Đồ án công trình đường ống, bể chứa: Mẫu chuẩn và kinh nghiệm

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

http://www.ebook.edu.vn

MỤC LỤC SỐ LIỆU DẦU BÀI ............................................................................................................. 5 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MỎ BẠCH HỔ............................................... 5 I.GIỚI THIỆU CHUNG. ................................................................................................ 5 1.Tình hình khai thác dầu khí hiện nay..................................................................... 5 2.Các loại đường ống ................................................................................................... 5 2.1 Theo vùng sử dụng. ........................................................................................... 6 2.2 Theo vị trí lắp đặt. ............................................................................................. 6 2.3 Theo cấu tạo. ...................................................................................................... 6 2.4 Theo chất vận chuyển........................................................................................ 6 3.Cấu tạo đường ống. .................................................................................................. 6 3.1 Cấu tạo ống ngầm. ............................................................................................. 6 3.2 Cấu tạo ống đứng .............................................................................................. 7 II.TỔNG QUAN VỀ MỎ BẠCH HỔ. .............................................................................. 7 1.Công nghệ khai dầu khí ở mỏ BẠCH HỔ:............................................................. 7 1.1.Giai đoạn1: Thượng nguồn................................................................................. 8 1.2. Giai đoạn 2: Trung nguồn. .............................................................................. 8 1.3.Giai đoạn 3: Hạ nguồn ..................................................................................... 8 2. Giới thiệu các công trình khái thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ....................................... 9 2.1. Dàn khoan cố định MSP................................................................................... 10 2.2. Giàn nhẹ BK.................................................................................................... 11 2.3. Dàn công nghệ trung tâm CPT2. ...................................................................... 11 2.4. Hệ thống trạm rót dầu không bến UBN............................................................ 12 2.5. Hệ thống đường ống. ...................................................................................... 12 2.6. Giàn nén khí trung tâm CCP. ....................................................................... 13 2.7. Trạm nén khí nhỏ (MKS) .............................................................................. 14 III.GIỚI THIỆU TUYẾN ỐNG THIẾT KẾ............................................................... 15 CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TUYẾN ỐNG ......................................... 16 I. SỐ LIỆU ĐẦU VÀO. ................................................................................................. 16 1.Số liệu sóng. ............................................................................................................. 16 2. Số liệu dòng chảy. .................................................................................................. 16 3. Các thông số về độ sâu nước, biên độ triều, nước dâng, chiều dày hà bám và nhiệt độ chất vận chuyển. ......................................................................................... 16 3.Địa chất công trình. ................................................................................................ 17 4.Các thông số khác. .................................................................................................. 17 5. Mác vật liệu. ........................................................................................................... 17 6. Số liệu về tuyến ống. .............................................................................................. 17 7.Yêu cầu đề bài......................................................................................................... 18 II. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN ĐƯỜNG ỐNG CHỊU ÁP LỰC TRONG........................ 18 1.Công thức tính toán................................................................................................ 18 2. Tính toán. ............................................................................................................... 21 2.2.Trong điều kiện vận hành. .............................................................................. 24 3. Kết luận. ............................................................................................................ 25 III. KIỂM TRA ỔN ĐỊNH ĐÀN HỒI ĐƯỜNG ỐNG THEO DNV 2000................ 25 1. Kiểm tra mất ổn định cục bộ của tuyến ống. ...................................................... 25 1.1.Hiện tượng........................................................................................................ 25 1.2.Tính toán kiểm tra........................................................................................... 25 1.3.Kết luận. ........................................................................................................... 28

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 1

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

2. Kiểm tra điều kiện mất ổn định lan truyền của tuyến ống ................................ 28 2.1.Hiện tượng........................................................................................................ 28 2.2.Tính toán kiểm tra........................................................................................... 28 2.3.Kết luận. ........................................................................................................... 29 3. Kết luận. ................................................................................................................. 29

IV. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VỊ TRÍ CỦA ĐƯỜNG ỐNG DƯỚI DÁY BIỂN. 1. Hiện tượng...................................................................................................................... 29 2. Trình tự tính toán. ................................................................................................. 30 2.1 Lựa chọn lý thuyết sóng tính toán.................................................................. 30 2.2 Tính toán các đặc trưng sóng. ........................................................................ 31 2.4 Tính toán vận tốc sóng và dòng chảy............................................................. 33 3.1 Các thông số đầu vào....................................................................................... 33 3.2 Kết quả tính toán. ............................................................................................ 34 3.2.1 Khi tuyến ống hợp với hướng bắc môt góc α= 1800 . ........................... 34 3.2.2 Khi tuyến ống hợp với hướng bắc môt góc α= 1350 . ........................... 35 3.2.3 Khi tuyến ống hợp với hướng bắc môt góc α= 2700 . ........................... 35 4. Kết luận. ................................................................................................................. 36 V. XÁC ĐỊNH NHỊP TREO CHO PHÉP ĐỐI VỚI TUYẾN ỐNG. ............................. 36 1. Hiện tượng.............................................................................................................. 36 2.Các bài toán tính nhịp treo cho phép.................................................................... 37 2.1 Bài toán động:( Bài toán cộng hưởng dòng xoáy)......................................... 37 2.1.1.Điều kiện để không xảy ra hiện tượng cộng hưởng là........................... 37 2.1.3.Xác định tần số dao động riêng của ống................................................. 39 2.1.4.Xác định nhịp treo theo bài toán cộng hưởng dòng xoáy. .................... 39 2.1.5 Kết luận. .................................................................................................... 41 2.2. Bài toán tĩnh. ................................................................................................... 41 2.2.1.Bài toán bền do tải trọng tĩnh khi tuyến ống qua hố lõm. .................... 41 3. Bài toán qua đỉnh lồi. ............................................................................................ 45 4.Kết luận. .................................................................................................................. 45 VI. BẢO VỆ CHỐNG ĂN MÒN ĐƯỜNG ỐNG........................................................... 46 1. Tổng quan về chống ăn mòn cho tuyến ống............................................................ 46 1.1 Vai trò của chống ăn mòn trong thiết kế công trình đường ống biển................ 46 1.2 Môi trường gây ăn mòn đường ống. ............................................................. 46 2. Các phương pháp chống ăn mòn cho tuyến ống................................................. 47 2.1 Chống ăn mòn ngoài ống . ............................................................................. 47 2.1.1 Chống ăn mòn bị động. ............................................................................ 47 2.1.2 Chống ăn mòn bị động. ........................................................................... 49 2.1.3 Phương pháp bảo vệ kết hợp. .................................................................. 49 3. Phương án chống ăn mòn cho tuyến ống dẫn nước ép vỉa BK1-BK5..................... 50 3.1 Chống ăn mòn trong lòng ống. ....................................................................... 50 3.2 Chống ăn mòn ngoài ống................................................................................... 50 3.2.1 Thiết kế lớp sơn phủ chống ăn mòn........................................................ 50 3.2.2 Thiết kế bảo vệ chống ăn mòn điện hoá. .................................................... 50 3.2.2.1 Nguyên lý chống ăn mòn điện hoá................................................... 50 3.2.2.2. Tính toán, thiết kế hệ thống anode hy sinh. ................................... 52 3.2.2.2.1 Cơ sở tính toán............................................................................ 52 3.2.2.2.2 Thiết kế các thông số hệ thống Anode. ..................................... 55 3.2.2.2.3 Thiết kế, bố trí chi tiết Anode.................................................... 57 CHƯƠNG 3 : THI CÔNG TUYẾN ỐNG ....................................................................... 58

http://www.ebook.edu.vn

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 2

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

I. TỔNG QUAN VỀ THI CÔNG TUYẾN ỐNG BIỂN. ............................................ 58 1. Mục đích thi công đường ống biển....................................................................... 58 -Lựa chọn ra phương án thi công thích hợp nhất để vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cũng như giá trị kinh tế…............................................................................................ 58 2. Các phương pháp thi công đường ống biển. ....................................................... 58 3. Giới thiệu các phương pháp thi công đường ống hiện đang được áp dụng............. 58 3.1 Phương pháp thi công bằng xà lan thả ống( Lay – Barge Methode)................. 58 3.1.1 Phân loại. ................................................................................................... 59 3.1.2 Nguyên lý hoạt động và cấu tạo............................................................... 59 3.1.3 Ưu nhược điểm của phương pháp. ......................................................... 59 3.1.3.1 Ưu điểm. .......................................................................................... 59 3.1.3.2 Nhược điểm..................................................................................... 60 3.1.4 Phạm vi áp dụng. ...................................................................................... 60 3.2 Phương pháp thi công bằng xà lan có trống cuộn( Reel – Barge Methode)...... 60 3.2.1 Ưu điểm. .................................................................................................... 61 3.2.2 Nhược điểm. .............................................................................................. 61 3.2.3 Phạm vi áp dụng. ...................................................................................... 62 3.3. Phương pháp thi công kéo ống. ........................................................................ 62 3.3.1 Thi công bằng phương pháp kéo ống trên mặt nước. ........................... 62 3.3.1.1 Ưu điểm. .......................................................................................... 62 3.3.1.2 Nhược điểm..................................................................................... 62 3.3.1.3 Phạm vi áp dụng............................................................................. 63 3.3.2 Phương pháp kéo ống sát mặt( Below surface Tow). ............................ 63 3.3.2.2 Nhược điểm..................................................................................... 63 3.3.2.3 Phạm vi áp dụng............................................................................. 64 3.3.3 Phương pháp thi công kéo ống sát đáy biển( off Bottom Tow). ........... 64 3.3.3.1 Ưu điểm. .......................................................................................... 64 3.3.3.2 Nhược điểm..................................................................................... 64 3.3.3.3 Phạm vi áp dụng............................................................................. 64 II. PHƯƠNG ÁN THI CÔNG TUYẾN ỐNG DẪN NƯỚC ÉP VỈA TỪ BK1 SANG BK5. ................................................................................................................................ 65 1. phương án thi công. ............................................................................................... 65 III. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN ỐNG KHI THI CÔNG LẮP ĐẶT ỐNG. ........................... 65 1. Tính toán độ bền khi thi công thả ống. .................................................................... 65 1.1 Mô hình tổng quát của bài toán thi công thả ống. ........................................ 66 1.1.1 Đoạn cong lồi............................................................................................. 66 1.1.2 Đoạn cong lõm........................................................................................... 66 2. Tính toán độ bền của tuyến ống khi thi công lắp đặt. ........................................ 66 2.1 Tính toán đoạn cong lồi................................................................................... 66 2.2. Tính toán đoạn cong lõm. ................................................................................. 68 2.2.1 Các phương pháp giải đoạn cong lõm. ................................................... 68 2.2.2 Phương pháp dầm tuyến tính. ................................................................. 68 2.3 Kết luận. ........................................................................................................... 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................. 72 PHỤ LỤC 1 : TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VỊ TRÍ TUYẾN ỐNG. .................................... 73

2. Tính toán các thông số của sóngvà vậ tốc sóng dòng chảy hiệu quả và tính khối lượng yêu cầu................................................................................................. 74 2.1 Lựa chọn lý thuyết sóng tính toán.................................................................. 74 PHỤ LỤC 2 : TÍNH ỔN ĐỊNH ĐOẠN CONG LÕM. ................................................... 79

http://www.ebook.edu.vn

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 3

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

http://www.ebook.edu.vn

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 4

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC VIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN ĐƯỜNG ỐNG-BỂ CHỨA BỘ MÔN KTXD CTB-ĐOBC

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ , THI CÔNG ĐƯỜNG ỐNG DẪN NƯỚC ÉP VỈA ĐOẠN ỐNG BK1-BK5

Tên tuyến ống Mã

Loại đường ống

BK1-BK5 Nước ép vỉa SỐ LIỆU DẦU BÀI Chiều dày (m) 1875 Đường kính (mm) 356 áp suất Pd (at) 310 8

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MỎ BẠCH HỔ

I.GIỚI THIỆU CHUNG. 1.Tình hình khai thác dầu khí hiện nay.

Nhu cầu tiêu thụ sản phẩm dầu khí tăng nhanh kéo theo đó là các dự án khai thác dầu khí trên biển. Trên thế giới các tuyến ống đã được xây dựng trên vịnh Mêxico, biển Bắc, Địa Trung Hải, Australia, Đông Nam A, Mỹ La Tinh...... với quy mô, độ sâu nước lớn, kích thước đường ống tăng cùng khoa học kỹ thuật phát triển đi kèm công trình đường ống từ đó phát triển theo rất nhanh .Điển hình là các thiết bị thi công thả ống, công nghệ gia tải cho ống, công nghệ nối ống .....v.v.

Tại Việt Nam, tuyến ống đầu tiên được lắp đặt bởi xí nghiệp liên doanh VietsovPetro khi xây dựng mỏ Bạch Hổ. Đến nay, trên thềm lục địa nước ta đã có hàng ngàn kilômet đường ống các loại, trong đó có cả đường ống mềm và các đường ống có kích thước lớn đưa khí vào bờ với chiều dài lên đến vài trăm kilômet.

http://www.ebook.edu.vn

Hiện nay chúng ta đang xây dựng nhà máy lọc dầu Dung Quất để chế biến dầu thô thành các sản phẩm thiết yếu phục vụ một phần nhu cầu tiêu dùng và các sản phẩm dầu mỏ cũng như khí đốt. Vì vậy ngành dầu khí của nước ta đang đẩy mạnh tiến trình khai thác thu gom các sản phẩm để đưa vào chế biến phục vụ nhu cầu thiết yếu của đất nước. 2.Các loại đường ống Có nhiều cách phân loại đường ống khác nhau

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 5

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa 2.1 Theo vùng sử dụng. +Đường ống biển +Đường ống trên bờ 2.2 Theo vị trí lắp đặt. +Đường ống trên dàn +Đường ống ngầm +Rier (ống đứng) 2.3 Theo cấu tạo. +Đường ống cứng +Đường ống mềm 2.4 Theo chất vận chuyển. +Đường ống dẫn dầu +Đường ống dẫn khí +Đường ống dẫn gaslift +Đường ống dẫn nước ép vỉa +Đường ống dẫn hỗn hợp dầu khí 3.Cấu tạo đường ống. Gồm các bộ phận sau: ống ngầm, ống đứng, Van ngầm và một số bộ phận phụ trợ khác như mối nối, vỏ bọc chống ăn mòn, bê tông gia tải, anode hy sinh... 3.1 Cấu tạo ống ngầm.

-Ống thép là bộ phận chính của đường ống chế tạo sẳn 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: 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 epoxi hay nhựa đường.

-Lớp bê tông gia tải: Chiều dày 4cm-10cm có tác dụng tăng trọng lượng để đảm bảo ổn định vị trí cho đường ống (Trọng lượng riêng 3040kG/m3). 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.

http://www.ebook.edu.vn

-Mối nối: Các đoạn 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

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 6

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa 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 anode hy sinh) là thiết bị chống ăn mòn điện hoá được gắn cố định trên ống. Protector nhiều hình dạng khác nhau phổ biến là dạng bán khuyên có chiều dày phù hợp với lớp bê tông gia tải. 3.2 Cấu tạo ống đứng .

-Ống đứng được đặt trong vùng chụi 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. Một số công trình gần đây ứng dụng công nghệ ống mềm. Đường ống mềm được là 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 củng như giá thành cao hơn nhiều so với ống cứng thông thường. II.TỔNG QUAN VỀ MỎ BẠCH HỔ.

Công nghệ khai thác dầu khí trên thế giới nói chung, ở Việt Nam và ở

Giai đoạn 3: -Phân phối

Giai đoạn 1: -khảo sát,thăm dò

Giai đoạn 2: -Khai thác -Chứa đựng -Vận chuyển

http://www.ebook.edu.vn

Mỏ Bạch Hổ là mỏ lớn nhất Việt Nam và cũng là mỏ Việt Nam trực tiếp khai thác. Mỏ nằm ở phía nam thềm lục địa Việt Nam nằm trong lô 09 -1 thuộc bể trầm tích Cửu Long cách thành phố Vũng Tàu 120 km do Xí nghiệp liên doanh dầu khí VietsoPetro khai thác. Tháng 6 năm 1986 dòng dầu khí đầu tiên được khai thác trong tầng trầm tích Mioxen của mỏ Bạch Hổ. Năm 1987 phát hiện dầu khí trong tầng trầm tích Oligoxen và đặc biệt năm 1988 phát hiện dầu khí trong tầng đá móng Granite nứt nẻ. Tổng trữ lượng dầu khí thu hồi được do khai thác cùng với dầu của toàn mỏ khoảng 31.8 tye m3 khí đồng hành của mo Bạch Hổ được đưa vào sử dụng cho các công trình cảu nhà máy Bà Rịa từ tháng 5 năm 1995 và cho nhà máy Phú Mỹ 2,1 từ tháng 2 năm 1997 và tương lai là các khu công nghiệp của Vũng Tàu như Vedan, Kidwell… 1.Công nghệ khai dầu khí ở mỏ BẠCH HỔ: mỏ Bạch Hổ nói riêng đều phải trai qua ba công đoạn sau đây:

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 7

-Thời kỳ khai thác sơ cấp là thời kỳ đầu khi mà áp lực ở giếng là đủ lớn

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa 1.1.Giai đoạn1: Thượng nguồn. Là giai đoạn khảo sát và thăm dò dầu khí, bằng các phương pháp kỹ thuật người ta có thể xác định được chính xác nơi nào có dầu và trữ lượng là bao nhiêu. Từ đó người ta đi đến quyết định có khai thác hay không, nếu trữ lượng đủ lớn để khai thác thì tai đó các công trình khai thác dầu khí như các hệ thống dàn khoan và hệ thống đường ống sẽ được xây dựng. 1.2. Giai đoạn 2: Trung nguồn. Ở giai đoạn này các sản phẩm sẽ được khai thác và vận chuyển đến những nơi sử lý như các dàn trung tâm, các dàn công nghệ,hoặc chúng được đưa đến các bể chứa thông qua hệ thống đường ống. ở giai đoạn khai thác nó sẽ được phân thành hai thời kỳ khai thác khác nhau đó là: để đẩy sản phẩm dầu khí lên đến nơi chế biến. -Thời kỳ khai thác thứ cấp là thời kỳ mà giếng không còn đủ áp lực để đẩy sản phẩm dầu khí đến nơi chế biến. Nhưng trữ lượng của nó vẫn còn khá lớn có thể vẫn tiếp tục khai thác được. Khi đó người ta sử dụng công nghệ bơm nước ép vỉa với áp lực đủ mạnh xuống giếng để tiếp tục khai thác. 1.3.Giai đoạn 3: Hạ nguồn -ở giai đoạn này các sản phẩm dầu mỏ sau khi đã được chế biến nó sẽ được đưa đến nhưng trung tâm tiêu thụ như những trạm dót dầu không bến hoặc là nhứng cảng dầu nhờ hệ thống đường ống.

http://www.ebook.edu.vn

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 8

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa 2. Giới thiệu các công trình khái thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ.

