Hướng dẫn thi công tuyến ống vận chuyển dầu từ giàn MSP9 đến BK3, mỏ Bạch Hổ

Vai trò và vị trí của đường ống trong khai thác dầu khí

Trong lĩnh vực vận chuyển dầu khí bằng đường ống những năm gần đây đã đạt con số kỷ lục, Liên Xô đã xây dựng 6 tuyến ống cỡ lớn để vận chuyển khí từ Siberi sang châu Âu (trong kế hoạch 5 năm lần thứ 11) với tổng chiều dài 200 ngàn km, công suất 200 tỷ m3 khí/năm. Đó là việc xây dựng các đường ống đường kính lớn (1220, 1420, 1620mm..) sử dụng rộng rãi các biện pháp bọc cách nhiệt hữu hiệu đối với đường ống ngầm, áp dụng các biện pháp thích hợp khác nhau để vận chuyển dầu có độ nhớt lớn như sử dụng các chất hoạt tính bề mặt, bơm lẫn với dung môi hòa tan, hoàn thiện các phương pháp sữa chữa đường ống, nâng cao phẩm chất các kim loại chế tạo ống.

Thành phần của công trình đường ống

Ngày nay lĩnh vực vận chuyển dầu khí của thế giới đang đi theo chiều hướng khác nhau trên cơ sở ứng dụng các thành tựu tiến bộ khoa học kỹ thuật. Cùng với sự phát triển của công nghệ khai thác, vận chuyển dầu khí đã đạt được những thành tựu đáng kể và đang không ngừng hoàn thiện đáp ứng những đòi hỏi của nền công nghiệp dầu khí.

Phân loại đường ống dẫn dầu khí

+ Đường dây và các trạm biến thế điện, trạm phát điện cung cấp điện cho các thiết bị điều khiển trạm bơm và bảo vệ điện hóa. Khi truyền tải các chất lưu ăn mòn, người ta thường dùng ống thép Cacbon có bề dày lớn hơn quy chuẩn, thép hợp kim, ống phi kim hoặc có biện pháp bảo vệ phía trong.

Cấu tạo đường ống

Chẳng hạn như từ miệng giếng ngầm (trên đáy biển) tới các giàn khai thác kiểu nổi, dẫn chất lưu từ ống cố định trên đáy biển lên tàu chứa dầu hoặc vận chuyển dầu từ tàu nọ qua tàu kia. Đường ống mềm được làm từ nhiều lớp vật liệu sợi thép, chất dẻo, có độ bền cao đồng thời mềm dẻo nên thuận lợi khi thi công.

Vật liệu chế tạo ống

So với ống thép thì ống polyetylen bền với hóa chất, không bị ăn mòn, dễ vận chuyển và có tính kinh tế, nhưng loại ống này không chịu được áp lực cao, khi nhiệt độ tăng thì độ bền giảm. Mặt cắt của thân ống mềm cứng từ ngoài vào trong thường có các lớp: lớp vỏ, lớp vải, lớp kim loại - cao su, lớp sợi, lớp cao su, lớp dây kim loại, lớp dây sợi thứ hai và lớp kim loại - cao su.

