Nghiên cứu sự ổn định dàn khai thác dầu khí kiểu cố định dưới tác dụng của động đất tại thềm lục địa nam việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐNA CHẤT VŨ MINH TUẤN NGHIÊN CỨU SỰ ỔN ĐNNH DÀN KHAI THÁC DẦU KHÍ KIỂU CỐ ĐNNH DƯỚI TÁC DỤNG CỦA ĐỘNG ĐẤT TẠI THỀM LỤC ĐNA NAM VIỆT NAM Chuyên ngành:kỹ thuật khoan khai thác công nghệ dầu khí Mã số: 60.53.50 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Hữu Bảng HÀ NỘI - 2009 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐNA CHẤT VŨ MINH TUẤN NGHIÊN CỨU SỰ ỔN ĐNNH DÀN KHAI THÁC DẦU KHÍ KIỂU CỐ ĐNNH DƯỚI TÁC DỤNG CỦA ĐỘNG ĐẤT TẠI THỀM LỤC ĐNA NAM VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUT H NI - 2009 lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các kết nghiên cứu trình bày luận văn trung thực cha đợc công bố công trình nghiên cứu khác Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2009 Tác giả luận văn Vũ Minh Tuấn mục lục Trang Danh mục biểu b¶ng Danh mơc h×nh vÏ mở đầu Ch−¬ng tỉng quan phát triển công trình biển giới vµ viƯt nam 11 1.1 Sự phát triển công trình biển giới 11 1.2 Sù ph¸t triển công trình biển khai thác dầu khí Việt Nam .14 1.3 Đóng góp hoạt động tìm kiếm, thăm dò, khai thác dầu khí vào kinh tÕ x héi ViÖt Nam 20 1.4 Cấu tạo kết cấu công trình biển cố định thép (kiểu jacket) 20 1.4.1 Nguyên tắc cấu tạo 20 1.4.2 Tải trọng tác dụng lên công trình biển cố định thép 24 Ch−¬ng c¬ së lý thuyÕt toán động dàn cố định 26 2.1 Quy đổi tải trọng sóng tải trọng nót 27 2.2 Phơng trình động lực học 30 2.3 Phân tích dạng dao động riêng 34 2.4 TÝnh øng suÊt .38 2.5 Ma trận độ cứng ma trận khối lợng cđa hƯ 41 2.5.1 Ma trận độ cứng phần tử 41 2.5.2 TÝnh ma trận độ cứng hệ khung 42 2.5.3 Phơng trình tính chuyển vÞ cđa hƯ khung .44 2.5.4 TÝnh ma trËn khèi l−ỵng cho hƯ 45 ch−¬ng ảnh hởng phản ứng động đất tới dàn khoan khai Thác dầu khí kiểu cố định 46 3.1 Lý thuyết động đất thông số ảnh hởng tới vấn đề nghiên cứu 46 3.1 Khái niệm động đất 46 3.1.2 Các nguyên nhân xảy động đất 46 3.1.3 Các đặc trng cđa ®éng ®Êt 47 3.1.4 Các thông số động ®Êt 53 3.2 Khái quát đặc trng hoạt động động đất thềm lục địa Nam Việt Nam 56 3.2.1 Danh mơc ®éng ®éng ®Êt vïng biĨn Nam ViƯt Nam .57 3.2.2 Đặc trng hoạt động động ®Êt vïng biĨn Nam ViƯt Nam 62 3.3 Gia tốc cực đại 66 3.4 Phổ phản ứng đàn hồi theo phơng ngang 67 3.5 Ph¶n øng cđa công trình tác dụng động đất .70 3.6 Lập trình giải to¸n thĨ 78 3.6.1 Lập chơng trình giải toán 78 3.6.2 áp dụng sở lý thuyết để tính toán 79 KÕt luËn kiến nghị 87 KÕt luËn 87 KiÕn nghÞ 88 Danh mục công trình tác giả 89 Tài liệu tham khảo 90 DANH MơC B¶NG BIĨU Trang B¶ng 2.1: Ma trËn K .44 B¶ng 2.2: Ma trËn K sau ® biÕn ®ỉi 44 Bảng 3.1: Danh mục động đất có đợc đới Thuận Hải Minh Hải 60 Bảng 3.2: Danh mục động đất đới Nam Côn Sơn 61 Bảng 3.3: Danh mục động đất đới Thuận H¶i – Minh H¶i 62 (theo Viện Vật lý Địa cầu) .62 B¶ng 3.4: Danh mục động đất đới Thuận Hải Minh Hải 62 (theo sè liƯu cđa NOAA) 62 dANH MơC H×NH VÏ Trang H×nh 1.1: Quá trình phát triển công trình biển phục vụ khai thác dầu khí tăng theo độ sâu nớc (Theo OFFSHORE August 1998) 