Tải bản đầy đủ
5 Giới thiệu về đường ống vận chuyển dầu khí

5 Giới thiệu về đường ống vận chuyển dầu khí

Tải bản đầy đủ

18
+ Đường ống chính, đường ống nhánh (kể cả những đường ống có đường
kính thay đổi), trạm bơm trên tuyến.
+ Các khối đỡ và khối gia tải ống.
+ Các van chặn, van xả nước, xả khí và các thiết bị chống ngưng tụ khí.
+ Các đoạn vượt qua cả chướng ngại vật thiên nhiên và nhân tạo.
+ Các công trình chống trượt, sạt lở, xói mòn và lún.
- Công trình phụ trợ:
+ Các trạm gác tuyến, các trạm bảo vệ điện hóa.
+ Đường dây và các trạm thông tin liên lạc.
+ Đường giao thông phục vụ cho việc vận hành tuyến ống.
+ 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.
1.5.3 Phân loại đường ống dẫn dầu khí
Do yêu cầu đa dạng và tính chất làm việc phức tạp nên hệ thống đường ống
được phân loại theo nhiều cách:
- Theo phương pháp lắp đặt: ống ngầm dưới đất, ống ngầm dưới nước, trên mặt
đất và được treo trên không.
- Theo đặc tính và trị số áp lực:
+ Theo đặc tính: Ta phân ra ống có áp và ống không có áp (ống tự chảy). Loại
ống có áp lực: thông thường chất lưu lấp đầy tiết diện ống, trường hợp không lấp đầy
thì có thể có áp lực hoặc tự chảy. Các ống lấp đầy thường là ống vận chuyển dầu
thương mại, ống thu gom nước, ống thu gom trong hệ thống kín thì thường không lấp
đầy. Trong ống không áp, chuyển động được thực hiện chủ yếu do trọng lực gây ra bởi
sự chênh lệch cao trình hai đầu ống.
+ Theo trị số áp lực : Đường ống dẫn được chia ra làm 2 cấp ống: cấp 1 với
những đường ống có áp suất từ 25 ÷ 100 daN/cm2; cấp 2 đối với những ống có áp suất
từ 12 ÷ 25 daN/cm2.
- Theo đường kính, đường ống được chia làm 5 cấp: cấp 1 với ống có đường kính
từ 1000 ÷ 1400mm; cấp 2 có đường kính từ 500 ÷ 1000mm; cấp 3 có đường kính từ 300
÷ <500mm; cấp 4 có đường kính bé hơn 300mm và áp suất lớn hơn 25 daN/cm2; cấp 5
có đường kính bé hơn 300mm và áp suất từ 16 daN/cm2 đến 25 daN/cm2.
- Theo chất được truyền tải, đường ống chia ra làm các loại: dùng để vận chuyển
khí đốt, dùng để vận chuyển dầu và các sản phẩm dầu. Hoặc ống có chuyển động phân
đoạn các chất khác nhau bằng các nút ngăn cách.
- Theo nhiệt độ chất truyền tải: ống được chia ra làm ống lạnh ( ≤ 0oC), ống nhiệt
( ≥ 50oC) và ống bình thường.

