Thiết kế kết cấu và xây dựng quy trình công nghệ chế tạo mô hình chân giàn khoan ngoài khơi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT BỘ GIÁO DỤC VÀGIAO ĐÀO THÔNG TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ KẾT CẤUĐỒ VÀÁN XÂY DỰNG QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MƠ HÌNH CHÂN GIÀN KHOAN NGỒI KHƠI THIẾT KẾ KẾT CẤU VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MƠ HÌNH CHÂN GIÀN KHOAN NGỒI KHƠI Giảng viên hướng dẫn: TS Đỗ Quang Thắng Sinh viên thực hiên: Lê Hùng Vinh Mã sốviên sinhhướng viên: dẫn: Giảng 58132425 TS Đỗ Quang Thắng Sinh viên thực hiên: Lê Hùng Vinh Mã số sinh viên: 58132425 i Khánh Hòa - 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ KẾT CẤU VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MƠ HÌNH CHÂN GIÀN KHOAN NGỒI KHƠI GVHD: TS Đỗ Quang Thắng SVTH: Lê Hùng Vinh MSSV: 58132425 ii Khánh Hịa - 2020 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa sử dụng để bảo vệ học vị Mọi giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc phép cơng bố Khánh Hịa, ngày 10 tháng năm 2020 Sinh viên thực Lê Hùng Vinh i LỜI CẢM ƠN Trước tiên xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc tới thầy cô giáo Trường Đại học Nha Trang nói chung thầy cô giáo Khoa Kỹ thuật Giao thông, Bộ mơn Kỹ thuật Tàu thủy nói riêng tận tình giảng dạy, truyền đạt cho tơi kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt thời gian vừa qua Đặt biệt xin gửi lời cảm ơn đến TS Đỗ Quang Thắng, thầy tận tình giúp đỡ, trực tiếp bảo, hướng dẫn tơi suốt q trình làm đồ án tốt nghiệp Trong thời gian làm việc với thầy, tiếp thu nhiều kiến thức bổ ích mà cịn học tập tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, điều cần thiết cho q trình học tập cơng tác sau Sau xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè động viên, đóng góp ý kiến giúp đỡ trình học tập, nghiên cứu hồn thành đồ án tốt nghiệp Tơi xin chân thành cảm ơn! Khánh Hòa, ngày 10 tháng năm 2020 Sinh viên thực Lê Hùng Vinh MỤC LỤC ii LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT x Chương TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ NGỒI NƯỚC 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước ngồi 1.3 MỤC ĐÍCH, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 12 1.3.1 Mục đích nghiên cứu 12 1.3.2 Nội dung nghiên cứu 12 1.3.3 Phương pháp nghiên cứu 12 1.3.4 Đối tượng nghiên cứu 12 1.3.5 Phạm vi nghiên cứu 12 Chương THIẾT KẾ KẾT CẤU MƠ HÌNH CHÂN GIÀN KHOAN 13 2.1 KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI, ƯU ĐIỂM, NHƯỢC ĐIỂM CỦA GIÀN KHOAN 13 2.1.1 Khái niệm 13 2.1.2 Phân loại 13 2.1.3 