SƠ ĐỒ XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÁC CÔNG TRÌNH KHAI THÁC DẦU KHÍ Ở MỎ BẠCH HỔ HIỆN NAY

http://www.ebook.edu.vn

Để phục vụ cho khoan thăn dò và khai thác dầu khí ngoài biển ở mỏ Bạch Hổ, Xí nghiệp liên doanh VietsoPetro đã xây dựng ở đây một hệ thống các công trình bao gồm: Dàn công nghệ trung tâm CTP, dàn khoan cố định MSP, dàn nhẹ BK, trạm rót dầu không bến UBN, các tuyến đường ống nội mỏ. Hiện nay, mỏ Bạch Hổ có:

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 9

- Một dàn công nghệ trung tâm CPT2 đã được dử dụng. - 10 giàn MSP (MSP 1; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11). - 09 dàn BK: BK1, BK2, BK3, BK4, BK5, BK6, BK7, BK8, BK9.

- Dàn nén khí lớn, dàn nén khí nhỏ, dàn bơm nước, dàn ép vỉa, dàn người

Mỗi chân đế có 8 ống chính (đường kính 812.8x20.6). Phần dưới của

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa - 3 trạm rót dầu không bến UNB1,UNB 2, UNB 4. ở, các cầu dẫn… Ngoài ra mỏ Bạch Hổ còn có hệ thống đường ống bao gồm: - 22tuyến ống dẫn nước ép vỉ với tổng chiều dài 43.041 km. - 24 tuyến ống dẫn dầu với tổng chiều dài 77.72682 km. -14 tuyến ống dẫn khí với tổng chiều dài 37.346 km. - 18 tuyến ống dẫn Gaslift với tổng chiều dài 38.729 km. - 18 tuyến ống dẫn hỗn hợp dầu, khí với tổng chiều dài 42.899 km. Tổng chiều dài toàn bộ tuyến ống ngầm tại mỏ Bạch Hổ tính đến năm 2000 là 196.70082 km. Hiện nay, Xí nghiệp liên doanh VietsoPetro đang cải tạo các dàn MSP trước đó và lắp đặt thêm các thiết bị khai thác, xây dựng và lắp đặt thêm các thiết bị khai thác, xây dựng thêm một số dàn nhẹ. 2.1. Dàn khoan cố định MSP. Giàn khoan cố định MSP là dàn khoan cố định. Trên dàn cốt trí tháp khoan di động có khả năng khoan ở nhiều giêng khoan. Về mặt công nghệ, MSP có thể khoan, khai thác và xử lý. Hệ thống công nghệ trên dàn cho phép đảm nhiệm nhiều công tác, từ xử lý sơ bộ sản phẩm dầu khí cho đến tách lọc sản phẩm dầu thương phẩm, xử lý sơ bộ khí đồng hành. Mức độ xử lý tuỳ thuộc vào hệ thống thiết bị trên từng dàn. Sản phẩm dầu khí được xử lý trên MSP có thể là từ các giếng khoan của nó hoặc được thu gom từ dàn nhẹ BK. Về mặt cấu tạo dàn khoan gồm có phần móng cứng, khối chân đế và phần kết cấu thượng tầng. Chân đế gồm hai khối nối với nhau bắng sàn chịu lực (MSF) ở phía trên và cố định xuống đáy biển bằng các cọc. Khối chân đế là kết cấu thép không gian là từ thép ống. Thượng tầng có cấu trúc modul được lắp ghép trên sàn chịu lực. chân đế ở từng cọc trụ chính có 2 ống dẫn hướng cho cọc phụ.

http://www.ebook.edu.vn

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 10

Móng khối chân đế là các cọc thép đường kính 720x20mm. Cần đóng

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Các phần tử cấu thành mạng Panel và ống giằng ngang của chân đế là từ các ống có đường kính 426x12mm đến 720x16 mm. Những chỗ tiếp giáp với đáy biển cọc chính và cọc phụ được trang thiết bị bơm trám xi măng. Modul chịu lực (sàn chịu lực MSF) là các dầm thép tổ hợp. Do điều kiện thi công ngoài biển nên kết cấu này chia làm 3 phần riêng biệt, 2 trong số đó đặt hẳn lên các trụ đỡ còn phần tử thứ 3 chịu lực dùng đỉng suất đặt các thùng chứa cới các chức năng khác nhau cần thiết cho quy trình công nghệ thực hiện trên dàn. tất cả 16 cọc chính và 32 cọc phụ. Kết cầu thượng tầng cảu MSP đưcợ thực hiện theo thiết kế 16716 của trung tâm thiết kế Corall (Liên Xô cũ) gồm những Block và modul riêng được chia làm 2 tầng và được trang bị những thiết bị công nghệ cần thiết. Thành phần của kết cấu thượng tầng gồm có tổ hợp khoan khai thác, năng lượng và khu nhà ở. 2.2. Giàn nhẹ BK. Dàn nhẹ BK là dàn nhỏ nhẹ không có tháp khoan. Công tác khoan sẽ do tàu khoan tự nâng thực hiện. Dàn BK có các thiết bị công nghệ ở mức tối thiểu để đo lưu lượng và tách nước sơ bộ. Sản phẩm từ BK sẽ được dẫn bằng đường ống về MSP hoặc dàn công nghệ trung tâm để xử lý. Trên dàn không có người ở.

- Về mặt kết cấu, phần chân đế giàn BK là kết cấu giàn khung thép không

gian có một mặt thẳng đứng, được cấu tạo từ thép ống có đường kính khác nhau. Chân đế có 4 ống chính. Hệ thống móng cọc gồm 4 cọc chính đường kính 720x20mm và 8 cọc phụ,

Thượng tầng có dân bay trực thăng, các thiết bị công nghệ, mày phát điện.

Tổ hợp dàn công nghệ trung tâm gồm có: - Giàn công nghệ. - Giàn mini số 2 – BK. - Cẩu nối các đường ống và dây dẫn. - Cơ cấu đuốc với các đường ống tựa trên các Block chân đế.

- Thu gom tách lọc các sản phẩm từ các giếng ở dàn nhẹ BK và các dàn

http://www.ebook.edu.vn

2.3. Dàn công nghệ trung tâm CPT2. Chức năng chính của CTP là: MSP ở vòm trung tâm và vòm Nam mỏ Bạch Hổ và các mỏ khác.

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 11

- Xử lý dầu thô thành dầu thương phẩm và bơm đến các trạm rót dầu

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa không bến UNB1,UNB 2, UNB 3, UNB 4. - Xử lý nước thải theo tiêu chuẩn quốc tế và thải chúng xuống biển. - Xử lý sơ bộ khí đồng hành và đưa chúng vào các trạm nén khí. Vị trí của dàn công nghệ trung tâm được xác định bởi các KCĐ hiện có và kết cấu bên trên của CPT2 vẫn được sử dụng để khai thác giếng khoan đến tầng phong hoá tạm thời. 2.4. Hệ thống trạm rót dầu không bến UBN. Dầu thô từ các giàn MSP, BK về dàn CTP để xử lý thành dầu thương phẩm sau đó chúng được bơm đến các tàu trở dầu. Nhờ các trạm rót dầu không bến UBN các thiết bị chuyên để tiếp nhận dầu. - Bể trao đổi nhiệt dạng tấm phẳng (dầu- dầu) - Bể trao đổi nhiệt dạng tấm phẳng (dầu –nước) - Hệ thống khử nước bằng điện có khối đốt nóng và phân li. - Hệ thống phân li kiêu tháp. - Khối chứa và chuyển hoá sản phẩm (chất khử nhũ và kìm hãm ăn

mòn).

Hệ thống hiện có được hình thành theo từng giai đoạn theo mức độ thăm

- Tất cả các đường ống ngầm được sử dụng với áp suất dưới 100atm và

http://www.ebook.edu.vn

Ngoài ra trạm còn có các thiết bị đo và kiểm tra cần thiết, hệ thống van áp lực, hệ thống tín hiệu báo hiệu sự cố và phòng cháy đảm bảo vận hành hữu hiệu hệ thống tiếp dầu. 2.5. Hệ thống đường ống. dò và tương ứng với việc phát triển xây dựng mỏ. Đến nay, bm đã có hơn 200km đường ống. Các ống chính được sử dụng để xây dựng là những ống có đường kính ngoài 253x16mm và D219x12mm. Được xác định theo GOST 9731-74 và được luyện theo GOST 1050-74. Các giải pháp chính trong thiết kế đường ống ngầm. - Nguyên tắc chính để xác định lưu lượng là cần đảm bảo vận chuyển không ngừng sản phẩm từng giếng khoan với chi phí thấp nhất về vật tư và năng lượng. Chi phí vật tư xác định bởi tổng chiều dài đường ống, đường kính ống và chiều dai ống. Chi phí năng lượng được xác định bơi áp suất cần thiết để bơm vận chuyển. để đảm bảo vận chuyển không ngừng cần phải có đường ống dự phòng và hệ thống đường ống khép kín. Trong trường hợp cần thiết đường ống dự phòn còn cho phép tăng lưu lượng cận chuyển của hệ thống. nhiệt độ 1000c.

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 12

- Chống ăn mòn cho ống bằng cách sơn phủ lên bề mặt ống lớp sơn

- Các số liệu ban đầu của ống được xác định theo độ nhớt cực đại của

- Với hệ thống thu gom vận chuyển dầu đã tách khí cần thiết phảI thiết

CPP là bộ phận cơ bản trong hệ thống vận chuyển khí ở mỏ Bạch Hổ và

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa - Do khả năng kỹ thuật của Xí nghiệp liên doanh VietsoPetro và chiều dài của các tuyến ống không lớn nên việc sử dụng vùi ống là không kinh tế. Sự ổn định của đường ống ngầm dưới đáy biển nhờ trọng lượng bản thân của ống. epoxi và gắn các Protector. - Từ yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm sau khi đi và ra khỏi đường ống ngầm trong thời gian hiện nay cũng như nhiệt độ thực tế của sản phẩm trong đó đường ống ngầm không được bọc cách nhiệt. - Ống đứng của các đường ống đang vận chuyển được chế tạo từ các loại ống dùng để xây phần tuyến. Khi đặt ống đứng vào kết cấu để đứng cố định được thì dùng nẹp cứng và nửa cứng. - Việc vận chuyển sản phẩm theo hệ thống đường ống ngầm nhờ áp suất của máy bơm ly tâm (đối với dầu), áp suất bình tách khí (đối với khí) và áp suất của vỉa (đối với hỗn hợp dầu khí). Chính vì vậy việc xác định khả năng vận chuyển của tuyến ống giữa vai trò quan trọng. nhũ tương, nước dầum hay hỗn hợp khí với khả năng vận chuyển được. kế phù hợp với sức chịu tảI của trạm rót dầu không bến. - Hệ thống thu gom khí với áp suất tách lọc cấp 1 là 16 at thì khí được thu gom từ các dàn cố định đến các trạm nén khí không cần sử dụng máy nén khí. Các khí ở cấp lọc liên tiếp theo được nén tới 16 và đưa vào hệ thống thu gom khí. 2.6. Giàn nén khí trung tâm CCP. đưa khí đồng hành vào bờ. * Vị trí: - Công trình đứng tách riêng trong khu vực của dàn công nghệ trung tâm (CTP2) thuộc phía nam mỏ và có liên quan công nghệ với CTP2. Thông qua dàn ống đứng bằng cẩu nổi. * Công dụng: - Nén khí đồng hành tại mỏ Bạch Hổ đảm bảo lưu lượng và áp suất khí đưa vào bờ tiêu thụ 12.5 Mpa đến hệ thống gaslift và các nhu cầu cho bản thân.

http://www.ebook.edu.vn

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 13

MKS là bộ phận cơ bản của hệ thống vận chuyển khí mỏ Bạch Hổ đảm

- Trạm đứng độc lập trong khu vực MSP4 mỏ Bạch Hổ và có quan hệ

- Thu gom, vận chuyển sản phẩm từ các giếng khai thác. - Xử lý dầu - Tiếp nhận và đo lường dầu. - Hệ thống phục vụ khai thác thứ cấp.

- Đo được sản phẩm khai thác. - Phân bố các dòng dầu, khí theo tính chất lý hóa và theo đường ống

- Tách các sản phẩm của giếng. - Tính toán khí theo hướng dẫn.

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Trạm nén khí trung tâm bao gồm hệ thống nén khí áp lực cao (Pbx = 1.0 Mpa) và hệ thống nén khí áp lực thấp (Pbx=0.095 Mpa). 2.7. Trạm nén khí nhỏ (MKS) bảo việc đưa khí đồng hành vào hệ thống gaslift. * Vị trí: công nghệ với MSP4 thông qua OBI cầu nối. * Công dụng: - Nén khí đồng hành khu vực bắc mỏ Bạch Hổ đảm bảo việc chuyển khí đến hệ thống gaslift cho sử dụng bản thân và trong trường hợp cần thiết đưa vào bờ. 3. Những yêu cầu đối với việc thiết kế và quy hoạch hệ thống khai thác mỏ. Thiết kế xây dựng khu mỏ khai thác dầu khí cần được xem như là một tổ hợp công nghệ đồng nhất đảm bảo thu nhận được sản phẩm có chất lượng đạt yêu cầu với chi phí cho thu gom khai thác, xử lý và vận chuyển là thấp nhất. * Hệ thống này bao gồm các quy trình công nghệ. * Các công trình công nghệ thu gom và vận chuyển sản phẩm của các giếng dầu cần phải: công nghệ. * Những yêu cầu cơ bản để thiết kế và khai thác hệ thống thu gom bao

gồm.

http://www.ebook.edu.vn

- Sơ đồ công nghệ khai thác cần phải phù hợp với điều kiện khí hậu, địa hình, địa vật của vùng mỏ và các tính chất lý hoá của sản phẩm các giếng khai thác.

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 14

- Các thiết bị công nghệ (bơm nén khí, đo, tách) phải có khả năng hóa cải

- Các hệ thống thu gom cần phải cho phép tiến hành hiệu qủa chống các

Tuyến ống thiết kế lá tuyến ông dẫn nước ép vỉa từ giàn nhẹ BK1 sang

-Chiều dài tuyến ống là L = 1875 m. -Đường kính ống D = 356 mm. -Áp suất Pd =310 at. -Độ sâu nước khu vực tuyến ống đi qua d0 = 52 m. -Biên độ triều d1=2.05 m, chiều cao nước dâng d2= 1.25 m và chiều dày

-Nhiệt độ của nước vận chuyển trong ống là 40 0C. -Vật liệu làm ống là X46 có SMTS = 434 Mpa, SMYS = 317 Mpa. -Tuyến ống đặt ở nơi có địa chất là đất sét có sức kháng cắt 6.84 kPa,

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa - Phương pháp khai thác được lựa chọn nhằm đảm bảo chỉ tiêu thiết kế , khai thác mỏ. được. - Các hệ thống thu gom cần phải có khả năng cho phép tiến hành nhanh chóng và kinh tế công việc hoà cải, xây dựng lại hay thay đổi hình dạng những phần riêng biệt, đồng thời thay đổi các thông số quy trình công nghệ cho phù hợp với các điều kiện thay đổi với quy trình khai thác. sự cố mà không phải sửa chữa đáng kể. Trong thiết kế hệ thống thu gom cần phải thấy trước khả năng quá tải của một số đường ống công nghệ ở những giai đoạn khai thác khác nhau mà thiết kế ống chính với hệ số n=1.5 theo công suất thiết kế. Đường ống của hệ thống thu gom cần có những đoạn dự bị, những đường vòng khép kín để thay đổi dòng đi theo hướng khác. III.GIỚI THIỆU TUYẾN ỐNG THIẾT KẾ. giàn nhẹ BK5 nằm trong khu vực của mỏ Bạch Hổ với các thông số sau: hà bám là 10.5 cm . hệ số ma sát là 0.3.

http://www.ebook.edu.vn

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 15

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TUYẾN ỐNG

I. SỐ LIỆU ĐẦU VÀO. 1.Số liệu sóng. Bảng 1.5.a: Chiều cao sóng đáng kể Hs so với chu kỳ lặp N năm:

N NE E SW W NW Hướng S SE Thông số

Chu kỳ lặp 100 năm 10 năm 8.6 9.8 6.5 8.7 5.6 9.3 4.4 8.1 7.2 9.7 5.5 8.4 4.5 9.1 4.8 8.0 6.6 8.9 4.1 7.6 7.0 9.2 5.0 8.6 6.0 9.0 6.1 8.5 7.7 9.4 4.9 8.0 Hs(m) Tz(m) Hs(m) Tz(m)

2. Số liệu dòng chảy. Bảng1.5.b: Vận tốc dòng chảy đáy (cách đáy 1 m),m/s.

N NE E SW W NW Hướng S SE

Vận tốc(cm/s)

