Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 6475-5:2007 về Quy phạm phân cấp và giám sát kỹ thuật hệ thống đường ống biển - Phần 5: Cơ sở thiết kế quy định các yêu cầu mấu chốt, cần thiết trong việc thiết kế, lắp đặt, vận hành và chứng nhận lại các hệ thống đường ống biển.
TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 6475-5:2007 QUY PHẠM PHÂN CẤP VÀ GIÁM SÁT KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG BIỂN – PHẦN 5: CƠ SỞ THIẾT KẾ Rules for Classification and Technical Supervision of Subsea Pipeline Systems – Part 5: Design Premises Quy định chung 1.1 Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn quy định yêu cầu mấu chốt, cần thiết việc thiết kế, lắp đặt, vận hành chứng nhận lại hệ thống đường ống biển 1.2 Lắp đặt, vận hành giải 1.2.1 Việc thiết kế lập kế hoạch vận hành hệ thống đường ống biển phải thực cho tất giai đoạn phát triển mỏ bao gồm lắp đặt, vận hành giải 1.2.2 Các kế hoạch chi tiết, vẽ quy trình phải thiết lập cho tất hoạt động lắp đặt Các vấn đề sau phải xem xét: Khảo sát tuyến đường ống; Các hoạt động biển; Lắp đặt đường ống; Các hoạt động ghép nối; Khảo sát rải ống; Sửa chữa nhịp hẫng bảo vệ đường ống; Lắp đặt kết cấu bảo vệ neo; Lắp đặt ống đứng; Khảo sát hồn cơng; Thử lần cuối chuản bị vận hành 1.2.3 Các kế hoạch vận hành, kiểm tra, bảo dưỡng sửa chữa hệ thống đường ống phải chuẩn bị trước bắt đầu vận hành 1.2.4 Kế hoạch vận hành hệ thống đường ống biển tối thiểu phải bao gồm yếu tối sau đây: tổ chức quản lý; khởi động dừng; giới hạn hoạt động; bảo dưỡng; kiểm sốt ăn mòn, kiểm tra theo dõi; kiểm tra tổng thể; hoạt động đặc biệt 1.2.5 Việc giải hệ thống đường ống biển phải lên kế hoạch chuẩn bị 1.2.6 Việc đánh giá giải hệ thống đường ống biển phải bao gồm khía cạnh sau đây: mơi trường, đặc biệt ô nhiễm; cản trở tuyến giao thông hàng hải; cản trở hoạt động đánh cá; tác động ăn mòn lên kết cấu khác Tài liệu viện dẫn Trong tiêu chuẩn này, tiêu chuẩn sau viện dẫn: TCVN 6475-1: 2007 - Quy phạm phân cấp giám sát kỹ thuật hệ thống đường ống biển – Phần 1: Quy định chung; Các nguyên lý thiết kế hệ thống 3.1 Tính toàn vẹn hệ thống 3.1.1 Hệ thống đường ống phải thiết kế, chế tạo vận hành cho: Đáp ứng đầy đủ khả vận chuyển định; Đáp ứng mục tiêu an toàn định có đủ độ bền yêu cầu chống lại tải trọng điều kiện vận hành định; Đủ an toàn để chống lại tải trọng cố điều kiện vận hành chưa xác định 3.1.2 Khả thay đổi loại thành phần sản phẩm vận chuyển suốt quãng đời hệ thống đường ống phải xem xét giai đoạn thiết kế 3.2 Theo dõi/kiểm tra vận hành 3.2.1 Các thơng số gây ảnh hưởng xấu đến tính tồn vẹn hệ thống đường ống phải theo dõi đánh giá với tần suất cho biện pháp khắc phục tiến hành trước hệ thống bị hư hỏng 3.2.2 Thiết bị đo đạc hệ thống đường ống phải lắp đặt việc kiểm tra mắt việc đo lường đơn giản không thực không thực tế, kinh nghiệm có phương pháp thiết kế áp dụng khơng đủ tin cậy để dự đốn q trình hoạt động hệ thống 3.2.3 áp suất hệ thống đường ống không vượt áp suất thiết kế điều kiện vận hành trạng thái ổn định thơng thường (normal steady-state operation) 3.3 Hệ thống kiểm sốt áp suất 3.3.1 Hệ thống kiểm soát áp suất phải