đồ áN tốt nghiệp đường ống lvhieu k55

Bộ giáo dục và đào tạo Cộng hòa xã hội chủ nghĩaViệt Nam
Trường Đại Học Xây Dựng Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
-----------------o0o--------------- ------------o0o----------
Khoa : Xây Dựng Công Trình Biển & Dầu khí
Bộ môn : Kỹ thuật Công trình biển và Đường ống Bể chứa
Nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp
Họ và tên sinh viên: Lê Văn Hiếu Lớp : 55KSCT
Năm thứ: 5 MSSV: 251055 Ngành: Kỹ thuật Công trình Biển
1. Đầu đề thiết kế :
Thiết kế kỹ thuật tuyến đường ống dẫn khí từ giàn Hàm Rồng đến giàn Thái Bình
2. Các số liệu ban đầu :
- Số liệu môi trường tại khu vực xây dựng tuyến ống;
- Số liệu công nghệ của tuyến ống;
3. Phần thuyết minh và tính toán : 80 đến 120 trang bao gồm:
Tìm hiểu dự án, thu thập số liệu thiết kế: (15%);
Thiết kế tuyến ống sử dụng các tiêu chuẩn sau: (70%);
DnV OS F101-2000, DnV OS F101-2010, DnV E305; DnV RP B401
Thiết kế các giải pháp thi công tuyến ống: (15%)
4. Phần thể hiện : 10 đến 13 bản vẽ A1 bao gồm:
- Bản vẽ tổng thể : 3 – 4 bản vẽ
- Bản vẽ thiết kế kỹ thuật: 3 – 4 bản vẽ
- Bản vẽ thi công: 4 – 5 bản vẽ
5. Cán bộ hướng dẫn: TS.Phạm Hiền Hậu
6. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế : Ngày 02 tháng 03 năm 2015
7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ thiết kế : Ngày 13 tháng 06 năm 2015
Bộ môn thông qua NVTKTN
Trưởng Bộ Môn Thầy giáo hướng dẫn tốt nghiệp
TS. Mai Hồng Quân TS.Phạm hiền Hậu

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ KỸ THUẬT TUYẾN ĐƯỜNG ỐNG DẪN KHÍ TỪ GIÀN HÀM RỒNG ĐẾN GIÀN THÁI BÌNH
SVTH: LÊ VĂN HIẾU Trang 1
MSSV: 251055
LỜI NÓI ĐẦU
Sự phát triền ngành công nghiệp và nhu cầu dân sinh về năng lượng ngày càng tăng
dẫn đến sự thiết hụt nhiên liệu. Điều đó đã thúc đẩy con người tìm kiếm các nguồn năng
lượng để phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế và đời sống của con người. Dầu khí
trong hiện tại và tương lai vẫn là nguồn năng lượng vô cùng quan trọng để phục vụ cho
những nhu cầu đó. Với ưu điểm về trữ lượng, khả năng khai thác, chế biến và vận
chuyển, dầu khí là nguồn nguyên liệu năng lượng rất cần cho đời sống con người mà
bất kì quốc gia nào cũng sử dụng.
Việt Nam là nước đang phát triển, nhu cầu về sử dụng năng lượng ngày càng tăng,
sự phát hiện nguồn tài nguyên dầu khí tại thềm lục địa đã đem lại nguồn lợi kinh tế to
lớn cho đất nước, giải tỏa bớt khả năng thiếu hụt năng lượng trong công cuộc xây dựng
và hiện đại hóa đất nước. Trong việc khai thác nguồn năng lượng dầu khí đòi hỏi sự
phát triển mạnh mẽ hệ thống giàn khoan khai thác, đặc biệt là hệ thống đường ống có
vai trò quan trọng không thể thiết trong sự phát triển mỏ, thu gom, vận chuyển các sản
phẩm khai thác.
Em đã được giao đồ án tốt nghiệp với đề tài:
“Thiết kế kỹ thuật tuyến đường ống dẫn khí từ giàn Hàm Rồng đến giàn Thái
Bình”
Để hoàn thành tốt được đồ án tốt nghiệp của mình, ngoài những kiến thức đã được
các thầy, cô giáo trong trường Đại học Xây Dựng, trong Khoa Xây dựng công trình biển
– dầu khí trang bị và sự lỗ lực của bản thân em, còn được sự chỉ bảo tận tình về kiến
thức chuyên ngành của cô hướng dẫn.
Em xin tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thầy cô trong trường Đại học Xây Dựng,
các thầy cô đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Đặc biệt em xin
bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc nhất đến TS.Phạm Hiền Hậu, người đã trực tiếp hướng dẫn,
giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất để em hoàn thành đề tài tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cám ơn.
Hà Nội, ngày 17 tháng 06 năm 2015
Sinh viên
LÊ VĂN HIẾU

MSSV: 251055
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ ..................................................................................................5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG ỐNG..................................7
1.1. Mở đầu ...............................................................................................................7
Tổng quan về công trình đường ống ...........................................................7
Phân loại đường ống dầu khí.......................................................................8
Lịch sự phát triển công trình đường ống.....................................................9
Sự phát triển công trình đường ống trên thế giới......................................10
Sự phát triển công trình đường ống tại Việt Nam.....................................13
1.2. Tìm hiểu đề tài .................................................................................................16
Mục tiêu thiết kế........................................................................................16
Nhiệm vụ thiết kế......................................................................................16
Nội dung đồ án..........................................................................................16
CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH VÀ SỐ LIỆU PHỤC VỤ
THIẾT KẾ ...................................................................................................................17
2.1. Giới thiệu tổng thể công trình..........................................................................17
Mô tả tông thể công trình tuyến ống Thái Bình – Hàm Rồng ..................17
Mục tiêu và sự cần thiết phải xây dựng công trình tuyến ống Thái Bình –
Hàm Rồng ..............................................................................................................20
Phạm vi đồ án thiết kế...............................................................................21
2.2. Số liệu môi trường phục vụ thiết kế.................................................................21
Số liệu sóng...............................................................................................21
Số liệu dòng chảy......................................................................................22
Mực nước biển ..........................................................................................23
Sự phát triển của sinh vật biển ..................................................................24
2.3. Số liệu đường ống ............................................................................................24
2.4. Địa hình đáy biển.............................................................................................25
Mục đích của việc thu thập số liệu và phân tích số liệu địa chất..............25
Địa hình đáy biển ......................................................................................26
2.5. Địa chất khu vực ..............................................................................................26
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐƯỜNG ỐNG HÀM RỒNG – THÁI BÌNH36
3.1. Lựa chọn tuyến ống..........................................................................................36
Mục đích, yêu cầu chung và các bước lựa chọn tuyến ống ngoài biển.....36
Lựa chọn tuyến ống Hàm Rồng – Thái Bình............................................37
Tài liệu, tiêu chuẩn, quy phạm áp dụng cho thiết kế ................................41
3.2. Tính toán, kiểm tra chiều dày ống chịu áp suất trong......................................43
Phương pháp tính ......................................................................................43
Phân loại chất lỏng dẫn trong đường ống, cấp vị trí, cấp an toàn.............43
Tính toán bề dày đường ống chịu áp lực trong được tính toán cho 2 trạng
thái ...................................................................................................................45

MSSV: 251055
3.3. Tính toán kiểm tra điều kiện ổn định đàn hồi của tuyến ống ..........................50
Kiểm tra điều kiện mất ổn định cục bộ của tuyến ống..............................50
Kiểm tra hiện tượng mất ổn định lan truyền .............................................54
3.4. Kiểm tra ổn định vị trí đường ống biển ...........................................................56
Hiện tượng mất ổn định vị trí đường ống biển..........................................56
Phân tích ổn định vị trí của đường ống .....................................................56
Tính toán ...................................................................................................62
Phương án xử lý mất ổn định vị trí đường ống biển .................................65
Kết luận .....................................................................................................72
3.5. Đường ống đi qua địa hình phức tạp................................................................72
Phân tích nhịp treo ....................................................................................72
Bài toán đường ống qua hố lõm................................................................73
Bài toán đường ống qua đỉnh lồi...............................................................76
Bài toán cộng hưởng dòng xoáy ...............................................................77
Tóm tắt kết quả tính ..................................................................................79
3.6. Bài toán giãn nở nhiệt ......................................................................................79
Tổng quan..................................................................................................79
Giãn nở đường ống....................................................................................79
Kết quả tính toán .......................................................................................82
3.7. Chống ăn mòn công trình đường ống ..............................................................83
Vai trò của việc chống ăn mòn trong thiết kế công trình đường ống biển....
...................................................................................................................83
Phân loại ăn mòn.......................................................................................83
Biện pháp chống ăn mòn...........................................................................84
Kết luận .....................................................................................................87
Lý thuyết tính toán thiết kế Anode hy sinh...............................................88
Tính toán thiết kế Anode hy sinh và kiểm tra...........................................92
CHƯƠNG 4. THI CÔNG ĐƯỜNG ỐNG ....................................................................95
4.1. Các phương pháp chế tạo và thi công ống.......................................................95
Chế tạo ống ...............................................................................................95
Thi công thả ống........................................................................................95
Thi công nối ống. ......................................................................................97
Thi công đào hào.......................................................................................98
4.2. Phương án thi công tuyến ống Hàm Rồng – Thái Bình.................................101
Cơ sở lựa chọn.........................................................................................101
Lựa chọn phương án................................................................................101
Công tác chuẩn bị trang thiết bị ..............................................................103
4.3. Tính toán bền trong thi công thả ống.............................................................105
Số liệu đầu vào:.......................................................................................107
Tính toán đoạn cong lồi...........................................................................108

MSSV: 251055
Quy trình thi công ...................................................................................115
4.4. Pre-commissioning pipeline...........................................................................119
Flooding đường ống, làm sạch và đo hệ thống .......................................119
Hydrotesting đường ống và kiểm tra rò rỉ...............................................120
Khử nước, sấy và tẩy đường ống ............................................................120
4.5. An toàn lao động............................................................................................120
Đối với thi công trên bãi lắp ráp .............................................................121
Đối với thi công trên biển .......................................................................122
Bảo vệ môi trường...................................................................................123
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN...........................................................................................124
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................125
PHỤ LỤC .................................................................................................................126

