Đồ Án Tốt Nghiệp - Thiết Kế Kỹ thuật tuyến ống dẫn khí từ giàn nhẹ RC5 về RC4

Đồ Án Tốt Nghiệp - Thiết Kế Kỹ thuật tuyến ống dẫn khí từ giàn nhẹ RC5 về RC4 - Đại Học xây Dựng hà nội

đồ án tốt nghiệp đề tài: thiết kế kỹ thuật tuyến ống dẫn khí từ giàn nhẹ rc5 về rc4 ================================================================================== lời nói đầu Sự phát triển ngành công nghiệp và nhu cầu dân sinh về năng lợng ngày càng tăng dẫn đến sự thiếu hụt nhiên liệu. Điều đó đã thúc đẩy con ngời tìm kiếm các nguồn năng lợng để phục vụ cho nhu cầu phát triển kính tế và đời sống của con ngời. Dầu khí trong hiện tại và tơng lai vẫn là một nguồn năng lợng vô cùng quan trong để phục vụ cho những nhu cầu đó. Với u điểm về trữ lợng, khả năng khai thác, chế biến và vận chuyển, dầu khí là nguồn nguyên liệu năng lợng rất cần cho đời sống con ngời mà bất kì quốc gia nào cũng sử dụng. Việt Nam là nớc đang phát triển, nhu cầu về sử dụng năng lợng ngày càng lớn, sự phát hiện nguồn tài nguyên dầu khí tại thềm lục địa đã đem lại nguồn lợi kinh tế to lớn cho đất nớc, giải tỏa bớt khả năng thiếu hụt năng lợng trong công cuộc xây dựng và hiện đại hóa đất nớc. Trong việc khai thác nguồn năng lợng dầu khí đòi hỏi sự phát triển mạnh mẽ hệ thống dàn khai thác, đặc biệt là hệ thống đờng ống có vai trò quan trọng không thể thiếu trong sự phát triển mỏ, thu gom, vận chuyển các sản phẩm khai thác. Với mục đích đi sâu tìm hiểu hiểu nghiên cứu kiến thức chuyên ngành đã đợc học tập tại trờng. Em đã đợc giao làm đồ án tốt nghiệp với đề tài: Thiết kế kỹ thuật tuyến ống dẫn khí từ giàn nhẹ RC5 v gi n nh RC4 trong dự án thu gom khí ng h nh m Rng - i Mi Để hoàn thành tốt đợc đồ án tốt nghiệp của mình, ngoài những kiến thức đã đợc các thầy, cô giáo trong trờng Đại Học Xây Dựng, trong Viện Xây Dựng Công Trình Biển trang bị và sự lỗ lực của bản thân. Em còn đợc sự hớng dẫn, chỉ bảo tận tình về kiến thức chuyên ngành của cô hớng dẫn. Giáo viên hớng dẫn: THS. Nguyễn Thị Hiệp Em xin bầy tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thầy các cô trong trờng Đại Học Xây Dựng, các thầy cô đã trực tiếp hớng dẫn em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp. Hà Nội, ngày 27 tháng 05 năm 2010 Sinhviên Đào Văn Hoàng mục lục 1 đồ án tốt nghiệp đề tài: thiết kế kỹ thuật tuyến ống dẫn khí từ giàn nhẹ rc5 về rc4 ================================================================================== CHƯƠNG I: 8 giới thiệu chung .8 1.1. Lịch sử ra đời và phát triển của công trình đờng ống 8 1.1. 1.Tầm quan trọng của ngành công nghiệp dầu khí .8 1.1.2. Sự phát triển của công trình đờng ống của các nớc trên thế giới .8 10 1.1.3. Sự phát triển của công trình đờng ống ở Việt Nam .10 1.1.4. Gi i thi u cỏc cụng trỡnh khỏi thỏc d u khớ m Rồng - Đồi Mồi: .12 1.1.4.1. Cỏc lo i d n: .12 1.1.4.2. Dàn RP: 13 1.1.4.3. D n nh BK: .14 1.1.4.4. H th ng tr m rút d u khụng b n: 14 1.1.4.5. D n RC: .15 1.1.5. Gi i thi u cỏc cụng trỡnh ng ng hi n cú t i m Rồng - Đồi Mồi. .15 1.2. mục đích và nhiệm vụ thiết kế 16 1.2.1. Mục đích thiết kế 16 1.2.2. Nhiệm vụ thiết kế 16 1.2.2.1. Tên công trình. .16 1.2.2.2. D ng cụng trỡnh: .16 1.2.2.3.Khu v c xõy d ng cụng trỡnh: 16 1.2.2.4. Tuổi thọ công trình 16 1.2.2.5.Ch l m vi c c a cụng trỡnh: 16 1.2.2.6.Giai o n thi t k : 16 Chơng 2: 17 2 đồ án tốt nghiệp đề tài: thiết kế kỹ thuật tuyến ống dẫn khí từ giàn nhẹ rc5 về rc4 ================================================================================== thông số đầu vào phục vụ tính toán .17 2.1.