Nghiên cứu điều kiện kỹ thuật môi trường biển và nền móng công trình nhằm xác định luận chứng kinh tế kỹ thuật xây dựng công trình biển vùng nước sâu việt nam

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (9.97 MB, 411 trang )

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.09/06-10
==============================

BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI
Nghiên cứu điều kiện kỹ thuật môi trường biển và nền móng
công trình nhằm xác định luận chứng kinh tế kỹ thuật
xây dựng công trình biển vùng nước sâu Việt Nam
Mã số: KC.09.15/06-10

Cơ quan chủ trì đề tài : Trường Đại học Xây dựng
Chủ nhiệm đề tài/dự án : GS.TS.Phạm Khắc Hùng

Hà Nội - 2011
- - ML.DM
1
BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
ĐỀ TÀI
“Nghiên cứu điều kiện kỹ thuật môi trường biển và
nền móng công trình nhằm xác định luận chứng kinh tế kỹ thuật
xây dựng công trình biển vùng nước sâu Việt Nam “
Mã số : KC.09.15/06-10
========================================================

MỤC LỤC
Mở đầu 1
Chương 1
:
Tổng hợp về phát triển các loại công trình biển trên thế giới phục vụ khai
thác dầu khí vùng nước sâu và khả năng ứng dụng vào Việt Nam
9
1.1. Trữ lượng và tình hình khai thác dầu khí ở vùng biển sâu trên thế giới 9
1.2. Các thành tựu và nhu cầu đẩy mạnh khai thác dầu khí biển ở Việt Nam
10
1.3. Sự phát triển các loại công trình biển phục vụ khai thác dầu khí vùng nước sâu trên
thế giới
14
1.4. Lựa chọn các loại công trình biển nước sâu để nghiên cứu áp dụng trong
điều kiện biển Việt Nam
18

Chương 2:
Xây dựng bộ số liệu về điều kiện môi trường khu vực phía Bắc Bể Nam Côn
Sơn phục vụ nghiên cứu tính toán thiết kế các loại công trình biển nước sâu
Thềm lục địa Việt Nam
20
2.1. Đặt vấn đề
20
2.2. Nguồn số liệu khí tượng hải văn và địa hình đáy biển và phương pháp xử lý
số liệu
23
2.3. Kết quả nghiên cứu xây dựng bộ số liệu về điều kiện môi trường khu
vực phía Bắc Bể Nam Côn Sơn

26
2.3.1 Số liệu gió 27
- - ML.DM
2
2.3.2 s liu súng 31
2.3.3. S liu dũng chy 41
2.3.4 Tớnh mc triu thiờn vn cao nht, thp nht v trung bỡnh tng thỏng 45
2.3.5 Nc dõng trong bóo v giú mựa ti khu vc b nc sõu Nam Cụn Sn 47
2.3.6. B s liu v khớ tng thy vn bin phc v thit k cụng trỡnh bin khu vc B Nam
Cụn Sn 47
2.4. Kt lun v kin ngh 51

Chng 3
:
Đánh giá đặc điểm các loại móng của công trình biển nớc sâu và bộ số liệu về
iu kin a cht - a kỹ thuật vùng biển lựa chọn
53
3.1. M u
53
3.2. Đánh giá đặc điểm loại móng cọc của CTB cố định bằng thép
53
3.3. Đánh giá đặc điểm các loại móng của CTB mềm
55
3.4. Tng hp s liu v iu kin a k thut ti vựng bin nc sõu la chn
lp lun chng KHKT v KT phc v thit k XD cỏc CTB vựng nc sõu
58
3.5. Kt lun
61

Chng 4

:
Lun chng khoa hc k thut v kinh t phc v thit k xõy dng loi
cụng trỡnh bin c nh bng thộp vựng nc sõu ti 200m TL Vit Nam

4.1. M u
63
4.2.Mụ t súng ngu nhiờn v cỏc tỏc ng ca súng lờn kt cu KC Jacket
75
4.2.1 Mụ t súng ngu nhiờn 75
4.2.2. Ti trng súng tỏc dng lờn cỏc phn t mnh ca kt cu 79
4.3. La chn phng ỏn cu hỡnh KC Jacket ca dn a chc nng 81
4.3.1. Cỏc cn c la chn cu hỡnh kt cu Jacket 81
4.3.2. Cỏc loi cu hỡnh Jacket
117
4.3.3. Mt s rng buc khi chn cu hỡnh Jacket 84
4.3.4. Chn s b cu hỡnh Jacket 84
4.4.Bi toỏn ng lc hc ngu nhiờn ca kt cu Jacket 88
4.4.1. Bi toỏn mt bc t do 88
- - ML.DM
3
4.4.2. Bài toán nhiều bậc tự do 94
4.4.3. Xác định các đặc trưng xác suất của phản ứng kết cấu 101
4.5. Bài toán kiểm tra bền kết cấu KCĐ Jacket ở vùng nước sâu 102
4.5.1. Kiểm tra bền theo mô hình xác suất của lý thuyết độ tin cậy 102
4.5.2. Kiểm tra bền của các đại lượng ngẫu nhiên theo mô hình tiền định 104
4.6. Tính mỏi ngẫu nhiên kết cấu Jacket 105
4.6.1. Mở đầu 105
4.6.2. Phương pháp phổ giải bài toán ứng suất có phổ dải hẹp 108
4.6.3. Phương pháp phổ giải bài toán ứng suất có phổ dải rộng
109