MSSV: 251055
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1-1: Thi công đường ống dẫn khí từ bể Nam Côn Sơn ..........................................7
Hình 1-2: Tỷ lệ cung cấp năng lượng của các dạng nhiên liệu .......................................8
Hình 1-3: Phân loại ống...................................................................................................9
Hình 1-4: Đường ống dẫn dầu Kirkuk-Ceyhan Iraq......................................................10
Hình 1-5: Tỉ lệ nhiên liệu vận chuyển bằng đường ống................................................11
Hình 1-6: Hệ thống đường ống dầu khí tại Anh............................................................12
Hình 1-7: Hệ thống đường ống dầu khí tại Nga............................................................12
Hình 1-8: Hệ thống đường ống dầu khí tại Mỹ.............................................................12
Hình 1-9: Hệ thống đường ống dầu khí tại khu vực Đông Nam Á...............................13
Hình 1-10: Các bể chứa dầu khí Việt Nam ...................................................................13
Hình 1-11: Vị trí mỏ Bạch Hổ.......................................................................................14
Hình 1-12: Hệ thống đường ống khu vực Nam Bộ .......................................................14
Hình 1-13: Biểu đồ tình hình khai thác dầu khí 1989-2010 ở Việt Nam......................15
Hình 2-1: Tuyến ống khí ngoài khơi .............................................................................17
Hình 2-2: Tuyến ống khí trên bờ...................................................................................18
Hình 2-3: Hình chiếu cạnh giàn Thái Bình ...................................................................19
Hình 2-4: Giàn Hàm Rồng ............................................................................................19
Hình 2-5: Mặt cắt địa chất KP0.000-KP4.910 ..............................................................27
Hình 2-6: Mặt cắt địa chất KP4.409-KP12.209 ............................................................28
Hình 2-7: Mặt cắt địa chất KP11.710-KP19.510 ..........................................................29
Hình 2-10: Mặt cắt địa chất KP33.603-KP41.403 ........................................................32
Hình 2-13: Các đoạn khảo sát địa chất..........................................................................35
Hình 3-1: Phương án 1 tuyến ống Thái Bình – Hàm Rồng...........................................38
Hình 3-4: Sơ đồ thiết kế chiều dày ống.........................................................................43
Hình 3-5: Đồ thị tra độ giảm khả năng chịu kéo đặc trưng do nhiệt.............................48
Hình 3-6: Các lực tác động vào đường ống...................................................................58
Hình 3-7: Sơ đồ kiểm tra ổn định vị trí .........................................................................58
Hình 3-8: Đồ thị xác đinh Tu .........................................................................................60
Hình 3-9: Đồ thị xác định hệ số R.................................................................................61
Hình 3-10: Thông số kỹ thuật hào.................................................................................68

MSSV: 251055
Hình 3-11: Độ giảm hệ số cản vận tốc CD trong hào mở ..............................................68
Hình 3-12: Độ giảm hệ số quán tính CM trong hào mở.................................................68
Hình 3-13: Độ giảm hệ số lực nâng CL trong hào mở...................................................69
Hình 3-14: Sơ đồ thiết kế ống vượt địa hình phức tạp..................................................73
Hình 3-15: Đường ống qua hố lõm ...............................................................................74
Hình 3-16: Đường ống qua đỉnh lồi ..............................................................................76
Hình 3-17: Tác động của dòng chảy lên đường ống .....................................................77
Hình 3-18: Biến dạng đường ống..................................................................................80
Hình 3-19: Sơ đồ tính giãn nở tuyến ống ......................................................................80
Hình 3-20: Sơ đồ thiết kế chống ăn mòn tuyến ống......................................................88
Hình 4-1: Phân loại ống.................................................................................................95
Hình 4-19: Bố trí lắp đặt hệ thống đào hào theo phương pháp phun nước...................99
Hình 4-20: Bố trí hệ thống phương pháp đào hào tự hành..........................................100
Hình 4-21: Tàu Côn Sơn .............................................................................................102
Hình 4-22: Stringer......................................................................................................103
Hình 4-23: Sơ đồ đường đàn hồi của ống khi thi công ...............................................106
Hình 4-24: Sơ đồ tính toán bền trong thi công rải ống................................................107
Hình 4-25: Mô hình đoạn ống lõm..............................................................................112

MSSV: 251055
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG ỐNG
1.1. MỞ ĐẦU
Tổng quan về công trình đường ống
Hình 1-1: Thi công đường ống dẫn khí từ bể Nam Côn Sơn
Hiện nay đã có hàng trăm ngàn cây số những đường ống rất lớn qua các quốc gia và
đại dương để cung cấp, vận chuyển một lượng lớn dầu thô và các sản phẩm dầu khí. Dầu
thô thường được vận chuyển giữa các châu lục bằng những con tàu chở dầu lớn, nhưng
dầu và khí tự nhiên được vận chuyển (truyền dẫn) từ mỏ vào bờ (trạm tiếp nhận) và
khắp các lục địa bằng đường ống .Các đường ống này có đường kính rất lớn (hệ thống
đường ống của Nga có đường kính lên đến1422mm), và có thể dài hơn 1000km.
Đường ống dẫn dầu là động mạch chính của các doanh nghiệp dầu khí, làm việc 24
giờ mỗi ngày, bảy ngày một tuần, liên tục cung cấp cho nhu cầu năng lượng của chúng
ta. Chúng đóng vai trò cực kỳ quan trọng cho nền kinh tế của hầu hết các quốc gia. Dầu
và khí đốt được vận chuyển trong các đường ống truyền dẫn lớn tới các nhà máy lọc
dầu, nhà máy điện, vv, và được chuyển hóa thành các dạng năng lượng như xăng dầu
cho xe ô tô, và điện cho nhà cửa . Dầu và khí đốt cung cấp năng lượng cho hầu hết thế
giới . Các loại nhiên liệu cung cấp năng lượng cho thế giới với những dạng năng lượng
đơn giản như:

MSSV: 251055
Hình 1-2: Tỷ lệ cung cấp năng lượng của các dạng nhiên liệu [11]
Nếu không có đường ống dẫn chúng ta sẽ không thể đáp ứng được nhu cầu rất lớn về
dầu và nhu cầu khí đốt cho cả hành tinh.
Tuy nhiên đường ống cũng có những ưu điểm và nhược điểm:
Ưu điểm:
 An toàn hơn so với các dạng vận chuyển khác: đường ống dẫn an toàn hơn 40 lần
hơn so với các xe bồn đường sắt, và an toàn hơn100 lần so với các xe bồn đường bộ
khi vận chuyển năng lượng.
 Lượng thất thoát trong quá trình vận chuyển rất nhỏ: đường ống dẫn dầu làm tràn
khoảng 1 gallon (3,785 lít) cho mỗi triệu thùng-dặm, theo Hiệp hội đường ống dẫn
dầu của Mỹ.
 Chi phí vận chuyển bằng đường ống thấp hơn so với vận chuyển bằng đường sắt, xe
bồn đường bộ.
 Thời gian vận chuyển nhanh hơn và ổn định hơn
 Tiện lợi khi phân phối và cung cấp đến các nơi tiêu thụ cả gần và ở xa.
Nhược điểm:
 Đầu tư ban đầu xây dựng hệ thống rất lớn
 Phí duy tu, bảo dưỡng công trình cũng rất cao
 Đường ống chạy dài nên khó kiểm soát
Phân loại đường ống dầu khí
Hiện tại trên thế giới có rất nhiều loại đường ống dẫn. Các loại đường ống dẫn dầu
và khí đốt có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau:
34%
24%
21%
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
1
Dầu
Than
Khí đốt

MSSV: 251055
Hình 1-3: Phân loại ống
Lịch sự phát triển công trình đường ống
Việc sử dụng đường ống đầu tiên để vận chuyển hydrocacbon được ghi lại là ở Trung
Quốc: khoảng 2.500 năm trước đây, người Trung Quốc đã sử dụng ống tre để vận chuyển
khí đốt tự nhiên từ các giếng cạn dùng để đun nước biển tách muối.
Ngày hôm nay của ngành công nghiệp dầu và đường ống dẫn khí có nguồn gốc từ
trong ngành dầu khí. Dầu đã được khoan ở Baku, Azerbaijan vào năm 1848, và ở Ba
Lan vào năm 1854, nhưng công cuộc khai thác và thương mại hóa chính thức đầu tiên
bằng cách sử dụng đường ống dẫn dầu bắt đầu cách đây 150 năm ở Mỹ, bởi một số
người như Đại tá Drake.
Năm 1865, một đường ống dẫn dầu đường kính 6 inch (152mm) (không có máy bơm)
được xây dựng ở bang Pennsylvania, Hoa Kì, vận chuyển 7.000 thùng / ngày. Và từ đó
hệ thống đường ống dẫn dầu – khí phát triển mạnh mẽ.
Những đường ống dẫn dầu dài bắt đầu được xây dựng vào thời điểm chuyển giao của
thế kỷ 20, ví dụ:
 Năm 1906, một đường ống dài 472 mile (755km), đường kính 8 inch (203mm)
được xây dựng từ Oklahoma đến Texas;
 Cùng chiều dài đó, một đường ống với đường kính nhỏ (8 đến 12inch) được xây
dựng ở Baku cùng một thời gian;
 Năm 1912, một đường ống dẫn khí đốt sản xuất dài 170 dặm (272km), đường
kính 16 inch (406mm) được xây dựng trong 86 ngày ở đảo Bow, Canada, để xây

MSSV: 251055
dựng nó trở thành một trong những đường ống dẫn dầu khí dài nhất ở Bắc Mĩ.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ đó, công nghệ chế tạo, thi công đường ống cũng có
những thay đổi lớn để phù hợp với nhu cầu:
 Kỹ thuật: xây dựng đường ống dài, đường kính lớn hơn: đi tiên phong là nước
Mĩ trong những năm 1940 do nhu cầu năng lượng của Chiến tranh thế giới thứ
hai.
 Công nghệ: năm 1994 đã xây dựng đường ống dưới đại dương dẫn dầu từ Anh
sang Pháp với đường kính ống nhỏ và dài tổng cộng 500 dăm (800km) và vận
chuyển được khoảng 1.000.000 gallon/ngày.
Sự phát triển công trình đường ống trên thế giới
Hình 1-4: Đường ống dẫn dầu Kirkuk-Ceyhan Iraq [11]
Nguồn lợi kinh doanh dầu và khí đốt là rất lớn, và nó sẽ trở nên ngày càng lớn hơn :
 Cục Quản Lí Thông Tin Năng Lượng Hoa Kì thuộc Cục Năng lượng Thế giới đã
dự đoán nhiên liệu hóa thạch sẽ vẫn là nguồn năng lượng chính, đáp ứng hơn
90% sự gia tăng nhu cầu năng lượng trong tương lai.
 Nhu cầu dầu toàn cầu sẽ tăng khoảng 1,6% mỗi năm, từ 75 triệu thùng dầu mỗi
ngày (mb / d) vào năm 2000 lên 120 thùng/ ngày vào năm 2030.
Nhu cầu đối với khí thiên nhiên sẽ tăng mạnh hơn so với bất kỳ nhiên liệu hóa thạch
khác: lượng khí tiêu thụ sẽ tăng gấp đôi từ nay đến năm 2030.
Sự tăng lên không ngừng của nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm dầu khí kéo theo sự ra
đời của hàng loạt các dự án khai thác dầu khí trên biển. Bắt đầu từ đường ống đầu tiên
cho tới nay hàng vạn kilômet đường ống đã được xây dựng trên khắp thế giới từ biển
Bắc, Địa Trung Hải, Australia, Đông Nam Á, Mỹ La Tinh … Một số đường ống đã được
lắp đặt ở độ sâu đến 700m, kích thước ống lên tới 56 inch. Các công nghệ liên quan đến
công trình đường ống cũng phát triển rất nhanh chóng. Điển hình là các thiết bị thi công

MSSV: 251055
thả ống, công nghệ gia tải cho ống, công nghệ nối ống .v.v
Theo ước tính đường ống trên thế giới mở rộng có thể lên đến khoảng 7% mỗi năm
trong vòng 15 năm tới:
 Ở Mĩ, 8000km/năm đường ống được xây dựng với chi phí khoảng 8 tỷ đô la/năm;
 Trên thế giới, mỗi năm có 32000 km đường ống mới được xây dựng và 50% trong
số đó được dự kiến xây ở Bắc và Nam Mĩ.
 Ngoài ra, mỗi năm 8000 km đường ống vận chuyển ra nước ngoài được xây dựng với
60% là ở Tây Bắc Châu Âu, Châu Á Thái Bình Dương và Vịnh Mexico.
Tổng chiều dài của đường ống truyền dẫn áp lực cao trên khắp thế giới được ước tính
vào khoảng 3.500.000 km (2012). Được chia ra là:
 64% vận chuyển khí tự nhiên;
 19% vận chuyển các sản phẩm dầu khí;
 17% vận chuyển dầu thô.
Hình 1-5: Tỉ lệ nhiên liệu vận chuyển bằng đường ống [11]
Bản đồ một số hệ thống đường ống trên thế giới: (theo http://www.theodora.com)
 Tại Anh
64%
19%
17%
Vận chuyển khí tự nhiên Vận chuyển các sản phẩm dầu khí
Vận chuyển dầu thô

MSSV: 251055
Hình 1-6: Hệ thống đường ống dầu khí tại Anh
 Tại Nga (bao gồm cả Liên Xô cũ):
Hình 1-7: Hệ thống đường ống dầu khí tại Nga
 Tại Mỹ:
Hình 1-8: Hệ thống đường ống dầu khí tại Mỹ

MSSV: 251055
 Khu vực Đông Nam Á:
Hình 1-9: Hệ thống đường ống dầu khí tại khu vực Đông Nam Á
Sự phát triển công trình đường ống tại Việt Nam
Hình 1-10: Các bể chứa dầu khí Việt Nam [11]
Tuyến đường ống đầu tiên để phục vụ thăm dò và khai thác dầu khí đã được lắp đặt
bởi liên doanh dầu khí Vietsov Petro khi xây dựng mỏ Bạch Hổ. Mỏ Bạch Hổ là mỏ đầu
tiên Việt Nam trực tiếp tham gia 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.