19
- Theo chức năng, ta chia ra: ống xả (từ miệng giếng tới bình tách đo), ống gom
dầu, gom khí, gom nước và ống dẫn dầu thương mại.
- Theo độ dốc thủy lực: ống được xem là đơn giản nếu như không phân nhánh,
đường kính không thay đổi và ống phức tạp.
- Theo mức độ ăn mòn của chất truyền tải: ống trong môi trường không ăn mòn,
ít ăn mòn (nếu như tính chất làm gỉ ống thép Cacbon ≤ 0,1mm/năm); ăn mòn trung
bình (0,1 ÷ 0,5mm/năm) và ăn mòn cao ( ≥ 0,5mm/năm). 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.
- Theo điều kiện làm việc đường ống vượt qua chướng ngại vật là nước, đầm lầy,
đường sắt ...
1.5.3.1 Cấu tạo ống ngầm
Ống thép là bộ phận chính của đường ống chế tạo sẵn dài 6m đến 12m. Vật liệu
làm thép ống là loại có khả năng chống ăn mòn tốt, phổ biến là hợp kim C - Mn. Theo
công nghệ chế tạo mà ống thép có thể chia thành thép đúc hay ống thép hàn, trong đó
thép đúc có độ an toàn cao hơn.
Lớp chống ăn mòn ngoài ống theo nguyên tắc sơn phủ, thường chiều dày khoảng
5mm. Các loại sơn phủ hay sử dụng là sơn có gốc epoxy hay nhựa đường.
Lớp bê tông gia tải có chiều dày 4 ÷ 10cm, tác dụng tăng trọng lượng để đảm bảo
ổn định vị trí cho đường ống (trọng lượng riêng 3040kG/m 3), trong lớp bê tông gia tải
có bố trí thép cấu tạo. Trong một số trường hợp, người ta không dùng vỏ bê tông gia
tải mà dùng khối gia tải cục bộ vít xoắn để cố định đường ống dưới đáy biển.
Các đoạn mối nối ống được nối lại bằng mối hàn, chất lượng mối hàn là vấn đề
hết sức quan trọng khi thi công đường ống. Ngoài ra, khi đầu nối đường ống ngầm với
ống đứng hoặc sửa chữa đường ống, một số mối nối khác có thể sử dụng mặt bích
hoặc nối cơ khí.
Protector (hay anot hy sinh) là thiết bị chống ăn mòn điện hoá được gắn cố định
trên ống. Protector có nhiều hình dạng khác nhau, phổ biến là dạng bán khuyên có
chiều dày phù hợp với lớp bê tông gia tải.
1.5.3.2 Cấu tạo ống đứng
Ống đứng được đặt trong vùng chịu tác động ăn mòn và tải trọng lớn do môi
trường biển gây ra. Do vậy ống đứng thường có chiều dày lớn hơn chiều dày ống
ngầm việc chống ăn mòn cũng được chú ý hơn bằng phương pháp đặt ống trong ống
hay bọc ăn mòn bằng cao su... ống đứng được cố định vào khối chân đế nên không cần
gia tải.

20
Một số công trình gần đây ứng dụng công nghệ ống mềm. 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.
Ngoài ra, ống mềm còn dùng làm ống nâng, ống kiểm soát miệng giếng ngầm. 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. Tuy nhiên hạn chế đường kính ống cũng như giá
thành cao hơn nhiều so với ống cứng thông thường.
1.5.4 Vật liệu chế tạo ống
Trong công nghiệp dầu khí, theo vật liệu ta chia ra ống cứng và ống mềm. Ống
cứng được chế tạo từ thép Cacbon, thép không gỉ, thép hợp kim. Ngoài ra, tùy theo
yêu cầu đặc biệt ta có thể dùng các vật liệu khác như gang, kim loại màu: đồng, nhôm,
titan...; ống phi kim: bê tông, bê tông cốt thép, thủy tinh, sứ gốm; ống mềm chế tạo từ
chất dẻo, cao su, sợi kim loại.
Ống thép chiếm tỷ lệ cao nhất, chúng có yêu cầu nhất định về cơ tính và về thành
phần hóa học, nhất là hàm lượng lưu huỳnh và phốt pho cùng với các tạp chất khác.
Thông thường người ta sử dụng thép hợp kim thấp, chịu gia công nhiệt và có thể được
thường hóa.
Đối với các môi trường ăn mòn, ta phải sử dụng loại thép chịu ăn mòn cao và
thành phần hóa học cũng đòi hỏi khắt khe hơn.
Theo tiêu chuẩn API, các loại thép thông thường mác 40 ÷ 110 có giới hạn chảy
cực tiểu 28 ÷ 77 kG/mm2 và cực đại từ 56 ÷ 98 kG/mm2 và giới hạn bền kéo tối thiểu từ
42 ÷ 88 kG/mm2. Hàm lượng phốt pho cực đại từ 0,04 ÷ 0,11%, lưu huỳnh từ 0,06 ÷
0,065%.
Thép có độ bền cao được chế tạo ở mức độ ít hơn và không quy chuẩn, có giới
hạn chảy thấp nhất 67 ÷ 120 kG/mm2 và cao nhất 77 ÷ 126 kG/mm2, giới hạn bền kéo
tối thiểu từ 77 ÷ 134 kG/mm2, có hàm lượng C < 0,45%; Mn 1,3 ÷ 1,7%; Si 0,15 ÷
0,3%, được tôi, ram và thường hóa. Các thép bền cao thường giòn, không phù hợp với
điều kiện khí hậu nóng lạnh đột ngột và khó gia công cắt gọt. Với thép chịu ăn mòn,
thành phần cực đại các nguyên tố như bảng sau:

