6.3.1. Giới thiệu chung.
Hiện nay có rất nhiều phơng pháp thi công thả ống, bao gồm phơng pháp thi công bằng xà lan thả ống, phơng pháp thi công kéo ống và nhiều phơng pháp khác. Việc lựa chọn phơng pháp thi công thích hợp phụ thuộc vào đặc điểm của loại ống cần thi công nh đặc trng về kích thớc ống, ống có bọc hay không bọc, độ sâu thi công cũng nh khả năng sử dụng tàu thi công và tính kinh tế của từng phơng pháp.
Sau đây ta đi v o trình b y sà à ơ lược các phương pháp trên, có đề cập đến ưu nhược điểm của từng phương pháp.
6.3.2. Phơng pháp thi công bằng xà lan thả ống (Lay-Barge Methode).
ống đợc tàu dịch vụ đa lên xà lan thả ống ở dạng ống đơn hoặc dạng ống ghép từ hai ống đơn có chiều dài 24 m. Cần cẩu trên boong chuyển ống tới các giá dự trữ trên xà lan. Trong quá trình thi công thả ống cần cẩu chuyển ống từ các giá dự trữ tới các giá tự động để cung cấp ống cho mặt bằng đợc xếp thành từng hàng. Đây là vị trí đầu tiên trong đờng thi công để hàn ống và kiểm tra mối hàn.
Một xà lan thả ống có thể có từ 5 cho đến 12 công đoạn, phụ thuộc vào kích thớc của xà lan cũng nh đờng kính của ống.
Điểm đầu ống đợc hàn vào đầu kéo thông qua cáp đợc mắc vào giàn hoặc neo chéo khi không có giàn. Tàu di chuyển về phía trớc nhờ việc nhả cáp phía sau và thu cáp phía trớc bằng các tời kéo. ống đợc thả dần xuống có sự hỗ trợ của hệ thống phao hoặc với stinger. Sau khi tàu di chuyển đợc một đoạn đủ lớn sao cho lực ma sát giữa đất nền và đ- ờng ống cân bằng với lực kéo trên tầu thì tiến hành thả ống nh bình thờng.
Tại điểm cuối của tuyến ống hàn đầu kéo và buộc dây cáp vào đầu kéo và thả ống qua Stinger khi đầu kéo ống chạm đáy biển gắn phao đánh dấu, cắt cáp và kết thúc việc thả ống.
a. Ưu điểm:
+ Phơng pháp này cho phép thi công liên tục.
+ Mọi công việc, từ khâu thực hiện đến khâu kiểm tra đều đợc thực hiện trên tàu do vậy độ an toàn cao, quá trình thi công nhanh hơn tránh đợc sự rủi ro do sự kéo dài thời gian thi công trên biển.
+ Sử dụng đợc với loại ống có đợc bọc lớp gia tải hoặc không gia tải. + Sử dụng đợc với nhiều loại đờng ống có đờng kính khác nhau. + Thời gian thi công nhanh.
b. Nhợc điểm:
+ Quá trình thi công phụ thuộc trực tiếp vào độ an toàn của stinger, do vậy cần có sự kiểm tra kỹ lỡng stinger trớc khi thi công.
+ Luôn cần có hệ thống tàu dịch vụ để phục vụ công tác thả neo cũng nh cung cấp ống.
ống đợc hàn nối liên tục và đợc cuộn sẵn quanh các trống có kích thớc lớn. Đờng kính trống cuộn có khi lên đến vài chục mét. Việc thả ống cũng thông qua stinger, trống có thể nằm hoặc ở dạng thẳng đứng và quay tròn trên hệ thống trụ đỡ để tải ống. Sau khi thả hết một trống, thì cần cẩu trên xà lan sẽ cẩu trống khác từ một tàu dịch vụ. Quá trình thả ống cho điểm đầu và điểm cuối ống tơng tự nh phơng pháp thả ống bằng xà lan thả ống.
a.Ưu điểm:
+ Tốc độ thả ống nhanh.
+ Chất lợng mối hàn và vỏ chống ăn mòn cao do đợc thi công và đợc kiểm tra tại nhà máy.
+ Thi công đồng thời đợc hai loại đờng kính ống. + Có thể không cần Stinger.
b. Nhợc điểm:
+ Chỉ áp dụng cho đờng ống không đợc bọc lớp gia tải.
+ Đờng kính ống bị hạn chế, thờng đờng kính từ 10 đến 16 inch.
+ Cần phải tăng chiều dày đờng ống để tránh đợc các hiện tợng ống bị bẹp trong khi cuộn hoặc thả ống.