MSSV: 251055
Hình 1-11: Vị trí mỏ Bạch Hổ [11]
Tính đến năm 1998, mỏ Bạch Hổ đã có hệ thống đường ống bao gồm:
 20 tuyến ống dẫn dầu với tổng chiều dài 60,7km.
 10 tuyến ống dẫn khí với tổng chiều dài 24,8km.
 18 tuyến ống dẫn Gaslift với tổng chiều dài 28,8km.
 11 tuyến ống dẫn hỗn hợp dầu, khí với tổng chiều dài 19,3km
Và cho đến nay chiều dài toàn bộ tuyến đường ống ở Bạch Hổ gần 200km.
Ngoài những đường ống dẫn dầu khí nội mỏ, Việt Nam tiếp tục xây dựng hệ thống
các đường ống đưa dầu, khí vào bờ:
 Ngày 26/4/1995, hệ thống đường ống dẫn khí Bạch Hổ – Long Hải – Dinh Cố – Bà
Rịa dài 124km, 16inch, công suất thiết kế 2 tỉ m3 khí/năm được hoàn thành xây dựng,
đưa vào vận hành.
Hình 1-12: Hệ thống đường ống khu vực Nam Bộ [11]

MSSV: 251055
 Cuối tháng 11/2001 đường ống dẫn khí dài 45km từ mỏ Rạng Đông về mỏ Bạch Hổ
được hoàn đưa thêm 1 triệu m3 khí/ngày đêm của mỏ Rạng Đông về mỏ Bạch Hổ.
 Tháng 12/2002, tiếp theo thành công của dự án khí Bạch Hổ, dự án khí Nam Côn Sơn
1 – dự án khí thiên nhiên đầu tiên đã được hoàn dài trên 400km từ mỏ Lan Tây đến
Phú Mỹ:
 Đường ống ngoài biển từ Lan Tây – Dinh Cố dài 362km với đường kính 26 inch,
ANSI 1500, áp suất thiết kế 171 barg.
 Đường ống trên bờ có kích thước là 30 inch, cấp áp suất thiết kế là ANSI 600 lb,
áp suất thiết kế là 84 barg, áp suất vận hành là 60 barg vận chuyển khí tự nhiên
từ Lan Tây - Long Hải - Phú Mỹ.
Hình 1-13: Biểu đồ tình hình khai thác dầu khí 1989-2010 ở Việt Nam [10]
 Tháng 4/2007, dự án khí PM3-Cà Mau chính thức hoàn thành, cung cấp khí cho dự
án Nhà máy Điện Cà Mau 1, Cà Mau 2 bằng đường ống dài trên 300km (dài 298 km
ngoài khơi & 27 km trongbờ), đường kính 18 inch với công suất thiết kế 2,0 tỷ m3
khí / năm hiện đang nhận khí từ mỏ PM3 (Khu vực chồng lấn với Malaixia) thuộc bể
Malay-Thổ chu.
 Hệ thống đường ống dẫn khí Lô B – Ô Môn có tổng chiều dài gần 400km, trong đó
tuyến ống trên biển dài khoảng 246km đường kính 28 inch và tuyến ống trên bờ dài
khoảng 152km kích thước 30 inch. Tuyến ống đi ngang qua địa bàn thành phố Cần
Thơ và 4 tỉnh Hậu Giang, Kiên Giang, Bạc Liêu, Cà Mau.
 Tập đoàn Dầu khí Việt Nam cũng đang nghiên cứu xây dựng hệ thống đường ống
dẫn khí kết nối Đông – Tây Nam Bộ. Đường ống có chiều dài khoảng 143km, kết nối
các hệ thống đường ống dẫn khí khu vực Đông Nam Bộ và Tây Nam Bộ từ Hiệp
Phước – TP.HCM đến Ô Môn – Cần Thơ.

MSSV: 251055
1.2. TÌM HIỂU ĐỀ TÀI
Tên đề tài: “Thiết kế kỹ thuật tuyến đường ống dẫn khí từ giàn Hàm Rồng đến giàn
Thái Bình”
Mục tiêu thiết kế
Căn cứ vào số liệu khảo sát địa hình , địa chất đã thu thập được… để lựa chọn tuyến
ống từ mỏ Hàm Rồng về tới mỏ Thái Bình sao cho khả thi ,với giá thành thấp nhất mà
vẫn đảm bảo được các chỉ tiêu kĩ thuật. Lựa chọn tuyến ống hợp lí sẽ đem lại hiệu quả
kinh tế, tăng độ an toàn cho tuyến ống trong quá trình thi công cũng như quá trình khai
thác lâu dài.
Nhiệm vụ thiết kế
 Tính toán thiết kế tuyến ống dẫn khí từ mỏ Hàm Rồng → mỏ Thái Bình, lô 102&106.
Đường kính ngoài D = 406,4 mm. Áp suất thiết kế 10 Mpa, nhiệt độ thiết kế 60o
C.
 Xác định tuyến ống cần thiết kế: đường đi, chiều dài...
 Xác định độ dày đường ống và các thiết bị cần thiết cho hệ thống đường ống
 Tính toán và kiểm tra điều kiện bền và ổn định cho hệ thống đường ống trong mọi
điều kiện bất lợi.
 Xác định đánh giá nhịp treo cho phép đối với tuyến ống khi dọc tuyến có sự biến đổi
phức tạp của địa hình và điều kiện phức tạp của địa chất hải văn.
 Tính toán, thiết kế chống ăn mòn đường ống.
 Tính toán tĩnh, cộng hưởng xoáy cho đường ống.
 Giới thiệu các biện pháp thi công, từ đó phân tích lựa chọn phương án thi công, chế
tạo cho tuyến ống.
 Kiểm tra hệ thống đường ống trước khi đưa vào vận hành.
Nội dung đồ án
Chương 1: Tổng quan công trình đường ống
Chương 2: Giới thiệu tổng thể công trình và số liệu phục vụ thiết kế
Chương 3: Tính toán thiết kế đường ống Thái Bình – Hàm Rồng
Chương 4: Thi công đường ống
Chương 5: Kết luận

MSSV: 251055
CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH VÀ SỐ LIỆU PHỤC VỤ
THIẾT KẾ
2.1. GIỚI THIỆU TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH
Mô tả tông thể công trình tuyến ống Thái Bình – Hàm Rồng
a) Tuyến ống khí ngoài khơi
Tuyến ống khí ngoài khơi được khảo sát và định vị theo hệ tọa độ WGS 84 với đường
kinh tuyến Trung tâm 1050
được dự kiến như sau:
 Đoạn tuyến ống từ mỏ Hàm Rồng lô 106-HR-1X (tọa độ E 731314, N 2226905) về
mỏ Thái Bình. Ngoài mục đích thu gom khí từ mỏ Hàm Rồng về bờ còn phục vụ cho
thu gom cho các mỏ trong tương lai như mỏ Bạch Long (E 712087, N 2210218), Hắc
Long (E 693531, N 2195887), Địa Long (E 698341, N 2188502)
 Đoạn tuyến ống từ giàn Thái Bình lô 102-TB-1X (E 878758, N 2243063) vào đến
điểm tiếp bờ nằm trên Cồn Vành, cách bờ khoảng 5,2 Km về hướng Đông Nam (E
674028, N 2247794), với chiều dài 13,7 Km có 01 đầu chờ 16” cho tương lai (E
674028, N 2247794, cách giàn Thái Bình 6,75 Km, phục vụ cho dự án nhập khẩu
LNG sau này).
Hình 2-1: Tuyến ống khí ngoài khơi
b) Tuyến ống gần bờ
Tuyến ống trên bờ được khảo sát và định vị theo hệ tọa độ VN 2000 với đường kính
tuyến trung tâm là 105o
30’.
Tuyến đường ống với đường kính 16” có tổng chiều dài 5,28 Km từ điểm tiếp bờ (E

MSSV: 251055
616273, N 2253078) nằm trên Cồn Vành tới trạm tiếp bờ (E 613001.9, N 2256799.4).
Phần tuyến ống này sẽ được chôn trong hào sâu từ 1m đến 2m tính từ đáy biển tự nhiên.
Tuyến ống sẽ đi qua khu vực nuôi trồng thủy sản với tổng chiều dài khoảng 3,3 km sau
đó sẽ cắt qua đê phòng hộ và kết thúc tại Trạm tiếp bờ.
c) Tuyến ống khí trên bờ
Tuyến ống dài 5,7 km đi từ Trạm tiếp bờ băng qua vùng nuôi tôm (khoảng 0,67km),
cắt ngang tỉnh lộ 221D và tiếp tục chạy theo hướng Tây dọc theo hệ thống mương nước
tưới tiêu của các xã Đồng Minh, Đông Cơ về đến Trạm xử lý khí Trung tâm nằm trong
khu Công nghiệp Tiền Hải.
Hình 2-2: Tuyến ống khí trên bờ
d) Trạm tiếp bờ
Trạm tiếp bờ được khảo sát và định vị theo hệ tọa độ VN 2000 với đường kinh tuyến
trung tâm là 1050
30’. Khu vực đặt Trạm tiếp bờ dự kiến có tạo độ E 613001.9. N
2256799.4, tổng diện tích khoảng 600-1500m2
e) Trung tâm xử lý và phân phối khí
Trung tâm xử lý và phân phối khí trung tâm nằm trong khu công nghiệp Tiền Hải với
diện tích 5ha sát với trạm phân phối khí của đơn vị phân phối khí thấp áp 2 ha.
f) Giàn Thái Bình
Giàn Thái Bình là giàn đỡ đầu giếng cao 58,9m có 3 ống chính và 4 Conducter phục
vụ khai thác hiện tại và trong tương lai.