sử dụng để phòng ngừa việc áp suất bên điểm hệ thống đường ống tăng mức cho phép Hệ thống kiểm soát áp suất phải bao gồm hệ thống điều áp, hệ thống an toàn áp suất, thiết bị đo đạc kèm theo hệ thống cảnh báo 3.3.2 Hệ thống điều áp phải có khả giữ áp suất vận hành nằm khoảng giới hạn cho phép điều kiện vận hành bình thường áp suất cài đặt hệ thống điều áp phải đặt cho áp suất thiết kế cục không bị vượt điểm hệ thống đường ống Một lượng bù phải đưa vào làm dung sai cho điểm đặt hệ thống điều áp thiết bị đo đạc kèm theo, xem hình 3.3-1 Các thuật ngữ, giảI thích kháI niệm áp suất quy định TCVN 6475-1: 2007 mục 6.1 Hình 3.3-1: Các khái niệm áp suất 3.3.3 Hệ thống an toàn áp suất lắp đặt để bảo vệ hệ thống hạ nguồn (downstream system) điều kiện vận hành cố hệ thống điều áp bị hỏng Hệ thống an tồn áp suất phải kích hoạt tự động với điểm đặt áp suất đặt cho xác suất xảy áp suất bên điểm hệ thống đường ống vượt áp suất cố thấp 3.3.4 Điểm đặt áp suất hệ thống an toàn áp suất (áp suất bất thường cho phép cực đại) phải đặt cho điểm hệ thống đường ống áp suất bất thường khơng bị vượt Một lượng bù phải đưa vào làm dung sai cho điểm đặt hệ thống an toàn áp suất hình 3.3-1 3.3.5 Tỉ số cực đại cho phép áp suất bất thường áp suất thiết kế ( inc ) 1,10 áp suất bất thường cục xác định sau: Pli = Pinc + g.h = Pd cont inc + cont g.h (3.3-1) g – Gia tốc trọng trường; Pli - áp suất cố điểm xét; Pinc - áp suất bất thường; Pd - áp suất thiết kế; inc – Tỉ số áp suất bất thường áp suất thiết kế; cont – Khối lượng riêng lưu chất đường ống; h – Chênh lệch độ cao điểm xét điểm gốc Khi yêu cầu hệ thống an toàn áp suất thỏa mãn tỉ số áp suất bất thường áp suất thiết kế lấy nhỏ 1,1 tối thiểu phải 1,05 3.3.6 Khơng cần phải sử dụng hệ thống an tồn áp suất, nguồn cung cấp áp suất cho hệ thống đường ống cung cấp áp suất vượt áp suất bất thường cực đại 3.3.7 Hệ thống đường ống chia thành nhiều phần với áp suất thiết kế khác với điều kiện hệ thống kiểm soát áp suất phải đảm bảo rằng, phần, áp suất thiết kế phần khơng bị vượt q mức cho phép điều kiện vận hành bình thường áp suất bất thường cực đại không vượt mức cho phép điều kiện vận hành cố Tuyến ống 4.1 Vị trí 4.1.1 Tuyến ống phải lựa chọn có tính đến yếu tố an tồn cho cộng đồng người, bảo vệ môi trường, khả gây hư hỏng cho ống thiết bị khác Các yếu tố sau cần phải xem xét: Tuyến hàng hải; Hoạt động đánh cá; Các cơng trình ngồi khơi; Các đường ống cáp có; Đáy biển khơng ổn định; Sự sụt lún đáy biển; Đáy biển khơng phẳng; Các dòng xốy; Hoạt động địa chấn; Các vật cản; Khu vực gom rác thải; Hoạt động khai mỏ; Khu vực tập trận (quân sự); Địa điểm khảo cổ; Các ảnh hưởng gây ô nhiễm môi trường; Bãi nuôi loài hải sản 4.1.2 Việc phát triển mỏ hoạt động hàng hải dự kiến tương lai phải xem xét lựa chọn tuyến ống 4.1.3 Các quy định kỹ thuật lắp đặt cần phải định rõ dung sai vị trí nơi đường ống rải Dung sai vị trí 100 m tính từ đường tâm danh nghĩa tuyến ống, nhiên dung sai lấy lớn có đầy đủ lý để chứng minh phù hợp với yêu cầu Tại vùng có nhiều đường ống đường cáp sẵn có, phải áp dụng dung sai vị trí nghiêm ngặt Dung sai vị trí khơng phép lớn chiều rộng hành lang tuyến