Nhiệm vụ tính toán thiết kế đường ống

- Box shaped: là thế hệ đầu tiên, hạn chế khả năng thi công trong điều kiện thời tiết xấu ( sóng < 5ft);. - Ship shaped: là thế hệ thứ hai, thi công được trong điều kiện sóng 12ft chính diện;. b) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động. Xà lan lắp đặt đường ống là loại tàu biển được trang bị các thiết bị chuyên dụng cho việc rải ống. - Trên boong tàu người ta lắp đặt các thiết bị dùng cho việc kiểm tra các mối hàn ráp nối, cẩu dùng cho nâng hạ ống, các vật liệu khác nhau để thực hiện cho việc lắp ráp, nâng ống và thả trượt, các tời neo, thiết bị động lực, thiết bị dùng cho kéo căng đường ống Tensioner, bục điều khiển và sàn dùng cho máy bay hạ cánh. - Trên tàu còn có nơi ăn ở và sinh hoạt, việc cung cấp ống và các vật liệu khác nhau được trợ giúp bởi các tàu bổ trợ. - Xà lan lắp đặt đường ống trong thời gian làm việc di chuyển nhờ hệ thống neo, hệ thống neo này đảm bảo vị trí bền vững của xà lan khi thi công. * Nguyên lý hoạt động:. Công nghệ lắp đặt đường ống từ xà lan là nối theo trật tự các ống hàn thành các nhánh. Việc hàn ống được thực hiện trên các đoạn nghiêng, hơi xoắn của boong, có trang bị giàn con lăn và đồng thời được dùng làm thiết bị thả ống. Khi lắp đặt ở đường ống ở độ sâu không lớn được thả trực tiếp hay gián tiếp từ thiết bị thả hay sử dụng dạng cầu trượt thẳng. Khi độ sâu lắp đặt tăng lên, tải trọng tăng lúc đó cần thiết phải sử dụng các phương tiện làm giảm tải trọng dư. Ứng suất lớn nhất xuất hiện ở đoạn nằm giữa điểm xuống dốc của ống dẫn từ xà lan và đáy biển. Để hạn chế ứng suất này trên xà lan lắp đặt đường ống có trang bị các cầu trượt cong đều và các thiết bị kéo tạo ra các ứng suất dọc. Để lắp đặt đường ống xuống đáy người ta sử dụng Stinger hình dáng đường cong chữ S, ở đây các ứng suất xuất hiện trên các đoạn lồi và lừm của nú. Cỏc ứng suất xuất hiện trờn đoạn cong lồi được giới hạn bằng cầu trượt tạo cho đường ống gúc nghiờng an toàn, cũn trờn đoạn cong lừm nhờ thiết bị kéo tạo ra sức căng và được bố trí trên đoạn nghiêng của đường lắp ráp. Có ba loại cầu trượt là: thẳng, cong thẳng liền và cong đều có khớp cầu. c) Ưu, nhược điểm của phương pháp. Phương pháp thi công bằng xà lan có trống cuộn (Reel - Barge Methode). Khác với phương pháp thi công bằng xà lan thả ống, phương pháp này không thực hiện công tác hàn nối ống trên tàu. Ống được hàn nối liên tục và được cuộn sẵn quanh các trống có kích thước lớn đặt trên tàu. Việc thả ống cũng được sử dụng Stinger, di chuyển bằng neo tương tự như phương pháp thả ống bằng xà lan thả ống. Phương pháp thi công bằng xà lan có trống cuộn a) Phân loại. Tàu thả ống có trống cuộn bao gồm hai loại:. - Trống ngang trục xoay thẳng đứng. - Trống đứng trục xoay nằm ngang. Loại này linh hoạt hơn, ống có thể đưa từ bên dưới hoặc bên trên nên áp dụng được cho cả vùng nước sâu và vùng nước nông, giảm thiểu tối đa ứng suất uốn xuất hiện trong đoạn cong lồi. Có thể không cần dùng đến Stinger. Hình dạng ống khi thả kiểu J - lay b) Nguyên lý hoạt động và cấu tạo. - Đường ống được chế tạo trên bờ: hàn nối, bọc chống ăn mòn, sau đó cuộn đều lên trống cuộn có đường kính lớn. - Tàu thả ống cùng trống cuộn di chuyển đến vị trí xây dựng và tiến hành rải ống. - Khi thả ống, đường ống được thả dần khỏi trống, ống được làm thẳng, làm tròn sau đó đưa xuống biển. - Khi thi công ở vùng nước sâu, có thể dùng Tensioner để tạo lực căng - Tùy điều kiện thời tiết, thường tốc độ thả ống khoảng 0,514 m/s. - Khi thả hết một cuộn ống, hàn đầu kéo vào cuối ống và thả tiếp bằng cáp, tàu quay về cảng lấy trống cuộn thay thế. - Tại vị trí thi công, ống đã thả được kéo ngược lên tàu để hàn vào đầu ống mới và thả tiếp. c) Ưu, nhược điểm của phương pháp. - Tốc độ thi công cao, thích hợp với điều kiện thời tiết thuận lợi. - Chất lượng mối hàn, vỏ chống ăn mòn cao do được thi công và kiểm tra trong nhà máy. - Có thể không cần Stinger. - Thi công nối cuối ống rất phức tạp và tốn thời gian. - Cần phải gia tăng chiều dày ống để tránh các hiện tượng ống bị bóp méo trong khi cuộn hoặc thả ống. d) Phạm vi áp dụng.

Một số phương pháp thi công đường ống được sử dụng ở nước ta 1. Lắp đặt đường ống ngoài biển đồng thời với đào hào chôn ống

Phương pháp gia cố cáp kéo thiết bị cày với tàu đặt ống có ảnh hưởng đến việc thực hiện các thao tác tiếp theo liên quan đến việc dừng và tiếp tục công việc đặt ống trong trường hợp điều kiện thời tiết không thuận lợi và kết thúc quá trình xây dựng đường ống. Trong trường hợp này có thể thay đổi chiều dài cáp kéo, đơn giản hóa quá trình nâng lên và hạ thiết bị cày xuống, giảm hai lần lực kéo thiết bị đào hào và chia thời gian thao tác lần lượt ra thành kéo ống và kéo thiết bị đào hào, nghĩa là kéo thiết bị đào hào trong khi thực hiện các công việc hàn - lắp ráp, lúc đó tàu đặt ống đứng tại chỗ.