Bảng 1.1. Thành phần phần trăm của thép chịu mòn
Loại thép

Cmax

Mnmax

Mo

Ni, Cr,

P

S

Si

21

Lò điện,
Siemem
Martin

0,5

1,9

0,15- 0,3

Cu
0,5

0,44

0,06

0,35

Để chế tạo ống, người ta dùng công nghệ chủ yếu là cán và hàn, cá biệt là có thể
đúc, ống thép cán trực tiếp thường có chất lượng không cao do bề dày không đều và có
độ ôval lớn. Ống hàn thường chế tạo từ thép tấm theo kỹ thuật hàn thẳng, để có chất
lượng cao hơn thường dùng kỹ thuật hàn xoắn ốc.
Trong các hệ thống phân phối khí, người ta thường dùng các vật liệu như sắt đúc,
thép, polyetylen (PE), polyamit và đồng. Sắt đúc không dùng cho ống có áp lực trên
200 kPa; ống thép dùng cho trường hợp áp lực rất cao; ống polyetylen càng ngày càng
được phổ cập nhất là hệ thống phân phối, chế tạo theo công nghệ polyme hóa etylen,
có tỷ trọng từ 0,91 ÷ 0,96 có thể xem là một vật liệu nhớt - dẻo. Có 2 loại phổ biến cho
ống dẫn khí là PE-80 (tới áp suất 420 kPa) và PE-100 (tới áp suất 700 kPa). 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. Ống polyamit có tính chất tương tự như ống PE nhưng có giới hạn chảy, giới
hạn bền, độ cứng và mật độ cao hơn, việc ghép nối không dùng phương pháp hàn mà
chỉ cán. Đồng là một loại vật liệu tuổi thọ cao, dễ sử dụng song rất đắt tiền nên chỉ
dùng cho các mạng phân phối trong nhà, không dùng cho các ống dẫn chính.

22
CHƯƠNG II
CÁC BƯỚC CƠ BẢN XÂY DỰNG TUYẾN ỐNG MSP6 - MSP4
MỎ BẠCH HỔ
2.1 Giới thiệu chung về tuyến ống MSP6 – MSP4 mỏ Bạch Hổ
Tuyến ống MSP6-MSP4 ỏ vòm Bắc mỏ Bạch Hổ chiều dài là: 1284 m, có đường
kính 325mm chiều dày 16 mm , vật liệu chế tạo là thép CT20. Được đưa vào lắp đặt
năm 1988 với công suất thiêt kế 7500 tấn / ngày áp suất làm việc 3Mpa.
Hỗn hợp dầu bão hòa khí được vận chuyển từ giàn MSP-6→ MSP-4, sau khi tách
khí cùng với sản phẩm của giàn MSP-4 được bơm sang MSP-9 theo tuyến ống MSP4→ MSP-9. Cùng đến MSP-9 còn có sản phẩm đã tách khí của MSP-3,5,7 và MSP10,11. Từ MSP-9 dòng sản phẩm sẽ đi theo tuyến ống MSP-9→ BK-3→ CPP-2 sau đó
được đưa đến UBN-1. Sản phẩm của MSP-1 và BK-7 được tách khí trên giàn MSP-1
sau đó được bơm trực tiếp đến UBN-1.
2.2 Các bước cơ bản xây dựng tuyến ống MSP6 – MSP4 mỏ Bạch Hổ
Ngày nay trong các ngành sản xuất công nghiệp, đường ống và bể chứa nói
chung được sử dụng rộng rãi ở nhiều phạm vi khác nhau. Nó có tác dụng quan trọng
trong việc vận chuyển và cất giữ các sản phẩm công nghiệp mà thiếu nó thì quá trình
tự động hoá của một số ngành công nghiệp sẽ gặp nhiều khó khăn, thậm chí không
thực hiện được. Vì vậy, việc xây dựng một tuyến ống phải được tuân thủ nghiêm ngặt
theo các bước cơ bản sau:
- Công tác khảo sát: khảo sát chiều dài, vật liệu..; khảo sát địa hình, địa mạo;
khảo sát nền móng (ổn định đường ống)...
- Tính toán công nghệ: tính toán bền, nhiệt, thủy lực
- Xây lắp, thi công tuyến ống: ở đất liền, trên biển.
2.2.1 Công tác khảo sát tuyến ống
Công việc đầu tiên để tiến hành lắp đặt hệ thống đường ống là khảo sát địa hình
thực tế khu vực tuyến ống sẽ đi qua, làm cơ sở cho việc thiết kế tuyến ống và lắp đặt.
Những vấn đề quan trọng công việc khảo sát cần phải quan tâm là:
- Việc lựa chọn tuyến ống là công việc then chốt trong quá trình xây lắp đường
ống trên đất liền và cần xem xét toàn diện các vấn đề liên quan đến xây lắp trước khi
hoàn thành tuyến ống. Thông thường sau khi đã xác định tuyến ống sơ bộ bằng các
bản đồ có sẵn, các kỹ sư phải khảo sát dọc tuyến ống để thay đổi tuyến ống sơ bộ bằng
các bản đồ có sẵn, để thay đổi tuyến ống cho phù hợp với các vị trí gây khó khăn cho
quá trình lắp ống. Trong giai đoạn này người kỹ sư có thể lựa chọn các tuyến ống thay

