Tải bản đầy đủ
3 Công tác xây lắp tuyến ống trên biển

3 Công tác xây lắp tuyến ống trên biển

Tải bản đầy đủ

32
đường ống cần phải được nằm trên thiết bị cày, tuy nhiên chiều dài cáp kéo từ tàu đến
thiết bị cày không thể giảm được vì sẽ xuất hiện thành phần lực kéo thẳng đứng tác
dụng lên thiết bị cày. Trong trường hợp đó cần phải tính toán để tăng chiều dài đoạn
ống treo bằng cách tăng lực kéo hoặc buộc phao.

Hình 2.3: Sơ đồ lắp đặt đường ống dưới biển bằng phương pháp dùng tàu đặt ống
đồng thời với việc sử dụng thiết bị đào hào kiểu cày đất.
1 - Tàu đặt ống

2 - Đường ống

5 - Thiết bị đào hào kiểu cày đất

3 - Cáp kéo

6 - Hào chôn ống

4 - Đáy biển
7 - Bờ đất.

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. Khi nối cáp thẳng đứng từ thiết bị cày tới tàu, cáp kéo phải gồm một vài
đoạn dây nối với nhau bằng má kẹp để có thể tháo thiết bị cày ra và cẩu lên tàu.
Phương pháp tốt nhất là liên kết cáp kéo qua một block đặt trên thiết bị cày. Một
đầu cáp cố định trên tàu, còn đầu kia đưa qua block trên thiết bị cày và nối với tời kéo.
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. Tuy
nhiên trong trường hợp này cần có thêm một tời kéo vì tời của đường rải ống duy trì
việc kéo ống. Trước khi tiến hành công việc, đặt thiết bị đào hào lên sàn tàu đặt ống,
điều chỉnh vị trí các tấm trượt của gối đỡ phía trước để xác định độ sâu đào hào và rải
cáp kéo. Dùng cần cẩu của tàu đặt ống thả thiết bị đào hào xuống đáy biển khi điều
kiện thời tiết thuận lợi. Đặc biệt lưu ý khi kiểm tra vị trí của thiết bị đào hào (thiết bị

33
đào hào phải dựa trên các tấm trượt phía trước và trục của nó phải song song với tuyến
ống), việc thả cáp kéo vào giai đoạn đầu đào hào. Việc kiểm tra này do thợ lặn thực
hiện hoặc dùng thiết bị dưới nước. Tàu đặt ống dịch chuyển đồng thời với việc đào hào
và đặt ống xuống đáy hào. Có thể dùng máy đo độ sâu để kiểm tra việc đào hào và vị
trí đường ống trong hào. Để làm việc này, tàu cùng với máy đo độ sâu dịch chuyển
vuông góc với trục hào và ghi lại trong máy mặt cắt ngang hào, vị trí đất lở và vị trí
đường ống trong hào có thể dùng thiết bị dưới nước và ghi lại kết quả vào băng video.
Việc lắp đặt ống đồng thời chôn ống xuống đáy biển có thể được thực hiện bằng
phương pháp kéo ống theo đáy biển, sát đáy hoặc trong dạng ống cong đàn hồi. Trong
trường hợp này thiết bị đào hào được đặt trước đầu ống được kéo. Việc kéo những
đoạn ống dài đồng thời chôn ống xuống đáy biển có thể áp dụng để xây dựng các
tuyến đường ống chính, cũng như các đường ống nối giữa các giàn trong nội bộ mỏ.
Sơ đồ kéo ống đồng thời với việc đào hào bằng thiết bị kiểu cày được biểu diễn trên
(hình 3.4)

Hình 2.4: Sơ đồ lắp đặt đường ống dưới biển bằng phương pháp kéo ống đồng thời
với việc sử dụng thiết bị đào hào kiểu cày đất
1 - Tàu kéo 2 - Cáp kéo
5 - Cáp kéo

3 - Đáy biển

6 - Hào chôn ống

4 - Thiết bị đào hào kiểu cày đất
7 - Đường ống

8 - Bờ đất.