Chu kỳ lặp 100 năm 0.51 0.75 0.73 0.93 0.89 0.65 0.70 0.85

0.76 0.86 0.65 0.99 0.84 0.72 0.58 0.60 Vận tốc(cm/s) Chu kỳ lặp 10 năm

3. Các thông số về độ sâu nước, biên độ triều, nước dâng, chiều dày hà bám và nhiệt độ chất vận chuyển.

Phụ lục 2 Bảng 2. Các thông số về độ sâu nước, biên độ triều, nước dâng,

chiều dày hàbám và nhiệt độ chất vận chuyển B2.1

1 34 2 36 3 40 4 42 5 44 6 48 7 50 8 52 9 54 10 56

1.15 2.14 1.42 2.55 1.67 1.8 1.95 2.05 1.1 1.25

1.8 1.93 2.15 1.15 1.42 1.3 1.55 1.25 2.05 1.95

http://www.ebook.edu.vn

Nhóm Độ sâu nước (m) Biên độ triều (m) Nước dâng(m)

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 16

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

7.7 195 4.5 45 7.0 160 5.5 75 8.4 80 3.0 6.2 9.4 10.5 12 25 30 55 115 40

Hà bám (cm) Nhiệt độ ( 0C)

3.Địa chất công trình. Phụ lục 3 Địa chất công trình +A : Cát hạt mịn : cỡ hạt d50 = 0.135(mm); + B : Sét mềm: Kháng cắt 6.84 kPa

Hệ số ma sát 0.3

+ C : Sét cứng: Kháng cắt 8.00kPa Hệ số ma sát 0.22 4.Các thông số khác. Phụ lục 4 Các thông số khác + 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 + Sai số chiều dày do chế tạo: -5% - 10% 5. Mác vật liệu. Bảng 4. Mác vật liệu

Vật liệu A X42 C X52 D X56 E X60 B X46

F X65

6. Số liệu về tuyến ống. Phụ lục 5. Số liệu về tuyến ống B5.1

Tên tuyến ống

Mã

Loại đường ống Nước ép vỉa Nước ép vỉa Nước ép vỉa Gaslift

http://www.ebook.edu.vn

MSP1 – BK1 BK2 – BK5 BK5 – BK4 MSP11 – MSP9 MSP11– MSP9 Nước ép vỉa MSP9 – MSP10 Khí 1 2 3 4 5 6 Chiều dài (m) 1600 1947 2150 2760 2740 2340 Đường kính (mm) 219 324 356 219.1 273.1 324 áp suất Pd (at) 270 225 210 188 310 50

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 17

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

RB – BK6 BK1-BK5 BK8-BK4 Gaslift N−ớc ép vỉa Gaslift 7 8 9 1965 1875 3000 219 356 325 188 310 90

7.Yêu cầu đề bài. Phụ lục 6

MÃ ĐỀ BÀI

Số liệu mực nước, hà bám, nhiệt độ B2.1 Số liệu tuyến ống B5.1 Số liệu sóng, dòng chảy 1.5a, 1.5b 49CB1

B2.1 B5.2 49CB2

1.1a, 1.1b

Số liệu tuyến, vật liệu, địa chất và hiệu chỉnh số liệu sóng dòng chảy của mỗi nhóm như sau:

Vật liệu Địa chất

Nhóm

Mã tuyến Chiều cao sóng (m) 0 +.5 +.8 +1.1 +1.4 -.5 -.8 -1.1 -1.4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Dòng chảy (m/s) 0 -1 -.2 -.3 -.4 +.1 +.2 +.3 +.4 A B C D E F A B C A B C A B C A B C 1 2 3 4 5 6 7 8 9

II. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN ĐƯỜNG ỐNG CHỊU ÁP LỰC TRONG

Theo DNV, Submarine pipeline systems 2000.

1.Công thức tính toán.

- Theo DnV2000 độ bền của ống chịu áp lực được kiểm tra bởi công

http://www.ebook.edu.vn

thức 5.14:

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 18

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

−

≤

P li

P e

tP ( 1 ) b γγ . m SC

* Các đại lượng trong công thức 5.14 được xác đinh theo DnV như sau:

- γSC: Là hệ số an toàn phụ thuộc vào cấp an toàn lấy theo bảng 5-5. - γm: Là hệ an toàn theo cấp được lấy theo bảng 5-4.

- Pli: Áp lực cục bộ trong điều kiện có sự cố tại điểm tính toán

Pli = Pinc + ρcont.g.h = Pd.γinc + ρcont.g.h

Trong đó:

- Pd: Là áp lực thiết kế. Pd=310(at)

- γinc: Là hệ số áp lực sự cố. Theo DnV 2000 γinc=1.05÷1.10. Ở đồ án này

ta lấy γinc=1.10 cho tất cả các trường hợp

-h = do

h : chiều cao cột chất lỏng vận chuyển tính từ điểm tính toán đến điểm quy ước xác đinh Pd, không liên quan đến mực nước - ρcont: Là mật độ chất chứa trong ống. Như vậy trong đồ án này ρcont=1025kG/m3 ( mật độ của nước biển).

- g: là gia tốc trọng trường. g = 9.81(m/s2).

- Pe: Là áp lực ngoài ( Trong trường hợp này tính với Pmin) được xác định

theo công thức:

Pe= γ. h.

- γ: Là trọng lượng riêng của nước biển. γ =1025kG/m3

- h: là chiều cao mực nước thấp nhất :

http://www.ebook.edu.vn

+ Thử áp lực :

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 19

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

h = d0 –d1- η.Hmax = 52-2.05- 0.5*5.4 = 47.25 (m)

+Vận hành :

h = d0 –d1- η.Hmax = 52-2.05- 0.5*7.5 = 46.2 (m)

- Pb(t1): Là áp lực phục hồi được xác định theo công thức :

Pb(x)=Min[Pb,s(x);Pb,u(x)].

Trong đó:

+Pb,s(x): Đặc trưng cho khả năng chống áp lực trong của đường ống theo

TTGH chảy dẻo,được xác định theo công thức :

.2 x xD −

. Pb,s(x)=

+Pb,u(x): Đặc trưng cho khả năng chống áp lực trong của đường ống

P x ( ) , b u

f u 1.15

2 x D x −

2 3

theo TTGH phá vỡ,được xác định theo công :

Trong đó:

ƒy : Ứng suất chảy dẻo của vật liệu ống

ƒu : Ứng suất kéo của vật liệu ống

Được xác định theo bảng 5-2:

- fy=(SMYS –fy,temp).αU

- fu=(SMTS –fu,temp).αU αA

- fy,temp, fu,temp: Là các giá trị giảm ứng suất chảy dẻo và giá trị

giảm ứng suất kéo do nhiệt độ.

http://www.ebook.edu.vn

- SMYS : Ứng suất chảy dẻo nhỏ nhất của vật liệu

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 20

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

- SMTS : Ứng suất kéo nhỏ nhất của thép ống

Được tra trong bảng 12-4 tương ứng với thép API X46

- αU: Là hệ số cường độ vật liệu lấy trong điều kiện thông thường. αU = 0.96

- αA: Là hệ số kể đến sự làm việc không đẳng hướng của vật liệu(ở đây ta coi như vật liệu làm việc đẳng hướng). αA = 1

- x: Chiều dày t1hoặc t2 (Tuỳ vào các trường hợp làm việc cụ thể của

tuyến ống).

Ổn định tổng thể t1 t1= t- tfab t1 = t – tfab - tcorr Mất ổn định cục bộ t2 t2 = t t2 = t - tcorr

Thử áp lực Vận hành 2. Tính toán. * Tính áp lực ngoài

Thử áp lực Vận hành

0 4.74 Pe (KG/cm2)

* Tính áp lực cục bộ trong điều kiện có sự cố

Thử áp lực Pli (KG/cm2) 356.47578

Vùng 1 339.75

Vận hành Pli(KG/cm2) Vùng 2 339.75

* Tính các hệ số đặc trưng của vật liệu

Các giá trị được tính trong bảng sau

http://www.ebook.edu.vn

Thép API X46

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 21

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

SMYS (KG/cm2) SMTS (KG/cm2) ftemp ((KG/cm2) fy (KG/cm2) fu (KG/cm2)

3170 4340 0 3043.2 4166.4

* So sánh Pb,s(x) và Pb,u(x) :

2 3

uf 1.15

2 3

Đặt

B .

Pb,s(x)=

2. x D x− 2. x D x−

Pb,u(x)=

Bảng tính hệ số A và B

A 3513.9847 3513.9847 3513.9847 B 4183.4298 4183.4298 4183.4298 Min(A,B) 3513.9847 3513.9847 3513.9847

2.x D x−

Suy ra Min(Pb,x(x);Pb,u(x)) = Pb,s(x) = 3513.98*

γsc Vừa 1,138 Cao 1,308 Thấp 1,046

1,14 1,04 1,26 * γm = 1.15 cho các trạng thái SLS, ULS, ALS (Trạng thái giới hạn ,cực hạn và khi xảy ra sự cố). * Xác định hệ số γsc : Bảng 5-5 Cấp an toàn Áp lực trong Trường hợp khác

http://www.ebook.edu.vn

Để biết được đoạn đường ống ta đang thiết kế thuộc loại cấp an toàn nào, chủ yếu dựa vào vị trí đoạn ống và chất vận chuyển bên trong. Ta xác định cấp an toàn từ các bảng 2-1, bảng 2-2, bảng 2-3 và bảng 2-4.

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 22

Đối với đồ án đang thiết kế, chất vận chuyển là chất lỏng. Thuộc loại

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa chất không cháy. Nó thuộc nhóm A trong bảng 2-1. phải tính cho cả 2 vùng riêng rẽ. Vùng 1: Là vùng không có sự hoạt động thường xuyên của con người. Vùng 2: Là vùng Riser, vùng gần dàn, có sự hoạt động thường xuyên của con người. Căn cứ vào mức độ phân tích về rủi ro có thể xẩy ra mà vùng 2 được tính kéo dài ra khỏi dàn đoạn bao nhiêu. Trong đồ án đang thiết kế vùng 2 được xác định là vùng Riser và vùng ống ngầm từ dàn trở ra 500m. * Phân loại cấp an toàn: Bảng 2-3:

Đối với đồ án đang thiết kế tuyến ống nằm ở cả vùng 1 và vùng 2. Ta

Cấp an toàn

Thấp

Trung Bình

Cao

Định nghĩa. Khi xẩy ra rủi ro mức độ ảnh hưởng tới con người ít, ảnh hưởng môi trường không nghiêm trọng, ảnh hưởng thấp đối với kinh tế. Thường phân loại cho trạng thái lắp đặt Khi xẩy ra rủi ro mức độ ảnh hưởng tới con người lớn, ảnh hưởng tới môi trường nghiêm trọng, rất ảnh hưởng đối với kinh tế hoặc hậu quả chính trị. Thường phân loại cho trạng thái vận hành đối với vùng bên ngoài dàn. Khi xẩy ra rủi ro mức độ ảnh hưởng tới con người lớn, ảnh hưởng tới môi trường nghiêm trọng, hậu quả to lớn đối với kinh tế hoặc chính trị. Thường phân loại cho trạng thái vận hành đối với vùng 2.

* Phân loại cấp an toàn : Bảng 2-4:

Giai đoạn Loại chất A,C Loại vị trí Loại chất B,D và E Loại vị trí

Tạm thời Vận hành 2 Thấp Trung Bình 1 Thấp Thấp 2 Thấp Cao

1 Thấp Trung Bình Suy ra trong đồ án này hệ số γsc được lấy theo 4 trường hợp

http://www.ebook.edu.vn

Lắp đặt Vận hành

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 23

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

Vùng1. Vùng2 Vùng1 Vùng2

Thấp 1,046 Thấp 1,046 Thấp 1,04 Trung Bình 1,14

−

≤

Từ công thức kiểm tra:

P li

P e

.2 t 1 tD −

1 SC γγ . m

( 1 ) tP b γγ . m SC

= .

2.1 Trong điều kiện thử áp lực tại nhà máy Pe = 0.

Trong trạng thái thử áp lực, áp lực được thử cao hơn áp lực thiết kế,

phụ thuộc cấp an toàn khi vận hành.

Với cấp an toàn thấp trong khi vận hành bình thường.

Plt = 1.03xPli

Suy ra

2x D x−

≥ 0.1202

*3513.98 ≥ (351.25-0)*1.046*1.15

2x D x−

=> 17.63349.x ≥ D

=> x ≥ 0.05671D =20.19 (mm)

Chiều dày ống t1 = t – tfab

=> t = 20.19 + 20.19*0.05 = 21.20 (mm)

2.2.Trong điều kiện vận hành. * Đối với vùng 1 :

2x D x−

≥ 0.11468

*3513.98 ≥ (339.75-4.74)*1.046*1.15

2x D x−

=> 2.11468.x ≥ 0.11468.D

http://www.ebook.edu.vn

=> x ≥ 0.05423D =19.31 (mm)

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 24

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa Chiều dày ống t1 = t – tfab - tcorr * Đối với vùng 2 :

=> t = 19.31 + 19.31 * 0.05 +2 = 22.28 (mm)

2x D x−

≥ 0.12477

*3513.98 ≥ (339.75-4.74)*1.138*1.15

2x D x−

=> 2.12477.x ≥ 0.12477.D

=> x ≥ 0.0587D =20.90(mm)

=> t = 20.90 + 20.90 * 0.05 +2 = 23.95 (mm)

Chiều dày ống t1 = t – tfab - tcorr => tmax = 23.95 (mm) 3. Kết luận. Chọn chiều dày ống là t = 24(mm); D = 356 (mm)

III. KIỂM TRA ỔN ĐỊNH ĐÀN HỒI ĐƯỜNG ỐNG THEO DNV 2000

1. Kiểm tra mất ổn định cục bộ của tuyến ống.

1.1.Hiện tượng.

Mất ổn định cục bộ là hiện tượng xảy ra khi áp lực ngoài lớn hơn áp lực trong ống. Khi đó, trong ống sẽ xuất hiện ứng suất vòng mang dấu âm. Nếu ứng suất vòng đủ lớn làm cho ống bị bóp méo, dẫn đến mất ổn định cục bộ của tuyến ống.

1.2.Tính toán kiểm tra.

≤

P e

.1.1

P c γγ . m

Điều kiện gây mất ổn định cục bộ của tuyến ống theo DnV_2000 là:

http://www.ebook.edu.vn

Trong đó:

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 25

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa độ sâu nước lớn nhất: h = d0 + d1 + d2 + η.Hmax.

- Pe: Là áp lực ngoài lớn nhất . Trong trường hợp này phải tính với h là

-Trường hợp thi công :

h = 52+2.05+1.25+0.7x5.4 =59.08(m)

Pe = 1025x59.08 = 60557 kG/m2 = 6.0557 kG/cm2

-Trường hợp vận hành :

h = 52+2,05+1,25+0,7x7,5 =60,55(m)

Pe = 1025x60,55 = 62063,75 kG/m2 = 6.206 kG/cm2

(

).(

)

−

P c

P el

P p

fPPP . c el

D t

- Pc: Là áp lực gây mất ổn định cục bộ được xác định theo công thức [5.18 T38] DNV

min

Trong đó:

max − D

<0.5% - fo: là độ ô van của ống. Theo DnV_2000 thì: fo=

Trong đồ án này ta lấy f0 = 0.005

- t2:Chiều dày tính toán của ống, không tính đến sai số do chế tạo

-Đối với trường hợp thi công thử áp lực: t2 = t

-Đối với các trường khác : t2 = t - tcorr

t=24(mm)

Trường hợp vận hành

Trường hợp thi công t2 = 24(mm) t2 = 22 (mm)

- D = 356 (mm) là đường kính ống.

http://www.ebook.edu.vn

- Pel : xác định theo công thức 5.19 tiêu chuẩn DnV_2000

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 26

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

E (2

)

t 2 D 2 ν−

. Pel =

+ E=2.1x106kG/cm2: Là môdun biến dạng đàn hồi của vật liệu.

+ ν=0.3 Là hệ số possion của vật liệu làm ống.

Trường hợp thi công Pel =1414.14 (kG/cm2) Trường hợp vận hành Pel = 1089.2 (kG/cm2)

- Pp: xác định theo công thức 5.20 tiêu chuẩn DnV_2000

P p

.2 α . f y

fab

2. Dt

- αfab: là hệ số kể đến công nghệ chế tạo ống.Tra bảng 5-3.

Bảng 5-3:

Đoạn hàn nối Hàn nối mở rộng.

Đoạn liền 1.00 0.93 0.85. Ống αfab

ở đây ta đang kiểm tra cho các đoạn ống liền. αfab = 1,00.

Trường hợp thi công Pp = 410.32 (kG/cm2) Trường hợp vận hành Pp = 376.13 (kG/cm2)

Sau khi tính toán được kết quả của Pel, Pp trong các trường hợp ta dùng tính Pc và so sánh điều kiện ở công thức (5-22)

2 = 0

Kết quả tính toán Pc theo công thức (5-18) bài toán giải phương trình bậc ba ta lấy ngiệm sau dùng để kiểm tra:

3 – Pel*Pc

2 –(Pp

2 +Pel*Pp*f0*D/t2)*Pc+Pel*Pp

http://www.ebook.edu.vn

Trường hợp thi công Pc= 389.85 (kG/cm2) Trường hợp vận hành Pc=354.25(kG/cm2)

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 27

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ theo công thức (5-22)

Cùng với các hệ số được lấy ở bài toán kiểm tra áp lực trong ta dùng

Kết quả kiểm tra

.1.1

Pe =6,07 kG/cm2.

cP γγ . SC m Vùng 1

Trạng thái Vùng 2

Thi công

Vận hành 308,02 kG/cm2. 279.89 kG/cm2 308,02 kG/cm2. 257.27 kG/cm2

1.3.Kết luận.