Ưu điểm, nhược điểm loại giàn khoan 16 iii 2.1.3.1 Giàn khoan cố định (Fixed platform hình 2.2) 16 2.1.3.2 Giàn khoan tự nâng (Jack up-drilling rig hình 2.3) 17 2.1.3.3 Giàn khoan nửa nửa chìm (Semi-submersible rig hình 2.4) 18 2.1.3.4 Giàn spar (Spar platform hình 2.5) 18 2.1.3.5 Giàn khoan chân căng (Tension-leg platform hình 2.6) 19 2.1.3.6 Tháp khoan dầu (Compliant tower oil platform hình 2.7) 19 2.1.3.7 Kho nổi, sản xuất dầu (FPSO hình 2.8) 20 2.2 CÁC BỘ PHÂN, KẾT CẤU CHÍNH CỦA GIÀN KHOAN 21 2.2.1 Các phận 21 2.2.2 Các kết cấu giàn khoan 21 2.3 LỰA CHỌN VÀ THIẾT KẾ KẾT CẤU CHÂN GIÀN KHOAN 24 2.3.1 Một số quy phạm giàn khoan 24 2.3.2 Lựa chọn kiểu giàn khoan 24 2.3.3 Thiết kế kết cấu mơ hình chân giàn khoan 25 2.3.3.1 Một số tiêu chuẩn thiết kế 25 2.3.3.2 Thiết kế giàn khoan thực tế 26 2.3.3.3 Tỉ lệ thiết kế vẽ mơ hình chế tạo 28 Chương QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO CHÂN GIÀN KHOAN MƠ HÌNH 31 3.1 QUY TRÌNH CHUNG 31 3.2 QUY TRÌNH CHẾ TẠO 33 3.2.1 Trụ đứng 33 3.2.2 Trụ ngang 36 iv 3.2.3 Thượng tầng 38 3.2.4 Bản vẽ lắp đặt 41 Chương THI CƠNG ĐĨNG MƠ HÌNH 42 4.1 CHUẨN BỊ 42 4.1.1 Dụng cụ 42 4.1.2 An toàn 43 4.2 Q TRÌNH THI CƠNG VÀ KẾT QUẢ 44 4.2.1 Quá trình thi công 44 4.2.2 Kết 51 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52 5.1 KẾT LUẬN 52 5.1.1 Chế tạo thành cơng mơ hình giàn khoan 52 5.1.2 Tính chọn kết cấu giàn khoan 52 5.1.3 Xây dựng quy trình cơng nghệ chế tạo mơ hình phù hợp 52 5.1.4 Bài học rút 52 5.2 KIẾN NGHỊ 53 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 DANH MỤC HÌNH ẢNH v Hình 1.1 Giàn khoan PV Drilling I Hình 1.2 Giàn khoan PV Drilling II Hình 1.3 Giàn khoan PV Drilling III Hình 1.4 Giàn khoan PV Drilling V Hình 1.5 Giàn khoan Rồng Đôi Hình 1.6 Mơ hình giàn khoan Adriatic I Hình 1.7 Mơ hình giàn khoan dầu khí Hình 1.8 Mơ hình giàn khoan kiến trúc Sài Gòn Hình 1.9 Mơ hình giàn khoan để bàn làm đồng mạ vàng Hình 1.10 Giàn khoan West Alpha Hình 1.11 Giàn khoan lớn giới Hai-Bơ-Nia Hình 1.12 Mơ hình giàn khoan Haiyang shiyou 981 10 Hình 1.13 Mơ hình giàn khoan Haiyang shiyou 982 10 Hình 1.14 Mơ hình giàn khoan từ que diêm 11 Hình 1.15 Mơ hình giàn khoan Bredford Dolphin Na Uy 11 Hình 2.1 Phân loại giàn khoan 13 Hình 2.2 Giàn khoan cố định 17 Hình 2.3 Giàn khoan tự nâng 17 Hình 2.4 Giàn khoan nửa chìm nửa 18 Hình 2.5 Giàn khoan Spar 18 Hình 2.6 Giàn khoan TLP 19 Hình 2.7 Tháp khoan dầu 20 Hình 2.8 Tàu sản xuất dầu 20 vi Hình 2.9 Các phận tension leg platform 21 Hình 2.10 Kết cấu chân đế giàn khoan 22 Hình 2.11 Ring stiffener plane of ring 22 Hình 2.12 String stiffener, Blind end plate 23 Hình 