Điều kiện địa chất khí tợng hải văn dọc tuyến ống 17 2.1.1. Điều kiện địa chất .17 2.1.2 Điều kiện khí tợng hải văn .18 2.1.2.1.Ch súng 19 2.1.2.2.Ch dũng ch y 19 2.1.2.3.Ch giú 20 2.1.2.5.Số liệu thuỷ văn 21 2.2. Số liệu về tuyến ống cần thiết kế 22 2.3. Xử lý số liệu đầu vào 22 2.3.1. Đánh giá điều kiện xây dựng 22 2.3.2. Xử lý số liệu môi trờng .22 Chơng3: .23 lựa chọn và thiết kế tuyến ống .23 3.1. Mục đích, yêu cầu của việc lựa chọn tuyến ống 23 3.1.1. Mục đích 23 3.1.2 Yêu cầu .23 3.2. Lựa chọn tuyến ống RC5 RC4 24 3.3. Lựa chọn vật liệu ống .26 3 đồ án tốt nghiệp đề tài: thiết kế kỹ thuật tuyến ống dẫn khí từ giàn nhẹ rc5 về rc4 ================================================================================== 3.4. Lựa chọn kích thớc đờng ống .27 3.5. Tính toán chiều dày ống .28 3.5.1. Cơ sở lựa chọn chiều dày ống .28 3.5.2. Tính toán lựa chọn chiều dày ống chịu áp lực trong 28 3.5.2.1. Đặt vấn đề 28 3.5.2.2. Bài toán đặt ra 29 3.5.2.3. Nguyên tắc tính toán theo quy phạm, tiêu chuẩn .29 3.5.2.4. Tính toán bề dày theo quy phạm DNV 2000 .29 3.5.2.5. Kết quả tính toán: .35 3.6. Tính toán ổn định đàn hồi của đờng ống.37 3.6.1. Kiểm tra hiện tợng mất ổn định cục bộ của đờng ống 37 3.6.2.1.Hiện tợng 41 3.6.2.2.Bài toán 41 3.6.2.3. Các biện pháp đề phòng .41 3.6.2.4.Tính toán theo quy phạm DNV-OS-F101 2000 .42 3.6.2.5. Kết quả kiểm tra 42 3.7. TíNH TOáN ổN ĐịNH Vị TRí CủA TUYếN ốNG (theo quy phạm dnv-rp-e305 1988) 44 3.7.1. Hiện tợng .44 3.7.2. Phơng pháp tính .44 3.7.2.1. Nguyên tắc tính .44 3.7.2.2. Trạng thái tính toán .45 3.7.3. Kiểm tra ổn định vị trí của đờng ống dới tác động của sóng và dòng chảy theo quy phạm (DNV RP - E305 1988) .47 4 đồ án tốt nghiệp đề tài: thiết kế kỹ thuật tuyến ống dẫn khí từ giàn nhẹ rc5 về rc4 ================================================================================== 3.7.3.1. Kết quả kiểm tra ổn định vị trí khi cha bọc bê tông gia tải 53 3.7.3.2.Kết quả kiểm tra ổn định vị trí sau khi đã bọc bê tông gia tải 56 3.8. XáC ĐịNH NHịP TREO CHO PHéP ĐốI VớI ĐƯờNG ốNG 57 3.8.1. Đặt bài toán .57 3.8.2. Bài toán đờng ống đi qua hố lõm .57 3.8.3.Bài toán qua đỉnh lồi .59 3.8.4. Bài toán cộng hởng dòng xoáy .60 3.8.5. Kết luận .62 CHƯƠNG 4: .63 TíNH TOáN KIểM TRA BềN KếT CấU ống đứng 63 4.1 mô hình hoá sơ đồ tính .63 4.1.1. Mô tả chung kết cấu ống đứng (Riser) 63 4.1.2 Lựa chọn và mô hình hoá sơ đồ tính .64 4.1.3 Tính toán tải trọng sóng và dòng chảy tác dụng lên Riser-RC5 .66 4.1.3.1. Lập bảng xác định thông số sóng a, thông số vận tốc Gn 67 4.1.3.2. Xác định vận tốc và gia tốc theo lí thuyết sóng Stockes bậc V .69 4.2. KIểM tra bền ống đứng .73 4.2.1. Kết quả nội lực 73 4.2.2. Kiểm tra