Với chiều dày ống t = 24 (mm) ống không bị mất ổn định cục bộ

2. Kiểm tra điều kiện mất ổn định lan truyền của tuyến ống

Điều kiện để tuyến ống không bị mất ổn định lan truyền được kiểm tra

≤

P e

P pr . γ γ m SC

2.1.Hiện tượng. Là hiện tượng xảy ra khi áp lực ngoài lớn hơn áp lực trong ống.Khi đó ,trong ống sẽ xuất hiện ứng suất vòng mang dấu âm.Nếu ứng suất vòng đủ lớn làm cho ống bị bóp méo , dẫn đến mất ổn định cục bộ của tuyến ống. 2.2.Tính toán kiểm tra. theo công thức ở mục 510 quy phạm DnV_2000

- Ppr: Là áp lực giới hạn gây mất ổn định lan truyền, được xác định như

5.2

(

t 2 ) D

Ppr = 35.fy.αfab. và fy=3043.2 (kG/cm2)

Các đại lượng còn lại giải thích như mục 1 ở trên.

http://www.ebook.edu.vn

Trường hợp thi công Trường hợp vận hành

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 28

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

Ppr=125.69 (kG/cm2) Ppr=101.12 (kG/cm2)

Cùng với các hệ số được lấy ở bài toán kiểm tra áp lực trong ta dùng kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ theo công thức (trang39 TCDnV_2000)

P pr . γ γ m SC Vùng 1

Trạng thái Vùng 2

Thi công

Vận hành 109.24 kG/cm2. 87.88 kG/cm2 109.24 kG/cm2. 80.78 kG/cm2

Trạng thái Pe Vùng 1 Vùng 2

Thi công

Vận hành 6.06 kG/cm2. 6.21 kG/cm2 6.06 kG/cm2. 6.21 kG/cm2

Từ bảng trên ta thấy Pe luôn luôn nhỏ hơn Ppr tức là ống không bị mất ổn định cục bộ lan truyền.

2.3.Kết luận.

Với chiều dày ống t=24 mm ống không bị mất ổn định lan truyền

3. Kết luận.

Bề dày đường ống được chọn thiết kế cho tuyến ống là t=24 mm, đều thỏa mãn các bài toán về ổn định cục bộ cũng như bài toán ổn định cục bộ lan truyền.

IV. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VỊ TRÍ CỦA ĐƯỜNG ỐNG DƯỚI DÁY BIỂN. 1. Hiện tượng.

Ống sau khi được dải xuống biển theo tuyến thiết kế có thể bị dịch chuyển dưới tác động của sóng, dòng chảy,...Gây mất ổn định vị trí và có thể dẫn đến bị hư hỏng, do đó phải kiểm tra điều kiện ổn định của ống trong cả trạng thái lắp đặt và trong trạng thái khai thác.

Ống bị mất ổn định là do các lực thuỷ động

http://www.ebook.edu.vn

- FD- Là lực cản vận tốc.

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 29

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

- FI- Là lực cản gia tốc.

- FL- Là lực nâng.

.5.0 ρ=

F D

2eUCD . . D

CD . .

)(4/

ρ=

. D .( π

F I

.5.0 ρ=

F L

UCD . L

-FD; FI; FL được xác định như sau:

Trong đó:

- ρ: trọng lượng riêng của nước.

- D: đường kính ống.

- CL: là hệ số cản lực nâng . - CD: là hệ số cản vận tốc

- CM: là hệ số cản gia tốc.

Thực hiện tính toán lực thuỷ động đôi với hướng sóng ta được:

W s

F I β

. F F + + μ D L sin . os c + μ β

Trọng lượng yêu cầu của đường ống được xác định theo công thức sau:

2. Trình tự tính toán.

2.1 Lựa chọn lý thuyết sóng tính toán.

Căn cứ vào các tỷ số:

d/gT2 và H/ gT2.

http://www.ebook.edu.vn

Chu kỳ Thông số Hướng

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 30

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

N NE E SE S SW W NW lặp

Hs(m) 7.5 4.5 6.1 3.4 5.5 5.9 4.9 6.6 100 năm Tz(m) 9.8 9.3 9.7 9.1 8.9 9.2 9 9.4

Hs(m) 5.4 3.3 4.4 3.7 3 3.9 5 3.8 10 năm Tz(m) 8.7 8.1 8.4 8.6 8 7.6 8.5 8

0.059 0.065 0.060 0.068 0.071 0.067 0.070 0.064 100 năm

0.008 0.005 0.007 0.004 0.007 0.007 0.006 0.008

0.074 0.086 0.080 0.088 0.098 0.076 0.078 0.088 10 năm

0.007 0.005 0.006 0.006 0.005 0.005 0.007 0.006 Tỷ số d/ g.T2 Tỷ số H/ g.T2

Theo kết quả tra theo đồ thị 3.5 trang 36 (Offshore Pipeline Design, Analysis, and Methods). Tất cả các hướng sóng đều phải tính theo lý thuyết sóng Stock 2. Theo yêu cầu đồ án ta tính theo lý thuyết sóng Stock 5.

).tanh(2.

d Lπ /

a C a C +

2.2 Tính toán các đặc trưng sóng.

. g T 2. π 2.3 Tính toán vận tốc và gia tốc sóng.

Cosn .

xk .(

t .). ω

−

F n

+Profil:

∑ .

1 k

= 1

F1 = a. F2 = a2.F22 + a4.F24 .

F3 = a3.F33 + a5.F35 .

F4 = a4.F44

F5 = a5.F55.

http://www.ebook.edu.vn

k.H = 2.[a+ a3.F33 + a5.(F35 + F55)].

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 31

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa +Vận tốc:

)

]

Cosn .

xk .(

t .). ω

−

ω ∑ . k

[ dzknCh (. Shn

+ dk ..

1 =

R Sinh k x ( .

. ).

−

tω

∑ .

k C . 2

1 =

+Gia tốc:

F22, F24, F33, F35, F44, F55, gọi là các thông số hình dáng của sóng phụ

thuộc d/L, tra trong bảng 3.3 trang 73 (Môi trường biển).

Gn ( n= 1 ÷ 5) xác định như sau:

G1 = a.G11 + a3.G13 + a5.G15 .

G2 = 2(a2.G22 + a4.G24 ).

G3 = 3(a3.G33 + a5.G35 ). G4 = 4a4.G44. G5 = 5a5.G55.

1 + V2

Rn ( n= 1 ÷ 5) xác định theo biểu thức:

1 – 2.U1. U3 – 2.V1.V3.

R1 = 2.U1 - U1. U2 – U2. U3 – V1.V2 – V2.V3. R2 = 4.U2 – U2

2– 4.U1. U3+ 4.V1.V3.

2 + 2.V2

R3 = 6.U3 – 3.U1. U2 + 3.V1.V2 – – 3.U1. U4 - 3.V1.V4. R4 = 8.U4 – 2.U2

R5 = 10.U5– 5.U1. U4 – 5.U2. U3 + 5.V1.V4 + 5.V2.V3 .

)]

dzknCh (.[ + dknSh )..(

)]

dzknSh (.[ + dknSh )..(

Các giá trị Un ( n=1 ÷ 5) và Vn ( n=1 ÷ 5) tính theo biểu thức:

Vận tốc truyền sóng C:

http://www.ebook.edu.vn

C=[(g/k).(1+a2.C1 + a4.C2 )th(k.d)]1/2.

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 32

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

Tần số vòng ω:

ω = C.k

2.4 Tính toán vận tốc sóng và dòng chảy.

Vận tốc sóng và dòng chảy được chiếu lên phương vuông góc trục ống

(thực hiện trong chương trình Excel).

Sau tính toán ta được vận tố sóng và dòng chảy là Uo.

286

778

).(

yD /

)

2 U e =

2.5 Tính toán vận tốc sóng và dòng chảy hiệu quả.

Ue- Vận tốc hiệu quả.

D-Đường kính ống.

yo-Độ cao tại vị trí tính toán vận tốc, trong đồ án tính với yo = 1 m.

Re =

DUe . ν

2.6 Tính toán hệ số Reynolds.

υ = 0,929.10-6.

2.7 Tính toán các hệ số CD, CL, CM.

Căn cứ vào giá trị Reynolds, theo bảng 3.2 trang 43 (Offshore Pipeline

Design, Analysis, and Methods).

3. Kết quả tính toán, kiểm tra.

Do đường ống có 2 trạng thái làm việc là khi thi công và lúc khai thác

do đó.Do đó ta cũng phải tính ổn định cho đường ống theo 2 trường hợp

riêng. Với chú ý: do vận tốc hiệu quả và hệ số Reynolds phụ thuộc vào D do

đó ở mỗi trường hợp phải tính riêng các đặc trưng.

3.1 Các thông số đầu vào.

* Số liệu về tuyến ống :

-Chiều dài tuyến ống L = 1875 m

Dống(m). tống(m). tbêtông(m). thà(m).

http://www.ebook.edu.vn

0,356 0,024 0 0,105

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 33

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

-Ở trạng thái lắp đặt ống chưa có hà bám và ăn mòn. -Ở trạng thái vận hành ống có hà bám và ăn mòn.

Đường kính ống

0,356 (m) 0,566 (m) Thi công Vận hành

* Các số liệu về môi trường : -Số liệu về dòng chảy :

Vận tốc dòng chảy đáy (cách đáy 1 m),m/s

Hướng dòng chảy

N NE E SE S

SW W 1

Chu kỳ lặp 10 năm 100 năm 0.81 1.05 1.03 1.23 1.19 0.95 1.06 1.16 0.95 1.29 1.14 1.02 0.88 NW 1.15 0.9

-Số liệu về sóng : N 7.5 9.8 5.4 8.7 S 5.5 8.9 3 7.6 E 6.1 9.7 4.4 8.4 SE 3.4 9.1 3.7 8 NE 4.5 9.3 3.3 8.1 SW W NW 6.6 4.9 5.9 9.4 9 9.2 3.8 5 3.9 8 8.5 8.6

Chu kỳ lặp Hướng Hs(m) 100 năm Ts(s) Hs(m) 10 năm Ts(s) 3.2 Kết quả tính toán. -Khi tuyến ống được xây dựng tuyến ống sẽ không là một đường thẳng mà có dạng đường cong không đều do vậy trong giới hạn của đồ án này ta chia ra làm 3 vùng để tính toán và kiểm tra ổn định vị rtí của tuyến ống. 3.2.1 Khi vùng 1 của tuyến ống hợp với hướng bắc môt góc α= 1800 .

-Kết quả tính toán kiểm tra bài toán ổn định vị trí theo các hướng sóng và dòng chảy tương ứng với trường hợp tuyến ống hợp với hướng bắc môt góc α= 1800

Hướng

http://www.ebook.edu.vn

N NE E SE S Trường hợp thi công Wđô1=94.48 (kG/m) Wyc1(kG/m) 10.35 25.33 48.38 25.66 2.94 Trường hợp vận hành 212.66(kG/m) Wyc2(kG/m) 26.15 44.27 88.91 45.00 7.43

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 34

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

SW W NW 28.01 51.09 25.81 50.59 94.12 45.36

Theo kết quả tính toán thì ống đảm bảo điều kiện ổn định vị trí mà ta

không phải bọc bê tông . * Nhận xét :

Hướng W là hướng có áp lực sóng và dòng chảy lên tuyến ống là lớn

nhất 3.2.2 Khi vùng 2 tuyến ống hợp với hướng bắc môt góc α= 1350 .

-Kết quả tính toán kiểm tra bài toán ổn định vị trí theo các hướng sóng và dòng chảy tương ứng với trường hợp tuyến ống hợp với hướng bắc môt góc α= 1350

Hướng

N NE E SE S SW W NW Trường hợp thi công Wđô1=94.48 (kG/m) Wyc1(kG/m) 31.64 4.61 20.89 43.99 23.53 7.03 29.88 44.23 Trường hợp vận hành 212.66(kG/m) Wyc2(kG/m) 59.10 11.65 35.30 80.53 40.04 17.77 54.93 80.99

Theo kết quả tính toán thì ống đảm bảo điều kiện ổn định vị trí mà ta

không phải bọc bê tông . * Nhận xét :

Hướng NW là hướng có áp lực sóng và dòng chảy lên tuyến ống là lớn

http://www.ebook.edu.vn

nhất 3.2.3 Khi vùng 3 tuyến ống hợp với hướng bắc môt góc α= 2700 .

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 35

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

-Kết quả tính toán kiểm tra bài toán ổn định vị trí theo các hướng sóng và dòng chảy tương ứng với trường hợp tuyến ống hợp với hướng bắc môt góc α= 2700

Hướng

N NE E SE S SW W NW Trường hợp thi công Wđô1=94.48 (kG/m) Wyc1(kG/m) 54.34 25.33 7.29 25.66 40.63 28.01 8.75 25.81 Trường hợp vận hành 212.66(kG/m) Wyc2(kG/m) 100.20 44.27 18.43 45.00 74.12 50.59 22.12 45.36

Theo kết quả tính toán thì ống đảm bảo điều kiện ổn định vị trí mà ta

không phải bọc bê tông . * Nhận xét :

Hướng N là hướng có áp lực sóng và dòng chảy lên tuyến ống là lớn

nhất 4. Kết luận.

-Tuyến ống thoả mãn bài toán ổn định vị trí mà ta không cần bọc thêm

bê tông cho tuyến ống.

-Trong tính toán ta thấy hướng N là hướng có áp lực sóng và dòng chảy

lên tuyến ống là lớn nhất.

V. XÁC ĐỊNH NHỊP TREO CHO PHÉP ĐỐI VỚI TUYẾN ỐNG.

1. Hiện tượng.

http://www.ebook.edu.vn

Nhịp treo là hiện tượng đoạn đường ống không còn tiếp xúc với mặt đất do các nguyên nhân khác nhau, như do hiện tượng địa hình lồi lõm, hiện tượng ống đi qua các chướng ngại vật, hoặc sự biến đổi địa hình do sóng cát, xói ngầm …

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 36

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

Nhịp treo cho phép là chiều dài nhịp tối đa mà đường ống có thể đảm

bảo độ bền, độ ổn định.

2.Các bài toán tính nhịp treo cho phép.

-Bài toán tĩnh.

-Bài toán động.

Trong khuôn khổ môn học cũng như đồ án này ta xét bài toán nhịp treo

chịu tải trọng tĩnh và bài toán nhịp treo chịu cộng hưởng dòng xoáy.

2.1 Bài toán động:( Bài toán cộng hưởng dòng xoáy).

Khi dòng chảy chảy vuông góc với ống thì dòng chảy bị rối và mất ổn

định, tạo ra dòng xoáy phía sau thành ống.

Dòng xoáy dẫn đến sự biến đổi có chu kỳ của áp lực thuỷ động tác

dụng lên ống và làm cho ống rung động.

Hiện tượng này sẽ nguy hiểm nhất khi tần số dao động riêng của ống

trùng với tần số dao động của dòng xoáy và gọi là hiện tượng cộng hưởng.

0.7

≤

2.1.1.Điều kiện để không xảy ra hiện tượng cộng hưởng là.

Trong đó:

- fs: là tần số dao động của dòng xoáy.

SV dc D

-fn: là tần số dao động riêng của ống. 2.1.2. Xác định tần số dao động của dòng xoáy.

Trong đó:

http://www.ebook.edu.vn

-D: đường kính ngoài của ống.

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 37

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

Đường kính ống

0.356 m 0.566 m Thi công Vận hành

S =

75,0)

21,0 DC (

-S: là số Strouhal.

-V: vận tốc dòng chảy đáy lớn nhất .

1.29 m/s 1.29 m/s Vận tốc dòng chảy đáy lớn nhất . Thi công Vận hành

-CD: Hệ số cản vận tốc phụ thuộc Re.

Xác định hệ số Reynolds theo vận tốc sóng ,dòng chảy hiệu quả lớn

R e

6 −

V D . dc 0,929.10

nhất đã tính trong mục ổn định vị trí.

Vận tốc hiệu quả dòng chảy

1.29 m/s 1.29 m/s Thi công Vận hành

Hệ số Reynolds thu được

494338 785942 Thi công Vận hành

Hệ số cản vận tốc thu được

0.7 0.7 Thi công Vận hành

Số Strouhal

0.2744 0.2744 Thi công Vận hành

http://www.ebook.edu.vn

-Tần số dao động của dòng xoáy:

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 38

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

0.994 0.625 Thi công Vận hành

f n

EI M

C 2= L

2.1.3.Xác định tần số dao động riêng của ống.

Trong đó:

- EI: độ cứng của ống.

- L: chiều dài nhịp ống.

- M: tổng khối lượng tham gia dao động/chiều dài. (Khối lượng bản

thân và chất vận chuyển).

- C: hệ số phụ thuộc liên kết ở đầu nhịp. Với hai đầu khớp C1 = 1,57;

hai đầu ngàm C2 = 3,5. Ta sẽ tính toán cho các trường hợp

2.1.4.Xác định nhịp treo theo bài toán cộng hưởng dòng xoáy.

Bài toán cộng hưởng dòng xoáy phụ thuộc lớn vào khối lượng đơn vị

ống và đường kính ngoài , do đó được tính với 2 trường hợp.

-Trường hợp lắp đặt .

-Trường hợp vận hành.

-Từ điều kiện đảm bảo không xảy ra cộng hưởng fs≤0,7.fn. ta tìm được

chiều dài nhịp treo lớn nhất không xảy ra cộng hưởng dòng xoáy.

-Với ống thiết kế : D0 = 0,356 m, t=0,024 m, bê tông bọc 0 m, hà bám

0,105 m.

Tính khối lượng.

http://www.ebook.edu.vn

Khối lượng ống được xác định theo công thức.

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 39

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

(

−

D ii

) ρ i

π = ∑ . 4

.[(

(

2. ) )].7850

kg m / .

−

π 4

Khối lượng ống thép :

.[(

)

].2500

t 2.

kg m / .

−

π 4 Khối lượng hà bám:

.[(

)

(

)

t .2

mkg / .

−

]. ρ ha

π 4

Khối lượng bê tông bọc:

2 t 2. ) .

kg m / .

−

cvc

π 4

Khối lượng chất vận chuyển:

D .

mkg / .

. ng ρ n

π 4

Khối lượng nước kèm:

Tuỳ theo từng trường hợp mà sẽ có khối lượng của hà bám, chất vận

S =

75,0

21,0 DC ( ) 7.0≤

f n

chuyển hay không.