4.7. Luận chứng KHKT và kinh tế cho giải pháp kết cấu KCĐ Jacket phù hợp với
điều kiện tự nhiên của vùng biển nghiên cứu với độ sâu nước tới 200 m
110
4.7.1. Lựa chọn cấu hình kết cấu KCĐ 110
4.7.2. Kết quả chính của bài toán bền và mỏi 113
4.7.3. Kết luận về Luận chứng khoa học kỹ thuật và kinh tế với phương án kết cấu KCĐ
đã lựa chọn cho điều kiện độ sâu nước 200 m, Bể Nam Côn Sơn, TLĐ.VN 114

Chương 5:
Luận chứng khoa học kỹ thuật và kinh tế phục vụ thiết kế xây dựng loại
công trình biển bán chìm ở vùng nước sâu tới 1.000 m TLĐ Việt Nam
5.1. Mở đầu
116
5.1.1. Khái niệm về công trình biển bán chìm 116
5.1.2. Các thành tựu phát triển của công trình biển bán chìm trên thế giới
phục vụ khai thác dầu khí vùng nước sâu 118
5.1.3. Đặc điểm và nội dung nghiên cứu các công trình biển bán chìm FPU 124
5.1.3.1. Đặc điểm các công trình biển bán chìm FPU 124
5.1.3.2. Nội dung nghiên cứu các công trình biển bán chìm FPU 125
5.2. Nghiên cứu áp dụng tiêu chuẩn thiết kế công trình khai thác nổi
(API RP 2SK) trong điều kiện biển Việt Nam 125
5.2.1. Tiêu chuẩn thiết kế công trình khai thác nổi API RP 2 SK 125
5.2.2. Nội dung chính của Tiêu chuẩn API RP 2SK 126
5.2.2.1. Phạm vi của Tài liệu (Chương 1) 126
5.2.2.2. Các vấn đề cần xem xét chính (Chương 2) 126
5.2.2.3. Các chỉ tiêu về môi trường (Chương 3) 126
5.2.2.4. Các lực môi trường và chuyển động của kết cấu nổi (Chương 4) 126
- - ML.DM
4
5.2.2.5. Tính toán độ bền của dây neo (Chương 5) 127

5.2.2.6. Tính toán mỏi của dây neo (Chương 6) 127
5.2.3. Nhận xét về Tiêu chuẩn thiết kế API RP 2SK và những điều cần chú ý khi
áp dụng vào Việt Nam 127
5.2.3.1. Nhận xét về Tiêu chuẩn thiết kế API RP 2SK (Năm 2005) 127
5.2.3.2. Những điều cần chú ý khi áp dụng vào Việt Nam 128
5.3. Nghiên cứu xác định các loại tải trọng môi trường và tổ hợp tải trọng tác dụng lên
hệ thống Semi-FPS, neo giữ tại vùng biển lựa chọn (ĐB. bể Nam Côn Sơn) ở các độ
sâu từ 150 - 1000m phục vụ tính toán theo các trạng thái giới hạn ULS và FLS . 129
5.3.1. Các điều kiện của môi trường biển khi thiết kế 129
5.3.2. Tải trọng gió 130
5.3.3. Tải trọng dòng chảy 131
5.3.4. Tải trọng sóng 131
5.4. Nghiên cứu đánh giá phản ứng động của kết cấu bán chìm Semi-FPS 133
5.4.1. Phản ứng động của kết cấu bán chìm Semi-FPS 133
5.4.2. Xác định lực sóng nhiễu xạ và phản xạ 135
5.4.3. Phương trình tổng quát của bài toán động dựa trên mô hình gần đúng 141
5.4.4. Phản ứng của kết cấu nổi có neo giữ 142
5.4.5. Tính gần đúng bài toán động lực học kết cấu bán chìm theo sơ đồ phẳng 142

5.5. Nghiên cứu đánh giá điều kiện bền của hệ thống neo của công trình biển
bán chìm và kiểm tra khả năng làm việc của hệ thống neo trong điều kiện cực trị
giảm của môi trường có một bộ phận của công trình bị phá huỷ 149
5.5.1. Phân loại hệ thống neo và các trạng thái chịu tải của dây neo 149
5.5.2. Phương pháp luận tính toán gần đúng hệ thống neo kết cấu giàn khai thác bán chìm 151
5.5.3. Tính toán hệ thống dây neo trong trường hợp có 1 dây neo bị đứt 167
5.5.4. Kiểm tra điều kiện bền của hệ thống dây neo 168
5. 6. Cở sở đánh giá luận chứng KHKT & KT của giàn bán chìm ………………… 170
5.7. Kết luận về ý nghĩa khoa học kỹ thuật và kinh tế của giải pháp Giàn
bán chìm ở vùng nước sâu 171