bền kết cấu Riser 73 4.2.2.1. Kiểm tra bền 73 4.2.2.2. Kiểm tra khả năng cộng hởng với lực môi trờng 75 CHƯƠNG 5: .78 5 đồ án tốt nghiệp đề tài: thiết kế kỹ thuật tuyến ống dẫn khí từ giàn nhẹ rc5 về rc4 ================================================================================== THIếT Kế CHốNG ĂN MòN CHO TUYếN ốNG .78 5.1. TổNG QUAN 78 5.1.1. Vai trò của chống ăn mòn trong thiết kế công trình biển 78 5.1.2. Môi trờng gây ăn mòn đờng ống 78 5.1.2.1. Môi trờng trong ống .78 5.1.2.2.Môi trờng ngoài ống: .79 5.2. CáC BIệN PHáP CHốNG ăN MòN CHO đờNG ốNG 79 5.2.1. Chống ăn mòn bị động .79 5.2.2. Chống ăn mòn chủ động .80 5.2.2.1.Phơng pháp bảo vệ bằng Anode hy sinh 80 5.2.2.2. Phơng pháp bảo vệ bằng dòng điện áp nguồn 81 5.2.2.3. Phơng pháp bảo vệ kết hợp 81 5.3. PHơNG PHáP CHốNG ăN MòN CHO TUYếN ốNG DẫN khí từ giàn nhẹ RC5 về rc4 82 5.4. THếT Kế BảO Vệ CHốNG ăN MòN ĐIệN HóA .84 5.4.1. Nguyên lý chống ăn mòn điện hoá: 84 5.4.2. Đặc trng môi trờng biển .85 5.4.3. Đặc tính của anode .85 5.4.4. Các thông số thiết kế 85 5.5. Tính toán thiết kế Anode hy sinh: 86 5.5.1. Số liệu đầu vào 86 5.5.2.Cơ sở tính toán: 87 6 đồ án tốt nghiệp đề tài: thiết kế kỹ thuật tuyến ống dẫn khí từ giàn nhẹ rc5 về rc4 ================================================================================== 5.5.3.Kết quả tính toán: 89 chơng 6: 90 thi công đờng ống .90 6.1. số liệu đầu vào phục vụ công tác thiết kế, tổ chức thi công 90 6.1.1. Số liệu môi trờng .90 6.1.2. Số liệu về công trình .90 6.2. THI CÔNG CHế TạO ốNG 90 6.3. Các phơng án thi công thả ống hiện nay.93 6.3.1. Giới thiệu chung 93 tài liệu tham khảo 129 7 đồ án tốt nghiệp đề tài: thiết kế kỹ thuật tuyến ống dẫn khí từ giàn nhẹ rc5 về rc4 ================================================================================== CHƯƠNG I: giới thiệu chung. 1.1. Lịch sử ra đời và phát triển của công trình đờng ống 1.1. 1.Tầm quan trọng của ngành công nghiệp dầu khí. Trong một vài năm trở lại đây, việc giá xăng dầu trên thế giới liên tục biến động đã gây ra ảnh hởng không nhỏ tới nền kinh tế của tất cả các quốc gia trên thế giới. Điều đó cho thấy vai trò to lớn cũng nh tầm quan trọng của ngành công nghiệp dầu khí trong đời sống kinh tế xã hội của đất nớc. Dầu khí là nguồn năng lợng rất cần thiết đối với đời sống cũng nh mọi hoạt động khác của con ngời. Có thể nói trong suốt những thập niên đầu của thế kỷ XX trên thế giới dạng năng lợng đợc sử dụng chủ yếu là than đá và dầu khí ( chiểm 90% năng lợng thế giới). Trong đó dầu khí chiếm 63%. Dầu khí đã đem lại nguồn ngoại tệ to lớn cho các nớc xuất khẩu dầu thô, đồng thời nó là đòn bẩy thúc đẩy nền kinh tế của các nớc có tiềm năng dầu mỏ dồi dào. Cho đến nay nhân loại đã tìm kiếm ra đợc một số nguồn năng lợng và nguyên liệu mới, nhng vẫn cha có một nguồn nguyên liệu mới nào có thể thay thế hoàn toàn đợc dầu mỏ. Với những đóng góp quan trọng của ngành dầu khí trong nền kinh tế quốc dân của mỗi quốc gia nói riêng cũng nh vào ngành năng lợng thế giới nói chung, thì ngành công nghiệp dầu khí đã và đang trở thành một ngành công nghiệp cực kỳ quan trọng mà trong