C 2= L

EI M

Khối lượng M (kG/m)

114.88 264.24 Thi công Vận hành

7.0

(

L =→

.7,0 f

EI M

http://www.ebook.edu.vn

Cho:

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 40

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

Chiều dài

Thi công Vận hành L1 (m) 16.68 24.65

Nhịp treo lớn nhất cho phép của đường ống theo điều kiện cộng hưởng

cho các trường hợp là: L min= 16.7 (m)

2.1.5 Kết luận.

Chiều dài nhịp treo lớn nhất cho phép đối với ống là : L = 16.7 (m)

2.2. Bài toán tĩnh.

2.2.1.Bài toán bền do tải trọng tĩnh khi tuyến ống qua hố lõm.

Xác định các thông số đặc trưng của tuyến ống:

1 3

EI W

⎞ ⎟ ⎠

⎛ ⎜ ⎝

Chiều dài đặc trưng:

=σ C

EC L

Ứng suất đặc trưng:

=β

T . CLW

Lực kéo không thứ nguyên

Trong đó:

+E: modun biến dạng đàn hồi của vật liệu làm ống.

+EI: Là độ cứng của ống.

http://www.ebook.edu.vn

+W: là trọng lượng của ống trong nước.

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 41

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

+C:bán kính ngoài của ống.

+T:lực kéo ống: Giá trị của T phụ thuộc vào biện pháp thi công:

4): Momen quán tính của ống.

T =12 (T).

+I= (π/64).(D4 – Di

+D; Di – lần lượt là đường kính trong và đường kính ngoài của ống.

-Để xác định chiều dài lớn nhất của nhịp treo thì ta cho ứng suất xuất

hiện trong nhịp (σm ) bằng ứng cho phép của thép [σ].

[σ] = η.SMYS.

[σ] = 0.96x317x105 = 3043.2x105N/m2 ) = σm

-Xác định nhịp lớn nhất theo ứng suất lớn nhất xuất hiện trong ống khi

đi đi qua hố lõm:

L cL

112,0

.(98,10

)

.(71,16

)

.(11,10

)

−

σ m σ c

L cL

σ m σ c

bằng công thức -Từ tỷ số (σm/σc ) ta xác định tỷ số

* Trường hợp lắp đặt :

4 ) ]

[1 ( −

-Khối lượng ống trong nước : W = 1148.8 (N/m)

. D π 64

D i D 0

-Mômen quán tính

D0 (m) 0.356 Di (m) 0.308 I (m4) 3.47*10-4

-Chiều dài đặc trưng:

http://www.ebook.edu.vn

I (m4) W (N/m) E (N/m2) Lc (m)

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 42

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

3.47*10-4 39.87 1148.8 2.1*1011

-Ứng suất đặc trưng:

σc (m) 9.38*108

C (m) 0.178 Lc (m) 39.87 E (N/m2) 2.1*1011

-Lực kéo không thứ nguyên

β 2.62

T (N) 1.2*105 W (N/m) 1148.8 Lc (m) 39.87

= 0.346

σ m σ c

0.835

≤

-Xác định tỷ số

L L c

σ m σ c

x 16.71 (

)

x 10.11 (

)

0.112 10.98 +

−

= 2.26

L L c

σ m σ c

( với 0 ) - Ta áp dụng công thức sau để tính tý số

-Vậy L = 2.26*39.87 = 90.15 (m)

= 2.26 tra theo đường β= 2.62 ta có kết

-Xác định độ võng giữa nhịp :

L L c

+Sử dụng đồ thị 3.21 . Từ

= 0.06 ==> δ= 0.06*39.87=2.39 (m)

δ cL

quả :

* Trường hợp vận hành

4 ) ]

[1 ( −

-Khối lượng ống trong nước : W = 2642.4 (N/m)

. D π 64

D i D 0

-Mômen quán tính

http://www.ebook.edu.vn

D0 (m) 0.356 Di (m) 0.308 I (m4) 3.47*10-4

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 43

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

-Chiều dài đặc trưng:

I (m4) 3.47*10-4 Lc (m) 30.20 W (N/m) 2642.4 E (N/m2) 2.1*1011

-Ứng suất đặc trưng:

σc (m) 1.24*109

C (m) 0.178 Lc (m) 30.20 E (N/m2) 2.1*1011

-Lực kéo không thứ nguyên

β 1.50

T (N) 1.2*105 W (N/m) 2642.4 Lc (m) 30.20

= 0.2459

σ m σ c

0.835

≤

-Xác định tỷ số

σ m σ c

L L c

x 16.71 (

)

x 10.11 (

)

0.112 10.98 +

−

= 1.95

L L c

σ m σ c

( với 0 ) - Ta áp dụng công thức sau để tính tý số

-Vậy L = 1.95*30.20 = 58.95 (m)

= 1.95 tra theo đường β= 1.5 ta có kết

-Xác định độ võng giữa nhịp :

L L c

+Sử dụng đồ thị 3.21 . Từ

= 0.016 ==> δ= 0.016*30.20 = 0.48 (m)

δ cL

quả :

SMYS

σ σσ σ η

−

≤

L H

* Kiểm tra ứng suất chính nhỏ hơn ứng suất cho phép .

http://www.ebook.edu.vn

Trong đó :

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 44

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

(

)

min

9 2.1*10 (

N m /

)

σ H

P D t − 0 h t 2

310*10 (0.356 0.024) − 2*0.024

min

3043.2*10

9 3.047 *10 (

N m /

)

σ L

σ m

N A

12*10 0.025

3043.2*10

Vậy :

mσ =

cmσ = 2695.8*106 (N/m2)<

( N/m2)

* Kết luận :

Vậy chiều dài nhịp lớn nhất để ống không bị phá hỏng là:

0.48(

δ = min

L=min(L1, L2)=58.95 (m) và

3. Bài toán qua đỉnh lồi.

= 0.2459 vàβ= 1.5 ta thu được

Theo tài liệu Offshore Pipeline Design Alalysis and Methods, độ cao đỉnh lồi δ được xác định theo đồ thị 3.24 và 3.25, Phụ thuộc vào các đặc trưng Lc, σc , β của ống :

σ m σ c

100

= 3.0 Suy ra δ = 3.0*30.20/100 = 0.91 (m)

δ cL

Từ đồ thi 3.25 tra theo tỷ số

= 3.0 tra đồ thị 3.24 ta xác định được

= 2.5 Suy ra

δ cL

L L c

Từ tỷ số 100

chiều dài ống vượt qua đỉnh lồi L = 75.5 (m).

* Kết luận:

Vậy đường ống có thể vượt qua đỉnh lồi với độ cao là 0.91 m và chiều

dài là 75.5 m.

http://www.ebook.edu.vn

4.Kết luận.

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 45

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

Từ 2 bài toán cộng hưởng dòng xoáy và nhịp treo, ta có chiều dài nhịp

lớn nhất mà ống có thể vượt qua, không gây sự phá hoại là : L=16.7 m.

VI. BẢO VỆ CHỐNG ĂN MÒN ĐƯỜNG ỐNG 1. Tổng quan về chống ăn mòn cho tuyến ống. 1.1 Vai trò của chống ăn mòn trong thiết kế công trình đường ống biển.

Theo số liệu quản lý và giám sát trong công nghiệp dầu khí của cơ quan giám sát công nghệ quốc gia Nga về những nguyên nhân kỹ thuật cơ bản của các sự cố trong vận chuyển bằng đường ống được tổng kết như sau:

-Hỏng hóc do kết quả của các tác động ngoài (ngẫu nhiên) chiếm 33%. -Hỏng hóc trong thiết kế và lắp đặt 24% -Ăn mòn do môi trường bên ngoài 20% -Hỏng hóc ống trong điều kiện sản xuất tại nhà máy 17% -Không tuân theo quy trình khai thác 6% Theo số liệu trên, số lượng các công trình đường ống bị phá huỷ do các tác nhân ăn mòn bên ngoài (chưa kể ăn mòn do tác nhân bên trong) đã là 20% và là một con số rất đáng quan tâm trong thiết kế.

Như vậy, vấn đề ăn mòn là một trong những nguyên nhân chính gây hư hỏng đường ống. Trong khi đó, sự an toàn của công trình đường ống có tầm quan trọng đặc biệt. Hư hỏng đường ống dẫn đến tổn thất về con người, kinh tế đặc biệt là vấn đề ô nhiễm môI trường. Vì vậy, công tác chống ăn mòn được quan tâm đặc biệtcả trong giai đoạn thiết kế lẫn thi công.

1.2 Môi trường gây ăn mòn đường ống. * Môi trường trong ống:

-Môi trường trong ống phụ thuộc trực tiếp vào thành phần chất vận chuyển trong ống có tính xâm thực cao hay thấp. Vận tốc và nhiệt đọ dòng truyền dẫn cũng có ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ ăn mòn. Các trường hợp chất lắng đọng tạo lên các hiện tượng gỉ xét trong ống tạo điều kiện cho sự phát triển quá trình ăn mòn cục bộ tại những khu vực này.

* Môi trường ngoài ống:

http://www.ebook.edu.vn

-Đường ống ngầm dặt trực tiếp trong môi trường nước biển nên tốc độ ăn mòn phụ tuộc vào đặc điểm hóa học của nước biển và vị trí của tuyến ống:

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 46

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

+Độ ăn mòn của nước biển. +Nhiệt độ của nước biển. +Điện trở riêng của nước biển. +Độ sâu đáy biển mà tuyến ống đi qua.

2. Các phương pháp chống ăn mòn cho tuyến ống. 2.1 Chống ăn mòn ngoài ống . 2.1.1 Chống ăn mòn bị động.

Hiện tượng ăn mòn bản chất là phản ứng diện hóa của kim loại hoặc hợp kim cùng với môI trường xung quanh mà kết quả làm mất một phần kim loại hay hợp kim đó. Một phần kim loại có xu hướng trở thành dương cực(anodic) và phần khác thành âm cực(cathodic). Tại cực dương kim loại bị hòa tan và hiện tượng ăn mòn xẩy ra. Quá trình này có thể bị ngăn chặn bằng cách làm cho vùng anodic và cothodic có cùng (hoặc gần) một điên j thế. Phương pháp như vậy gọi là phương pháp chống ăn mòn điện hóa hay phương pháp chống ăn mòn chủ động. Phương pháp này chia ra làm 2 cách chính là dùng anode hi sinh và phương pháp dòng điện áp ngoài.

* Phương pháp bảo vệ bằng anode hi sinh: Phương pháp này sử dụng anode hi sinh là các kim loại hoặc phi kim có điện thế thấp hơn điện thế của kim loại hoặc phi kim cần được bảo vệ trong môi trường ănmòn. Đặc tính của Anode: -Khối lượng tịnh của anode hi sinh -Khối lượng của anode hi sinh kể cả lõi -Dạng Anode. -Đặc trưng kích thước của anode. -Điện thế làm việc của anod. -Dung lượng điện hóa thực tế.

-Anode hình vành khuyên thường được sử dụng cho những đường ống

-Anode hình thang được sử dụng cho những loại công trình không bọc

http://www.ebook.edu.vn

+Các loại anode thường được sử dụng: bọc gia tải. lớp gia tải phân bố.

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 47

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa kẽm.

-Vật liệu để chế tạo anode thường là nhôm, kẽm, hợp kim của nhôm và

+Các anode thường được sủ dụng tại Việt Nam:

-Glass flake epoxy -Fussion Bouded epoxy -Coal tar epoxy -Intumescent epoxy -Asphalt Enamel fussion bouded epoxy kết hợp Adhesive +

Polyethylene (hoặc Polypropylene) -Cao su PolyChloprene -Cao su chuyên dụng Neoprene...

+Các kiểu Anode hy sinh hay được sử dụng: -Kiểu hình trụ: “Slender stand - off” -Kiểu hình thang: “Elongated flush mounted” -Kiểu hình bán khuyên: “Half shell bracelet”

+Ưu điểm: -Phương pháp này cho kết quả chống ăn mòn như mong muốn. -Lắp đặt đơn giản. -Nguyên vật liệu đơn giản.

+Nhược điểm:

-Trong điều kiện biển luôn có sinh vật sống ký sinh, do vậy bề mặt

-Phải khảo sát định kỳ để đánh giá lại khả năng còn, chống ăn mòn của

anode bị che phủ làm giảm khả năng chống ăn mòn như mong muốn. anode.

Phương pháp này dựa vào hiện tượng ăn mòn điện hoá của kim loại mà

* Phương pháp bảo vệ điện hoá bằng dòng điện áp nguồn: nguồn điện được thiết kế nhằm triệt tiêu dòng điện ăn mòn.

+Ưu điểm: -Chủ động trong công tác chống ăn mòn. -Độ an toàn cao .

http://www.ebook.edu.vn

+Nhược điểm:

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 48

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

-Phụ thuộc vào điều kiện ví trí vật bảo vệ so với nguồn điện, do vậy rất khó cho việc bảo vệ những công trình chạy dài, xa khu vực có khả năng cung cấp nguồn điện ổn định.

-Khó kiểm soát hệ thống chống ăn mòn theo loại này.

2.1.2 Chống ăn mòn bị động.

Chống ăn mòn bị động là phương pháp tạo sự cách li giữa vật cần chống ăn mòn với môi trường có tính ăn mòn bằng các loại vật liệu bọc bên ngoài đường ống.

Đặc điểm của vật liệu chống ăn mòn: - Bám dính tốt, có khả năng chống lại các tác động của môi trường. - Có khả năng chống lại các tác động hoá học, vật lý, và tính chống lão

hoá.

- Có khả năng chống lại các tác động cơ học để đảm bảo tính cách li

của lớp bảo vệ.

- Làm việc được trong môi trường nhiệt độ thiết kế. - Tính tương thích hoá học với các lớp bọc khác và bản thân vật cần

chống ăn mòn.

Ưu điểm:

- Vật liệu bảo vệ rất đa dạng, hình thức bảo vệ đơn giản. - Thích hợp cho việc bảo vệ các công trình nằm vùng khí quyển biển

và trong phương pháp bảo vệ kết hợp.

Nhược điểm:

- Theo phương pháp này, thì không hoàn toàn bảo đảm khả năng che phủ kín hoàn toàn vật cần bảo vệ do có sự va chạm trong quá trình thi công, vì vậy độ tin cậy không cao.

-Phương pháp này kết hợp được cả việc chống ăn mòn bằng sơn phủ và

2.1.3 Phương pháp bảo vệ kết hợp. chống ăn mòn bằng điện hoá.

http://www.ebook.edu.vn

+Ưu điểm: -Phân bố dòng điện bảo vệ tốt hơn. -Kinh tế hơn các phương pháp riêng lẻ.

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 49

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa lẻ.

-Tránh được những hạn chế của các phương pháp trên khi dùng riêng

-Giảm tốc độ hoà tan anode.

Tiêu chuẩn dùng để thiết kế chống ăn mòn là tiêu chuẩn DnV RP-

3. Phương án chống ăn mòn cho tuyến ống dẫn nước ép vỉa BK1-BK5. B401. 3.1 Chống ăn mòn trong lòng ống. Đây là tuyến ống dẫn nước ép vỉa và vật liệu làm ống có kgả năng chịu ăn mòn tốt với nước thường do vậy ta không thiết kế chống ăn mòn trong lòng ống mà chỉ thiết kế dự trù cho hiện tượng ăn mòn cơ học là 2 mm. 3.2 Chống ăn mòn ngoài ống. Qua phân tich ưu nhược điểm của các phương pháp và các điều kiẹn của vùng biển có tuyến ống chạy qua ta thấy phương pháp bảo vệ kết hợp là phương pháp mà phù hợp nhất về mọi mặt. Vì vậy ta chọn phương pháp này cho thiết kế chống ăn mòn cho tuyến ống. Đó là kết hợp giữa sơn chông ăn mòn và hệ thống các Anode hy sinh. 3.2.1 Thiết kế lớp sơn phủ chống ăn mòn.

Tuyến ống được sơn phủ bởi loại sơn Asphalt Enamel với chiều dày 5.2

mm. Tính chất cơ lý của loại sơn này:

Trọng lượng riêng γ= 1400 kg/m3

Độ dẫn nhiệt 0.3 W/m0C * Ta quyết định chọn loại sơn trên là do :

-Các loại sơn Coal tar epoxy, Fussion Bouded epoxy, Glass flake epoxy được chế tạo trên cơ sở nhựa epoxy biến tính, loại Glass flake epoxy còn có chứa các sợi thuỷ tinh có các đặc tính chống ăn mòn cao cũng như có độ bền tốt dưới các tác động cơ học. Tuy nhiên, hạn chế là thời hạn làm việc của các loại sơn này chỉ sấp xỉ 10 năm.

-Các loại Intumescent epoxy, Asphalt Enamel không những giữ được các ưu điểm đã trình bày ở trên mà còn có tuổi thọ cao đáp ứng được yêu cầu của công trình đường ống đặt ra. 3.2.2 Thiết kế bảo vệ chống ăn mòn điện hoá.

http://www.ebook.edu.vn

3.2.2.1 Nguyên lý chống ăn mòn điện hoá.

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 50

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

Ăn mòn công trình kim loại trong môi trường nước biển là ăn mòn điện hoá chủ yếu do chất oxy hoá hoà tan trong nước biển gây ra. Nguyên nhân chính dẫn đến việc kim loại bị ăn mòn điện hoá là do sự xuất hiện dòng chuyển dịch điện tích từ kết cấu ống làm bằng vật liệu kim loại ra môi trường bởi sự chênh lệch về điện thế (xuất hiện cặp pin), kim loại ống trở thành Anode và bị ăn mòn.

Nguyên lý bảo vệ chống ăn mòn điện hoá cho kim loại là tìm cách bù đắp vào lượng điện tích mà anode bị mất đi bằng một lượng điện tích khác từ bên ngoài hoặc vào thay thế kim loại ống bằng một kim loại khác có điện thế cao hơn (đóng vai trò làm anode thay cho kim loại ống), đây chính là nguyên lý của phương pháp anode hy sinh.