2.13 Khối thượng tầng giàn khoan Sao Vàng 23 Hình 2.14 Tension leg platform 25 Hình 2.15 Bản vẽ trụ đứng giàn khoan thực tế (đơn vị mm) 26 Hình 2.16 Bản vẽ trụ ngang giàn khoan thực tế (đơn vị mm) 26 Hình 2.17 Bản vẽ giàn khoan thực tế 27 Hình 2.18 Giàn khoan thực tế vẽ phần mềm Rhino 28 Hình 2.19 Bản vẽ trụ đứng mơ hình (đơn vị mm) 28 Hình 2.20 Bản vẽ trụ ngang mơ hình (đơn vị mm) 29 Hình 2.21 Bản vẽ chân mơ hình (đơn vị mm) 29 Hình 2.22 Bản vẽ mơ hình chân đế 3d phần mềm Autocad 30 Hình 2.23 Bản vẽ thượng tầng phần mềm Rhino 30 Hình 3.1 Thảo đồ cắt thép chi tiết giàn khoan 32 Hình 3.2 Cắt chi tiết giàn khoan máy CNC 33 Hình 3.3 Tấm tơn ngồi trụ đứng 33 Hình 3.4 Tấm tơn ngồi trụ đứng uống cong 34 Hình 3.5 Plane of ring uốn hàn vào ring stiffener 34 Hình 3.6 Trụ đứng sau hàn 35 Hình 3.7 Blind end plate trụ đứng 35 Hình 3.8 Trụ đứng hồn chỉnh 36 vii Hình 3.9 Tơn ngang vạch dấu 36 Hình 3.10 Hàn ring-stiffener vào tôn ngang theo dấu vạch 37 Hình 3.11 Trụ ngang chưa hoàn chỉnh 37 Hình 3.12 Trụ ngang hàn hoàn chỉnh 38 Hình 3.13 Tấm tơn thượng tầng vạch dấu gia cường 38 Hình 3.14 Cẩu vận chuyển thượng tầng 39 Hình 3.15 Xưởng làm việc giàn khoan 39 Hình 3.16 Nhà hành giàn khoan 39 Hình 3.17 Cầu thang lên sân bay 40 Hình 3.18 Tháp khoan dầu thượng tầng 40 Hình 3.19 Quy trình lắp đặt phận giàn khoan 41 Hình 4.1 Dụng cụ trình làm mơ hình giàn khoan 42 Hình 4.2 Bảng nội quy xưởng 43 Hình 4.3 Trang phục bảo hộ 43 Hình 4.4 Trụ đứng giàn khoan mơ hình 44 Hình 4.5 Trụ ngang giàn khoan mơ hình 44 Hình 4.6 Hàn trụ ngang trụ đứng với 45 Hình 4.7 Hàn tơn thượng tầng gia cường ngang 45 Hình 4.8 Hàn gia cường chéo 46 Hình 4.9 Hàn kéo tất chi tiết với 46 Hình 4.10 Lắp đặt phận thượng tầng 47 Hình 4.11 Sơn lớp chống gỉ cho giàn khoan 47 Hình 4.12 Sơn lớp màu vàng cho chân đế giàn khoan 48 viii Chương THI CƠNG ĐĨNG MƠ HÌNH 4.1 CHUẨN BỊ 4.1.1 Dụng cụ Hình 4.1 Dụng cụ q trình làm mơ hình giàn khoan 42 4.1.2 An tồn Thực theo nội quy xưởng hình 4.2 Hình 4.2 Bảng nội quy xưởng Trang phục bảo hộ làm việc phịng thực hành mặc hình 4.3 Quần, áo Mũ bảo hộ khí Găn tay Kính hàn Giày Hình 4.3 Trang phục bảo hộ 43 4.2 Q TRÌNH THI CƠNG VÀ KẾT QUẢ 4.2.1 Q trình thi cơng Bước 1: Tiến hành thực chế tạo trụ đứng, trụ ngang theo quy trình cơng nghệ hình 4.4 hình 4.5 Hình 4.4 Trụ đứng giàn khoan mơ hình Hình 4.5 Trụ ngang giàn khoan mơ hình 44 Bước 2: Lắp đặt chi tiết lên giá đỡ sau chỉnh, hàn đính, mài 4.6 - hình 4.8 Hình 4.6 Hàn trụ ngang trụ đứng với Hình 4.7 Hàn tơn thượng tầng gia cường ngang 45 hình Hình 4.8 Hàn gia cường chéo Bước 3: Tiến hành hàn kéo sau canh chỉnh hình 4.9 Hình 4.9 Hàn