vài thập kỷ nữa vẫn cha thể thay thế đợc. 1.1.2. Sự phát triển của công trình đờng ống của các nớc trên thế giới. Sự tăng lên không ngừng của nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm dầu khí kéo theo sự ra đời của hàng loạt các dự án khai thác dầu khí trên biển. Bắt đầu từ tuyến đờng ống đầu tiên trên vịnh Mêhicô, tới nay hàng vạn km đờng ống đã đợc xây dựng trên khắp thế giới, từ biển Bắc, Địa Trung Hải, Australia, Đông Nam á, Mỹ La Tinh, Nga, Trung Quốc Một số đờng ống đã đợc lắp đặt ở độ sâu đến 700m, kích thớc ống lên đến 56 in (142,24 cm). 8 đồ án tốt nghiệp đề tài: thiết kế kỹ thuật tuyến ống dẫn khí từ giàn nhẹ rc5 về rc4 ================================================================================== Hiện nay do nhu cầu về việc cung cấp nhiên liệu đặc biệt là dầu khí trên thế giới, một số nớc cũng đang đẩy mạnh quá trình xây dựng hệ thống đờng ống nhằm cung cấp dầu, khí phục vụ cho nhu cầu của thế giới nh Nga, Trung Quốc, Canada Hình 1.1: Tuyến đờng ống của Nga qua Estonia 9 đồ án tốt nghiệp đề tài: thiết kế kỹ thuật tuyến ống dẫn khí từ giàn nhẹ rc5 về rc4 ================================================================================== Hình1.2:Tuyến ống dẫn dầu của Trung Quốc đang xây dựng dài 771 km từ Myanma về Trung Quốc Sự phát triển của hệ thống đờng ống trên thế giới cũng kéo theo sự phát triển của các công nghệ có liên quan nh các thiết bị thi công thả ống, công nghệ nối ống, công nghệ gia tải cho ống 1.1.3. Sự phát triển của công trình đờng ống ở Việt Nam. Việt Nam bắt đầu sản xuất dầu từ thập niên 80, phần lớn là khai thác ngoài khơi. Các vựa dầu chính là Sông Hồng ở vịnh Bắc Bộ, Phú Khánh ở vùng duyên hải Miền Trung và Nam Côn Sơn, Cửu Long và Malay- Thổ Chu ở Miền Nam. Hiện nay Việt Nam đã và đang khai thác các mỏ Bạch Hổ, Rồng, Ruby, Rạng Đông, S Tử Đen, S Tử Vàng, cụm mỏ PM3 Cái Nớc, Lan Tây,Rồng- Đồi Mồi, Đại Hùng. Tuyến đờng ống đầu tiên ở Việt Nam đợc lắp đặt bởi Liên doanh dầu khí ViêtsovPetro khi xây dựng mỏ Bạch Hổ. Tớnh n thỏng 4 nm 1998 m Bch H cú mt h thng ng ng trong nội mỏ bao gm: - 20 tuyn ng dn du vi tng chiu di 60,7 km. - 10 tuyn ng dn khớ vi tng chiu di 24,8km. - 18 tuyn ng dn GASLIFT vi tng chiu di 28,81km. - 17 tuyn ng dn nc ộp va vi tng chiu di 19,35km. - 11 tuyn ng dn hn hp du khớ vi tng chiu di 19,35km. Tng chiu di ng ng ngm m Bạch H tớnh n thỏnh 4 nm 1998 l 162,25km. Ngoài ra còn một số tuyến ống ngoài mỏ khác nh: - Hệ thống đờng ống vận chuyển các sản phẩm khí từ mỏ Bạch Hổ đến Thủ Đức. - Tuyến ống khí khô từ mỏ vào bờ 107km, kéo dài trên bờ đến trạm Dinh Cố 10km hoàn thành vào tháng 5 năm 1997 - Đờng ống trên bờ từ trạm Dinh Cố đến nhà máy điện Bà Rịa Phú Mỹ cũng hoàn thành trong thời gian trên. 10 . Phú Mỹ cũng hoàn thành trong thời gian trên. 10 đồ án tốt nghiệp đề tài: thiết kế kỹ thuật tuyến ống dẫn khí từ giàn nhẹ rc5 về rc4 ==================================================================================. dàn RC4 thuộc mỏ Rồng - Đồi Mồi. Chức năng chính của tuyến ống là dẫn hỗn hợp khí đồng hành trong quá trình khai thác từ giàn nhẹ RC5 về giàn nhẹ RC4.