MSSV: 251055
Hình 2-3: Hình chiếu cạnh giàn Thái Bình
g) Giàn Hàm Rồng
Cụm giàn Hàm Rồng bao gồm giàn xử lý công nghệ trung tâm CCP và 4 giàn đỡ đầu
giếng:
Hình 2-4: Giàn Hàm Rồng
Cấu hình cơ bản của hệ thống tuyến đường ống:
 Đường ống xuất phát từ mỏ Hàm Rồng nối với mỏ Thái Bình đi vào bờ và kết thúc ở
trạm phân phối khí trong khu công nghiệp Tiền Hải. Mỏ Thái Bình theo kế hoạch
phát triển của chủ mỏ là giàn đơn giản (unman)
 Đường ống thiết kế các đầu chờ (tie – in) để kết nối các mỏ trong tương lai và dự
phòng cho phương án nhập LNG qua hệ thống kho nổi theo phương án FSJRU hoặc
phương án Gravifloat terminal.

MSSV: 251055
 Trên giàn ngoài biển có hệ thống phóng pig, cụm bơm hóa chất chống ăn mòn.
 Trạm tiếp bờ bao gồm các thiết bị chính như: Van ngắt tuyến (SDV), và hệ thống cáp
quang kết nối điều khiển trung tâm.
 Trung tâm phân phối khí (GDC) trong khu công nghiệp Tiền Hải có cấu hình chính
gồm: Hệ thống Metering, Bình tách Condensate/nước, hệ thống bồn chứa xuất xe
bồn, đầu chờ máy nén KTN trong trường hợp cần nâng áp suất cho khách hàng tiềm
năng trong tương lai, hệ thống phụ trợ (máy phát điện dự phòng, cold vent, chữa cháy
bằng nước…), hệ thống điều khiển trung tâm, các hạng mục phụ trợ như văn phòng,
xưởng bảo dưỡng, nhà bảo vệ, nhà ăn…
Hệ thống phân phối khí cho các hộ tiêu thụ công nghiệp được nghiên cứu tách rời với
dự án nay do đơn vị phân phối khí áp thất thực hiện với mạng lưới phân phối bằng đường
ống đến từng hộ tiêu thụ công nghiệp và dự kiến một hệ thống phân phối khí CNG cho
các hộ tiêu thụ công nghiệp xa trung tâm phân phối khí
Mục tiêu và sự cần thiết phải xây dựng công trình tuyến ống Thái Bình –
Hàm Rồng
a) Mục tiêu
 Thu gom khí tự nhiên/khí đồng hành từ các mỏ khai thác ngoài khơi Vịnh Bắc Bộ
(trước tiên là các lô 102&106) để đưa về đất liền phục vụ cho phát triển công nghiệp
khu vực Bắc Bộ, đảm bảo cung cấp khí ổn định cho các khách hàng hiện hữu tại khu
công nghiệp Tiền Hải, tỉnh Thái Bình;
 Chuẩn bị thị trường tiêu thụ khí và thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp khí tại khu
vực phía Bắc, Việt Nam;
 Thực hiện chỉ đạo của Chính Phủ và của Tập đoàn Dầu khí Việt Nam về việc không
đốt bỏ khí ở ngoài mỏ gây lãng phí và ảnh hưởng tới môi trường.
b) Sự cần thiết phải xây dựng tuyến ống
 Theo xu thế phát triển kinh tế - năng lượng của hầu hết các nước trên thế giới, hiện
nay việc giải quyết hài hòa mối quan hệ giữa 3 vấn đề gồm: Kinh tế - Năng lượng –
Môi trường hiện là mục tiêu hàng đầu.
 Phù hợp với xu hướng phát triển của thế giới, thị trường tiêu thụ khí của Việt Nam
đang phát triển rất nhanh. Tuy nhiên, thị trường khí hiện chỉ cung cấp chủ yếu cho
khu vực miền Nam – nơi đã hình thành ngành công nghiệp xử lý, vận chuyển và phân
phối khí. Thị trường khí ở khu vực Miền Bắc và Miền Trung được đánh giá có tiềm
năng tuy nhiên cho đến nay mới chỉ có khí từ mỏ Tiền Hải (Thái Bình) đang được

MSSV: 251055
khai thác sử dụng tại KCN Tiền Hải với khối lượng rất nhỏ.
 Nhu cầu sử dụng khí tự nhiên của các hộ tại KCN Tiền Hải – Thái Bình ngày càng
tăng cao trong khi các nguồn khí cung cấp hiện tại đang giảm rất nhanh. Điều này sẽ
ảnh hưởng rất lớn đến các hoạt động sản xuất kinh doanh các doanh nghiệp trong khu
vực và đặc biệt ảnh hưởng tới kế hoạch phát triển kinh tế xã hội địa phương, tăng
thêm các chi phí đầu tư để chuyển đổi nhiên liệu sự dụng.
 Khí tự nhiên được xem là nguồn nguyên/nhiên liệu hiện đại với các ưu điểm vượt trội
về môi trường, về hiệu quả kinh tế và được đánh giá là nguồn cung ổn định.
 Kết quả đánh giá trữ lượng theo báo cáo về công tác thăm dò Dầu khí tại bể Sông
Hồng tương đối khả quan, cụ thể như sau:
 Các mỏ khí thuộc lô 102-106: phát hiện với trữ lượng dự kiến thu hồi ở cấp 2P
tại mỏ Thái Bình là 2,792 tỷ m3 và tại mỏ Hàm Rồng sẽ có trữ lượng Khí thu hồi
khoảng 1,55 tỷ m3 khí.
 Trữ lượng các mỏ từ các lô 103 & 107: trữ lượng tiềm năng ước tính khoảng 10
tỷ m3. Việc đưa các mỏ này vào khai thác sẽ đảm bảo có khả năng cung cấp khí
ổn định cho các hộ công nghiệp tại Thái Bình và các khu vực lân cận trong tương
lai.
Như vậy, để đảm bảo nguồn cung khí cho các khách hàng hiện hữu tại khu công
nghiệp Tiền Hải – Thái Bình, chuẩn bị phát triển thị trường sử dụng khí tại khu vực Bắc
Bộ và kịp tiến độ khai thác dầu của các chủ mỏ, việc Xây dựng hệ thống thu gom và
phân phối khí mỏ Hàm Rồng và mỏ Thái Bình lô 102&106 hết sức cần thiết.
Phạm vi đồ án thiết kế
Đồ án thiết kế kỹ thuật tuyến ống Thái Bình – Hàm Rồng: điểm bắt đầu từ mỏ Hàm
Rồng lô 106-HR-1X (tọa độ E 731314, N 2226905) về mỏ Thái Bình lô 102-TB-1X (E
878758, N 2243063).
2.2. SỐ LIỆU MÔI TRƯỜNG PHỤC VỤ THIẾT KẾ
Số liệu sóng
Số liệu sóng ở ngoài khơi biển Thái Bình gồm hai mùa sóng: sóng hướng Đông Bắc,
Đông vào mùa đông và sóng hướng Đông Nam, Nam vào mùa hè. Độ cao sóng phổ biến
từ 0,5-2,0m. Riêng khu vực ven biển thường có sóng lớn do gió gây ra.
Phân tích số liệu sóng:
 Khảo sát, thu thập số liệu sóng (chiều cao sóng + chu kỳ sóng) theo 8 hướng chính
và chu kỳ lặp 1 năm, 10 năm, 100 năm…

MSSV: 251055
 Xác định vận tốc sóng hiệu dụng Us theo phương trục ống
 Xác định thông số n
d
T
g
 với d – độ sâu nước và g – gia tốc trọng trường
 Xác định Tn/Tp
 Sử dụng đồ thị 2.1 DNV – 1988 – E305, xác định vận tốc sóng Us
*
 Hệ số giảm hướng lan truyền sóng R
 Xác định vận tốc sóng tác dụng vuông góc lên trục sóng Us
s sU U .R.sin
 
Ta thu được vận tốc sóng hiệu dụng Us của 8 hướng sóng theo phương trục ống
 Tổ hợp vận tốc sóng hiệu dụng Us của 8 hướng sóng với vận tốc dòng chảy hiệu dụng
của 8 hướng dòng chảy (64 tổ hợp sóng + dòng chảy), chọn ra |Us + Uc|max để tính
toán.
Do không có đầy đủ số liệu sóng nên đồ án lấy số liệu sóng hiệu dụng lớn nhất tác
dụng lên đường ống theo tài liệu cung cấp dưới đây:
Bảng 2-1: Thông số sóng lớn nhất tác động vuông góc với hướng tuyến ống
Thông số 1 năm 10 năm 100 năm
Chiều cao sóng Hs (m) 4,8 6,6 8,3
Chu kỳ sóng Tp (s) 8,5 9,9 11,1
Số liệu dòng chảy
Do chịu tác động của 2 mùa gió nên ở Vịnh Bắc bộ tồn tại hai dòng chảy chính: mùa
đông dòng nước chảy theo hướng ngược chiều kim đồng hồ và chạy thuận theo chiều
kim đồng hồ vào mùa hè.
Phân tích số liệu dòng chảy:
 Khảo sát, thu thập số liệu sóng (chiều cao sóng + chu kỳ sóng) theo 8 hướng chính
và chu kỳ lặp 1 năm, 10 năm, 100 năm…
 Xác định vận tốc sóng hiệu dụng UD theo phương trục ống
 Uc = UD.sin  (m/s)
 UD được xác định theo công thức:
0D
rr 0
0
zU 1 D
{[1 ]ln[ 1] 1}
zU D zln( 1)
z
   


MSSV: 251055
Trong đó:
 Ur: là vận tốc dòng chảy ở độ sâu zr kể từ đáy biển, chiếu lên phương vuông góc
với trục ống (m/s)
 zr: Độ cao lớp biên, kể đến ảnh hưởng của lớp biên, zr = 1-3m
 z0: hệ số phụ thuộc vào độ nhám hay tính chất nhám của đất bề mặt đáy biển
b
0
k
z
30

 kb: hệ số Mikurade, kb = 2,5d50;
 d50: kích thước hạt trung bình của lớp địa chất đáy, tra bảng A1_trang 32 DNV
RP E305
Ta thu được vận tốc dòng chảy hiệu dụng của 8 hướng theo phương trục ống.
 Tổ hớp 8 hướng sóng với 8 hướng dòng chảy (64 tổ hợp sóng + dòng chảy) để chọn
ra |Us + Uc|max để tính toán.
Do không có đầy đủ số liệu dòng chảy nên đồ án lấy số liệu dòng chảy lớn nhất chiếu
lên phương vuông góc với trục ống theo tài liệu cung cấp dưới đây:
Bảng 2-2: Vận tốc dòng chảy đáy lớn nhất tác động vuông góc hướng tuyến ống
Thông số 1 năm 10 năm 100 năm
Vận tốc dòng chảy đáy Ur
(m/s)
0,8 1,1 1,3
Mực nước biển
Gió mùa, triều và bão là các yếu tố có ảnh hưởng tới mực nước biển.So với mực nước
trung bình (MSL), ta có các thông số như sau:
Bảng 2-3: Mực nước biển so với mực nước trung bình
Mức nước
Triều cao nhất
(m)
Triều thấp nhất
(m)
Nước dâng do bão
(m)
100 năm 4,30 -0,67 1,00
10 năm 3,26 -0,33 0,70
1 năm 2,13 -0,18 0,55
Bảng 2-4: Độ sâu nước
Giàn Hàm Rồng
(KP.0+000)
Giàn Thái Bình
(KP55+000)
32,5 m 31,7 m
Ta có d/(gT2
) = 0.031 và H/(gT2
) = 0.007, theo tiêu chuẩn API-RP-2A-WSD thì vùng