2.3.2 Các công đoạn thi công rải ống
Việc rải ống ngầm được thực hiện bằng tàu Nam Côn Sơn, các công đoạn chính
trên tàu rải ống bao gồm:
- Bước 1: Chuẩn bị mép vát
Mép vát đã được nhà sản xuất ống vát theo tiêu chuẩn, thường vát chữ V, góc vát
30 . Công việc chuẩn bị bao gồm mài sạch mép vát, sửa chữa những chỗ bị bóp méo
0

34
do quá trình vận chuyển để đảm bảo định dạng mép vát theo yêu cầu của quy trình
hàn. Nhược điểm là việc mài sạch phải sử dụng máy mài, thời gian kéo dài, đòi hỏi thợ
có tay nghề cao nếu không sẽ làm hỏng định dạng mép vát, gây khuyết tật mối hàn.
Người thợ phải làm việc với cường độ cao không duy trì được khả năng làm việc lâu
dài.
- Bước 2: Lắp ghép ống và hàn lớp lót
Thường dùng tời để ghép, không sử dụng định tâm hoặc sử dụng định tâm ngoài.
Nhược điểm là thời gian lắp phụ thuộc vào kỹ năng điều khiển tời và kinh nghiệm của
người lắp ghép. Nếu khe hở, mép cùn, độ lệch mép không chuẩn thì thời gian hàn sẽ
tăng lên, gây ra các khuyết tật tại lớp lót như không ngấu, lõm đáy.
- Bước 3: Hàn lớp giữa.
- Bước 4: Hàn lớp phủ.
- Bước 5: Kiểm tra mối hàn.
- Bước 6: Bọc chống ăn mòn
Bề mặt được làm sạch, được sơn lót và quấn băng keo bảo vệ.
2.3.3 Phương pháp thi công tuyến ống MSP6 – MSP4
* Số liệu tuyến ống thi công MSP6-MSP4
- Chiều dài tuyến ống : L = 1284 m
- Đường kính ngoài : De = 325 mm
- Chiều dày ống : δ = 16 mm
- Mác thép : CT20
- Áp suất thiết kế: P = 6 MPa
- Lưu lượng vận chuyển: Q = 7500 tấn/ngày đêm
- Độ sâu nước tính toán vùng thi công: 56 m
- Nhiệt độ môi trường nước biển: 40 oC.
* Số liệu địa chất, địa hình
- Tuyến đường ống có thể phải vượt qua các khu vực có địa hình phức tạp: hố
sâu, vỉa trầm tích, bậc thềm đáy... Trong phạm vi đồ án này ta chỉ tính toán tuyến
đường ống vượt qua hố sâu.
- Điều kiện địa chất: Lớp đất mặt đáy biển là sét mềm, có kháng cắt là 6,84 kPa
và có hệ số ma sát là µ = 0,3.

35
- Điều kiện địa hình đáy biển: Tuyến ống mà ta tính toán thi công nằm ở ngoài
khơi khu vực mỏ Bạch Hổ có địa hình đáy biển tương đối bằng phẳng, độ dốc đáy
biển θ ≈ 0.
2.3.4 Lựa chọn phương án thi công
Việc lựa chọn phương án thi công phải dựa trên điều kiện môi trường: độ sâu
nước, điều kiện địa chất đáy biển, địa hình nơi xây dựng, điều kiện về phương tiện thi
công hiện có, tính kinh tế của phương án thi công…
Trong điều kiện Việt nam do phương tiện thi công bị hạn chế, chúng ta hiện chỉ
có phương tiện chuyên dụng duy nhất phục vụ cho việc thi công thả ống là tàu rải ống
Nam Côn Sơn. Do đó trong đồ án này, ta chọn phương án thi công bằng tàu rải ống
Nam Côn Sơn, có sử dụng Stinger để rải ống.

Hình 2.5: Tàu rải ống Nam Côn Sơn
* Một số thông số tàu rải ống:
- Chiều dài: 110,3m
- Chiều rộng: 33,45m
- Mức nước cực đại: 3,74m
* Một số thông số của Stinger:
- Đặc điểm hình học: Cố định
- Bán kính cong Stinger: 192m

36
2.3.5 Quy trình thi công tuyến ống
* Quá trình thi công đầu ống:
- Khảo sát vị trí điểm đầu ống, neo cố định tàu cách giàn 40m
- Bố trí ròng rọc và tời điện theo vị trí thiết kế
- Luồn cáp dẫn hướng qua ròng rọc, sau đó nối chúng với phao hiệu nhờ thợ lặn
và cẩu
- Lắp đặt Stinger
- Hàn đầu kéo vào đầu ống
- Hàn các đoạn ống trên tàu, ống được đưa qua máng trượt và đi qua thiết bị kéo
căng Tensioner
- Dùng cẩu nâng cáp lên Stinger, kéo đầu cáp dẫn hướng về phía đầu kéo và
buộc đầu cáp dẫn hướng vào đầu kéo
- Tiếp tục đưa ống xuống biển thông qua Stinger
- Tàu rải ống vừa rải ống vừa tiến vào bờ
- Quá trình rải ống tiếp tục cho đến khi đến vị trí thiết kế.
* Quá trình thi công cuối ống
- Hàn đầu cuối của đường ống với đầu kéo và buộc cáp dẫn hướng vào đầu kéo
của ống.
- Dịch chuyển tàu rải ống Nam Côn Sơn liên tục về phía trước sao cho đầu cuối
của đường ống trượt xuống theo đường trượt của tàu và Stinger, trong khi vẫn duy trì
lực căng trên dây cáp.
- Tiếp tục dịch chuyển tàu rải ống về phía trước cho đến khi ống đến vị trí thiết
kế và toàn bộ dây cáp được nhả khỏi tời, sau đó gắn phao hiệu vào đầu cáp.