Tính toán độ bền ống khi thi công lắp đặt ống

Trong thực tế, bán kính cong của Stinger thường chỉ thay đổi được rất ít và việc thay đổi bán kính cong cũng rất phức tạp, thường có một bán kính cong nhất định khi thi công tuyến ống có độ sâu thay đổi là nhỏ nhất. Đoạn cong lừm thỡ đường ống ngoài chịu uốn bởi trọng lượng bản thõn của ống trong nước, đường ống còn chịu tác động của tải trọng môi trường, phản lực nền lên đường ống và lực kéo xuất hiện trong ống do tác dụng làm giảm hiện tượng uốn của ống.

Sử dụng phần mềm ANSYS để xác định trạng thái ứng suất trên đoạn cong lừm trong quỏ trỡnh thi cụng tuyến ống

Trên hình 3.14, ta có thể nhận thấy khi thi công tuyến ống biển thì ứng suất cực đại xuất hiện trờn đoạn cong lừm là 0,328E+09 N/m2 (Vựng phổ ứng suất màu đỏ là vùng phổ ứng suất cực đại, còn vùng phổ ứng suất màu xanh nước biển là vùng phổ ứng suất cực tiểu). Theo các số liệu ở trên, số lượng các công trình đường ống bị phá hủy do các tác nhân ăn mòn bên ngoài (chưa kể ăn mòn do tác nhân bên trong) đã là 20% và là một yếu tố rất đáng quan tâm trong thiết kế thi công lắp đặt tuyến ống biển.

Các phương pháp nâng cao độ bền của đường ống trong quá trình thi công lắp đặt

Phương pháp kiểm tra các mối hàn cũng góp phần làm giảm giá thành bởi vì phát hiện được các khuyết tật, hư hỏng ở ngay các giai đoạn đầu của quá trình gia công, giảm chi phí và kéo dài tuổi thọ của đường ống bằng việc phát hiện và sửa chữa bất cứ các khuyết tật, hư hỏng nào nhằm nâng cao độ bền của tuyến ống suốt quá trình thi công. Ngoài ra cần phải đảm bảo quá trình lắp đặt, vận hành các thiết bị phụ trợ trên tàu phục vụ cho thi công rải ống phải chính xác và đúng kỹ thuật để hạn chế gây ra những hư hỏng và sự cố đáng tiếc có thể xảy ra với đường ống trong suốt quá trình thi công lắp đặt.

Tính toán thiết kế chống ăn mòn cho tuyến ống MSP9 - BK3 1. Thiết kế lớp sơn phủ chống ăn mòn

Thiết kế bảo vệ chống ăn mòn điện hoá

- Hệ số phá huỷ sơn, fC , phụ thuộc vào đặc tính của chất sơn phủ được lấy theo bảng trong DnV RP-B401. - Số anot cần bảo vệ phần ngập nước phụ thuộc vào dung lượng điện hoá của anot, thời gian vận hành của công trình và hệ số phá huỷ sơn.

Công tác an toàn trong thi công tuyến ống biển 1. Vai trò của công tác an toàn trong khai thác dầu khí

Do phải thường xuyên đối mặt với các nguy hiểm như vậy, để đảm bảo không xảy ra các tai nạn đáng tiếc gây thiệt hại đối với người cũng như tài sản thì công tác an toàn được đặt lên hàng đầu trong quá trình khai thác dầu khí. Cùng với việc thường xuyên giáo dục nâng cao ý thức tự giác thực hiện các quy tắc an toàn, nâng cao trình độ hiểu biết về an toàn lao động và tổ chức các đợt thực hành về công tác chống cháy nổ.

Quy trình bảo dưỡng tuyến ống biển 1. Mục đích

Nước ta có đặc thù khí hậu nhiệt đới gió mùa, mưa nắng thất thường, chênh lệch nhiệt độ trong ngày lớn làm cho thiết bị, vật liệu nhanh hư hỏng như: sơn phủ biến chất, vật liệu co giãn lớn gây nứt vỡ, tạo rò rỉ, vết xước hoặc do cọ xát với giá đỡ. Tại các trạm vận hành và trên tuyến ống khi có hỏng hóc nhỏ, cán bộ vận hành phải lập báo cáo về hỏng hóc cơ khí của thiết bị đó và gửi về tổ thiết bị sửa chữa, công việc sửa chữa chỉ được thực hiện khi đã có giấy phép thực hiện công tác sửa chữa.

Vấn đề bảo vệ môi trường

Hiệu ứng nóng lên toàn cầu và những ảnh hưởng của nó đằng sau sự di chuyển nhằm cản trở việc sử dụng dầu, khí thiên nhiên và than bằng việc áp dụng luật thuế khắc nghiệt. Những đòi hỏi về môi trường có ảnh hưởng tới các đường ống thường tập trung vào việc ngăn ngừa hư hại cảnh quan thiên nhiên và các di tích lịch sử trong quá trình xây dựng các đường ống mới.