12 Hình 1.2: Sự phát triển kết cấu cố định gia tăng độ sâu nớc .12 Hình 1.3 Phân loại công trình biển .13 H×nh 1.5: Bản đồ phân bố hoạt động dầu khí Việt Nam 15 H×nh 1.6 Hoạt động dầu khí Việt Nam 16 Hình 1.7: Sự phát triển phát mỏ dầu khí 17 Hình 1.8 Dàn công nghệ trung tâm mỏ Bạch Hổ (ảnh t liệu) .18 Hình 1.9: Dàn khoan khai thác (đa chức năng) điển hình 22 Hình 1.10: Sơ đồ cấu tạo dàn thép cố định điển hình 23 Hình 1.11: Các tải trọng tác dụng lên kết cấu dàn thép cố định 25 Hình 2.1: Trụ đỡ cố định dàn khoan .28 Hình 2.2: Mặt bên trụ với tải nằm ngang tác dụng lên dải 30 Hình 2.3 Hệ tọa độ chung cục phần tử dàn 41 H×nh 2.4 : HÖ khung .42 Hình 2.5: Cách tính khối l−ỵng vỊ nót cho hƯ khung 45 Hình 2.6: Hệ khung nhiều phần tử vµ nhiỊu nót 45 Hình 3.1: Các dạng dao động phần gần phía bề mặt trái đất loại sãng ®éng ®Êt 49 H×nh 3.2: Sù di chun cđa sãng P vµ sãng S .51 H×nh 3.3: Mô tả hớng lan truyền sóng địa chấn 52 Hình 3.4: Băng gia tốc trận động đất Tokachi - Nhật Bản .52 Hình 3.5: Mô chấn tiêu chấn tâm động đất 54 Hình 3.6: Đới phát sinh động đất vùng biĨn Nam ViƯt Nam 66 Hình 3.7 Dạng phổ phản ứng đàn hồi 69 H×nh 3.8 Chuyển động (theo mũi tên) động đất 71 Hình 3.9: Đồ thị ghi đợc máy đo gia tốc động đất 73 đ nhận đợc 18/5/1940 t¹i Caliphonia 73 Hình 3.10: Phổ gia tốc gây nên công trình độ tắt dần 5% giá trị tiêu chuẩn 75 Hình 3.11: Quy đổi tải trọng dàn khoan tải träng nót .80 H×nh 3.12: Mô hình chuyển dịch dải dàn khoan xảy động đất 80 Hình 3.13 Cột địa tÇng khu vùc bĨ Cưu Long (Tỉng cơc DÇu khÝ) .81 Hình 3.14: Băng gia tốc 923 cđa d− chÊn ®éng ®Êt Lazio Abruzzo (Italy) 82 Hình 3.15: Băng gia tốc 589 d chấn ®éng ®Êt Umbria (Italy) 82 H×nh 3.16: Băng gia tốc 960 động đất Sicilia-Orientale (Italy) 83 Hình 3.17: Băng gia tốc 783 ®éng ®Êt Umbro Marchigiano (Italy) 83 H×nh 3.18: Băng gia tốc động đất Điện Biên (Việt Nam) .84 H×nh 3.19: Phỉ gia tốc gây nên công trình độ tắt dần 5% giá trị tiêu chuẩn cho thềm lục ®Þa Nam ViƯt Nam 84 mở đầu Tính cấp thiết đề tài Ngnh công nghiệp Dầu khí mét ngµnh kinh tÕ mịi nhän cđa thÕ giíi nãi chung Việt Nam nói riêng, vai trò quan trọng công trình Dầu khí, đặc biệt công trình biển khơi phục vụ cho việc tìm kiếm thăm dò, khoan khai thác vận chuyển dầu khí Nó góp phần vô to lớn vào việc phát triển kinh tế x hội quốc phòng Trong năm sơ khai ngành công nghiệp Dầu khí giới, chủ yếu ngời đ thăm dò khai thác mỏ dầu đất liền công nghệ lúc cha phát triển Nhng thập niên gần đây, ngành công nghiệp khai thác dầu khí đ phát triển mạnh mẽ toàn giới, trữ lợng dầu giới ngày cạn kiệt việc khai thác nhanh khả tái sinh chậm, nhu cầu sử dụng ngành công nghiệp nặng nên công việc tìm kiếm thăm dò mỏ dầu ngày trở nên cấp thiết, đặc biệt khu vực Châu Thái Bình Dơng có Việt nam Khi mỏ dầu đất liền đ đợc khai thác cạn kiệt ngời đ tìm cách chinh phục thềm lục địa từ vùng biển nông tới vùng biển sâu để thăm dò khai thác Việt Nam nớc có tiềm trữ lợng lớn mỏ Dầu khí Qua trình khảo sát thực tế, hầu hết mỏ Dầu khí phần lớn nằm thềm lục địa vùng biển Nam Việt Nam nh: Mỏ Đại Hùng, Mỏ Bạch Hổ, Mỏ Rạng Đông, Mỏ Rubi, Mỏ Cá Ngừ Vàng, Mỏ Rồng Điều cho thấy mỏ nằm vùng có đới đứt gẫy phát sinh động đất mạnh có biểu hoạt động tích cực năm gần Bằng chứng cụ thể năm 2005 khu vực biển Vũng Tàu đ chứng kiến trận động đất có M=3.9, M=5.2 M=4.8 độ Richter (một số trạm quốc tế ghi lại đợc có M=5.5), dàn mỏ Bạch Hổ Đại Hùng đ cảm nhận đợc trận động đất Tuy nhiên với cờng độ động đất trận cha làm phá hủy, thiệt hại tới công trình biển, nhng lời cảnh báo công trình biển với nhà thiết kế, thi công, lắp đặt công trình khu vực nghiên cứu Hơn đ gây tâm lý hoang mang cán công nhân thực nhiệm vụ dàn khoan hoạt ®éng khu vùc Trong héi th¶o vỊ ®éng ®Êt đợc tổ chức năm 2008 gần Việt nam, nguy xảy động đất Việt Nam năm tới cao Để nâng cao tính an toàn cho dàn khoan khai thác Dầu khí kiểu cố định hoạt động khu vực thềm lục địa Nam Việt Nam phát sing động đất việc nghiên cứu tính ổn định dàn phát sinh động đất vô cần thiết, việc nghiên cứu sở khoa học cho nhà thiết kế, thi công dàn khoan khai thác Dầu khí khu vực tính toán kháng chấn để nâng cao hệ số an toàn, tạo vững cho công trình suốt trình hoạt động Hiện Việt Nam lĩnh vực địa chấn học lĩnh vực mẻ non trẻ, nghiên cứu chủ yếu tập trung vào việc kháng chấn cho công trình đất liền có quy mô, nhng công trình biển cha có dự án nh đề tài nghiên cứu tính ổn định chúng dới tác dụng tải trọng động đất, mà nghiên cứu dừng lại việc nghiên cứu tính ứng suất nghiên cứu ổn định công trình biển dới tác động tải trọng sóng gió Viện Vật Lý Địa Cầu thuộc Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam quan có chức nghiên cứu, quan sát dự báo tai biến động đất Việt Nam nớc khu vực, xuất phát từ công việc mình, tác giả đ mạnh dạn đa đề tài: "Nghiên cứu ổn định dàn khai thác Dầu khí kiểu cố định dới tác dụng động đất thềm lục địa Nam Việt Nam" Đây vấn đề cấp thiết có tính khoa học thực tiễn, thời lần đợc nghiên cứu Việt Nam Đối tợng phạm vi nghiên cứu đề tài + Đối tợng nghiên cứu dàn khoan khai thác Dầu khí kiểu cố định chịu tác động tải trọng động đất thềm lục địa Nam Việt Nam + Phạm vi nghiên cứu: - Nghiên cứu, tính toán độ ổn định dàn khoan khai thác Dầu khí kiểu cố định thềm lục địa Nam Việt Nam 77 Phơng trình ma trận (3.29) đợc trình bày dới dạng ba phơng trình độc lập Y1; Y2 ; Y3 Nghiệm phơng trình đợc viết tơng tự nh công thức (3.20) Yn = mn′ ωn t ∫ F ′( τ )e −∈( t − τ ) n sinωn (t − τ )dτ (3.33) t−¬ng øng víi n=1, 2, Sau đa thành phần ma trận {F } từ (3.26) vào phơng trình (3.32), ta biểu thị kết Yn qua gia tốc mặt đất: Yn = − an m′nωn t ∫ u&& (τ )e −∈( t − τ ) sinωn (t − τ )dτ , (3.34) ®ã an = u02 ( λn )m2∗ + u03 ( λn )m3∗ + u04 ( λn )m4∗ (3.35) NÕu mèi phô thuéc u&&1 theo thêi gian đ biết ta tự cho, giải đợc Y1; Y2 ; Y3 từ phơng trình (3.34), chuyển vị ngang dải riêng biệt đợc tính theo công thức (3.28) Khi so sánh công thức (3.34) (3.20) ta sử dụng (3.24), nhận đợc Yn, max = an S an , mn n2 (3.36) San gia tốc công trình tơng ứng với tần số n Các giá trị chuyển vị cực đại dải khác công trình xác định từ biểu thức (3.28), giả thiết tất giá trị cực ®¹i Y1; Y2 ; Y3 cã thĨ lÊy t¹i chÝnh thời điểm Chuyển vị dải lµ: u4 = u04 ( λ1 )Y1 + u04 ( λ2 )Y2 + u04 ( λ3 )Y3 (3.37) V× trờng hợp chung giá trị cực đại Y1; Y2 ; Y3 đồng thời xẩy ra, nên chuyển vị đợc tính nh bậc hai tổng bình phơng từ dạng dao động riêng Trong trờng hợp thay cho (3.37) ta nhËn nghiƯm d−íi d¹ng 78 { u = [u 04 (λ1 )Y1 ] + [u 04 (λ2 )Y2 ] + [u 04 (λ3 )Y3 ] 2 } 12 (3.38) Theo giá trị cực đại chuyển vị nằm ngang dải riêng biệt xác định đợc giá trị cực đại tơng ứng chuyển vị thẳng đứng góc quay tất nút nh đ trình bày Chơng phần II.4 Tiếp đến theo giá trị tính ứng suất cực đại phần tử riêng biệt Theo nguyên lý cộng tác dụng, kết nhận đợc ứng suất cực đại công trình động đất gây nên Tất nhiên ứng suất cần đợc bổ sung ứng suất từ tải trọng có liên quan đến trọng lợng thân công trình, cần so sánh kết đ nhận đơc với ứng suất cho phép Trong thực tế tính toán ngời ta không nhận phép tổng ứng suất gây nên động đất với ứng suất sóng điều kiện khắc nghiệt gây ra, việc tính đồng thời công trình lên động đất tác động sóng gây không kinh tế xác suất xẩy trùng hai điều kiện bất lợi nhỏ 3.6 Lập trình giải toán cụ thể 3.6.1 Lập chơng trình giải toán Cùng với phát triển giới, hòa nhập công nghệ hóa trình tin học, thay cách tính thô sơ phần mềm chuyên dụng Với phát triển mạnh mẽ ngành công nghệ tin học nay, máy tính đ xuất khắp nơi trang bị cho công ty nh cá nhân để hỗ trỡ thay cho ngời giải toán, công việc thông qua chơng trình đ cài đặt sẵn Hiện nay, toán kỹ thuật cần phải xử lý số liệu thực nghiệm quy hoạch tối u hóa thờng dẫn đến khối lợng lớn phép tính Do dó việc tin học hóa toán kỹ thuật vô cÇn thiÕt, nã gióp chóng ta tiÕt kiƯm rÊt nhiỊu thời gian cho kết cách xác Hiện nay, phần mềm máy tính đợc xây dựng nhiều ngôn ngữ lập trình nh Turbo Pascal, Fortran, Forpro, C, C++, QB, Visual Basic…ViÖc lùa chän ngôn ngữ lập trình tùy thuộc vào quy mô tính toán, mức độ phức tạp toán, ngôn ngữ lập trình có điểm mạnh riêng điều quan trọng khả ngời sử dụng lập trình 79 Để giải toán, luận văn tác giả sử dụng ngôn ngữ lập trình Visual Basic, ngôn ngữ lập trình thông dụng, điểm mạnh có giao diện thân thiện, dễ sử dụng khả quản lý, xây dựng sở liệu tốt chạy ổn định hệ điều hành WINDOWS 3.6.2 áp dụng sở lý thuyết để tính toán Trong luận văn tác giả tính toán thĨ cho dµn khoan b»ng thÐp cã kÕt cÊu nh hình 3.10 mà Dawson đ nêu [16] áp dụng cho việc khoan khai thác Dầu khí khu vực mỏ Bạch Hổ, thềm lục địa Nam Việt Nam, vị trí dàn khoan cách chấn tâm động đất 10km Ta tiến hành tính toán độ dịch chuyển dải dàn khoan xẩy động đất mạnh với giá trị cực đại M=7.0 mà đ nghiên cứu đánh giá Để tính toán, ta phải tiến hành bớc sau: + Mô hình hóa kết cấu + Vẽ mô tả chuyển dịch dải + Dựa vào tài liệu động đất, đo vi địa chấn, tài liệu mặt cắt địa chất công trình, lát cắt địa chấn, ta xây dựng đờng phổ chuẩn cho khu vực nghiên cứu + Xây dựng ma trận khối lợng + Xây dựng ma trận độ cứng + Tính toán gia tốc cho trận động đất cực đại phát sinh khu vự nghiên cứu theo mô hình suy giảm chấn động Việt Nam + Tính tần số dao động riêng dải + Tính toán hệ số khuếch đại động dải + Tính toán độ dịch chuyển cực đại dải dàn khoan + Giải toán: * Mô hình hóa tháp khoan: 80 u4 u3 u2 u1 