6.3.4. Phơng pháp thi công kéo ống.
tàu h mã tàu kéo
dây cáp phao
ống
Hình ảnh thực tế
Các phân đoạn ống đợc nối liên tiếp thành những đoạn dài phụ thuộc vào khả năng của tàu kéo. Để duy trì đợc mức nổi sát mặt cần có hệ thống ponton để nâng đỡ ống. Hệ thống ponton tạo thành những gối đỡ, ống phải làm việc nh một dầm liên tục. Các đoạn ống đợc kéo ra vị trí thi công nhờ tàu kéo và tàu giữ. Quá trình thi công điểm đầu cũng nh điểm cuối cũng nh thi công xà lan thả ống.
+ Do ống đợc kéo sát mặt lên ảnh hởng bởi tác động của sóng và dòng chảy là nhỏ, do vậy sức kéo của tàu cho phép kéo đợc đoạn ống lớn.
+ Mọi công việc hàn, kiểm tra đợc thực hiện trên bờ do vậy đờng ống có chất lợng cao.
+ Cần một loại phao phục vụ cho công tác thi công thả ống. b. Nhợc điểm:
+ Đòi hỏi mặt bằng thi công trên bờ là lớn, độ dốc của bãi lắp ráp phải nhỏ.
+ Phải chế tạo hệ thống ponton và các thiết bị phụ trợ cho công tác lắp ghép các ponton vào đờng ống.
+ Thờng gặp những sự cố khi ngắt ponton để đánh chìm đờng ống.
+ Việc thi công sẽ là bất lợi khi thi công tuyến ống xa khu vực bãi lắp ráp do thời gian di chuyển trên biển là lớn.
+ Cần tàu kéo có công suất lớn.
+ Gây cản trở các hoạt động dân sự trên biển nh sự đi lại của các tàu thuyền, các hoạt động đánh cá ...vv.
6.3.4.2. Phơng pháp kéo ống sát mặt ( Below - Surface Tow ).
tàu h mã tàu kéo
dây cáp
phao
ống
Trong quá trình thi công kéo ống, ống nổi cách mặt biển một khoảng tuỳ theo thiết kế nhờ hệ thống phao nâng và hệ thống phao điều chỉnh khoảng cách. Đoạn ống đợc kéo cũng đợc thực hiện nh kéo ống trên mặt.
+ Thi công nhanh, hạn chế đợc ảnh hởng đến các hoạt động trên biển.
+ Tránh đợc các chớng ngại vật, đánh chìm ống đợc thực hiện dễ dàng hơn phơng pháp kéo ống trên mặt.
b. Nhợc điểm:
+ Không thể thực hiện đợc trong điều kiện thời tiết xấu.
+ Do kéo ống ngập cùng phao dới nớc nên lực cản lớn do vậy cần có sức kéo lớn hơn phơng pháp kéo ống trên mặt.
6.3.4.3. Phơng pháp thi công kéo ống trên đáy biển (Bottom Tow).
Phơng pháp này dựa trên nguyên tắc nối ống chung nh các phơng pháp kéo ở trên. Trong quá trình kéo, ống sẽ trực tiếp tiếp xúc với đáy biển và không cần sự hỗ trợ của hệ thống phao nâng.
a. Ưu điểm:
+ Đơn giản, không đòi hỏi các phơng tiện phụ trợ. + ít chịu tác động của môi trờng nh dòng chảy, sóng.
+ Khi gặp điều kiện bất lợi về thời tiết có thể để ống dới đáy biển mà không sợ h hỏng.
+ Thuận lợi cho việc lắp đặt tuyến ống. b. Nhợc điểm:
+ Cần phải khảo sát kỹ khu vực kéo tuyến ống đi qua để tránh những h hại do các chớng ngại vật gây ra. Do vậy làm tăng giá thành thi công tuyến ống.
+ Quá trình thi công dễ gặp các sự cố do va vào các chớng ngại vật dọc tuyến. + Trong quá trình tính toán cần tăng độ dầy ống để tránh hiện tợng ma sát của ống và đáy biển trong quá trình kéo.
+ Tuy không chịu ảnh hởng tải trọng môi trờng nhng đờng ống lại chịu ma sát đáy lớn do vậy cần có tàu có sức kéo lớn.
+ Phơng pháp này chỉ thích hợp cho những tuyến ống gần bờ, điều kiện địa chất thuận lợi, đáy biển tơng đối bằng phẳng.
6.3.4.4. Phơng pháp thi công kéo ống sát đáy biển ( off-Bottom Tow ).
phao
ống dây xích
tàu h mã tàu kéo
dây cáp
Phơng pháp này cho phép kéo ống nổi trên mặt đáy biển một đoạn thông qua việc xác định chiều cao chớng ngại vật mà tuyến ống đi qua. Để duy trì đợc độ cao cần thiết thì ngời ta sử dụng hệ thống phao nâng và xích điều chỉnh sao cho ống cách đáy một khoảng xác định. Trong quá trình kéo ống dới tác động của môi trờng, ống có thể bị nhấn sát xuống đáy, để điều chỉnh đợc độ cao kéo ống thì cần tính hệ thống dây xích nh một vật đối trọng linh hoạt để đảm bảo ống nổi trên đáy biển với khoảng cách thiết kế nhờ sự thay đổi chiều dài của hệ thống xích đợc gắn cùng phao.
a. Ưu điểm:
+ Giảm tối thiểu tác động của môi trờng.
+ Không gây ảnh hởng đến các hoạt động của tàu thuyền trên biển. + Yêu cầu sức kéo nhỏ hơn phơng pháp kéo trên đáy biển.
b. Nhợc điểm:
+ Phơng pháp này tỏ ra không kinh tế cho những vùng nớc sâu, do áp lực thuỷ tĩnh lớn dẫn đến yêu cầu độ bền cho hệ thống phao là đáng kể, chi phí hệ phao xích lớn.
+ Khó xử lý khi có sự cố xảy ra.
6.4. các phơng pháp thi công nối ống ngầm.
6.4.1. Giới thiệu chung.
Ngoài các mối hàn nối đoạn ống đơn thông thờng, các mối nối đờng ống ngầm còn thực hiện trong thi công sửa chữa, khi đấu nối ống ngầm với ống đứng, khi đấu nối ống ngầm với cụm van ngầm và mmói nối giữa các phân đoạn để tạo ra đờng ống liên tục. Trong quá trình thi công đờng ống có thể sử dụng nhiều tàu rải theo phân đoạn.
Các mối nối có thể đợc thực hiện trên tàu hoặc dới đáy biển còn tuỳ thuộc vào điều kiện độ sâu đáy biển, đờng kính ống và các phơng tiện phụ trợ có đợc trong quá trình thi công.
Hiện trên thế giới tồn tại các phơng pháp nối điểm cuối của đờng ống nh sau: - Phơng pháp nối bằng mặt bích.
- Phơng pháp nối bằng hàn ở áp suất khí quyển. - Phơng pháp nối bằng hàn cao áp.
- Phơng pháp nối ống bằng đầu nối cơ khí (đợc chế tạo sẵn).
6.4.1.1. Phơng pháp nối ống bằng mặt bích (Flanged Methode).
Mặt bích đợc nối trớc vào đầu ống trong quá trình thả ống. Những điểm cuối của ống đợc định vị gần thẳng hàng, khoảng cách giữa hai mặt bích từ 50 đến 200 ft. Để xác định chính xác khoảng cách giữa hai mặt, ngời ta sử dụng một thiết bị cố định tạm thời có thể điều chỉnh đợc. Hạ thiết bị này xuỗng biển và bắt cố định tạm thời vào hai mặt bích. Sau đó cố định chiều dài, tháo rời rồi nâng thiết bị cố định lên tầu. Một đoạn ống trung gian (spool piece) có chiều dài phù hợp sẽ đợc gia công, hạ xuống đáy biển và sau đó tiến hành bắt bu lông để nối liền hai đoạn ống.
Phơng pháp này thờng chỉ áp dụng cho loại ống có đờng kính nhỏ và trong vùng nớc nông. Tuy nhiên ở trong vùng biển Bắc ngời ta đã sử dụng cho ống có đờng kính lên đến 36” ở độ sâu nớc 500ft.
Ưu điểm:
- Phơng pháp này cho chi phí thấp. Nhợc điểm:
- Mờt nhiều thời gian thi công.
- Có thể rò rỉ trong quá trình thử áp lực và việc rò rỉ rất khó phát hiện.
6.4.1.2. Phơng pháp hàn ở áp suất khí quyển (Atmospheric Weding Methode).
Phơng pháp này hàn các đoạn ống dới áp suất khí quyển, thực hiện trên boong hoặc dới đáy biển nhờ sử dụng khoang hàn, trong đó môi trờng áp suất thực hiện mối hàn bằng áp suất khí quyển. Điều quan trọng là áp dụng phơng pháp này, có thể áp dụng quy trình hàn trên bờ.
Khi thực hiện hàn trên tàu, hai đoạn cuối ống đợc nâng lên boong, sau đó đợc hàn lại với nhau và hạ xuống đáy biển. Phơng pháp này yêu cầu xà lan nâng và giữ cố định các đoạn cuối ống bằng các cẩu davit, sau đó hàn nối hai đầu ống thông qua một đoạn ống trung gian. Việc nâng ống cần đợc thực hiện cẩn thận theo quy trình tính toán trớc để tránh làm hỏng ống.