23
thế tại các đoạn trong tuyến ống đã được xác định trước đó. Trong điều kiện hệ thống
giao thông tốt, việc vận chuyển thiết bị ra vào để lắp đặt tuyến ống trở nên dễ dàng.
- Vật liệu chế tạo ống: chúng ta phải xác định được ngoại lực tác động lên đường
ống khi làm việc rồi chọn vật liệu và bề dày thích hợp để ống làm việc an toàn.
- Tổn thất áp suất trên tuyến: đây là vấn đề quan trọng nhất, để đảm bảo các
thông số vận hành. Vấn đề này liên quan đến việc lựa chọn đường kính ống, lựa chọn
những góc ngoặt thay đổi hướng của tuyến ống, lựa chọn các thiết bị và phụ kiện của
đường ống phải thích hợp.
- Công việc lắp đặt phải thuận tiện: nơi tuyến ống lắp đặt thuận tiện khi vận
chuyển tập kết vật tư ống cùng các phụ kiện cũng như phương tiện cơ giới, sử dụng
máy móc phục vụ công tác lắp đặt.
- Tuổi thọ lâu dài của đường ống thể hiện ở chất lượng thép vật liệu làm ống, độ
bền vững của các mối hàn ống, phương pháp bảo vệ ăn mòn đường ống, thiết bị cũng
như việc bảo vệ và bảo dưỡng sau này.
- Đảm bảo tính ổn định của đường ống, thể hiện ở việc tính toán khối lượng, số
lượng các gối đỡ, khối bê tông gia tải (đối với đường ống trên bờ trong các trạm phân
phối khí). Để tránh hiện tượng giãn nở vi nhiệt.
- Yêu cầu về môi trường: nhằm mục đích đảm bảo sức khoẻ cho con người, tuổi
thọ của thiết bị và bảo vệ môi trường trong suốt quá trình xây dựng và vận hành tuyến
ống. Luật môi trường Việt Nam được áp dụng trong phần lớn các trường hợp. Luật
môi trường Quốc tế sẽ được sử dụng chỉ khi luật môi trường Việt Nam chưa đầy đủ
hoặc không thích hợp.
2.2.2 Tính toán công nghệ cho tuyến ống
Khi làm việc, ống sẽ chịu kéo, nén của ngoại lực như: trọng lượng bản thân, nước
biển, đất đá, cấu trúc ống khi chế tạo (uốn, tiện, rèn, hàn nối,…)… đây là cơ sở để
chọn vật liệu và bề dày thích hợp cho ống làm việc an toàn. Ngoài ra, ống còn chịu áp
suất bên trong ống như: áp suất bơm, áp suất chất lưu, ứng suất biến dạng, nhiệt độ
thay đổi, những động tác ngẫu nhiên khác,… ống đẫn được xem như ống nằm ngang
nên tải trọng kéo nén do trọng lượng bản thân có thể bỏ qua, chỉ chú ý đến áp suất
trong ống. Trong tính toán công nghệ bao gồm:
- Tính toán bền
- Tính toán nhiệt
- Tính toán thủy lực
2.2.2.1 Tính toán bền
Chúng ta phải xác định được ngoại lực tác động lên đường ống khi làm việc rồi
chọn vật liệu và bề dày thích hợp để ống làm việc an toàn.