Hình 3.11: Quy đổi tải trọng sơ đồ tính * Mô tả chuyển dịch u4 u3 u4 u3 u2 u2 u1 u1 trạng thái cân tải trọng động đất Hình 3.12: Mô hình chuyển dịch dải dàn khoan xảy động đất * Xây dựng đồ thị phổ chuẩn hóa 5% giá trị tiêu chuẩn cho thềm lục địa Việt Nam 81 Để xác định phổ phản ứng gia tốc thiết kế động đất cho khu vực nghiên cứu, tác giả đ sử dụng phơng pháp tính toán lý thuyết thông qua chơng trình SHAKE (Schnable P.B., et al., 1972) ngôn ngữ lập trình MATLAB Số liệu đầu vào cho tính toán sử dụng cột địa tầng khu vực nghiên cứu, mô hình môi trờng truyền sóng băng gia tốc động đất Hình 3.13 Cột địa tÇng khu vùc bĨ Cưu Long (Tỉng cơc DÇu khÝ) Để xây dựng đờng phổ băng gia tốc ghi đợc Việt Nam, Italia có điều kiện địa chấn kiến tạo phù hợp với khu vực nghiên cứu đợc chọn, tính toán phổ phản ứng chuẩn hoá cho băng, sau lấy đờng bao trung bình Các băng gia tốc dùng cho tính toán phổ phản ứng chuẩn hóa đợc trình bày dới (xem từ hình 3.14 đến hình 3.18): 82 ac c (c m /s 2) 50 Transverse time(s) -50 10 12 14 16 18 20 40 Vertical acc(cm/s2) 20 -20 -40 time(s) 10 12 14 16 18 20 Hình 3.14: Băng gia tèc 923 cđa d− chÊn ®éng ®Êt Lazio Abruzzo (Italy) ngµy 24/06/1984 ML = 4.2; h = 16km, D=9km PGA: (Transverse) = 44.73 cm/s2, (Vertical) = 83.8 cm/s2 100 Transverse acc(cm/s2) 50 -50 time(s) -100 ac c (c m /s2) 40 10 15 20 25 Vertical 20 -20 time(s) 10 15 20 25 Hình 3.15: Băng gia tốc 589 d chấn động ®Êt Umbria (Italy) ngµy 07/09/1997 MS =4.6 h = 10km D=10km PGA: (Transverse) = 62.98 cm/s2 , (Vertical) = 20.6 cm/s2 83 100 Transverse acc(cm/s2) 50 -50 -100 10 15 20 25 30 35 40 acc(cm/s2) 40 Vertical 20 -20 -40 10 15 20 time(s) 25 30 35 40 Hình 3.16: Băng gia tốc 960 động đất Sicilia-Orientale (Italy) ngày 13/12/1990 MS = 5,2 h = 5km D = 10km PGA: (Transverse) = 65 cm/s2 , (Vertical) = 37.9 cm/s2 40 30 Transverse acc(cm/s2) 20 10 -10 -20 -30 10 20 30 time(s) 40 50 60 70 30 Vertical acc(cm/s2) 20 10 -10 -20 10 20 30 time(s) 40 50 60 70 Hình 3.17: Băng gia tốc 783 ®éng ®Êt Umbro Marchigiano (Italy) ngµy 03/10/1997 MS = 4,9 h = 8km D=9km PGA: (Transverse) = 39.4 cm/s2 , (Vertical) = 24.5 cm/s2 84 100 acc(cm/s2) 50 Transverse -50 -100 10 15 time(s) 20 25 30 25 30 100 Vertical acc(cm/s2) 50 -50 -100 10 15 20 time(s) Hình 3.18: Băng gia tốc động đất Điện Biên (Việt Nam) MS = 5,3 h = 12kmD = 19km PGA: (Transverse) = 88.4 cm/s2 , (Vertical) = 90 cm/s2 Kết xác định phổ phản ứng chuẩn hoá dùng cho thềm lục địa Nam Việt Nam đợc đa 3.19 dới Hình 3.19: Phổ gia tốc gây nên công trình độ tắt dần 5% giá trị tiêu chuẩn cho thềm lục địa Nam Việt Nam 85 * Ta tiến hành xây dựng ma trận khối lợng ma trận độ cứng + Ma trận khối lợng [m] (tấn): Ma trận khối lợng tháp khoan đợc thành lập dựa sở lý thuyết phần chơng mục 2.5.4 đ trình bày Ma trận khối lợng dàn khoan mà Dawson đ đa tính toán cho vùng biển Bắc Mỹ đợc tác giả áp dụng vào cho việc tính toán thềm lục địa Việt Nam (nghĩa tác giả sử dụng loại kết cấu dàn nh Dawson) Ma trận khối lợng: 210  m =  420  0 630 [ ] Đây ma trận khối lợng hệ kết cấu có hạng tơng đơng với dải dàn khoan mà ta tính toán chơng trình + Ma trận ®é