ống khảo sát Khoảng cách gần từ đường ống đến vật cản vùng có khả gây nguy hiểm cho đường ống không nhỏ 500 m 4.2 Khảo sát tuyến 4.2.1 Việc khảo sát phải tiến hành dọc theo tuyến ống định để cung cấp đầy đủ liệu phục vụ cho công tác thiết kế hoạt động lắp đặt liên quan 4.2.2 Hành lang khảo sát (survey corridor) phải đủ rộng để xác định hành lang đường ống cho việc lắp đặt vận hành đường ống an tồn 4.2.3 Độ xác u cầu cơng tác khảo sát khác dọc theo tuyến ống dự kiến Các vật cản trở (địa hình đáy biển thay đổi nhiều) tình trạng đáy biển đặc biệt phải khảo sát kỹ lưỡng 4.2.4 Cần phải khảo sát để xác định xung đột có cơng trình dự kiến cơng trình sẵn có, xác tàu đắm vật cản có 4.2.5 Kết khảo sát phải thể đồ tuyến ống xác, rõ vị trí đường ống thiết bị kèm theo với đặc tính đáy biển bất thường 4.2.6 Khảo sát tuyến đặc biệt phải tiến hành điểm tiếp cận bờ để xác định: Điều kiện mơi trường đặc điểm địa hình bờ biển gây ra; Vị trí điểm tiếp cận bờ để thuận tiện cho việc lắp đặt; Vị trí để giảm thiểu tác động môi trường 4.2.7 Tất đặc điểm địa hình gây ảnh hưởng đến ổn định việc lắp đặt đường ống phải xác định khảo sát tuyến, bao gồm: Các vật cản trở dạng đá trồi lên mặt đất, tảng đá cuội lớn, hố lõm…có thể cần phải tiến hành làm loại bỏ trước rải ống; Các đặc điểm địa hình bao gồm đường dốc khơng ổn định, sóng cát, lũng sâu sói mòn đáy biển vật liệu trầm tích 4.3 Đặc tính đất đáy biển 4.3.1 Các đặc tính địa chất kỹ thuật lớp trầm tích đáy biển cần thiết để đánh giá ảnh hưởng điều kiện tải trọng liên quan phải xác định, bao gồm lớp trầm tích khơng ổn định có vùng lân cận đường ống 4.3.2 Các đặc tính địa chất kỹ thuật lấy từ thơng tin sẵn có địa chất, kết khảo sát địa chấn, khảo sát địa hình đáy biển, thử trường phòng thí nghiệm Các thơng tin bổ sung lấy từ khảo sát mắt thử đặc biệt thử độ xuyên sâu cọc 4.3.3 Các thơng số nên đất có ảnh hưởng đến đường ống là: Các thông số độ bền cắt (độ bền cắt tĩnh độ bền cắt khơng nước đất sét, góc ma sát cát); Các mơ đun biến dạng liên quan 4.3.4 Các thông số phải xác định từ thí nghiệm phòng thí nghiệm từ thí nghiệm trường Các thí nghiệm sau phải xem xét: Khối lượng riêng đất; Hàm lượng nước; Giới hạn chảy dẻo; Phân bố kích cỡ hạt; Hàm lượng bon nát; Các thử liên quan khác 4.3.5 Nói chung đặc tính lớp đất vài cm phía định ảnh hưởng lên đường ống nằm đáy biển Việc xác định thông số đất lớp đất nông nêu khơng xác việc xác định thông số đất lớp đất sâu Đồng thời khác lớp đất bề mặt vị trí thử khác làm cho việc xác định thông số đất khơng xác Vì vậy, thơng số đất dùng thiết kế phải xác định với giới hạn Giá trị đặc trưng thông số đất dùng thiết kế phải lấy giá trị tùy thuộc vào giá trị gây nguy hiểm trạng thái giới hạn xét 4.3.6 Tại vùng mà đáy biển bị bào mòn, nghiên cứu đặc biệt trạng thái sóng dòng chảy gần đáy bao gồm ảnh hưởng đường biên lớp đất phải thực để phục vụ cho việc tính tốn ổn định đáy biển tính tốn nhịp hẫng đường ống 4.3.7 Các khảo sát đặc biệt vật liệu đáy biển phải thực để đánh giá vấn đề cụ thể như: Các vấn đề liên quan tới hoạt động đào chôn ống; Các vấn đề liên quan tới đường ống giao nhau; Các vấn đề liên quan tới việc đặt hệ thống