Đường ống dẫn hỗn hợp dầu khí b, Các thành phần hệ thống đường ống + Ống đứng + Ống ngầm + Van ngầm + Vỏ bọc chống ăn mòn + Bê tông gia tải + Anot hy sinh + số phận phụ khác mối nối,… Câu : Trình bày hư hỏng thường gặp hệ thống ống ngầm khơi Câu : Trình bày phương pháp chống ăn mòn đường ống ngầm ngồi khơi a, Chống ăn mòn ống + Phương pháp : Sử dụng tháp hút chân không để tách tồn bị khí khỏi nước trước cho vào đường ống + Phương pháp : sử dụng hóa chất đặc chủng để phun vào lòng ống nhằm khử bớt lượng Oxi, diệt vi khuẩn, gây ức chế ăn mòn b, Chống ăn mòn ngồi ống : + Phương pháp bảo vệ anot hy sinh : Phương pháp sử dụng anode, kim loại hợp kim có điện thấp điện thể kim loại cần bảo vệ môi trường ăn mòn Ưu điểm : Cho kết chống ăn mòn mong muốn Lắp đặt đơn giản nguyên vật liệu đơn giản Nhược điểm : Do sinh vật biển kí sinh nên làm giảm khả chống ăn mòn phải khảo sát định kì để đánh giá lại khả chống ăn mòn anode + Phương pháp bảo vệ điện hóa dòng điện áp nguồn : Dựa vào tượng ăn mòn điện hóa kim loại mà nguồn điện thiết kế nhằm triệt tiêu dòng điện ăn mòn nguồn điện thường nguồn AC chuyển sang dòng DC Cực âm đặt vào đường ống cực dương nối với anode Vật liệu làm anode thường platin, titanium, niobium cho mội trường nước biển graphit – silicon- sắt cho mội trường có đất nước Ưu điểm : Chủ động việc chống ăn mòn , độ an tồn cao Nhược điểm : Yêu cầu theo dõi vân hành chuyên nghiệp Phụ thuộc vào điều kiện vị trí vật bảo vệ so với nguồn điện Khó kiểm sốt hệ thống chống ăn mòn theo loại + Phương pháp chống ăn mòn bị động : phương pháp tạo cách ly vật cần chống ăn mòn với mơi trường có tính ăn mòn loại vật liệu bọc bên đường ống Ưu điểm : Vật liệu bảo vệ đa dạng, hình thức bảo vệ đơn giản Thích hợp cho việc bảo vệ cơng trình nằm vùng khí biển phương pháp bảo vệ kết hợp Nhược điểm : Phương pháp khơng hồn tồn đảm bảo khả che phủ kín hồn tồn vật cần bảo vệ có va chạm q trình thi cơng độ an tồn khơng cao + Phương pháp bảo vệ kết hợp : Kết hợp việc chống ăn mòn sơn phủ chống ăn mòn điện hóa Ưu điểm : Phân bố dòng điện tốt Giảm tốc độ hòa tan anode Tránh hạn chế dùng riêng lẻ Nhược điểm : Chi phí cao so với phương pháp riêng lẻ , sử dụng cho vị trí thật cần thiết Câu : Trình bày phương pháp thi cơng ống đứng ? có hình vẽ minh họa a, Cấu tạo ống đứng :  Lớp bọc cao su đàn hồi  Cốt thép không gỉ  Các thành phần gia cố  Lớp lót chống hư hỏng  Lót sợi tổng hợp  Ống thép không gỉ ăn khớp với ống lót tổng hợp b, Thi cơng lắp đặt ống đứng lên khối chân đế Phương pháp thi công lắp đặt riser đồng thời với việc chế tạo khối chân đế - Ống cung cấp xà lan - Sau dùng cẩu để di chuyển ống đến vị trí lắp đặt - Hạ ống qua đường dẫn lắp đặt trước - Phá hủy hàn giá đỡ ống để nối thêm ống đủ kích thước chiều dài ống yêu cầu Phương pháp thi công lắp đặt riser sau lắp đặt giàn