* Đặc trưng môi trường nước biển.

Trong tính toán thiết kế hệ thống bảo vệ cathode thì các đặc điểm môi

trường nước biển cần chú ý như sau: -Độ mặn của nước biển. -Nhiệt độ của nước biển. -Điện trở riêng của nước biển. -Độ sâu của đáy biển.

-Khối lượng tịnh của anode hy sinh. -Khối lượng của anode hy sinh kể cả lõi. -Dạng anode. -Đặc trưng kích thước của anode. -Điện thế làm việc của anode. -Dung lượng điện hoá thực tế.

a là -

-Điện thế bảo vệ tối thiểu để bảo vệ thép trần khỏi bị ăn mòn E0

-Mật độ dòng điện để bảo vệ thép trần khỏi ăn mòn là 0.06 - 0.065

http://www.ebook.edu.vn

* Đặc tính của anode. * Các thông số thiết kế. +Các thông số bảo vệ: 800 mV theo điện cực Ag/AgCl/nước biển. A/m2.

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 51

-Điện thế của thép cacbon trong nước biển là (-) 650mV theo điện cực

-Hệ số phá hủy sơn lấy theo DnV RP - B401. -Hệ số sử dụng anode hy sinh được tiếp nhận là 90%.

-Số anode cần bảo vệ phần ngập nước phụ thuộc vào dung lượng điện

-Phân bố các anode tuân theo các bản vẽ thiết kế. -Lắp đặt anode tuân theo các quy trình kỹ thuật ANSI/AWA D1.1 - 94.

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa +Các thông số sử dụng trong tính toán: so sánh Ag/AgCl/nước biển. * Số lượng, phân bố và lắp đặt anode. hoá của anode, thời gian vận hành của công trình và hệ số phá huỷ sơn.

-Tuổi thọ của hệ thống bảo vệ bằng tuổi thọ của công trình, lấy 30 năm

).m(L.D.

π=

3.2.2.2. Tính toán, thiết kế hệ thống anode hy sinh. 3.2.2.2.1 Cơ sở tính toán. -Cơ sở cho việc tính toán chống ăn mòn bằng anode theo quy phạm DnV RP B401, Recommended Practice RP B401 Cathodic Protection Design - 1993 * Diện tích bảo bề mặt tuyến ống cần bảo vệ S, m2.

Trong đó:

D: Đường kính ngoài của ống thép, m L: Chiều dài của tuyến ống, m

Loại thép Tuổi thọ(năm)

Số Liệu Đầu Vào A(m2) 2097.013 D(m) 0.356 X46 30 L(m) 1875

-Các điều kiện về môi trường biển -Hệ số phá huỷ sơn, fC. -fC : Hệ số phụ thuộc vào đặc tính của chất sơn phủ được lấy theo bảng trong RP-B401.

http://www.ebook.edu.vn

* Mật độ dòng điện bảo vệ ic, A/m2.

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 52

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

Mật độ của dòng điện bảo vệ - mật độ dòng điện thiết kế ban đầu phụ thuộc vào sự thay đổi độ sâu đáy biển và nhiệt độ vùng cần bảo vệ, được lấy theo bảng sau:

Bảng 3.1: Mật độ dòng điện thiết kế ban đầu /cuối cùng cho thép trần đối với các vùng khí hậu khác nhau, (A/m2).(T23-RP-B401)

Cận nhiệt đới 120- 200C ôn đới 70-120C Vùng lạnh < 70 Độ sâu m Nhiệt đới >200C

0.150 0.170 0.200 0.250 0 ÷ 30 0.090 0.110 0.130 0.170

0.120 0.150 0.180 0.220 > 30 0.080 0.090 0.110 0.130

Bảng 3.2 Mật độ dòng điện thiết kế trung bình cho thép trần, A/m2 (T23- RP-B401)

Độ sâu m

Nhiệt đới >200C 0.07 Cận nhiệt đới 120- 200C 0.08 Ôn đới 70-120C 0.10 Vùng lạnh < 70 0.120 0 ÷ 30

> 30-100 0.06 0.07 0.08 0.100

A i . c

Theo như điều kiện vùng thuộc nhiệt đới, độ sâu công trình 54 m lớn hơn 30 m nên ic = 0.06 A/m2. * Cường độ dòng điện yêu cầu - IYC (A).

Trong đó: A, ic,fC như đã giới thiệu ở trên.

Lựa chọn loại anode theo DnV RP-B401. Điện trở bề mặt của anode - Ra(Omh).

Tuỳ từng loại anode được chọn mà công thức xác định điện trở là khác nhau và được xác định theo bảng sau:

Bảng 3.3 : Công thức xác định điện trở anode. .(T24-RP-B401)

http://www.ebook.edu.vn

LOẠI ANODE CÔNG THỨC XÁC ĐỊNH ĐIỆN TRỞ

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 53

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

−

R a

L.4 r

ρ L..2 π

⎛ ⎜ ⎝

⎞ 1 ⎟ ⎠

L ≥ 4.r

L.2 r

r L.2

ρ L..2 π

⎛ ⎜ ⎝

⎞ ⎟ ⎠

⎛ ⎜ ⎜ ⎝

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

⎧ ⎪ ⎨ ⎪⎩

⎫ ⎪ ⎬ ⎪⎭

⎡ ⎢ ⎢ ⎣

⎤ ⎥ ⎥ ⎦

L ≤ 4.r

R a

ρ S2 ×

. ρ

L ≥ 4× bề dày

315.0 A

Dạng hình bán khuyên

Trong đó:

ρ: Điện trở môi trường, Ohm.m.

L: Chiều dài của anode, m. r: Bán kính của anode, m.

Nếu anode không ở dạng hình trụ thì r = C/2 π, với C là chu vi mặt cắt

S: Trung bình chiều rộng và dài của anode, m. Aa: Diện tích bề mặt của anode, m2.

).A(

U R

− R

ngang của anode. * Dòng điện ra của anode - Ia , A:

Trong đó, U là hiệu điện thế giữa điện thế làm việc tối thiểu của anode a tuỳ thuộc vào loại anode được chọn và điện thế nhỏ nhất để bảo vệ thép

(

anode

a =

yc u*I a

* Khối lượng anode được sử dụng, Ma.

).kg(

a =

m*N a u

Trong đó:

http://www.ebook.edu.vn

Ec trần E0 a là 0.8V. * Số lượng anode Na.

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trang 54

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

ma: Là khối lượng tinh của 01 anode . u: Hệ số sử dụng anode, phụ thuộc loại anode được tra theo bảng quy phạm DnV RP-B401 - 2005.

Bảng: Hệ số sử dụng anode, u.(T24-RP-B401)

0.85

L ≥ 4 bề dày.

0.80

L ≤ 4 bề dày

Bán khuyên

0.80

0.75

Loại nhiều cạnh hình xuyến

-Vật liệu sơn Asphalt Enamel -Chiều dày : 5.0 mm

Hệ số sử dụng (u) Loại anode

+ Lựa chọn loại Anode sử dụng cho tuyến ống dẫn nước ép vỉa BK1-BK5:

3.2.2.2.2 Thiết kế các thông số hệ thống Anode. * Các số liệu đầu vào. Tuyến ống dẫn nước ép vỉa tuyến ống BK1-BK: -Chiều dài tuyến ống : L=1.875 km -Đường kính ngoài : D= 356 mm -Mác thép : API 5L X46 -Tuổi thọ thiết kế của công trình : 30 năm + Lớp sơn phủ: + Môi trường nước biển: -Nhiệt độ : 250C -Điện trở riêng ρ =0.20 Ohm-m -Nhiệt độ chất vận chuyển 400C

-Khối lượng hợp kim nhôm 41.55 kg. -Đường kính trong 435 mm. -Đường kính ngoài 515 mm. -Chiều dài Anode 280 mm.

http://www.ebook.edu.vn

Trang 55

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Anode AFA B350 đuược chọn sử dụng cho tuyến ống với các thông số như

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

- Ec

-Sơn bề mặt bên trong (CTE) dày 100 μ m. -Cáp điện 16 mm2/PVC 2 chiếc. -Điện thế làm việc tối thiểu, -1090(Ag/AgCl/nước biển)mV a = 1.09 V điện thế thiết kế trong mạch kín của Anode.

* Tính toán các thông số Anode. + Diện tích bề mặt tuyến ống:

*0.356*1875 2097.013

* π

D L * o

Trong đó:

D0: Đường kính ngoài của ống thép, m. L: Chiều dài của cả tuyến ống, m.

+ Hệ số phá huỷ sơn , fC :

-Giai đoạn đầu: fC = a+ b

t f 2 -Giai đoạn cuối: fC =a+ btf. tf là tuổi thọ thiết kế của công trình, 30 năm.

Các hệ số a, b tra theo bảng 10-4 - DnV RP-B401 - 2005. ở đây lấy a= 0.05, b= 0.015 do sơn ta dùng là sơn Asphalt Enamel và có chiều

dày lớp sơn trong là 100 μ m.

= 0.275

-Giai đoạn đầu: fC = 0.05+ 0.015

30 2

-Giai đoạn cuối: fC = 0.05+ 0.015*30 = 0.50

+ Mật độ dòng điện bảo vệ 0.06 A/m2 + Cường độ dòng điện yêu cầu bảo vệ, A:

A f *

2097.013* 0.5 * 0.06

62.9(

i c

*0.356*1875 2097.013

* π

D L * o

-Cường độ dòng điện yêu cầu, I yc (A).

A f *

2097.013* 0.5 * 0.06

62.9(

i c

-Điện trở bề mặt của anode, Ra (Ohm).

http://www.ebook.edu.vn

Trang 56

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

* Thông số tính toán Anode AFA B350. -Chiều dài ống cần bảo vệ 1875 (m). -Diện tích bề mặt tuyến ống, A (m2 ).

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

[ ln{

2 ) }

2 ) ] 0.0999(

Ohm

1 ( +

−

1 ( +

R a

2* r

r 2*

ρ 2* * Π

( Do L < 4*r)

-Dòng ra của anode , Ia (A).

2.90(

1.09 0.8 − 0.0999

U R a

− R a

27.1(

Anode

-Số lượng anode ,Na. 62.9 2.90*0.8

-Vậy chọn số lượng Anode là Na = 28 chiếc.

-Khoảng cách giữa các anode, Da (m).

67.0(

1875 28

- Chi tiết Anode được thiết kế và bố trí cụ thể trong bản vẽ. Nó phải

+Anode dễ dàng tìm kiếm trên thị trường, giá rẻ, đảm bảo các yêu cầu

+ Anode phải được bố trí để có được sự phân bố đồng đều của dòng.

http://www.ebook.edu.vn

Trang 57

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

3.2.2.2.3 Thiết kế, bố trí chi tiết Anode. thỏa mãn các yêu cầu sau : kỹ thuật. Đặc biệt khoảng cách giữa các Anode không được vượt quá 150 m .

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

CHƯƠNG 3 : THI CÔNG TUYẾN ỐNG

I. TỔNG QUAN VỀ THI CÔNG TUYẾN ỐNG BIỂN. 1. Mục đích thi công đường ống biển.

-Thi công đường ống là đặt ống vào đúng vị trí thiết kế dưới đáy biển. -Là giai đoạn thi công chính, chiếm nhiều thời gian và chi phí nhất. -Thường sử dụng các phương tiện thi công chuyên dụng. -Lựa chọn ra phương án thi công thích hợp nhất để vừa đảm bảo yêu

Hiện nay có rất nhiều phương pháp thi công đường ống ngầm, bao gồm phương pháp thi công bằng xà lan thả ống, phương pháp thi công kéo ống và nhiều phương pháp khác. Việc lựa chọn phương pháp thi công thích hợp phụ thuộc vào đặc điểm của loại ống cần thi công như đặc trưng về kích thước ống, ống có được bọc hay không được bọc, độ sâu thi công, điều kiện thời tiết, đội tàu thi công sẵn có, thời gian thi công cho phép, tính kinh tế của từng phương pháp… * Các phương pháp thi công chủ yếu:

-Thả ống theo phương ngang bằng xà lan chuyên dụng kinh điển( S -

lay)

-Kéo ống trên đáy biển.( bottom pull); -Xà lan thả ống có trống cuộn (reel barge); -Kéo ống trên mặt nước(surface float); -Kéo ống sát mặt nước ( below surface float); -Kéo ống sát đáy biển (controlled about bottom pull); -Thả ống bằng ống chữ J từ platform; -Thả ống theo phương đứng bằng xà lan chuyên dụng ( J - lay);

cầu kỹ thuật cũng như giá trị kinh tế… 2. Các phương pháp thi công đường ống biển.

3. Giới thiệu các phương pháp thi công đường ống hiện đang được áp dụng

http://www.ebook.edu.vn

Trang 58

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

3.1 Phương pháp thi công bằng xà lan thả ống( Lay – Barge Methode).

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

-Box shaped: là thế hệ đầu tiên, hạn chế khả năng thi công trong điều

kiện thời tiết xấu( sóng < 5ft)

-Ship shaped: thế hệ thứ 2, thi công được trong điều kiện sóng 12ft

chính diện.

-Semi- submersible: thế hệ thứ ba, thi công được trong điều kiện sóng

từ 15 – 17ft, ổn định cao, thi công được ở độ sâu nước lớn.

3.1.1 Phân loại.

-Ống được đưa đến tàu bằng tàu vận tải

-Ống đơn được cẩu chuyển từ giá chứa ống đến trạm thứ nhất của dây

chuyền là giá định hướng.

-Dây chuyền hàn – kiểm tra gồm có 5 – 12 trạm tuỳ cỡ ống và mặt

bằng tàu

-Sau khi hàn nối đoạn ống, mối hàn được phủ chống ăn mòn.

-Ống thép đi tiếp qua tensioner để tạo lực căng rồi qua Stinger xuống

biển.

3.1.2 Nguyên lý hoạt động và cấu tạo.

3.1.3 Ưu nhược điểm của phương pháp.

-Phương pháp này cho phép thi công liên tục

http://www.ebook.edu.vn

Trang 59

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

3.1.3.1 Ưu điểm.

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

-Mọi công việc từ khâu thực hiện đến khâu kiểm tra đều được thực hiện

trên tàu do vậy độ an toàn tương đối cao.

-Sử dụng được với loại ống có lớp bọc gia tải hoặc không gia tải

-Sử dụng được với nhiều loại đường ống có đường kính khác nhau

-Thi công được cả trong vùng nước tương đối sâu và nước nông.

-Việc hàn nối được thực hiện trên tàu đồng thời trong lúc thả ống nên

không đòi hỏi phải có xưởng thi công hàn nối trên bờ.

- Đòi hỏi tàu chuyên dụng

- Giá thuê tàu đắt

- Luôn cần có tàu dịch vụ để phục vụ công tác thả neo cũng như cung

cấp ống.

- Tốc độ thi công thấp hơn so với một số phương pháp khác

3.1.3.2 Nhược điểm.

-Áp dụng chủ yếu cho vùng nước nông. -Loại ống có đường kính vừa và nhỏ. -Áp dụng thả ống liên tục với các tuyến ống dài. -Áp dụng trong điều kiện thời tiết thuận lợi.

3.1.4 Phạm vi áp dụng.

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.

* 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

http://www.ebook.edu.vn

Trang 60

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

3.2 Phương pháp thi công bằng xà lan có trống cuộn( Reel – Barge Methode).

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa vùng nước nông, giảm thiểu ứng suất uốn trong đoạn cong lồi. Có thể không

cần đến stinger.

* Quy trình thi công bằng tàu thả ống có trống cuộn :

-Đường ống được chế tạo trên bờ: hàn nối, bọc chống ăn mòn, sau đó

cuộn đều lên trống 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, làm thẳng, làm tròn

sau đó đưa xuống biển

-Hình dạng ống khi thả có thể là S – lay hoặc J – lay

-Khi thi công ở vùng nước sâu, có thể dùng Tensioner để tạo lực căng.

-Tuỳ điều kiện thời tiết, thông thường tốc độ thả ống khoảng

0.51444m/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 có, ống đã thả được kéo ngược lên tàu để hàn vào

đầu ống mới và thả tiếp .

-Tốc độ thi công cao. Thích hợp với cửa sổ thời tiết nhỏ.

-Chất lượng mối hàn, vỏ chống ăn mòn cao do được thi công và kiểm

tra trong nhà máy

-Có thể không cần stinger

3.2.1 Ưu điểm.

-Đường kính ống bị hạn chế, thường đường kính từ 10 đến 16 inch

-Không cho phép bọc gia tải

-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 bẹp trong

khi cuộn hoặc thả ống.

http://www.ebook.edu.vn

Trang 61

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

3.2.2 Nhược điểm.

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa 3.2.3 Phạm vi áp dụng.

-Áp dụng cho tuyến ống dài liên tục.

-Thích hợp vùng nước nông.

3.3. Phương pháp thi công kéo ống.

tµu kÐo

tµu h∙m

phao

d©y c¸p

èng

Các phân đoạn ống được nối liên tiếp thành những đoạn phụ thuộc vào

khả năng của tàu kéo. Để duy trì được 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 như một dầm liên tục. Các đoạn ống được kéo ra vị trí thi công nhờ

tàu kéo và tàu giữ.

3.3.1 Thi công bằng phương pháp kéo ống trên mặt nước.

-Thi công trên biển tương đối nhanh

-Yêu cầu sức kéo không quá lớn.

-Mọi công việc hàn, kiểm tra được thực hiện trên bờ do vậy đường ống

có chất lượng cao.

-Chỉ cần một loại phao phục vụ cho công tác thi công thả ống. Phao có

cấu tạo đơn giản.

3.3.1.1 Ưu điểm.

-Đòi hỏi phải chế tạo mặt bằng thi công trên bờ là lớn, độ dốc của bãi

chế tạo là nhỏ.

http://www.ebook.edu.vn

Trang 62

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

3.3.1.2 Nhược điểm.

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa

-Phải chế tạo hệ thống ponton và các thiết bị phụ trợ cho công tác lắp

ghép các ponton vào đường 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 dài.