kéo tất chi tiết với Bước 4: Lắp đặt chi tiết thượng tầng sau chế tạo sơn lớp 1, canh chỉnh hàn cố định hình 4.10 46 Hình 4.10 Lắp đặt phận thượng tầng Bước 5: Tiến hành mài, sơn chân đế thượng tầng với lớp chống gỉ hình 4.11 Hình 4.11 Sơn lớp chống gỉ cho giàn khoan 47 Bước 6: Tiến hành sơn chân đế màu vàngnhư hình 4.12 Hình 4.12 Sơn lớp màu vàng cho chân đế giàn khoan Bước 7: Sơn lớp đỏ cho chân đế giàn khoan (dùng keo giấy che lớp sơn vàng) hình 4.13 Hình 4.13 Sơn lớp màu đỏ 48 Bước 7: Sơn sàn thượng tầng (bọc phận thượng tầng giấy keo) hình 4.14 Hình 4.14 Sơn tơn thượng tần Bước 8: Dùng cọ sơn lại chi tiết thượng tầng hình 4.15 Hình 4.15 Sơn lại chi tiết thượng tầng giàn khoan 49 Bước 8: Sơn lại giàn khoan với nơi bị bong tróc, nhạt màu, bám bẩn hình 4.16 Hình 4.16 Giàn khoan sau sơn Bước 9: Bắt hệ thống điện cho chân giàn thượng tầng hình 4.17 Hình 4.17 Giàn khoan sau bắt hệ thống điện 50 Bước 10: Chế tạo hàn xích neo gắn vào giàn khoan hình 4.18 Hình 4.18 Xích neo giàn khoan 4.2.2 Kết Hình 4.19 Mơ hình giàn khoan hồn chỉnh trưng bày 51 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN 5.1.1 Chế tạo thành cơng mơ hình giàn khoan Mơ hình giàn khoan chế tao thành công sau tháng thi công thực hiên với thiết kế quy trình cơng nghệ Đáp ứng đầy đủ cho việc tìm hiểu, học tập, tính tốn cho bạn sinh viên Ngồi mơ hình xác với thực tế đảm bảo chất lượng tính trực quan sinh động Gây tò mò, hứng thú cho bạn sinh viên muốn tìm hiểu ngành khai thác dầu khí 5.1.2 Tính chọn kết cấu giàn khoan Kết cấu mơ hình giàn khoan thiết kế theo tỉ lê phù hợp để chế tạo Đảm bảo vững chắc, thể kết cấu giống với thực tế Ngồi ra, mơ hình cắt hai phần để thuận tiện cho việc quan sát 5.1.3 Xây dựng quy trình cơng nghệ chế tạo mơ hình phù hợp Để đáp ứng với dụng cụ thiết bị tai xưởng trường Đại học Nha Trang quy trình cơng nghệ phải xây dựng cách phù hợp Tuy có phần khơng giống với giàn khoan thực tế quy trình cơng nghệ thể phần so với việc đóng giàn khoan thực tế 5.1.4 Bài học rút Thực đồ án lần lần em thiết kế trực tiếp đóng mơ hình giàn khoan Trong em học hỏi tích lũy nhiều kiến thức cho thân Thiết kế phần mềm auto cad, rihno 3D, trải nghiệm cách cắt CNC Ngồi ra, q trình làm việc em trãi nghiệm kinh nghiệm sống q báu khơng dành cho chun mơn mà cịn dành cho thân đời Tuy vậy, thứ ý muốn , q trình làm việc em gặp khơng khó khăn đặc biệt chi tiết cắt CNC không xác tơn thượng tầng bị cong, võng gia nhiệt, khối lượng mơ hình q nặng.Tuy khơng tốt 52 nhìn chung đồ án thể ý nghĩa thể đầy đủ quy trình xác với thực tế Em tin bước thử đầu đời cho thân chun nghành thân Đối với mơ hình