MSSV: 251055
nước này áp dụng lý thuyết sóng Stokes bậc 5. Lấy η=0.7
Sự phát triển của sinh vật biển
a) Hà bám
Bảng 2-5: Số liệu hà bám
Độ sâu nước (m) Chiều dày hà bám (mm) Khối lượng riêng của hà bám (kg/m3)
Mực nước tĩnh 65 1400
-5 56 1400
-15 47 1400
-25 38 1400
Đáy biển 38 1400
b) Tính chất nước biển
Bảng 2-6: Tính chất nước biển
Thông số Đơn vị Giá trị
Nhiệt độ nước
trên bề mặt
Cao nhất 0
C 30,5
Thấp nhất 0
C 24,2
Nhiệt độ nước
gần đáy biển
Cao nhất 0
C 28,9
Thấp nhất 0
C 21,9
Mật độ Kg/m3 1025
Độ dẫn nhiệt W/m.K 0,560
Điện trở suất .m 0,20
Độ nhớt động học Kg/m.s 1,6e-3
2.3. SỐ LIỆU ĐƯỜNG ỐNG
 Vị trí đường ống
Bảng 2-7: Vị trí đường ống
Vị trí Lô 102&106
Điểm bắt đầu Mỏ Hàm Rồng
Điểm kết thúc Mỏ Thái Bình
Độ sâu điểm bắt đầu (MSL) 32,5m
Độ sâu điểm kết thúc (MSL) 31,7m
 Thông số thiết kế kỹ thuật tuyến ống
Bảng 2-8: Thông số thiết kế kỹ thuật tuyến ống
Mô tả Đơn vị Thông số
Loại đường ống - Dẫn khí

MSSV: 251055
Đường kính ngoài mm 406,4
Chiều dày mm t
Quy cách vật liệu - API 5L X52
Chiều dài đường ống km L
Nhiệt độ thiết kế 0C 60,0
Áp suất thiết kế MPa 10,0
Mô- đun thép Young MPa 207000
Hệ số Poisson - 0.3
Khối lượng riêng của thép Kg/m3 7850
SMYS của thép MPa 359
SMTS của thép MPa 455
Hệ số dẫn nhiệt W/mK -
Độ nhám % 1
 Các thông số khác
Bảng 2-9: Các thông số khác
Khối lượng riêng của bê tông Kg/m3
3040
Khối lượng riêng của chất vận chuyển Kg/m3
134
Khối lượng riêng của sơn Kg/m3
940
Khối lượng riêng của nước biển Kg/m3
1025
Sai số chiều dày do chế tạo mm 1,5
2.4. ĐỊA HÌNH ĐÁY BIỂN
Mục đích của việc thu thập số liệu và phân tích số liệu địa chất
Việc khảo sát và thu thập số liệu địa chất giúp ta có được những kết quả tin cậy để từ
đó làm cơ sở tính toán tìm được tên các lớp đất và tính chất cơ lý của nó, từ đó làm cơ
sở để lựa chọn phương án tuyến ống và biện pháp thi công thích hợp.
Phân tích số liệu giúp ta đánh giá được tính chất của địa chất trên từng phân đoạn
ống, qua đó đánh giá được vùng nào đất tốt vùng nào đất xấu để từ đó ta chỉ phải tập
trung vào khu vực có địa hình và địa chất xấu để khắc phục nhanh và đưa ra phương án
tối ưu.

MSSV: 251055
Địa hình đáy biển
Khu vực biển xây dựng đường ống thuộc phần đầu thềm lục địa, đáy biển nông và
bằng phẳng. Độ sâu đáy biển từ 31,7m đến 32,5m, độ sâu cao nhất 38,9m. Khu vực này
có sự hoạt động của sóng ngầm, do đố quá trình thành tạo địa hình chủ yếu là bồi tụ và
lắng dịch vật liệu có tác động nhỏ của sóng. Vật liệu trầm tích là đại diện cho khu vực
này.
Bề mặt tương đối bằng phẳng. Tại vị trí từ KP15,000 -> KP18,500 (từ điểm bắt đầu
đường ống) có một gò đất nông, nơi mà mức đáy biển khoảng -32m, so với -38m ở khu
vực xung quanh. Nhưng sườn gò này rất nhẹ, tại gradient dưới 1:200. Tối đa gradient
đáy biển dọc theo tuyến đường ống đề xuất vào khoảng 1:60, quan sát được dọc theo
đường dốc nhẹ tỏng khu vực giữa KP21,650 và KP21,400.
2.5. ĐỊA CHẤT KHU VỰC

MSSV: 251055
Hình 2-5: Mặt cắt địa chất KP0.000-KP4.910

MSSV: 251055

MSSV: 251055
Hình 2-13: Các đoạn khảo sát địa chất
Nhận xét:
Trên cơ sở khảo sát địa chất khu vực phục vụ quá trình thiết kế và xây dựng công
trình biển trên hai khu mỏ Hàm Rồng và Thái Bình, chúng ta có thể đưa ra một số nhận
định chung về điều kiện địa chất công trình trên khu vực xây dựng:
 Phần biển Thái Bình thuộc kiểu địa chất chung của Bắc bể Sông Hồng;
 Trên bề mặt đáy biển thường có một lớp trầm tích lắng đọng có thành phần hỗn hợp
ở dạng bùn nhão (phù xa). Chiều dày trung bình 1m. Đặc tính cơ lý không ổn định;
 Nền đất trên toàn bộ vùng là tương đối giống nhau, gồm 3 lớp: lớp phù xa, lớp sét
cứng xen lẫn một vài dải cát, á sét;
 Lớp đất sét chiếm ưu thế có tỷ trọng 1790 kg/m3
, ứng suất kháng cắt không thoát
nước 0,129 kg/cm2
;
 Các lớp cát xuất hiện rải rác, xen kẽ giữa các lớp sét.

MSSV: 251055
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐƯỜNG ỐNG
HÀM RỒNG – THÁI BÌNH
3.1. LỰA CHỌN TUYẾN ỐNG
Mục đích, yêu cầu chung và các bước lựa chọn tuyến ống ngoài biển
Mục đích của việc lựa chọn tuyến ống
Trong công tác thiết kế tuyến đường ống biển, vấn đề đầu tiên là lựa chọn tuyến ông.
Đây là một bài toán kinh tế - kỹ thuật cần phải căn cứ vào các số liệu khảo sát địa chất
đã thu thập được để lựa chọn tuyến ống sao cho khả thi với giá thành thấp nhất mà vẫn
đảm bảo được các chỉ tiêu kỹ thuật. Lựa chọn tuyến ống hợp lý sẽ đem lại hiệu quả kinh
tế, đăng độ an toàn cho tuyến ống trong quá trình thi công cũng như quá trình khai thác
lâu dài.
Những yêu cầu của việc lựa chọn tuyến
Để tuyến ống được lựa chọn đảm bảo các yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật thì việc lựa
chọn tuyến ống phải dựa trên những cơ sở sau:
 Tuyến ống lựa chọn phải ngắn nhất ở mức có thể để có thể giảm chi phí đầu vào cũng
như hạn chế thời gian thi công trên biển.
 Tránh những trướng ngại vật dưới đáy biển như đá ngầm, các khu vực đáy biển bị
đứt gãy, tránh cách điểm ống cắt (giao) ống, ống cắt đường dây cáp quang (nếu có).
 Giảm tối thiểu chiều dài ống trên khu vực nền đất không ổn định (tùy thuộc vào điều
kiện cụ thể địa chất của khu vực xây dựng tuyến ống)
 Nếu tuyến ống nằm trong vùng có dòng bùn, phải giảm thiểu các nguy cơ dịch chuyển
đất đáy làm hư hại đến tuyến ống bằng cách lái hướng tuyến ống sao cho hướng của
tuyến ống song song với hướng của dòng bùn.
 Tránh những khu vực thả neo và khu vực hoạt động quân sự (nếu có thể).
Ngoài các yêu cầu chung như trên việc lựa chọn tuyến ống còn xem xét các yếu tố
sau:
 Tuyến ống phải đảm bảo yêu cầu mở rộng khai thác của mỏ trong tương lai.
 Khả năng kết nối của tuyến ống với các thiết bị công nghệ trong hệ thống mỏ (nếu
tuyến ống là tuyến nội mỏ)
 Sự phát triển của san hô,…
 Khả năng động đất.

MSSV: 251055
 Trong trường hợp không tránh khỏi các bất lợi khi thiết kế phải chú ý bổ sung các
phương án bảo vệ tuyến ống.
Các bước lựa chọn tuyến ống ngoài biển
Bước 1: Thu thập nghiên cứu số liệu về trữ lượng kế hoạch phát triển mỏ.
Bước 2: Tổng hợp phân tích các số liệu về các hệ thống thu gom, vận chuyển, xử lý
dầu, khí trên bờ hiện tại nhằm xác định khả năng kết nối, nâng cấp hay xây dựng mới
các hạng mục công trình đáp ứng yêu cầu của dự án.
Bước 3: Khảo sát thực địa tuyến ống hiện hữu.
Bước 4: Thu thập các số liệu về địa hình, địa chất đáy biển, khí tượng thủy văn, bản
đồ hành lang an toàn cáp viễn thông…trong khu vực tuyến ống dự kiến đi qua khu vực
cho việc vạch định tuyến ống ngoài biển.
Bước 5: Lập tiêu chí đánh giá phương án tuyến ống theo các dữ liệu đầu vào gồm:
 Tổng chiều dài đường ống ngắn nhất
 Tuyến đường ống có điểm bắt đầu từ nguồn cung cấp dầu lớn đã được thẩm lượng
chắc chắn.
 Cơ sở hạ tầng cho việc kết nối.
 Thuận lợi cho việc thi công và đầu nối với các hệ số thực tế
 Đảm bảo an toàn, an ninh và môi trường.
 Đảm bảo lưu lượng vận chuyển dầu, đáp ứng khả năng khai thác, điểu tiết sản
lượng dầu vào bờ một cách độc lập trong những năm đầu.
Bước 6: Phác thảo các phương án, tổ chức thảo luận xin ý kiến các đơn vị tham gia.
Bước 7: Phân tích hiệu chỉnh các phương án tuyến.
Bước 8: Đánh giá chấm điểm theo các tiêu chí đã lập để lựa chọn tuyến ống tối ưu.
Lựa chọn tuyến ống Hàm Rồng – Thái Bình
Những cơ sở để lựa chọn tuyến ống
Về nguyên tắc để lựa chọn tuyến ống cần trải qua 8 bước như trên thì mới đủ cơ sở
để lựa chọn tuyến ống thiết kế. Qua đó ta càng thấy rõ sự phức tạp của việc thu thập,
phân tích và đánh giá lựa chọn tuyến ống. Do hạn chế về mặt số liệu cụ thể chi tiết cùng
rất nhiều các điều kiện khác nên nhìn từ góc độ thực tế thì chưa đủ cơ sở để kết luận về
tuyến ống. Tuy nhiên với tính chất của đồ án là một đồ án tốt nghiệp về tính toán thiết
kế nên với những số liệu đã thu thập được, qua việc sàng lọc và đánh giá phân tích, lấy

MSSV: 251055
đố là cơ sở để lựa chọn một cách tương đối về tuyến ống.
Đề xuất phương án chọn tuyến ống
 Phương án 1: Tuyến ống chạy thẳng từ mỏ Hàm Rồng đến giàn Thái Bình
Hình 3-1: Phương án 1 tuyến ống Thái Bình – Hàm Rồng
Ưu điểm:
 Chiều dài tuyến ống là ngắn nhất (55204m), tiết kiệm được chi phí vật liệu làm
ống cũng như khi thi công.
 Thi công đơn giản, nhanh, giảm thiểu thời gian thi công trên biển.
 Khả năng xử lý các chất vận chuyển là nhanh.
 Đáp ứng khả năng khai thác khí tự nhiên cao trong dự án khai thác mỏ.
 Đảm bảo an toàn và an ninh môi trường.
 Không giao cắt với các công trình khác.
 Thi công các đoạn ống thẳng tương đối nhanh và đơn giản
Nhược điểm:
 Tuyến ống băng qua một số sườn gò. Tuy nhiên các sườn gò này rất nhẹ, tại
gradient dưới 1:200. Tối đa gradient đáy biển dọc theo tuyến đường ống đề xuất
vào khoảng 1:60.