37

CHƯƠNG III
TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ CHO TUYẾN ỐNG MSP6 – MSP4
MỎ BẠCH HỔ
3.1 Thông số tuyến ống MSP6 – MSP4
Thi công lắp đặt ống là một bài toán rất phức tạp đòi hỏi tính chính xác cao, độ
tin cậy lớn, những sai sót trong quá trình này có thể dẫn tới những tác động không tốt
tới quá trình vận hành bình thường của cả tuyến ống hoặc làm tăng chi phí thi công
một cách đột ngột. Do quá trình thi công trên biển là một tổ hợp các công việc đòi hỏi
sự kết hợp của rất nhiều các phương tiện máy móc và con người, vì vậy sai sót trong
một quá trình bất kỳ sẽ kéo dài quá trình thi công tuyến ống.
- Đường kính ngoài của ống : De = 0,325 m
- Biên độ chiều d1 = 2,05m, chiều cao nước dâng d2= 1,25m
- Áp suất trong đường ống: P0tk = 6 MPa
- Chiều dày ống : δ = 16 mm
- Đường kính trong của ống : D = 0,293 m
- Trọng lượng riêng của khí: 148 kG/m3
- Trọng lượng riêng của dầu: 890 kG/m3
- Trọng lượng riêng của nước biển: 1025 kG/m3
- Trọng lượng riêng của bê tông: 3040 kG/m3
- Trọng lượng riêng của thép ống: 7850 kG/m3
- Trọng lượng riêng của hà bám: 1300 kG/m3
- Độ sâu mực nước tính toán: d = 56 m
- Chiều dày hà bám δ hb = 0,105 m
- Chiều dày lớp bê tông gia tải
3.2 Tính độ bền cho tuyến ống
Bề dày của ống ở trạng thái thi công
δ

tc

δ bt = 0.

= δ – δ ’ = 16 –16.5% = 15,2 mm.

38
Khả năng chịu áp lực trong của đường ống
+ Trạng thái giới hạn nổ:
D −δ
(Pli – Pe) . 2δ ≤ ku. σk

(3.1)

+ Trạng thái giới hạn đàn hồi:
D −δ
(Pli – Pe) . 2δ ≤ ks. σc

(3.2)

Trong đó:

Pli
: áp lực tính toán lên đường ống.
Pe
: áp lực thuỷ tĩnh min lên đường ống.
ks , ku : hệ số tra bảng 3.1 phụ thuộc cấp an toàn.
D
: đường kính ngoài của ống.
δ
: bề dày của ống (thi công).
Bảng 3.1. Hệ số cấp an toàn
Hệ số

Cấp an toàn

Thử áp lực
Thấp
T.Bình
Cao
ks
0,83
0,77
0,77
0,96
ku
0,72
0,67
0,64
0,84
0
2
Với: Pli = (1,1.P tk).1,05 = 1,1.6.1,05 = 6,93 MPa =70,686 kG/cm
Pe = γ.Δd = γ.(d - d1)= 1025.( 56 - 2,05).10-4 = 5,53 kG/cm2.
D = 325 mm.
ku = 0,84 (tra bảng 3.1).
δ = 16 mm.
ks = 0,96 (tra bảng 3.1).
325 − 16
D −δ
Suy ra: (Pli – Pe) . 2δ = (70,686 – 5,53). 2.15,2 = 629.2 kG/cm2.

ku. σk = 0,84.5300 = 4452 kG/cm2.
ks. σc = 0,96.4800 = 4608 kG/cm2.
Thỏa mãn (3.1) và (3.2).
Vậy đường ống đủ khả năng chịu áp lực trong trong trạng thái thử áp lực.
3.3 Tính toán nhiệt
Thông số nhiệt động của tuyến ống MSP6 - MSP4
- Nhiệt độ đầu vào và ra tương ứng: T1 = 500C; T2 = 200C; ∂ = 0,61
- Hệ số truyền nhiệt từ chất lỏng ra môi trường: K = 83,5
- Nhiệt dung riêng Cp = 7,15 J/kg.0K; G = 98 kg/s
Tính nhiệt độ tại khoảng cách 1284m để xác định vị trí đo nhiệt độ chất lỏng có
vượt quá giới hạn thiết kế của chất khí bắt đầu ngưng tụ.

dq = K .( t − t0 ) .π .De.dx