cøng [K] (MN/m): T−¬ng tù nh− ma trËn khèi lợng, cách thành lập ma trận độ cứng đ đợc trình bày mục 2.5.3 chơng Theo Dawson ta cã ma trËn ®é cøng nh− sau: 51   244 − 239 [K ] = − 239 445 − 207  51 − 207 156  Tõ liệu ban đầu: ma trận khối lợng, ma trận độ cứng, áp dụng lý thuyết chơng 2, phơng trình (2.29) (3.30) ta tính đợc giá trị tần số riêng dạng dao động tơng øng lµ: ω1 = 5,45 rad / s; u02 = 0,604; u03 = 0,813; u04 = 1,00; ω2 = 20,90 rad / s; u02 = −2,05; u03 = −1,09; u04 = 1,00; ω3 = 44,70 rad / s; u02 = 5,62; u03 = −3,95; u04 = 1,00 Tõ biÓu thøc (2.33), ta thành lập đợc ma trận P nh sau: 0,60 − 2,05 5,62  [P] =  0,81 − 1,09 − 3,95 1,00 1,00 1,00  ¸p dơng biĨu thức (3.30) ta tính đợc phần tử chéo ma trËn [m′] : 86 m1′ = 981,2 t ; m′2 = 2011,5 t ; m3′ = 13816 t Tõ phơng trình (3.35), ta tính đợc hệ số a1, a2, a3: a1 = 0,6 × 210 + 0,81 × 420 + 630 × 1,00 = 1096,2 tm; a2 = −2,05 × 210 − 1,09 × 420 + 630 × 1,00 = −258,3 ttm; a3 = 5,62 × 210 − 3,95 × 420 + 630 × 1,00 = 151,2 tm Tơng ứng với tần số 1; ; , theo c«ng thøc T = 2π / ω , ta tính đợc giá trị chu kỳ tơng ứng với dải dàn khoan: T1=1,15 sec; T2= 0,300 sec; T3= 0,140 sec * TÝnh to¸n gia tèc G, đại lợng trung gian độ dịch chuyển dàn: Ta sử dụng công thức (3.1) để tính giá trị gia tốc cho trận động đất có M=7.0 ®é Richter Thay M=7.0, R= 10 + 52 = 11.2 Km vµo (3.1) ta cã: G = 100,436*7,0-0.9633Lg(11.2+0.8149)= 7.2 m/s2 Từ đó, theo đồ thị hình 3.19 với G=7.2m/s2, ta tính toán đợc hệ số khuếch đại động Sa/G giá trị phổ gia tốc Sa tơng øng: Sa1/G=1.52; Sa2/G=2.5; Sa3/G=2.5; Sa1=10.92 m/s2; Sa2=17.98 m/s2; Sa3=17.98 m/s2 Tơng ứng với chúng, tìm đợc Y1; Y2 ; Y3 cực đại công thức (3.36): 1096,2 ì 10,92 = 412.10 −3 m; 981,2 × 5,45 258,3 × 17,98 Y2 = = 5,3.10 −3 m; 2011,5 × 20,90 151,2 × 17,98 Y3 = = 0,1.10 −3 m 1381,6 × 44,70 Y1 = Ci cïng theo biĨu thøc (3.28) xác định chuyển vị nằm ngang cực đại dải 2,3,4 giả thiết Y1, Y2, Y3 đồng thời đạt đợc giá trị cực đại, ta tính đợc độ dịch chuyển cực đại dải là: u = 0,24 m; u3 = 0,33 m; u = 0,42 m 87 KÕt luËn vµ kiÕn nghị Kết luận Từ kết nghiên cứu lý thuyết luận văn ứng dụng tính toán độ dịch chuyển kết cấu chịu tác dụng động đất thềm lục địa Nam Việt Nam, ta có thĨ rót mét sè kÕt ln chÝnh nh− sau: Động đất lớn khu vực thềm lục địa Nam Việt Nam đạt cấp độ mạnh tới 7.0 đô Richter, nên xảy gây ảnh hởng đáng kể đến công trình biển, đặc biệt ảnh hởng tới dàn khoan khai thác kiểu cố định hoạt động thềm lục địa Nam Việt Nam Lần vấn đề động đất ảnh hởng tới dàn khoan Dầu khí đợc đề cập tới lần Việt Nam tác giả đ xây dựng đợc đờng phổ chuẩn với độ giảm 5% giá trị tiêu chuẩn theo mô hình Dawson cho thềm lục địa Nam Việt Nam để làm sở khoa học áp dụng cho việc tính toán trực tiếp độ dịch chuyển dải dàn khoan cố định dới tác dụng tải trọng động đất Trên sở lý thuyết đ nghiên cứu, tác giả đ sử dụng ngôn ngữ lập trình Visual Basic để xây dựng phần mềm "RigHazard" tính toán độ dịch chuyển dải dàn khoan chịu tác động động đất thông qua đờng phổ đ xây dựng Dữ liệu đầu vào để tính toán thông số kết cấu công trình, thông số trận động đất, khoảng cách từ công trình tới