Trong trờng hợp việc nâng ống lên trên mặt nớc là không khả thi cũng nh ống ở vùng nớc sâu thì hàn ở áp suất khí quyển dới đáy biển đợc áp dụng. Khi đó có 3 mođun đợc sử dụng: Modun hàn cùng với hệ thống nối, modun hỗ trợ, modun trung chuyển. Ba modun này đợc sử dụng để thực hiện công tác chuẩn bị đầu ống, gia công spool piece, hàn nối, kiểm tra mối hàn dới áp lực khí quyển trong chuông hàn.
Phơng pháp này áp dụng với những ống có đờng kính nhỏ và nằm trong vùng nớc nông.
Ưu điểm:
- Phơng pháp này có chất lợng mối hàn cao. Nhợc điểm:
- Phơng pháp này bị hạn chế về đờng kính ống và độ sâu nớc.
6.4.1.3. Hàn cao áp ( Hyperbaric Welding)
Nhiều đờng ống có chiều dài lớn ở biển Bắc đợc thi công bằng nhiều tầu thả ống cùng lúc sau đó dùng phơng pháp hàn cao áp để nối các đoạn ống lại với nhau. Quy trình thực hiện nh sau:
- Hai đầu kéo ống đợc rải chồng lên nhau một đoạn. - Kê cao hai đầu ống khoảng 1 m bằng bao cát.
- Buồng hàn đợc hạ xuống, gắn vào hai đầu ống. - Nút kín hai đầu ống và bơm nớc khỏi đờng hàn.
- Thợ hàn lặn vào buồng hàn, làm khô ống, cắt ống sao cho hai đầu ống sát nhau. Đoạn nối trung gian đợc chuẩn bị trớc có chiều dài 1 m.
- Hàn nối hai đầu ống thông qua đoạn trung gian. Mối hàn đợc thực hiện dùng tiêu chuẩn kiểm tra băng X ray.
Ưu điểm:
- Đây là phơng pháp dùng phổ biến ở biển Bắc, nơi có độ sâu lớn không thể nâng ống lên.
- Đờng kính ống có thể sử dụng lên đến 36”, và độ sâu nớc 1000 ft. Nhợc điểm:
- Thực hiện tốn thời gian và đắt do yêu cầu thiết bị chuyên dụng, tầu cẩu hỗ trợ, thợ có trình độ đặc biệt.
6.4.1.4. Mối nối cơ khí.
Một số mối nối cơ khí (sử dụng cơ cấu kẹp, không cần hàn) đã đợc chế tạo sẵn để nối
ống thẳng.
Hiện nay có một số thiết bị nối cơ khí nh sau: - Big – inch Marie systems.
- Gripper Riser systems. - Hydrotech Riser Systems. Ưu điểm:
- Chi phí thấp, thi công nhanh hơn phơng pháp hàn cao áp. - ít bị ảnh hởng của thời tiết.
- Thích hợp với mọi độ sâu. Nhợc điểm:
- Thiết bị cần đợc đặt hàng chế tạo theo kích thớc cụ thể của ống.
6.4.2. Phơng án nối áp dụng cho đờng ống dẫn khí từ RC5 về RC4
Căn cứ từ điều kiện thực tế thi công của xí nghiệp Vietsovpetro, phơng pháp nối ống ngầm áp dụng là nối bằng mặt bích. Theo phơng pháp này thì mặt bích sẽ đợc hàn trớc
vào các đầu ống trong quá trình thi công thả ống. Điểm cuối đợc định vị gần thẳng hàng, thợ lặn sẽ kiểm tra đo đạc khoảng cách giữa hai đầu ống, trên tàu sẽ chế tạo một đoạn ống nối có chiều dài đúng bằng đoạn đo đợc. Nhờ thiết bị kẹp và định tâm sẽ căn chỉnh sao cho hai phần ống đồng trục, sau đó đoạn ống nối đợc hạ xuống nhờ cẩu và cáp vào vị trí nối. Thợ lặn sẽ siết chặt bu lông lại nhờ máy thuỷ lực.
Ưu điểm:
- Thi công đơn giản, chi phí không cao. Nhợc điểm:
- Thời gian thi công lâu.
- Nguy cơ rò rỉ tơng đối lớn do khó kiểm soát chất lợng mối nối.
6.5. các phơng pháp thi công lắp đặt riser.
6.5.1. Thi công lắp đặt Riser đồng thời với việc chế tạo khối chân đế.
Thi công theo loại này là ống đứng đợc lắp đặt cùng với các thanh dàn tại vị trí thiết kế ngay tại bãi lắp ráp chế tạo klhối chân đế.
Ưu điểm:
- Thời gian thi công nhanh. - Chất lợng thi công cao. Nhợc điểm:
- Thi công theo kiểu này thuận lợi cho những dàn xây dựng mới với Riser đợc dự trù thiết kế trớc.