đường ống và/hoặc kết cấu bảo vệ vị trí có van hay đầu nối chữ T; Các vấn đề liên quan tới ăn mòn bên ngồi đường ống Điều kiện môi trường 5.1 Quy định chung 5.1.1 Các thông số môi trường ảnh hưởng đến chức làm giảm độ tin cậy an toàn đường ống phải xem xét là: Gió; Triều; Sóng; Sóng nội (internal waves) ảnh hưởng khác chênh lệch khối lượng riêng nước; Dòng chảy; Băng; Động đất; Điều kiện đất; Nhiệt độ; Sinh vật biển bám 5.2 Số liệu môi trường 5.2.1 Các số liệu môi trường phải đại diện cho vùng dự định đặt đường ống Nếu không đủ số liệu địa hình vùng dự định đặt đường ống xác định thơng số mơi trường từ số liệu công nhận vùng có liên quan khác cách thận trọng 5.2.2 Để đánh giá điều kiện môi trường dọc theo tuyến ống, đường ống chia nhiều đoạn, đoạn đặc trưng độ sâu nước, địa hình đáy biển yếu tố khác ảnh hưởng đến điều kiện môi trường 5.2.3 Các thông số môi trường phải mô tả giá trị đặc trưng dựa số liệu thống kê quan sát lâu dài 5.2.4 Số liệu thống kê phải sử dụng để mơ tả thơng số mơi trường mang tính chất ngẫu nhiên (như gió, sóng) Các thơng số phải rút từ phương pháp thống kê hợp lý công nhận rộng rãi 5.2.5 Nếu số liệu thống kê không chuẩn xác số lượng độ xác số liệu khơng đủ ảnh hưởng cần phải đánh giá ảnh hưởng đáng kể phải xét đến q trình đánh giá hiệu ứng tải trọng đặc trưng 5.3 Gió 5.3.1 ảnh hưởng gió cần xét đến thiết kế ống đứng, kể khả gió làm rung đoạn ống hai nhịp Ngoài ra, cần xem xét tác động gió xuất trình xây lắp 5.3.2 Nếu ống đứng đặt cạnh phận kết cấu khác, ảnh hưởng nhiễu loạn trường gió phải xét đến tính tốn tác động gió Các ảnh hưởng gây tăng giảm vận tốc gió kích động động lực xốy bị chắn từ phận liền kề 5.4 Triều 5.4.1 Các ảnh hưởng triều phải xét đến độ sâu nước thơng số đáng kể, ví dụ xác định tải trọng sóng, hoạch định việc rải ống, xác định áp lực nước cực đại, cực tiểu 5.4.2 Triều cực đại tổng cộng bao gồm triều thiên văn nước dâng bão Việc xác định triều cực tiểu phải dựa triều thiên văn nước dâng âm bão 5.5 Sóng 5.5.1 Số liệu sóng sử dụng để thiết kế ống đứng giống số liệu sóng dùng thiết kế kết cấu dùng để đỡ ống đứng 5.5.2 Cần xem xét ảnh hưởng trực tiếp không trực tiếp sóng ống đứng đường ống Ví dụ: sóng ảnh hưởng trực tiếp lên ống đứng đường ống trình lắp đặt nằm đáy biển; sóng ảnh hưởng khơng trực tiếp sóng làm chuyển vị giàn, dẫn tới chuyển vị kết cấu đỡ ống đứng, gây biến dạng ống đứng sóng gây chuyển dịch sà lan rải ống trình rải ống dẫn tới dịch chuyển đường ống 5.5.3 Lý thuyết sóng sử dụng phải có khả mơ tả động học sóng (wave kinematics) độ sâu nước xét 5.5.4 Cần phải xét tới ảnh hưởng sóng khúc xạ, sóng nước nơng sóng phản xạ 5.5.5 Nếu ống đứng đường ống đặt gần phận kết cấu khác ảnh hưởng, có, nhiễu loạn phải xét đến xác định tác dụng sóng Các ảnh hưởng gây tăng giảm vận tốc phần tử nước, kích động động lực xoáy từ phận kết cấu xung quanh 5.5.6 Cần xét hướng sóng sóng đỉnh ngắn (short crestedness) 5.6 Dòng chảy 5.6.1 Cần phải xét ảnh hưởng dòng chảy lên đường ống lẫn ống đứng 5.6.2 Vận tốc dòng chảy phải bao gồm thành phần dòng chảy triều, gió, nước dâng bão thành phần khác Đối với vùng gần bờ, dòng chảy xa bờ sóng vỡ cần xét đến 