MSSV: 251055
 Phương án 2: Tuyến ống Hàm Rồng – Thái Bình gồm 2 đoạn gấp khúc nối với nhau
bằng Tie-in Spool.
Ưu điểm :
 Tránh được đỉnh lồi.
 Đáp ứng khả năng khai thác dầu trong dự án khai thác mỏ.
 Đảm bảo an toàn và an ninh môi trường.
Nhược điểm:
 Độ dài đường ống là 55313m, tăng hơn khoảng 109m so với phương án 1.
 Hệ thống đường ống gồm 2 đoạn gấp khúc dẫn tới phải tăng áp lực trong ống hơn
so với phương án 1 để có thể vận chuyển khí tương đương, độ dày đường ống
hoặc mac thép cũng phải tăng lên để đảm bảo độ bền đường ống.
 Tốn kém thêm tiền để làm đoạn tie-in spool.
 Mất thêm thời gian thi công đoạn tie-in spool.

MSSV: 251055
 Phương án 3: Tuyến ống Hàm Rồng – Thái Bình có dạng đường cong.
Ưu điểm:
 Tránh được hầu hết các đỉnh lồi.
 Tuyến ống đi theo quỹ đạo cong đều nên tránh được sự phá huỷ bền của ống và
sự phức tạp trong thi công.
Nhược điểm:
Độ dài tuyến ống lớn 55403m) dài hơn so với phương án 1 khoảng 199m, tăng
chi phí chế tạo, thi công, tăng thời gian thi công.
b) Đánh giá lựa chọn tuyến ống
Bảng 3-1: Bảng đánh giá phân tích lựa chọn tuyến ống
STT Tiêu chí lựa chọn
Thang
điểm
PA1 PA2 PA3
1 Tổng chiều dài đường ống ngắn nhất 10 10 9 8
2
Tránh những trướng ngại vật dưới đáy biển lớn
như đá ngầm, các khu vực đáy biển bị đứt gãy,
tránh các điểm ống cắt (giao) ống
10 10 10 10
3
Tránh được trướng ngại vật nhỏ như đỉnh lồi,
vỉa san hô nhỏ
10 8 9 9
4 Mức độ đơn giản tuyến ống 10 10 8 9
5 Phù hợp với quy hoạch phát triển mỏ 10 10 10 10
6 Khả năng sử lí nhanh chất vận chuyển 10 10 8 9

MSSV: 251055
STT Tiêu chí lựa chọn
Thang
điểm
PA1 PA2 PA3
7
Khả năng thi công nhanh, đơn giản, tiết kiệm
thuận lợi cho việc thi công đấu nối các tuyến
ống hiện hữu
10 10 8 9
8 Đảm bảo an toàn, an ninh và môi trường 10 10 10 10
9
Đáp ứng cơ sở hạ tầng cho việc kết nối với các
nguồn dầu khí tiềm năng
10 10 10 10
10
Đảm bảo lưu lượng vận chuyển, đáp ứng khả
năng khai thác đề ra trong những năm đầu đi
vao khai thác
10 10 10 10
Tổng 100 98 92 94
Kết luận
Qua phân tích nêu trên, phương án 1: Tuyến ống chạy thẳng từ giàn Hải Sư Trắng
đến giàn Hải Sư Đen có điểm số cao hơn cả, do đó chọn phương án này làm phương án
cho thiết kế tuyến ống.
Tài liệu, tiêu chuẩn, quy phạm áp dụng cho thiết kế
Nguyên tắc tính toán chung theo quy chuẩn, quy phạm
 Đường ống phải thiết kế sao cho đảm bảo hoạt động trong mọi trạng thái có thể có
trong suốt đời sống công trình. (Đảm bảo bài toán bền và bài toán ổn định).
 Kể đến sai số chế tạo, thi công và vận hành thấp nhất.
 Kể đến các biến dạng, ăn mòn có thể xảy ra.
Phương pháp tính toán thiết kế bền đường ống
Có 2 phương pháp phổ biến:
 Theo ứng suất cho phép.
 Theo trạng thái giới hạn: người ta có thể dựa vào các trạng thái giới hạn để xác
định lại độ tin cậy của các tiêu chuẩn. Do đó các quy phạm hiện đại (từ năm 1980-
nay) đều sử dụng phương pháp 2.
Theo phương pháp trạng thái giới hạn, mọi trạng thái đều phải được thỏa mãn với:
 Trạng thái giới hạn theo khả năng phục vụ (Serviceability Limit State):
 Trạng thái giới hạn về độ ô van;
 Trạng thái giới hạn về biến dạng đàn dẻo;
 Trạng thái giới hạn về mất hoặc hỏng vỏ bê tông gia tải.

MSSV: 251055
 Trạng thái giới hạn cực hạn (Ultimate Limit State):
 Trạng thái giới hạn nổ ống;
 Trạng thái giới hạn về méo ống (ô van) dẫn đến hỏng ống;
 Trạng thái giới hạn về mất ổn định cục bộ;
 Trạng thái giới hạn về mất ổn định tổng thể (Global buckling);
 Trạng thái giới hạn về phá hoại đàn dẻo và vết nứt;
 Trạng thái giới hạn về va chạm.
 Trạng thái giới hạn mỏi (Fatigue Limit State)
 Trạng thái giới hạn sự cố (Accidental Limit State)
Mọi trạng thái giới hạn đều phải được thỏa mãn với mọi tổ hợp tải trọng theo quy
phạm
Mọi trạng thái giới hạn đều phải được thỏa mãn với mọi giai đoạn làm việc trong suốt
đời sống công trình. Các giai đoạn điển hình trong đời sống công trình đường ống gồm
có:
 Giai đoạn thi công lắp đặt;
 Giai đoạn sau lắp đặt, ống nằm trên đáy biển;
 Giai đoạn thử áp lực;
 Giai đoạn vận hành;
 Giai đoạn dừng vận hành để sửa chữa (nếu có);
 Dừng khai thác.
b) Các tiêu chuẩn, quy phạm, tài liệu áp dụng cho thiết kế
 Tiêu chuẩn DNV- Det Norske Veritas, Offshore Standard OS–F101, Submarine
pipeline systems, 2010.
 Tiêu chuẩn DNV-RP-E305-On bottom stability design of submarine
pipelines
 Tiêu chuẩn DNV-RP-F105.
 Tiêu chuẩn DNV-RP-B401.
 Tài liệu Offshore Pipeline Design, Analysis, and Methods.
 Tài liệu Offshore Pipelines – Boyun Guo, Shanhong Song, Jacob Chacko, Ali
Ghalambor – Nhà xuất bản Elsevier.

MSSV: 251055
 Tài liệu Pipelines and Risers – Yong Bai – Nhà xuất bản Elsevier.
 Bài giảng đường ống – Ths Đào Triệu Kim Cương – Viện xây dựng công trình biển
 API-RP-2A-WSD-2005
3.2. TÍNH TOÁN, KIỂM TRA CHIỀU DÀY ỐNG CHỊU ÁP SUẤT TRONG
Phương pháp tính
 Do độ sâu dọc tuyến ống thay đổi nên khi tính toán ta sẽ tính cho những vị trí đại
diện, rồi kết luận toàn tuyến thông qua những vị trí đã tính đó.
 Tính toán theo từng vùng và tương ứng với mỗi vùng phải xét đến các trạng thái làm
việc khác nhau của hệ thống đường ống.
Hình 3-4: Sơ đồ thiết kế chiều dày ống
Phân loại chất lỏng dẫn trong đường ống, cấp vị trí, cấp an toàn
a) Phân loại cấp vị trí
Bảng 3-2: Cấp vị trí [1]
Vị trí Định nghĩa
1
Khu vực không có các hoạt động thường xuyên của con người dọc theo
tuyến ống.

MSSV: 251055
2
Phần đường ống/ống đứng gần khu vực có giàn (có người) hoặc ở những
khu vực có hoạt động thường xuyên của con người. Phạm vi của cấp vị trí
2 phải được xác định dựa trên kết quả phân tích rủi ro thích hợp. Nếu
không phân tích nào như vậy được thực hiện, phạm vi của cấp vị trí 2 được
lấy tối thiểu cách giàn là 500m
b) Phân loại sản phẩm chất lỏng dẫn trong đường ống
Bảng 3-3: Phân loại chất vận chuyển trong đường ống [1]
Loại Mô tả
A Chất lỏng có chất nền là nước không cháy điển hình .VD nước ép vỉa…
B Các chất cháy được và/ hoặc chất độc hại ở dạng lỏng tại các điều kiện
nhiệt độ môi trường và áp suất khí quyển thông thường.Các ví dụ điển hình
là các sản phẩm dầu mỏ.Methanol là một ví dụ về chất lỏng cháy và độc.
C Các chất không cháy ở dạng khí không độc tại các điều kiện nhiệt độ môi
trường và áp suất khí quyển thông thường.VD Nitơ, đioxitcacbon, acgôn,
không khí…
D Các khí tự nhiên một pha, không độc hại.
E
Các dung dịch cháy được và/ hoặc độc ở dạng khí tại các điều kiện nhiệt
độ môi trường và áp suất khí quyển thông thường và được vận chuyển
dưới dạng khí hoặc chất lỏng. VD H2, khí tự nhiên (ngoài loại được nêu ở
loại D), Etan, etylen, khí hoá lỏng (như propan và bu tan), chất lỏng khí tự
nhiên, amoniac, chlorine.
Trong đồ án này chất vận chuyển trong đường ống là khí tự nhiên vậy nên chất vận
chuyển thuộc lại E
c) Phân loại cấp an toàn
Thiết kế đường ống phải dựa trên hậu quả hư hỏng tiềm tàng. Trong tiêu chuẩn DNV-
OS F101-2010, điều này được thể hiện bởi cấp an toàn. Cấp an toàn có thể khác nhau
tại các giai đoạn và vị trí khác nhau. Được quy định tại bảng dưới đây:
Bảng 3-4: Phân loại cấp an toàn [1]
Cấp an toàn Định nghĩa
Thấp
Khi hư hỏng mang tính rủi ro thấp về việc gây thương tật cho con
người và gây ra hâụ quả nhỏ đến môi trường và kinh tế. Cấp an toàn
thấp thường được phân loại cho giai đoạn lắp đặt.
Vừa
Đối với các điều kiện tạm thời khi hư hỏng mang tính rủi ro về việc
gây thương tật cho ngưòi,gây ô nhiễm môi trường trầm trọng. Cấp
an toàn vừa thường được phân loại cho việc vận hành bên ngoài
khu vực giàn.
Cao
Đối với các điều kiện vận hành khi hư hỏng mang tính rủi ro cao về
việc gây thương tật cho con người. Gây ô nhiễm môi trường trầm