vùng nguồn phát sinh động đất Từ việc nghiên cứu đánh giá khả phát sinh động đất cực đại khu vực, tác giả đ tính toán đợc độ dịch chuyển cực đại dải dàn khoan dựa sở lý thuyết đ nghiên cứu chơng Cụ thể nh sau: Khả phát sinh động đất cực đại khu vực nghiên cứu M=7.0 độ Richter, với giá trị này, dàn khoan khai thác dầu khí kiểu cố định hoạt động khu vực nghiên cứu cách vị trí chấn tâm động đất 10km có độ dịch chuyển cực đại dải có giá trị nh sau: - Tại dải u2 =0.24 mét, dải u3 =0.33 mét, dải u4 =0.42 mét 88 Kiến nghị Vấn đề tồn luận văn là: Theo truyền thống toán xét cho trụ theo mô hình có ba khối lợng tham gia dao động để tính với ba dạng đầu doa động Nếu muốn xác chuyển vị phải xét theo mô hình dầm có nhiều khối lợng tham gia dao động Lúc phải giải toán nhiều bậc tự hơn, toán tác giả cha xét đến Đó tồn luận văn, nhiệm vụ tác giả Muốn phải lợi dụng phơng pháp ma trận khử để xác định dạng dao động tần số riêng hệ nhiều bậc tự đ đợc tác giả Trần Đình Kiên, Nguyễn Hữu Bảng Đỗ Thành Sỹ nghiên cứu hoàn chỉnh Do tính chất phức tạp điều kiện làm việc khắc nhiệt công trình biển thềm lục địa Việt Nam, tính chất hoạt động phức tạp đứt gẫy nh tài liệu địa chấn kiến tạo hạn chế, nên việc tính toán nghiên cứu tính ổn định dàn khoan chịu tác động tải trọng động đất nhiều hạn chế sai số lớn Vì để đạt độ xác cao việc tính toán cần: - Mở rộng nghiên cứu địa chấn kiến tạo, vi phân vùng để xác định giá trị gia tốc khu vực, đánh giá xác khả sinh chấn cực đại vùng nguồn phát sinh động đất để làm cở sở liệu chuẩn cho việc tính toán - Sử dụng tài liệu địa chất, cột địa tầng, tài liệu lát cắt địa chất để xây dựng đờng phổ chuẩn hóa với độ suy giảm 5% giá trị tiêu chuẩn cho thềm lục địa Việt Nam Hoặc sử dụng phơng pháp tiên tiến nh phần mềm dùng để xây dựng mô hình kịch động đất cách xác xây dựng mô hình phổ chuẩn cho loại khu vực nghiên cứu - Lắp đặt thêm nhiều trạm đo ghi địa chấn khu vực để ghi lại trận động đất xảy làm sở xây dựng đờng phổ chn phơc vơ cho viƯc tÝnh to¸n mét c¸ch chÝnh xác Nghiên cứu sâu lĩnh vực địa chấn đặc biệt lĩnh vực sóng địa chấn, để tích lũy kinh nghiệm, từ xây dựng mô hình suy giảm chấn động chuẩn, tính toán giá trị gia tốc nền, áp dụng cho việc nghiên cứu 89 Danh mục công trình tác giả Cao Đình Triều, Vũ Minh Tuấn nnk (2009) "Một số kết bớc đầu khảo sát dấu vết nghi ngờ hoạt động động đất cổ để lại miền Tây Bắc Bộ, Việt Nam" Tạp chí Địa chất, loạt A sè 311, 3-4/2009, Hµ néi 90 tµi liƯu tham khảo Nguyễn Hữu Bảng, Trần Văn Bản (2009) Cơ học công trình biển Nguyễn Hữu Bảng, Đỗ Thành Sỹ (2002) "áp dụng phơng pháp ma trận khử để tính tần số dạng dao động riêng hệ học máy tính" Báo cáo hội nghị khoa học lần thứ 15, Trờng Đại Học Mỏ Địa Chất, Hà nội Nguyễn Xuân Hùng (1999) Động lực học công trình biển, nxb Khoa học Kỹ thuật Lê Văn Quý, Lều Thọ Trình (1979) Động lực học công trình, nxb Đại học trung học chuyên nghiệp Hà nội Cao Đình Triều (1999) "Về số quy luật hoạt động khả dự báo khu vực phát sinh động đất mạnh Việt Nam" Tạp chí Địa Chất, loạt A, Số 251,3-4, Hà nội Cao Đình Triều, Đỗ Văn Lĩnh, Nguyễn Quốc Dũng, Mai Xuân Bách (2002) "Động