khoan - Ống cung cấp tàu vận chuyển chuyên dụng - Sau dùng cẩu di động để di chuyển ống đến vị trí cần thiết - Dùng cẩu cố định để định vị ống vào tháp hàn - Xếp mối nối ăn khớp hai ống triển khai hàn hai mối nối kiểm tra mối hàn - Gia cường sơn phủ cho vị trí vùng hàn -Hạ ống xuống đáy biển tiến hành chôn ống C, Thi công nối ống riser với đường ống ngầm Phương Pháp Góc Uốn -Thả ống ngầm xuống đáy biển thông qua stinger làm uốn cong mức cho phép vật liệu -kéo đầu ống ngầm đến vị trí thẳng đứng qua góc uốn góc uốn có tác dụng định hình ống ngầm theo hình dạng mong muốn -Cố định ống ngầm vào đáy biển loại kẹp Phương Pháp Thi Công Ống Chữ J -Một ống chữ J đặt sẵn thành jacket -Hàn đầu kéo vào cuối ống ngầm -Ống ngầm kéo thông qua ống chữ J lên thượng tầng cáp cẩu tời -Miệng chữ J đặt cao đáy biển đoạn để giảm bớt độ cong ống ngầm -Có thể kéo lúc nhiều ống ngầm qua J tube Câu : Nêu mục đích yêu cầu việc lựa chọn tuyến ống a, Yêu cầu việc lựa chọn tuyến ống : Việc thực tính tốn lựa chọn tuyến ống phải phù hợp với tiêu chuẩn DNV OS F101 - Tiêu chuẩn lựa chọn tuyến bao gồm quy định bắt buộc sau: + Phù hợp với yêu cầu chủ đầu tư + Tránh chướng ngại vật đáy biển + Số nhịp vượt qua địa hình phức tạp + Góc theo phương ngang hợp với tuyến ống có khơng nhỏ 30[SUP]o[/SUP] nên gân 90[SUP]o[/SUP] tốt Khoảng cách theo phương đứng với ống có tối thiểu 0,3 (m) + Dưới độ sâu lớn thiết kế ống giao với tuyến ống hành gần vng góc tốt + Bán kính cong ống thiết kế gây ứng suất tương ứng không vượt 10% SMYS không làm ổn định tuyến ống + Với ống vào giàn cần tránh khu vực hoạt động như: giá cập tàu, khu vực giàn khoan khai thác … + Ống tiếp cận giàn hợp góc khơng nhỏ 30[SUP]o[/SUP] vị trí bắt đầu cong ống vào giàn cách giàn thiểu 500 (m) + Tuyến ống chọn lựa tránh tối thiểu tác động mơi trường Khảo sát kĩ thuật sơ - Khảo sát độ sâu nước địa kĩ thuật đáy biển; - Kết khảo sát tống hợp lại để xem xét, thảo luận, chắt lọc viết thành báo cáo khảo sát cuối b, Mục đích việc lựa chọn tuyến ống : - Đưa đề xuất tọa độ tuyến ống tuyến phụ phù hợp yêu cầu mỏ qui định lựa chọn tuyến; - Tất tuyến ống lựa chọn mà song với giữ khoảng cách tối thiểu 50 (m) - Đưa tuyến ống có chiều dài ngắn số khuyết tật ... Đường ống biển - Đường ống bờ + Theo vị trí lắp đặt : - Đường ống giàn - Đường ống ngầm - Ống Đứng + Theo cấu tạo : - Đường ống cứng - Đường ống mềm + Theo chất vận chuyển : - Đường ống dẫn dầu. .. Đường ống dẫn dầu - Đường ống dẫn khí - Đường ống dẫn Gaslift - Đường ống dẫn hỗn hợp dầu khí b, Các thành phần hệ thống đường ống + Ống đứng + Ống ngầm + Van ngầm + Vỏ bọc chống ăn mòn + Bê tơng... xuống đáy biển tiến hành chôn ống C, Thi công nối ống riser với đường ống ngầm Phương Pháp Góc Uốn -Thả ống ngầm xuống đáy biển thông qua stinger làm uốn cong mức cho phép vật liệu -kéo đầu ống