MSSV: 251055
Cấp an toàn Định nghĩa
trọng. Cấp an toàn cao thường được phân loại trong khi vận hành
tại vị trí cấp 2.
 Và bảng 2-4 [1]:
Bảng 3-5: Phân loại cấp an toàn theo giai đoạn và vị trí [1]
Giai đoạn
Loại chất lỏng A,C Chất lỏng loại B,D,E
Cấp vị trí Cấp vị trí
1 2 1 2
Tạm thời Thấp Thấp - -
Vận hành Thấp Vừa Vừa Cao
Trong đồ án này chất vận chuyển thuộc nhóm E và từ bảng 3-14 trên ta được bảng
phân cấp an toàn cho công trình đường ống theo từng giai đoạn và vị trí:
Bảng 3-6: Cấp an toàn tuyến ống thiết kế
Giai đoạn
Chất lỏng loại E
Cấp vị trí
1 2
Tạm thời (thi công) Thấp Thấp
Vận hành (khai thác) Vừa Cao
Tính toán bề dày đường ống chịu áp lực trong được tính toán cho 2 trạng
thái
 Thi công: Chọn giai đoạn thử áp; chưa có ăn mòn.
 Vận hành: Xét áp lực sự cố, có ăn mòn
Công thức tính chiều dày ống
Theo [1], chiều dày ống chịu áp lực trong được xác định theo công thức:
1( )b
lx e
sc m
P t
P P
 
 

(3-1)
Trong đó:
 Plx: Áp lực cục bộ trong điều kiện có sự cố tại điểm đang xét. Đây là áp suất bên
trong lớn nhất tại cùng một chiều cao tham chiếu như của áp suất thiết kế, kN/m2;
 Pe: Áp lực ngoài nhỏ nhất (không lớn hơn áp lực ngoài trong điều kiện mực nước
triều thấp nhất), kN/m2;
Pe = n.h (3-2)

MSSV: 251055
n = 1,025 kg/m3
: khối lượng riêng nước biển;
h: độ sâu nước ứng với mực nước triều thấp nhất;
 Pb(t1): Áp lực trong tới hạn mà đường ống có thể chịu, kN/m2;
 sc: Hệ số theo cấp an toàn của công trình. Phụ thuộc cấp an toàn của công trình;
 m: Hệ số độ bền phụ thuộc trạng thái giới hạn
 Áp lực cục bộ trong điều kiện có sự cố tại điểm đang xét:
 Plx = Pli tại thời điểm vận hành, kN/m2
;
Pli = Pinc + cont.g.(href – hl) = Pd.inc + cont.g.(href – hl) (3-3)
 Plx = Plt tại thời điểm thử áp lực, kN/m2;
Plt = Pt + t.g.(href – hl) (3-4)
Plt ≥ 1,05.Pli với cấp an toàn cao và trung bình;
Plt ≥ 1,03.Pli với cấp an toàn thấp;
Trong đó:
 Pinc: áp lực sự cố;
 Pd: Áp lực thiết kế;
 Pt: áp lực thử;
 inc: hệ số áp lực sự cố;
 cont: khối lượng riêng của chất vận chuyển;
 t: khối lượng riêng của nước biển;
 href: chiều cao tham chiếu của điểm đo áp lực Pd, chọn đo áp lực Pd trên giàn, gốc
tọa độ tại đáy biển;
 hl: chiều cao tham chiếu của áp lực trong cục bộ Pli;
 g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2.
 Theo DNV, áp lực trong giới hạn mà đường ống có thể chịu Pb(t1) được tính theo
công thức:
Pb(t1) = Min {Pb,s(x); Pb,u(x)}
 b,s y
2x 2
P (x) f
D x 3
  

(3-5)

MSSV: 251055
 u
b,u
f2x 2
P (x)
D x 1,15 3
  

(3-6)
 fy = (SMYS – fy,temp).αu (3-7)
 fu = (SMTS-fu,temp). αu.αA (3-8)
→ b 1 b
2x 2
P (t ) f
D x 3
  

với fb = Min {fy; fu/1,15}
Trong đó :
 Pb,s(x): Khả năng chịu lực trong của đường ống theo TTGH chảy dẻo.
 Pb,u(x): Khả năng chịu lực trong theo TTGH phá vỡ (nổ) do ứng suất vòng (Hoop
Stress)
 x: chiều dày tính toán của đường ống
Trong điều kiện thử áp lực : x = t1 = t – tfab
Trong điều kiện vận hành : x = t1 = t – tcorr – tfab
tfab : chiều dày dự trữ chế tạo, tfab = 1,0mm ;
tcorr : chiều dày dự trữ ăn mòn trong ống, tcorr = 3,0mm ;
 SMYS: Ứng suất chảy dẻo nhỏ nhất đặc trưng của thép ống
 SMTS: Khả năng chịu kéo nhỏ nhất của thép ống;
 fy,temp: phần giảm ứng suất chảy dẻo đặc trưng do nhiệt;
 fu,temp: phần giảm khả năng chịu kéo đặc trưng do nhiệt.
 αu: hệ số cường độ vật liệu
 αA: hệ số kể đến sự làm việc không đẳng hướng của vật liệu, lấy αA = 1;
 Hệ số áp lực sự cố
Bảng 3-7: Hệ số áp lực sự cố
Điều kiện hoặc hệ thống đường ống yinc
Đường ống điển hình 1,10
Điều kiện nhỏ nhất 1,05
Khi kể đến hiệu ứng động 1,00
Thử áp lực 1,00


MSSV: 251055
 Hệ số độ bền phụ thuộc trạng thái giới hạn
Bảng 3-8: Hệ số độ bền phụ thuộc trạng thái giới hạn [1]
Trạng thái
SLS/ULS/ALS
(trạng thái giới hạn bền, biến dạng, sự
cố)
FLS
(trạng thái giới hạn mỏi)
γm 1,15 1,00
 Hệ số cường độ vật liệu αu
Bảng 3-9: Hệ số cường độ vật liệu [1]
Hệ số Thông thường Đề nghị bổ sung
αu 0,96 1,00
 Hệ số phụ thuộc cấp an toàn
Bảng 3-10: Hệ số phụ thuộc cấp an toàn [1]
sc
Cấp an toàn Thấp Vừa Cao
Áp lực trong 1,046 1,138 1,308
Trường hợp khác 1,04 1,14 1,26
 Phần giảm khả năng chịu kéo đặc trưng do nhiệt fu,temp
Hình 3-5: Đồ thị tra độ giảm khả năng chịu kéo đặc trưng do nhiệt [1]
Với nhiệt độ 600
C: fu,temp = fy,temp = 4 MPa
 Ứng suất chảy dẻo nhỏ nhất và khả năng chịu kéo nhỏ nhất đặc trưng

MSSV: 251055
Bảng 3-11: Bảng tra SMYS và SMTS [1]
 Các hệ số dùng trong tính toán
Bảng 3-12: Các hệ số dùng trong tính toán bề dày ống
Tiêu chuẩn
Giá trị
Thử áp Vận hành
inc Bảng 3-1 [1] 1,0 1,1
m Bảng 5-4 [1] 1,15
SC Bảng 5-5 [1]
Vùng 1
1,046 1,138
Vùng 2
1,046 1,308
u Bảng 5-6 [1] 0,96 0,96
A 1,00
 Các thông số tính toán
Bảng 3-13: Các thông số tính toán
Thông số Giá trị Đơn vị
Pd 10 Mpa
Pt 12,13 Mpa
cont 134 kg/m3
t 1025 kg/m3
href 25 m
g 9,81 m/s2
tfab 1,0 mm
tcorr 3,0 mm

MSSV: 251055
Thông số Giá trị Đơn vị
SMYS 358 Mpa
SMTS 455 Mpa
Hs max (10 năm) 6,6 m
Hs max (100 năm) 8,3 m
fy,temp 4 Mpa
fu,temp 4 MPa
b) Kết quả
Bảng 3-14: Kết quả tính chiều dày ống
Thử áp lực
Điểm tính Vùng do (m) hl (m) Plt (Mpa) Pe (Mpa) (Plt-Pe) t1 (mm) t (mm)
KP0 2 32,50 -27,55 17,414 0,282 17,132 10,3981 11,3981
KP20 1 32,20 -27,25 17,384 0,279 17,105 10,3820 11,3820
KP40 1 31,90 -26,95 17,354 0,276 17,077 10,3660 11,3660
KP55 2 31,70 -26,75 17,334 0,274 17,059 10,3553 11,3553
t max 11,3981
Vận hành
Điểm tính Vùng do (m) hl (m) Pli (Mpa) Pe (Mpa) (Pli-Pe) t1 (mm) t (mm)
KP0 2 32,50 -27,21 11,686 0,279 11,407 8,6952 12,6952
KP20 1 32,20 -26,91 11,682 0,276 11,407 7,5856 11,5856
KP40 1 31,90 -26,61 11,678 0,273 11,406 7,5851 11,5851
KP55 2 31,70 -26,41 11,676 0,271 11,405 8,6935 12,6935
tmax 12,6952
Kết luận:
Trong 2 giai đoạn chọn tyc = t1 + tfab + tcorr = 12,6952 mm.
Theo API 5L chọn t = 12,7 mm toàn tuyến ống
(Chi tiết bảng tính toán xem trong phụ lục 1)
3.3. TÍNH TOÁN KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH ĐÀN HỒI CỦA TUYẾN
ỐNG
Kiểm tra điều kiện mất ổn định cục bộ của tuyến ống
a) Hiện tượng mất ổn định cục bộ và ảnh hưởng của mất ổn định cục bộ tới
đường ống biển

MSSV: 251055
 Thành phần ứng suất chủ yếu trong ống có phương vòng xung quanh tiết diện vành
khuyên của ống, thành phần ứng suất này gọi là ứng suất vòng (Hoop stress) ký hiệu
là σh,
 Khi áp lực bên ngoài cao hơn áp lực bên trong ống, ứng suất vòng có dấu âm và gây
nén vỏ ống theo phương chu vi ống. Áp lực ngoài đạt một giá trị tới hạn thì ứng suất
vòng gây oằn ống (bóp méo ống) trên tiết diện ngang, thường xảy ra dưới dạng vết
lõm, về bản chất hiện tượng này tương tự như hiện tượng mất ổn định trên thanh Ơ-
le nhưng xảy ra trên chu vi ống tại một tiết diện cục bộ;
 Ống có thể bị biến dạng, méo mó với kiểu biến dạng thường gặp nhất là: Mất ổn định
kiểu uốn là dạng đường ống bị bóp méo dạng ô van, mất ổn định kiểu dẹt;
 Tác động gây mất ổn định cục bộ là áp lực ngoài, thường xét là áp lực thủy tĩnh.
 Ảnh hưởng của hiện tượng mất ổn định cục bộ tới đường ống biển:
 Gây ra các tình trạng tắc đường ống dẫn đến giẩm lưu lượng trong quá trình vận
chuyển dầu khí;
 Làm tăng tổn thất dọc đường do tiết diện ống thay đổi đột ngột;
 Làm cho áp lực trong phân bố không đều trên tiết diện ống, cũng như trên toàn
chiều dài ống.
b) Nguyên tắc tính toán bài toán kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ của tuyến ống
 Khi thiết kế phải kiểm tra khả năng bị mất ổn định cục bộ tại tất cả các điểm dọc trên
tuyến ống;
 Khi thiết kế phải kiểm tra khả năng bị mất ổn định cục bộ trong tất cả các giai đoạn:
Thi công rải ống, thử áp lực, vận hành thử, vận hành;
 Khi thiết kế phải kiểm tra bị mất ổn định cục bộ trong tất cả các trạng thái giới hạn:
Trạng thái giới hạn vận hành, trạng thái giới hạn cực đại, trạng thái giới hạn mỏi,
trạng thái giới hạn sự cố.
c) Tính toán kiểm tra ổn định cục bộ tuyến đường ống
Kiểm tra theo [1], điều kiện để không mất ổn định cục bộ đường ống là:
c 1
e min
m SC
P (t )
P P
γ .γ
  (3-9)
Trong đó:
 Pe: Áp lực ngoài lớn nhất;