đất Vũng Tàu ngày 25 tháng năm 2002 đặc trng hoạt động động đất ven biĨn Nam Trung Bé vµ Nam Bé" Tun tËp báo cáo tham luận, Công tác nghiên cứu lĩnh vực Các Khoa học Trái đất, TP Hồ Chí Minh Tổng công ty Dầu khí (2005) Địa chất tài nguyên Dầu khí Việt Nam Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, David Key (1997) "Thực hành thiết kế chống động đất cho công trình xây dựng (tiếng Việt)" Phạm Ngọc Khánh nnk dÞch tõ tiÕng Anh Pham Dang Han (1996) "Fatigue analysis of Fixed Offshore steel structures installed in continental shelf conditions of Vietnam" Doctoral Thesis performed at ICOFFSHORE, Vungtau - Hanoi 10 Pham Hien Hau (2000) Study on some parameters in the dynamic problem of fixed steel offshore structures subject to wave loads in VietNam sea conditions, A thesis submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Engineering 91 11 Pham Khac Hung (1992) Methodology on static and dynamic analysis of jacket structures subject to current and wave action in Bach ho Field conditions Report performed by contract signed between ICOFFSHORE and Vietsovpetro Hanoi – Vungtau 12 Pham Khac Hung (ICOFFSHORE, Hanoi) (1999) Estimation of cumulative fatigue damage of fixed steel offshore structures in tropical country conditions Conference Proceeding “Oceanology International 97 - Pacific Rim, Enabling Technology for a Sustainable Environment, April 1999, Singapore”, U.K 13 API-RP 2A-LRFD (1993) Recommended Practice for Planning, Designing and Contructing Fixed Offshore Platforms-Load and Resistance Factor Design 14 C.A.Brebbia, S.Walker (1979) Dynamic Analysis of offshore structures Butterworth & Co Ltd, London 15 Dawson Thomas H (1986) Offshore structural engineering Prentice-hall,inc Englewood Cliffs, New Jersey 07632 (B¶n tiÕng Nga, Leningad) 16 Dawson Thomas H (1983) Offshore structural engineering by Prentice- hall, inc., Englewood Cliffs N.J 07832 Printed in the United States of America 17 DnV (1981 & 1993) Rules for Classification of Fixed Offshore Installations 18 Gunther F Clauss (1992) Offshore structures volum Edition London Verlag 19 M.G Hallam, H.J.Heaf, L.R.wootton (1977) Dynamics of marines structures: Methods of calculating the dynamic response of fixed structures subject to wave and current action Atkin R&D CIRIA Underwater Engineering Group, London 20 Papazachos B.C (1988) Long term Earthquake prediction of Earthquakes in Seismogenic sources of Greece United Nations serminar on the prediction of Earthquakes, Lisbon, Portugal ... biến động đất Việt Nam nớc khu vực, xuất phát từ công việc mình, tác giả đ mạnh dạn đa đề tài: "Nghiên cứu ổn định dàn khai thác Dầu khí kiểu cố định dới tác dụng động đất thềm lục địa Nam Việt Nam" ... đợc nghiên cứu Việt Nam Đối tợng phạm vi nghiên cứu đề tài + Đối tợng nghiên cứu dàn khoan khai thác Dầu khí kiểu cố định chịu tác động tải trọng động đất thềm lục địa Nam Việt Nam + Phạm vi nghiên. .. cho dàn khoan khai thác Dầu khí kiểu cố định hoạt động khu vực thềm lục địa Nam Việt Nam phát sing động đất việc nghiên cứu tính ổn định dàn phát sinh động đất vô cần thiết, việc nghiên cứu sở