-Gây cản trở các hoạt động dân sự trên biển như sự đi lại của tàu

thuyền, các hoạt động đánh cá….

-Áp dụng cho vùng nước nông

-Tàu kéo có công suất thấp.

-Tuyến ống ngắn.

3.3.1.3 Phạm vi áp dụng.

Để hạn chế tác động của sóng – dòng chảy và sự cản trở giao thông

hàng hải, người ta bố trí cho ống nổi cánh mặt nước một khoảng tuỳ theo thiết

kế nhờ hệ thống phao nâng và hệ thống phao điều chỉnh khoảng cách. Công

tác kéo ống cũng sử dụng tàu kéo và tàu giữ.

3.3.2 Phương pháp kéo ống sát mặt( Below surface Tow).

-Thi công trên biển tương đối nhanh

-Hạn chế được ảnh hưởng của sóng – dòng chảy

-Ít ảnh hưởng đến các hoạt động hàng hải

3.3.2.1 Ưu điểm.

-Đòi hỏi mặt bằng thi công trên bờ là lớn, độ dốc của bãi chế tạo phải

nhỏ

-Phải chế tạo hệ thống poton và các thiết bị phụ trợ cho công tác lắp

ghép các ponton vào đường ống.

-Việc thi công sẽ là bất lợi khi thi công tuyến ống xa khu vực bãi lắp

ráp do tốn thời giandi chuyển trên biển dài.

-Phải sử dụng đồng thời hai loại phao.

-Yêu cầu sức kéo lớn hơn phương pháp kéo ống trên mặt.

http://www.ebook.edu.vn

Trang 63

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

3.3.2.2 Nhược điểm.

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa 3.3.2.3 Phạm vi áp dụng.

-Áp dụng cho mọi độ sâu nước.

tµu kÐo

tµu h∙m

d©y c¸p

phao

èng

d©y xÝch

Phương pháp này dựa trên nguyên tắc nối ống chung như các phương

pháp kéo ở trên. Trong quá trình kéo, ống sẽ trực tiếp tiếp xúc với đáy biển và

không cần sự trợ giúp của hệ thống phao nâng.

3.3.3 Phương pháp thi công kéo ống sát đáy biển( off Bottom Tow).

-Đơn giản, không cần đòi hỏi các phương tiện phụ trợ.

-ít chịu tác động của sóng và dòng chảy.

-Khi gặp điều kiện bất lợi của thời tiết có thể để ống dưới đáy biển mà

không sợ hư hỏng.

-Thuận lợi cho việc lắp đặt tuyến ống.

3.3.3.1 Ưu điểm.

-Quá trình thi công dễ gặp sự cố do va vào các chướng ngại vật dọc

tuyến.

-Vỏ ống dễ bị hư hại nhiều trong quá trình kéo ống.

-Đường ống chịu ma sát lớn với đáy nên cần có tàu có sức kéo lớn.

-Phương pháp này chỉ thích hợp cho những tuyến ống gần bờ, điều kiện

địa chất thuận lợi, đáy biển tương đới bằng phẳng.

3.3.3.2 Nhược điểm.

http://www.ebook.edu.vn

Trang 64

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

3.3.3.3 Phạm vi áp dụng.

-Phương pháp này chỉ thích hợp cho những tuyến ống gần bờ, điều kiện

địa chất thuận lợi, đáy biển tương đối bằng phẳng.

-Được sử dụng rộng rãi trong trường hợp thi công trong cảng hoặc qua

sông.

-Có thể thi công trong điều kiện thời tiết xấu.

II. PHƯƠNG ÁN THI CÔNG TUYẾN ỐNG DẪN NƯỚC ÉP VỈA TỪ

BK1 SANG BK5.

* Lựa chọn phương án :

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 Côn Sơn. Do đó trong đồ án này ta chọn phương án thi

công bằng tàu thả ống Côn Sơn, có sử dụng Stinger để rải ống.

* Một số thông số của tàu dải ống :

-Chiều dài 110.3 m.

-Chiều rộng 30.54 m.

-Mớn nước cực đại 3.74.

-Trọng tải tàu 7962 T.

* Một số thông số của Stinhger :

-Đặc điểm hình học : cố định

-Bán kính công Stinhger : 192 m.

1. phương án thi công.

Thi công thả ống là một bài toán rất phức tạp đòi hỏi tính chính xác

cao, những sai sót trong quá trình này có thể dẫn tới những tác động không tốt

http://www.ebook.edu.vn

Trang 65

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

III. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN ỐNG KHI THI CÔNG LẮP ĐẶT ỐNG. 1. Tính toán độ bền khi thi công thả ống.

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa 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 làm kéo dài quá trình thi công.

Mục đích của bài toán này là kiểm tra độ bền của đường ống do trong

quá trình thi công ống bị uốn cong, đồng thời chịu tác động của sóng, dòng

chảy.

1.1 Mô hình tổng quát của bài toán thi công thả ống.

Do tác động của trọng lượng bản thân, lực kéo của thiết bị căng trên

tàu, lực ma sát giữa ống và đáy biển mà ống bị uốn cong treo bán kính cong

có sẵn của Stinger. Trong đoạn cong này thì tác dụng của môi trường lên ống

được truyền trực tiếp sang stinger, do vậy ứng suất trong đường ống xuất hiện

chủ yếu là do hiện tượng uốn bởi bán kính cong của stinger gây ra.

1.1.1 Đoạn cong lồi.

Đối với đoạn cong này, thì đường ống ngoài chịu uốn bởi trọng lượng

bản thân 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.

1.1.2 Đoạn cong lõm.

2. Tính toán độ bền của tuyến ống khi thi công lắp đặt.

Đoạn cong lồi dưới tác dụng của tải trọng bản thân, ống bị uốn cong

theo đường cong của Stinger.

Mômen uốn tỉ lệ nghịch với bán kính cong, do vậy trong trường hợp

stinger có bán kính cong nhỏ nhất thì mômen uốn xuất hiện trong ống là lớn

nhất. Trong thực tế bán kính cong của stinger thường chỉ thay đổi được rất ít

http://www.ebook.edu.vn

Trang 66

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

2.1 Tính toán đoạn cong lồi.

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa 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.

Để thi công người ta thường chọn một bán kính cong nào đó thoả mãn

suốt quá trình thi công là tốt nhất và đi xác định lực kéo ống để thoả mãn điều

kiện độ bền cho ống.

Mômen uốn xuất hiện trong ống được xác định từ biểu thức phương

trình vi phân trong lý thuyết sức bền vật liệu:

−=

(1.32)

M u EI

1 ρ

Trong đó:

E: Môđun đàn hồi của thép ống, E = 2,1.107 T/m2.

I: Mô men quán tính của tiết diện ống

(

)

−

4 0

4 iD

π 64

ρ: là bán kính cong nhỏ nhất của Stinger, 192m.

* Điều kiện bền của ống :

]

[

.SMYS

≤

σ σ η

Trong đó:

σ-là ứng suất phát sinh trong trong tiết diện ống ở đoạn cong lồi

của ống trong quá trình thi công.

SMYS: là giới hạn chảy dẻo của vật liệu thép ống, SMYS =

31700 (T/m2)

η- hệ số làm việc của vật liệu lấy bằng 0,77.

Từ (1.33) ta suy ra :

] 0, 77.31700 24409(

T m /

)

[ σ =

Mặt khác ta có:

M EI = W W ρ

và W là momen chống uốn của tiết diện ống:

http://www.ebook.edu.vn

Trang 67

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

)}

(1{ −

, m3.

3 D π 0 32

D 0

4 D i 4 D 0

19468.75(

)

T m /

Suy ra

0.356* 2.1*10 2*192

M W

D E 0 2 ρ

Ta thấy :

] 24409(

T m /

)

19468.75(

T m /

)

[ σ =

σ =

Vậy ống đảm bảo điều kiện bền trên đoạn cong lồi khi thi công .

-Phương pháp dầm tuyến tính

-Phương pháp dầm phi tuyến

-Phương pháp đường dây neo

-Phương pháp phần tử hữu hạn

Trong phạm vi đồ án này ta sử dụng phương pháp dầm tuyến tính để

tính toán đoạn cong lõm.

2.2. Tính toán đoạn cong lõm. 2.2.1 Các phương pháp giải đoạn cong lõm.

Coi đoạn cong lõm như một đoạn dầm tuyến tính. Với giả thiết đoạn

ống có chuyển vị nhỏ, có phương trình đường đàn hồi như sau:

−=

T 0 T

4 yd 4 dx

2 yd 2 dx

Với điều kiện biên:

Y(0) = 0

= ,0

dy dx

= ,0

2 yd 2 dx

Y(L) = h

-Từ phương trình vi phân và các điều kiện biên trên ta có thể xác định

được:

http://www.ebook.edu.vn

Trang 68

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

2.2.2 Phương pháp dầm tuyến tính.

+Phương trình vi phân đường đàn hồi của ống:

−

(

)

(

shnx

−

x 2

R nH

P H

chnx 2 n

+Phản lực nền:

−

.. nM 1

P n

L 2

1 shL

Trong đó:

-M1: là momen uốn ứng với điểm cuối của Stinger.

n =

-Hệ số n được xác định theo công thức:

H EI

-L = n*l, với l là khoảng cách theo phương ngang tính từ điểm

tiếp xúc giữa đường ống với đỉêm hạ vuông góc từ điểm cuối của

stinger.

-h là khoảng cách theo phương đứng độ tính từ điểm cuối của

stinger đến đáy biển, m.

(

)

−

L 2

P H

ML 1 − H 2

L shL

L 2 n

- hΔ là khoảng cách theo phương đứng từ điểm cuối của stinger

đến mặt nước:

cos

=Δh

−

(cos αρ

) β

-h0 là độ sâu nước tại khu vực thả ống:

h h h Δ+=0

-P trọng lượng ống trên 1m dài trong nước:

P= Pt + Pbt – Fđn

Trong đó:

+Pt: là trọng lượng thép trên 1m dài trong nước, kG/m

P t

2 D i

thep

2 0 −

π 4

+Pbt: là trọng lượng lớp bọc bê tông gia tải trên 1m dài, kG/m.

http://www.ebook.edu.vn

Trang 69

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

(

P bt

2 − D bt

2 D t

γ bt

π 4

+Fdn: lực đẩy nổi trên 1m dài ống, kG/m:

. γ nb

D π bt 4

.,y=

: góc hợp bởi tiếp tuyến của đường ống tại điểm cuối

180 π

của Stinger với phương nằm ngang, với y’ được xác định theo biểu thức

(

)

chL

( l

)1 +−

−

R H

P H

shL n

+α- là góc nghiêng giữa đường thi công trên mặt boong và mặt

nằm ngang, α= 120.

+H là lực căng trong ống.

* Kiểm tra điều kiện bền cho ống :

≤

[ ] σ

DE 2 l ρ

min

Với

lρ là bán kính cong nhỏ nhất của đường cong lõm, được xác

min

định từ biểu thức sau:

(

)

=ρ min

1 '' y

Bài toán kiểm tra bền cho đoạn cong lõm thực chất là bài toán tính lặp

để xác định được lực kéo trong ống trên tàu ứng với bán kính cong thi công

đã lựa chọn sao cho ống thoả mãn điều kiện bền cho cả hai đoạn cong. Do vậy

việc tính toán chỉ thoả mãn khi h + hΔ = h0. Trong đó h0 là độ sâu đáy biển

nơi thi công thả ống.

* Các thông số phục vụ tính toán như sau :

Các thông số

Giá trị

Độ sâu nước h0, m Mô đun đàn hồi của thép , kG/m2

53.3 2,1.1010

http://www.ebook.edu.vn

Trang 70

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Trọng lượng ống trên 1m dài trong nước P, kG/m

102.03

192

Bán kính cong nhỏ nhất của stinger, ρ (m)

Momen quán tính I, m4

3.92.10-4

Chiều dày lớp bọc BT, cm

0 3.17.107

Giới hạn chảy dẻo của vật liệu thép ống SMYS, kG/m2

Góc nghiêng a giữa đường thi công trên mặt boong

với mặt nằm ngang, độ

Mômen uốn tại điểm cuối của stinger M1, kG.m

37919.887 0.366

Đường kính ngoài của ống D0, m

Đường kính trong của ống, m

0.308

Như vậy mục đích của bài toán này là tìm ra lực căng T thích hợp để

ứng với nó cho ta một bán kính cong tương ứng của đoạn cong lõm sao cho

thoả mãn điều kiện bền. Kết quả tính toán cụ thể với bài toán lặp được trình

bày trong phần phụ lục, kết quả tính toán cho ta lực căng trong ống là H = 8T.

Từ bảng tính ta nhận thấy với T = 8 T cho kết quả tính lặp tương đối

chính xác, khi đó bán kính cong của đoạn cong lõm là 127.5 m. Với bán kính

cong này thì ứng suất lớn nhất xuất hiện trong đoạn cong lõm này có giá trị là:

7 2.98*10 (

kG m /

)

7 ] 3.04*10 (

kG m /

)

≤

[ σ

M W

EI . W ρ

-Kết quả tính toán cụ thể xem phụ lục 2

Vậy ống đảm bảo điều kiện bền trong quá trình thi công cho đoạn cong

lõm.

Sau khi tính toán kiểm tra ta thấy ống đảm bảo bền trong quá trình thi

công thả ống.

http://www.ebook.edu.vn

Trang 71

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

2.3 Kết luận.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. BÀI GIẢNG CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG ỐNG VÀ TRẠM BƠM – VIỆN

XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BIỂN.

2. QUY PHẠM DnV2000.

3. OFFSHORE PIPELINE DESIGN ALALYSIS AND METHODS.

4. MÔI TRƯỜNG BIỂN TÁC ĐỘNG LÊN CÔNG TRÌNH- PGS.TS VŨ

UYỂN DĨNH-NXB XÂY DỰNG 2002.

5. TIÊU CHUẨN API.

6.CÔNG TRÌNH BIỂN TRONG CÔNG NGHIỆP DẦU KHÍ- GS.

http://www.ebook.edu.vn

Trang 72

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

PHẠM KHẮC HÙNG.

CÁC PHỤ LỤC TÍNH TOÁN

PHỤ LỤC 1 : TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VỊ TRÍ TUYẾN ỐNG.

-Góc giữa vùng ống 1 so với hướng bắc là 2700.

* Số liệu về tuyến ống :

-Chiều dài tuyến ống L = 1875 m

Dống(m).

tống(m).

tbêtông(m).

thà(m).

0,356

0,024

0,105

-Ở trạng thái lắp đặt ống chưa có hà bám và ăn mòn. -Ở trạng thái vận hành ống có hà bám và ăn mòn.

Đường kính ống

0,356 (m) 0,566 (m)

Thi công Vận hành

* Các số liệu về môi trường : -Số liệu về dòng chảy :

Vận tốc dòng chảy đáy (cách đáy 1 m),m/s

Hướng dòng chảy

SW W 1

Chu kỳ lặp 10 năm 100 năm

0.81 1.05 1.03 1.23 1.19 0.95 1.06 1.16 0.95 1.29 1.14 1.02 0.88

NW 1.15 0.9

-Số liệu về sóng :

http://www.ebook.edu.vn

Trang 73

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

1.Tính toán kiểm tra ổn định vị trí cho hướng sóng N.

Chu kỳ lặp Hướng Hs(m) 100 năm Ts(s) Hs(m) 10 năm Ts(s)

NE 4.5 9.3 3.3 8.1

E 6.1 9.7 4.4 8.4

N 7.5 9.8 5.4 8.7

SW W NW 6.6 4.9 5.9 9.4 9 9.2 3.8 5 3.9 8 8.5 8.6

S 5.5 8.9 3 7.6

SE 3.4 9.1 3.7 8 -Góc giữa dòng chảy, sóng và công trinh. SE N

SW W NW

270

315

135

180

225

Hướng dòng chảy -hướng sóng (độ) Hướng sóng -hướng công trình (độ)

2. Tính toán các thông số của sóngvà vậ tốc sóng dòng chảy hiệu quả và tính khối lượng yêu cầu.

Căn cứ vào các tỷ số:

d/gT2 và H/ gT2.

Hướng

Thông số

Chu kỳ lặp

SW W NW

7.5

4.5

6.1

5.5

5.9

4.9

6.6

3.4

Hs(m)

100 năm

9.8

9.3

9.7

8.9

9.2

9.4

9.1

Tz(m)

5.4

3.3

4.4

3.9

3.8

3.7

Hs(m)

10 năm

8.7

8.1

8.4

8.6

7.6

8.5

0.059 0.065 0.060 0.068 0.071 0.067 0.070 0.064

100 năm

0.008 0.005 0.007 0.004 0.007 0.007 0.006 0.008

0.074 0.086 0.080 0.088 0.098 0.076 0.078 0.088

10 năm

Tz(m) Tỷ số d/ g.T2 Tỷ số H/ g.T2

2.1 Lựa chọn lý thuyết sóng tính toán.

0.007 0.005 0.006 0.006 0.005 0.005 0.007 0.006 Theo kết quả tra theo đồ thị 3.5 trang 36 (Offshore Pipeline Design, Analysis, and Methods). Tất cả các hướng sóng đều phải tính theo lý thuyết sóng Stock 2. Theo yêu cầu đồ án ta tính theo lý thuyết sóng Stock 5. 2.2 Các thông số của sóng.

http://www.ebook.edu.vn

Trang 74

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Cosn .

xk .(

−

t .). ω

F n

∑ .

1 k

= 1

+Chiều dài sóng:

).tanh(2.

a C a C +

d Lπ /

. g T 2. π

+Vận tốc:

)

]

Cosn .

xk .(

−

t .). ω

ω ∑ . k

[ dzknCh (. Shn

+ dk ..

= 1

+Gia tốc:

. ).

R Sinh k x ( .

tω

−

∑ .

k C . 2

1 =

+Vận tốc truyền sóng C:

C=[(g/k).(1+a2.C1 + a4.C2 )th(k.d)]1/2.