5.6.3 Đối với đường ống trình lắp đặt ống đứng, phải xem xét thay đổi độ lớn tốc độ hướng dòng chảy hàm độ sâu nước Phân bố tốc độ dòng chảy cho ống đứng giống phân bố tốc độ dòng chảy sử dụng thiết kế kết cấu đỡ ống đứng 5.7 Nhiệt độ nước biển khơng khí 5.7.1 Các giá trị đại diện nhiệt độ nước nước biển khơng khí sử dụng thiết kế phải lấy từ số liệu thống kê 5.7.2 Nhiệt độ thiết kế nước biển khơng khí cực tiểu cực đại cần lấy dựa vào quan trắc theo chu kỳ qua nhiều năm 5.7.3 Cần phải đo nhiệt độ trình chế tạo, lắp đặt chạy thử nhiệt độ thay đổi nhiệt độ gây ảnh hưởng đáng kể tới an toàn hệ thống đường ống 5.8 Sinh vật biển bám 5.8.1 Cần phải xét đến ảnh hưởng sinh vật biển bám lên ống đứng đường ống, có tính tới yếu tố sinh học tượng môi trường liên quan đến vị trí xét 5.8.2 Cần phải xét đến tải trọng thủy động tác dụng lên đường ống bị sinh vật biển bám tập trung đường kính hiệu dụng độ nhám bề mặt tăng Điều kiện ống 6.1 Các điều kiện bên ống vận hành 6.1.1 Để lựa chọn thiết kế chi tiết hệ thống kiểm sốt ăn mòn bên ngồi, điều kiện sau có liên quan đến mơi trường phải xác định: Điều kiện chôn vùi đường ống; Điện trở suất trầm tích nước biển 6.1.2 Các yếu tố khác ảnh hưởng tới ăn mòn bên ngồi đường ống cần phải xác định bao gồm: Profil nhiệt độ vận hành trung bình cực đại dọc theo tuyến ống qua chiều dày thành ống; Quy trình chế tạo lắp đặt đường ống; Các yêu cầu liên quan đến bảo vệ mặt học, trọng lượng chìm (submerged weight) cách nhiệt trình vận hành; Tuổi thọ thiết kế 6.2 Các điều kiện bên ống lắp đặt 6.2.1 Phải có thơng số điều kiện bên ống trình lưu kho, chế tạo, lắp đặt, thử áp lực chạy thử Cần phải xét tới khoảng thời gian ống tiếp xúc với nước biển hay khơng khí ẩm cần thiết phải sử dụng chất ức chế biện pháp khác để chống ăn mòn 6.3 Các điều kiện bên ống vận hành 6.3.1 Để đánh giá cần thiết phải kiểm sốt ăn mòn bên ống, kể dung sai ăn mòn chuẩn bị cho việc kiểm tra theo dõi, điều kiện sau phải xem xét: Profil áp suất/nhiệt độ trung bình cực đại dọc theo tuyến ống thay đổi chúng suốt thời gian tồn đường ống; Vận tốc dòng chảy chế độ dòng chảy lưu chất ống; Thành phần lưu chất ống (sự thay đổi ban đầu dự đoán thay đổi suốt thời gian tồn đường ống) có trọng tới yếu tố gây ăn mòn (ví dụ sunfát hydro, cacbon dioxit, thành phần nước thành phần muối hoà tan chất lỏng, ôxy dư clo nước biển); Hoá chất bổ sung cung cấp để làm định kỳ; Điều kiện để kiểm tra hư hỏng ăn mòn khả mong đợi thiết bị kiểm tra (giới hạn phát khuyết tật khả xác định kích thước dạng hư hỏng ăn mòn liên quan); Khả mài mòn vật cứng dòng lưu chất ống ...tác động ăn mòn lên kết cấu khác Tài liệu viện dẫn Trong tiêu chuẩn này, tiêu chuẩn sau viện dẫn: TCVN 6475-1: 2007 - Quy phạm phân cấp giám sát kỹ thuật hệ thống đường ống... kể dung sai ăn mòn chuẩn bị cho việc kiểm tra theo dõi, điều kiện sau phải xem xét: Profil áp suất/nhiệt độ trung bình cực đại dọc theo tuyến ống thay đổi chúng suốt thời gian tồn đường ống;... Khả thay đổi loại thành phần sản phẩm vận chuyển suốt quãng đời hệ thống đường ống phải xem xét giai đoạn thiết kế 3.2 Theo dõi/kiểm tra vận hành 3.2.1 Các thơng số gây ảnh hưởng xấu đến tính