lần em hi vọng giúp bạn hình dung hứng thú với nghành khai thác dầu khí Một lần em xin gửi lời cám ơn đến thầy TS Đỗ Quang Thắng nhiệt tình hướng dẫn em thực đồ án 5.2 KIẾN NGHỊ Đối với mơ hình lần em hi vọng giúp bạn hình dung hứng thú với nghành khai thác dầu khí Em hy vọng xưởng tạo bệ lắp ráp đẻ thuận tiện cho việc chế tạo mơ hình Một số thiết bị máy móc hư hỏng cần sửa chửa làm 53 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]: Offshore drilling, From Wikipedia,13 May 2020 [2]: 10/05/2014, Ngắm nhìn giàn khoan Việt Nam khai thác dầu khí, www.kienthuc.net.vn, tr 1-10 [3]: 2019, Giàn khoan TA – PV Drilling V, pvdrilling.com, Petro Việt Nam [4]: 19/02/2017, Mơ hình giàn khoan huấn luyện khoan dầu khí, làm mơ hình.com [5]: Mơ hình kiến trúc giàn khoan dầu khí, Tầm nhìn Việt làm mơ hình kiến trúc, lammohinh.org [6]: Mơ hình giàn khoan, Sài Gịn model, mohinhkientrucsaigon.com.vn [7]: Mơ hình giàn khoan dầu khí để bàn làm việc, Đồ đồng Việt, tranhvang24k.com [8]: 11/08/2014, Nga khai thác giàn khoan khơi lớn giới Bắc Cực, TTXVN/ Vietnam+, vietnamplus.vn [9]: 15/04/2014, Nhưng ‘giật mình’ giàn khoan giới, Kiến thức, kienthuc.net.vn, tr 1, [10]: Trung Hiếu (18/12/2015), Trung Quốc trưng bày giàn khoan 981, biểu tượng tham vọng biển, Thanh niên online, thanhnien.vn [11]: 11/08/2010, Tám mơ hình làm que diêm đẹp đến khó tin, Kênh 14, kenh14.vn [12]: Mơ hình giàn khoan Bredford Dolphin Na Uy, Ali express, aliexpress.com [13]: Giàn khoan dầu, From Wikipedia, January 2017 [14]: Junfeng Liu (2019), Compliant tower platform, Encyclopedia of ocean engineering Tr 1, 54 [15]: 01/05/2019, Giàn khoan nửa nửa chìm, bách khoa tồn thư wekipedia, wkipedia.org [16]: 03/08/2018, Jack up-drilling rig, Oil field team, oilfieldteam.com [17]: 17/07/2019, Tension leg platform, From Wikipedia, wkipedia.org [18]: 09/08/2019, Spar platform, From Wikipedia, wkipedia.org [19]: 27/07/2020, Floating production storage and offloading, From Wikipedia, wkipedia.org [20]: Tension leg platform, Inch magazin, 16 February 2017 55 56 ... ? ?Thiết kế kết cấu xây dựng quy trình cơng nghệ chế tạo mơ hình chân giàn khoan ngồi khơi? ??.Với nội dung sau: Chương Tổng quan Chương Thiết kế kết cấu chân giàn khoan mơ hình Chương Xây dựng quy. .. Mơ hình chân giàn khoan khơi vật liệu thép 1.3.5 Phạm vi nghiên cứu Kết cấu quy trình cơng nghệ chế tạo mơ hình giàn khoan ngồi khơi 12 Chương THIẾT KẾ KẾT CẤU MƠ HÌNH CHÂN GIÀN KHOAN NGỒI KHƠI...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ KẾT CẤU VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MƠ HÌNH CHÂN GIÀN KHOAN NGỒI KHƠI GVHD: TS