+Tần số vòng ω:

ω = C.k

+ Tính toán vận tốc sóng và dòng chảy hiệu quả.

286

778

).(

yD /

)

2 U e =

2.3 Các kết quả cụ thể.

BẢNG TÍNH LẶP L VÀ a

f(a)

a-f(a)

f(L) L-f(L) d/L F33 F35 F55 C1 C2 0.1440 0.1427 0.0013 117.85 120.06 -2.22 0.47 0.39 1.26 0.35 1.01 1.32 0.1433 0.1427 0.0006 118.95 120.01 -1.05 0.46 0.39 1.27 0.35 1.01 1.32 0.1430 0.1427 0.0003 119.48 119.98 -0.50 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.32 0.1429 0.1427 0.0001 119.73 119.96 -0.23 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.32 0.1428 0.1427 0.0001 119.85 119.96 -0.11 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.90 119.95 -0.05 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.93 119.95 -0.02 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.94 119.95 -0.01 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 -0.01 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33

http://www.ebook.edu.vn

Trang 75

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

*Tính lặp L và a :

Tr−êng §hxd ®å ¸n m«n häc ViÖn x©y dùng ctb c«ng tr×nh ®−êng èng- BÓ chøa 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33 0.1427 0.1427 0.0000 119.95 119.95 0.00 0.46 0.39 1.27 0.35 1.02 1.33

*Các thông số của sóng :

β(độ) θ(®é)

dtt(m) 55.3 F22

T(s) 8.7 F24

H(m) 5.4 F33

k 0.05 F35

0 F44

270 F55

0.514796 0.736422 0.394135 1.2689790.354524 0.352253

G13

G15

G24

G33

G22 -0.645524-0.8133870.0114570.512745 -0.003559 d/L

G11 1 G35

G44

0.101745 0.00039

G55 0 G3

C1 0.4610211.015406 1.325877 G5

0.1408 0.0009

0.0000 0.0000 0.0000 0.1427

Vdc(m/s)

0.1345 0.0008

0.0000

0.000

1.06

-0.1336

-0.0008 0.0000 0.0000 0.0000

L(m) 119.95 d/L 0.46 d/L 0.46 d/L 0.46 k*H/2 0.14 Thành phần Un(1-5) Trị số Thành phần Vn(1-5) Trị số Thành phần Rn(1-5) Trị số

0.26872 0.00298 -0.00007 0.00001 0.00000

Bảng : Tính toán các thông số sóng Tính toán sóng theo lý thuyết sóng stokes bậc 5

* Xác định vậ tốc sóng dòng chảy hiệu quả :

ax(m/s2) Uo(m/s) Ue1(m/s) Ue2(m/s)

t(s) C ϖ Vx(m/s)

http://www.ebook.edu.vn

Trang 76

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Bảng : Xác định các thành phần vận tốc, gia tốc của sóng và dòng chảy du/dt TT

0 0.00 13.79 0.72 0.215351 1 0.29 13.79 0.72 0.21064 2 0.58 13.79 0.72 0.196715 3 0.87 13.79 0.72 0.174185 4 1.16 13.79 0.72 0.14404 0.1076 5 1.45 13.79 0.72 6 1.74 13.79 0.72 0.066463 7 2.03 13.79 0.72 0.022429 8 2.32 13.79 0.72 -0.022576 9 2.61 13.79 0.72 -0.066585 10 2.90 13.79 0.72 -0.107676 11 3.19 13.79 0.72 -0.144056 12 3.48 13.79 0.72 -0.174138 13 3.77 13.79 0.72 -0.196614 14 4.06 13.79 0.72 -0.210503 -0.2152 15 4.35 13.79 0.72 16 4.64 13.79 0.72 -0.210503 17 4.93 13.79 0.72 -0.196614 18 5.22 13.79 0.72 -0.174138 19 5.51 13.79 0.72 -0.144056 20 5.80 13.79 0.72 -0.107676 21 6.09 13.79 0.72 -0.066585 22 6.38 13.79 0.72 -0.022576 23 6.67 13.79 0.72 0.022429 24 6.96 13.79 0.72 0.066463 0.1076 25 7.25 13.79 0.72 26 7.54 13.79 0.72 0.14404 27 7.83 13.79 0.72 0.174185 28 8.12 13.79 0.72 0.196715 29 8.41 13.79 0.72 0.21064 30 8.70 13.79 0.72 0.215351

0.0000 0.0069 0.0138 0.0208 0.0277 0.0346 0.0415 0.0484 0.0553 0.0622 0.0691 0.0760 0.0830 0.0899 0.0968 0.1037 0.1105 0.1174 0.1243 0.1312 0.1381 0.1450 0.1518 0.1587 0.1656 0.1724 0.1793 0.1862 0.1930 0.1998 0.2067

-1.275 -1.271 -1.257 -1.234 -1.204 -1.168 -1.126 -1.082 -1.037 -0.993 -0.952 -0.916 -0.886 -0.863 -0.849 -0.845 -0.849 -0.863 -0.886 -0.916 -0.952 -0.993 -1.037 -1.082 -1.126 -1.168 -1.204 -1.234 -1.257 -1.271 -1.275

1.037 1.033 1.022 1.004 0.979 0.949 0.916 0.880 0.844 0.808 0.774 0.745 0.720 0.702 0.691 0.687 0.691 0.702 0.720 0.745 0.774 0.808 0.844 0.880 0.916 0.949 0.979 1.004 1.022 1.033 1.037

0.970 0.967 0.956 0.939 0.916 0.888 0.857 0.824 0.789 0.756 0.725 0.697 0.674 0.657 0.646 0.643 0.646 0.657 0.674 0.697 0.725 0.756 0.789 0.824 0.857 0.888 0.916 0.939 0.956 0.967 0.970

0 -0.031796 -0.062203 -0.089891 -0.113651 -0.132443 -0.145447 -0.152095 -0.152095 -0.145447 -0.132443 -0.113651 -0.089891 -0.062203 -0.031796 -1.87E-17 0.031796 0.062203 0.089891 0.113651 0.132443 0.145447 0.152095 0.152095 0.145447 0.132443 0.113651 0.089891 0.062203 0.031796 3.75E-17 0.215351 0.206676 -0.8448 0.970458 1.036985 0.152095

Max

* Xác định các hệ số Re, CD, CL, CM, ở hai trường hợp lắp đặt và vận

hành :

1 2

Trường hợp lắp đặt CD CM CL 0.70 0.70 1.76 0.70 0.70 1.76

Re 371714 367640

Trường hợp vận hành CD CM CL 0.70 0.70 1.50 0.70 0.70 1.50

Re 633837.2 631496

http://www.ebook.edu.vn

Trang 77

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Bảng : Xác định các hệ số Re, CD, CL, CM, ở hai trường hợp lắp đặt và vận hành

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

361049 352231 341570 329536 316654 303489 290614 278594 267951 259150 252576 248513 247138 248513 252576 259150 267951 278594 290614 303489 316654 329536 341570 352231 361049 367640 371714 373092

0.70 0.70 1.78 0.70 0.70 1.80 0.70 0.70 1.82 0.70 0.70 1.84 0.70 0.70 1.87 0.70 0.70 1.89 0.70 0.70 1.92 0.70 0.70 1.94 0.70 0.70 1.96 0.70 0.70 1.98 0.70 0.70 1.99 0.70 0.70 2.00 0.71 0.71 2.00 0.70 0.70 2.00 0.70 0.70 1.99 0.70 0.70 1.98 0.70 0.70 1.96 0.70 0.70 1.94 0.70 0.70 1.92 0.70 0.70 1.89 0.70 0.70 1.87 0.70 0.70 1.84 0.70 0.70 1.82 0.70 0.70 1.80 0.70 0.70 1.78 0.70 0.70 1.76 0.70 0.70 1.76 0.70 0.70 1.75

624575.1 613378.1 598396.2 580286.1 559841.3 537956.7 515589.7 493717.8 473296.1 455215.6 440264.7 429094.7 422192.1 419857.3 422192.1 429094.7 440264.7 455215.6 473296.1 493717.8 515589.7 537956.7 559841.3 580286.1 598396.2 613378.1 624575.1 631496

0.70 0.70 1.50 0.70 0.70 1.50 0.70 0.70 1.50 0.70 0.70 1.50 0.70 0.70 1.50 0.70 0.70 1.50 0.70 0.70 1.50 0.70 0.70 1.51 0.70 0.70 1.55 0.70 0.70 1.59 0.70 0.70 1.62 0.70 0.70 1.64 0.70 0.70 1.66 0.70 0.70 1.66 0.70 0.70 1.66 0.70 0.70 1.64 0.70 0.70 1.62 0.70 0.70 1.59 0.70 0.70 1.55 0.70 0.70 1.51 0.70 0.70 1.50 0.70 0.70 1.50 0.70 0.70 1.50 0.70 0.70 1.50 0.70 0.70 1.50 0.70 0.70 1.50 0.70 0.70 1.50 0.70 0.70 1.50

* Xác định khối lượng yêu cầu trong hai trường hợp lắp đặt và vận hành :

Trường hợp lắp đặt

Trường hợp vận hành

1 2 3 4 5 6

FD 11.94 11.68 11.26 10.72 10.08 9.38

-0.57 11.94 -1.12 11.68 -1.63 11.26 -2.08 10.72 -2.46 10.08 9.38 -2.73

FL Wyc1 49.84 46.88 43.38 39.52 35.50 31.56

FD 21.67 21.20 20.45 19.46 18.30 17.03

-1.23 21.67 -2.41 21.20 -3.48 20.45 -4.40 19.46 -5.12 18.30 -5.63 17.03

Wyc2 89.82 83.85 77.02 69.68 62.23 55.06

http://www.ebook.edu.vn

Trang 78

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

Bảng : Xác định khối lượng yêu cầu ở hai trường hợp lắp đặt và vận hành

-2.90 -2.94 -2.85 -2.63 -2.28 -1.82 -1.27 -0.65 0.00 0.65 1.27 1.82 2.28 2.63 2.85 2.94 2.90 2.73 2.46 2.08 1.63 1.12 0.57 0.00 2.94

8.66 7.96 7.30 6.71 6.20 5.80 5.51 5.36 5.32 5.36 5.51 5.80 6.20 6.71 7.30 7.96 8.66 9.38 10.08 10.72 11.26 11.68 11.94 12.03 12.03

27.89 24.70 22.13 20.31 19.29 19.09 19.67 21.03 23.07 25.35 28.11 31.21 34.48 37.81 41.12 44.28 47.20 49.77 51.87 53.40 54.25 54.34 53.64 52.12 54.34

15.73 14.45 13.25 12.17 11.26 10.53 10.01 9.69 9.58 9.69 10.01 10.53 11.26 12.17 13.25 14.45 15.73 17.03 18.30 19.46 20.45 21.20 21.67 21.83 21.83

-5.88 15.73 -5.88 14.45 -5.63 13.25 -5.17 12.17 -4.55 11.26 -3.69 10.53 -2.60 10.01 9.69 -1.35 9.58 0.00 9.69 1.36 10.01 2.66 10.53 3.81 11.26 4.75 12.17 5.43 13.25 5.83 14.45 5.93 15.73 5.88 17.03 5.63 18.30 5.12 19.46 4.40 20.45 3.48 21.20 2.41 21.67 1.23 21.83 0.00 21.83 5.93

48.55 43.00 38.65 35.54 33.63 33.37 34.70 37.49 41.52 46.52 52.22 58.34 64.63 70.86 76.83 82.38 87.77 92.57 96.38 98.99 100.20 99.89 98.02 94.62 100.20

8.66 7 7.96 8 7.30 9 6.71 10 6.20 11 5.80 12 5.51 13 5.35 14 5.32 15 5.35 16 5.51 17 5.80 18 6.20 19 6.71 20 7.30 21 7.96 22 8.66 23 9.38 24 10.08 25 10.72 26 11.26 27 11.68 28 11.94 29 12.03 30 Max 12.03

(rad)

So sánh (N/m2) σ≤η[σ]

y' β Δ h R l (m) (N) (m) 100.0 3.31 27706 0.41 23.7 12.0 100.5 3.33 27755 0.42 24.0 12.4 101.0 3.35 27803 0.42 24.3 12.8 101.5 3.36 27851 0.43 24.6 13.3 101.0 3.35 27803 0.42 24.3 12.8

h (m) 24.4 24.8 25.2 25.6 25.2

h+ Δ h (m) 36.4 37.2 38.0 38.9 38.0

x (m) ktm ktm ktm ktm ktm

y" (1/m) ktm ktm ktm ktm ktm

ktm ktm ktm ktm ktm

http://www.ebook.edu.vn

Trang 79

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

PHỤ LỤC 2 : TÍNH ỔN ĐỊNH ĐOẠN CONG LÕM. P =1020.27 (N/m) α= 12 (độ) ho = dtt =53.3 (m) H= 80000 (N) n = 0.033148 (1/m) M1 = 379198.9 (Nm)

ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm

101.5 3.36 27851 0.43 24.6 13.3 102.0 3.38 27898 0.44 24.9 13.7 102.5 3.40 27945 0.44 25.2 14.1 103.0 3.41 27990 0.45 25.6 14.6 103.5 3.43 28035 0.45 25.9 15.0 104.0 3.45 28079 0.46 26.2 15.5 104.5 3.46 28123 0.46 26.5 16.0 105.0 3.48 28165 0.47 26.8 16.4 105.5 3.50 28207 0.47 27.1 16.9 106.0 3.51 28249 0.48 27.4 17.4 106.5 3.53 28290 0.48 27.8 17.9 107.0 3.55 28330 0.49 28.1 18.4 107.5 3.56 28369 0.50 28.4 18.9 108.0 3.58 28408 0.50 28.7 19.4 108.5 3.60 28446 0.51 29.0 19.9 109.0 3.61 28484 0.51 29.3 20.4 109.5 3.63 28521 0.52 29.7 21.0 110.0 3.65 28558 0.52 30.0 21.5 110.5 3.66 28593 0.53 30.3 22.0 111.0 3.68 28629 0.53 30.6 22.6 111.5 3.70 28664 0.54 31.0 23.2 112.0 3.71 28698 0.55 31.3 23.7 112.5 3.73 28731 0.55 31.6 24.3 113.0 3.75 28764 0.56 31.9 24.9 113.5 3.76 28797 0.56 32.3 25.4 114.0 3.78 28829 0.57 32.6 26.0 114.5 3.80 28861 0.57 32.9 26.6 115.0 3.81 28892 0.58 33.2 27.2 115.5 3.83 28922 0.59 33.6 27.8 116.0 3.85 28952 0.59 33.9 28.4 116.5 3.86 28982 0.60 34.2 29.1 117.0 3.88 29011 0.60 34.6 29.7 117.5 3.89 29040 0.61 34.9 30.3 118.0 3.91 29068 0.61 35.2 30.9 118.5 3.93 29096 0.62 35.5 31.6 119.0 3.94 29123 0.63 35.9 32.2 119.5 3.96 29150 0.63 36.2 32.9 120.0 3.98 29176 0.64 36.5 33.6 120.5 3.99 29202 0.64 36.9 34.2 121.0 4.01 29228 0.65 37.2 34.9 121.5 4.03 29253 0.66 37.6 35.6

25.6 26.0 26.5 26.9 27.3 27.7 28.2 28.6 29.0 29.5 29.9 30.4 30.8 31.3 31.7 32.2 32.7 33.2 33.6 34.1 34.6 35.1 35.6 36.1 36.5 37.0 37.6 38.1 38.6 39.1 39.6 40.1 40.6 41.2 41.7 42.2 42.8 43.3 43.9 44.4 45.0

38.9 39.7 40.6 41.5 42.3 43.2 44.1 45.0 46.0 46.9 47.8 48.8 49.7 50.7 51.7 52.7 53.7 49.297 54.7 55.7 56.7 57.7 58.8 59.8 60.9 62.0 63.1 64.2 65.3 66.4 67.5 68.7 69.8 71.0 72.1 73.3 74.5 75.7 76.9 78.1 79.3 80.5

ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm

ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm 0.008 2.98E+08 Tm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm

http://www.ebook.edu.vn

Trang 80

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm

ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm ktm So sánh σ≤η[σ

H (N)

l (m)

ktm 81.8 45.5 ktm 83.0 46.1 ktm 84.3 46.6 ktm 85.6 47.2 ktm 86.9 47.8 ktm 88.2 48.4 ktm 89.5 48.9 ktm 90.8 49.5 ktm 92.1 50.1 ktm 93.4 50.7 ktm 94.8 51.3 ktm 96.1 51.9 ktm 97.5 52.5 ktm 53.1 98.8 ktm 53.7 100.2 x y"=1/ ρ σ σ (N/m2) (1/m) (m) 0.08 127.50 2.98E+08

122.0 4.04 29278 0.66 37.9 36.3 122.5 4.06 29302 0.67 38.2 37.0 123.0 4.08 29326 0.67 38.6 37.7 123.5 4.09 29350 0.68 38.9 38.4 124.0 4.11 29373 0.68 39.2 39.1 124.5 4.13 29396 0.69 39.6 39.8 125.0 4.14 29418 0.70 39.9 40.5 125.5 4.16 29441 0.70 40.2 41.3 126.0 4.18 29462 0.71 40.6 42.0 126.5 4.19 29484 0.71 40.9 42.7 127.0 4.21 29505 0.72 41.3 43.5 127.5 4.23 29526 0.73 41.6 44.2 128.0 4.24 29546 0.73 41.9 45.0 128.5 4.26 29566 0.74 42.3 45.8 129.0 4.28 29586 0.74 42.6 46.5 Δ h h R (m) (m) (m) (N) 80000 109.5 28521 21.0 32.7 53.7

http://www.ebook.edu.vn

Trang 81

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

http://www.ebook.edu.vn

Trang 82

Svth: nhãm_8_líp 49cb1

http://www.ebook.edu.vn

Trang 83

Svth: nhãm_8_líp 49cb1