MSSV: 251055
Pe = (do + d1 + d2 +ηHsmax ) (3-10)
 d0: Độ sâu nước
 d1: Mực nước triều cao nhất so với mực nước tĩnh;
 d2: Chiều cao nước dâng;
 Hsmax: chiều cao sóng;
 : Khối lượng riêng nước biển
 Pmin: Áp lực trong đường ống , thường lấy bằng không . Chọn Pmin = 0;
 Pc: Áp lực ngoài tới hạn gây mất ổn định cục bộ:
  2 2
c el c p c el p o
D
P (t) P (t) P (t) P (t) P (t).P (t).P (t).f .
t
   (3-11)
Trong đó
 fo: Độ ô van của ống
max min
0
D D
f
D

 ( ≥ 0,005 ) (3-12)
 Dmax: Đường kính lớn nhất của tiết diện ô van;
 Dmin: Đường kính nhỏ nhất của tiết diện ô van;
Ta lấy f0 = 0,005
 t: Chiều dày tính toán của ống chịu áp lực ngoài (đối với trường hơp thi công và thử
áp lực);
 t1 = t – tfab trong giai đoạn thử áp lực;
 t1 = t – tfab - tcorr trong giai đoạn vận hành;
 D: Đường kính danh định của ống;
 Pel: Ứng suất phá hủy
3
el 2
t
2E
D
P
1-
 
 
 

(3-13)
 E: Mô-đun đàn hồi của vật liệu;
  = 0.3: Hệ số poisson của vật liệu làm ống;
 Pp: Áp lực phá hủy dẻo

MSSV: 251055
p y fab
t
P 2.f .
D
  (3-14)
 fab: Hệ số kể đến công nghệ chế tạo ống;
 fy: Đặc trưng ứng suất chảy dẻo của thép ống;
 m : Hệ số độ bền vật liệu phụ thuộc trạng thái giới hạn;
 SC : Hệ số phụ thuộc cấp an toàn.
 Hệ số chế tạo:
Bảng 3-15: Hệ số công nghệ chế tạo ống [1]
Đường ống Seamless UO& TRB UOE
αfab 1.00 0.93 0.85
Chú thích:
 Seamles: Công nghệ chế tạo ống đúc.
 TRB: Ống chế tạo qua quá trình hàn ống theo phương pháp 3 trục.
 UO&UOE: Ống chế tạo qua quá trình hàn ống.
Ống chế tạo bằng hàn ống: fab = 0,85
 Bảng thống kê hệ số tính toán
Bảng 3-16: Hệ số kiểm tra ổn định đàn hồi tuyến ống
Hệ số Giá trị Ý nghĩa
m 1.15 Hệ số độ bền vật liệu phụ thuộc vào TTGH
E 207000 MPa Mô đun đàn hồi thép
D 406,4 mm Đường kính ngoài của ống
t (TC) 11,7 mm Chiều dày thép ống tính toán ở giai đoạn thi công
t (VH) 8,7 mm Chiều dày thép ống tính toán ở giai đoạn vận hành
 0,3 Hệ số Poisson
0f 0,005 Hệ số ôvan
yf 339,84 MPa Đặc trưng ứng suất chảy dẻo của vật liệu ống
fab 0,85 Hệ số chế tạo
 1025 kg/m3
Khối lượng riêng nước biển
η 0,7 Hệ số profil sóng
Hmax
10 năm
6,6 m Chiều cao sóng lớn nhất 10 năm
Hmax
100 năm
8.3 m Chiều cao sóng lớn nhất 100 năm
d) Kết quả

MSSV: 251055
Bảng 3-17: Kiểm tra ổn định cục bộ
Thử áp lực
STT Điểm tính Vùng Pe (Mpa) Pp (Mpa) Pel (Mpa) Pc (Mpa) Đk
1 KP0 2 0,421 16,632 10,856 18,740 Thỏa mãn
2 KP20 1 0,418 16,632 10,856 18,740 Thỏa mãn
3 KP40 1 0,415 16,632 10,856 18,740 Thỏa mãn
4 KP55 2 0,413 16,632 10,856 18,740 Thỏa mãn
Vận hành
STT Điểm tính Vùng Pe (Mpa) Pp (Mpa) Pel (Mpa) Pc (Mpa) Đk
1 KP0 2 0,447 12,368 4,463 13,134 Thỏa mãn
2 KP20 1 0,444 12,368 4,463 13,134 Thỏa mãn
3 KP40 1 0,441 12,368 4,463 13,134 Thỏa mãn
4 KP55 2 0,439 12,368 4,463 13,134 Thỏa mãn
Kết luận:
Bề dầy ống đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ.
Kiểm tra hiện tượng mất ổn định lan truyền
a) Hiện tượng mất ổn định lan truyền và các biện pháp chống mất ổn định đường
ống biển
 Hiện tượng này được mô tả như sau: Dưới áp suất cao, nếu trên đường ống đã có một
điểm mất ổn định cục bộ (ví dụ như ống bị lõm trong quá trình thi công, ống bị va
chạm với neo, lưới đánh cá), thì vết lõm sẽ lan truyền sang các điểm lân cận dọc theo
tuyến ống. Khi xảy ra hiện tượng này, đường ống bị phá hủy trên chiều dài lớn, gây
tổn thất đáng kể và khó khắc phục cho công trình
 Với tuyến ống cho trước cần tính toán xác định áp lực ngoài gây mất ổn định lan
truyền. so với áp lực ngoài thực tế tại địa điểm xây dựng, xảy ra hai trường hợp:
 Nếu áp lực ngoài nhỏ hơn áp lực gây mất ổn định lan truyền thì đường ống an
toàn;
 Nếu áp lực ngoài lớn hơn áp lực gây mất ổn định lan truyền thì tuyến ống có thể
bị mất ổn định lan truyền nếu đường ống bị mất ổn định cục bộ tại một điểm. Khi
đó vết lõm sẽ lan dọc tuyến ống cho đến điểm nào trên tuyến ống có áp lực ngoài
nhỏ hơn áp lực gây mất ổn định lan truyền.
 Vì vậy cần có biện pháp khắc phục:
 Tăng chiều dày ống: biện pháp đơn giản nhưng không kinh tế;
 Dùng các van chặn (Buckle aresstor): biện pháp này được sử dụng rộng rãi;

MSSV: 251055
 Các vành chặn đặt một khoảng cách đều nhất định dọc trên tuyến ống, vành chặn
có hình dạng rất đa dạng, vành chặn làm tăng chiêu dày ống tại vị trí đó, khi xảy
ra mất ổn định lan truyền đoạn ống bị hỏng sẽ bị giới hạn trong khoảng giữa hai
vành chặn liên tiếp.
b) Kiểm tra mất ổn định lan truyền đường ống biển
 Các giai đoạn tính toán:
Áp lực ngoài là tác nhân chính gây mất ổn định lan truyền. Do trong giai đoạn thi
công thì áp lực thủy tĩnh nhỏ nhất. Nên kiểm tra khả năng bị mất ổn định lan truyền của
tuyến ống trong hai giai đoạn thử áp lực và giai đoạn vận hành;
 Điều kiện để tuyến ống không bị mất ổn định lan truyền theo [1]:
pr
e
m sc
P
P 
 
(3-15)
Trong đó:
 Ppr: Áp lực tới hạn gây lan truyền mất ổn định cục bộ
2,5
pr y fab
t
P 35.f . .
D
 
   
 
(3-16)
D: đường kính ngoài của ống;
t: Chiều dày đường ống tính toán;
fab: Hệ số kể đến công nghệ chế tạo ống;
fy: Đặc trưng ứng suất chảy dẻo của thép ống.
 Pe: Áp lực ngoài lớn nhất:
e maxP .h 
hmax = d0 + d1 + d2 + Hs,max
 m : Hệ số độ bền vật liệu phụ thuộc trạng thái giới hạn;
 SC : Hệ số phụ thuộc cấp an toàn.
c) Kết quả

MSSV: 251055
Bảng 3-18: Kiểm tra mất ổn định lan truyền
Thử áp lực
STT Điểm tính Vùng Pe (Mpa) Ppr (Mpa) Đk
1 KP0 2 0,421 1,422 Thỏa mãn
2 KP20 1 0,418 1,422 Thỏa mãn
3 KP40 1 0,415 1,422 Thỏa mãn
4 KP55 2 0,413 1,422 Thỏa mãn
Vận hành
STT Điểm tính Vùng Pe (Mpa) Ppr (Mpa) Đk
1 KP0 2 0,447 0,678 Thỏa mãn
2 KP20 1 0,444 0,678 Thỏa mãn
3 KP40 1 0,441 0,678 Thỏa mãn
4 KP55 2 0,439 0,678 Thỏa mãn
Kết luận
Bề dày tuyến ống đã chọn thỏa mãn điều kiện không xảy ra mất ổn định lan truyền.
3.4. KIỂM TRA ỔN ĐỊNH VỊ TRÍ ĐƯỜNG ỐNG BIỂN
Hiện tượng mất ổn định vị trí đường ống biển
Trong quá trình vận hành, đường ống luôn chịu tác động của điều kiện môi trường
như: sóng, dòng chảy, sự vận chuyển của các dòng cát hay dòng bùn, đặc biệt là lực đẩy
nổi. Những tác động này làm cho đường ống có xu hướng bị dịch chuyển dưới biển, trôi
dạt đường ống và có thể bị phá hủy đường ống do quá ứng suất.
Để đường ống vận hành an toàn cần thiết kế sao cho đường ống không bị dịch chuyển
khỏi vị trí của nó, hoặc nếu có thì nằm trong giới hạn cho phép. Do đó việc tính toán ổn
định vị trí là nhiệm vụ quan trọng trong thiết kế đường ống biển công việc tính toán
nhằm tìm ra được trọng lượng yêu cầu của đường ống để đường ống ổn định dưới đáy
biển trong suốt thời gian vận hành.
Phân tích ổn định vị trí của đường ống
Lý do chọn tiêu chuẩn DNV-RP-E305 để thiết kế
Trong điều kiện biển Việt Nam là biển mở, phổ sóng tính toán thích hợp là phổ sóng
Pierson Moskowits, phổ sóng này được xây dựng dựa trên cơ sở thực nghiệm trong điều
kiện biển Bắc – cũng là biển mở. Điều này cho thấy việc áp dụng quy phạm DNV-RP-
E305 trong tính toán mục này là thích hợp.
Lý thuyết và các bước tính toán

đồ áN tốt nghiệp đường ống lvhieu k55

đồ áN tốt nghiệp đường ống lvhieu k55

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Mais procurados (20)

Destaque

Destaque (20)

Semelhante a đồ áN tốt nghiệp đường ống lvhieu k55

Semelhante a đồ áN tốt nghiệp đường ống lvhieu k55 (20)

Último

Último (20)

đồ áN tốt nghiệp đường ống lvhieu k55