- - ML.DM
5
Chng 6:
Lun chng khoa hc k thut v kinh t phc v thit k xõy dng loi
cụng trỡnh bin nc sõu kiu ni neo ng (TLP) vựng b nc sõu
la chn t 150-1.000 m thm lc a Vit Nam
6.1. Báo cáo tổng hợp về sự phát triển loại công trình biển nớc sâu kiểu nổi
neo đứng (TLP) trên thế giới 173
6.1.1. Nhu cầu phát triển các loại công trình biển cho vùng nớc sâu 173
6.1.2. Khái niệm về công trình biển nổi neo đứng (TLP) 175
6.1.3. Giới thiệu một số công trình TLP điển hình 186
6.1.4. Nhận xét và kết luận 187
6.2. Báo cáo áp dụng Tiêu chuẩn API để thiết kế xây dựng công trình biển
nổi neo đứng TLP trong điều kiện biển VN 187
6.2.1. Nội dung chính của Tiêu chuẩn của API hớng dẫn thiết kế và thi công TLP 187
6.2.2. Nội dung chính của Tiêu chuẩn DNV để thiết kế TLP 190
6.2.3. Nguyên tắc thiết kế kết cấu TLP theo Tiêu chuẩn API RP 2T 191
6.2.4. Nhận xét 194
6.3. Thuyết minh các điều kiện tự nhiên của các tải trọng môi trờng tác dụng
lên CTB loại TLP thiết kế xây dựng tại vùng biển lựa chọn ở độ sâu nớc
150 - 1000m 195
6.3.1. Khái quát về các loại tải trọng tác dụng lên công trình TLP 195
6.3.2. Tải trọng gió 199
6.3.3. Tải trọng dòng chảy 200
6.3.4. Tải trọng sóng 200
6.3.5. Tổ hợp tải trọng để thiết kế TLP 203
6.4. Phơng pháp luận tính động lực học kết cấu neo đứng TLP thiết kế xây

dựng tại vùng biển lựa chọn ở các độ sâu nớc từ 150-1000m theo mô hình
tiền định và ngẫu nhiên 204
6.4.1. Phơng pháp tổng quát tính động lực học kết cấu TLP 204
6.4.2. Phơng pháp đơn giản tính động lực học tiền định của kết cấu TLP 218
6.4.3. Phơng pháp đơn giản tính động lực học ngẫu nhiên của kết cấu TLP 224
6.4.4. Kết luận 228
6.5. Phơng pháp luận tính toán thiết kế hệ thống neo đứng trong các điều kiện
khác nhau của môi trờng vùng biển lựa chọn 229
6.5.1. Tính toán và thiết kế tổng thể Giàn TLP 229
6.5.2. Tính toán và thiết kế kết cấu Giàn nổi 231
- - ML.DM
6
6.5.3. Tính toán và thiết kế chân căng 232
6.6. Phơng pháp luận tính toán thiết kế móng của kết cấu neo đứng 233
6.6.1. Cấu tạo các loại móng của kết cấu TLP 233
6.6.2. Nguyên tắc thiết kế móng của kết cấu TLP 235
6.7. Báo cáo công nghệ tổ chức thi công chế tạo, vận chuyển và dựng lắp
công trình TLP 237
6.7.1. Yêu cầu của thiết kế thi công Giàn TLP 237
6.7.2. Nguyên tắc thi công công trình TLP 237
6.7.3. Nguyên tắc tổ chức thi công công trình TLP điển hình 243
6.7.4. Kết luận 244
6.8. C s ỏnh giỏ lun chng KHKT & KT ca gin neo ng TLP 245
6.9. Kt lun tng quỏt v lun chng KHKT v KT cho loi gin TLP sõu
150-1000m TL.VN 247

Chng 7:
Kt qu nghiờn cu thc nghim trờn mụ hỡnh vt lý cho cụng trỡnh bin
c nh bng thộp v cụng trỡnh bin neo ng
7.1. M u 248

7.2. Phn 1: Nghiờn cu thc nghim cụng trỡnh bin c nh kiu jacket 249
7.2.1. Mc ớch nghiờn cu 249
7.2.2. Ni dung nghiờn cu 249
7.2.3. Kt qu nghiờn cu 258
7.2.4. ỏnh giỏ kt qu nghiờn cu 265
7.2.5. Nhn xột 266
7.3. Phn 2: Nghiờn cu thc nghim cụng trỡnh bin ni neo ng TLP 266
7.3.1. Mc ớch nghiờn cu 266
7.3.2. Ni dung v kt qu nghiờn cu 266
7.3.3. ỏnh giỏ kt qu nghiờn cu 283
7.3.4. Nhn xột 284
7.4. Kt lun chung 284

- - ML.DM
7
Chương 8:
Luận chứng khoa học kỹ thuật và kinh tế phục vụ thiết kế xây dựng
loại bể chứa (kho chứa) nổi một điểm neo cho vùng nước sâu
tới 500 m TLĐ Việt Nam
8.1. Mở đầu: Báo cáo tổng hợp các loại bể chứa nổi FPSO trên thế giới 286
8.1.1. Tổng quan về các bể chứa nổi FPSO/FSO trên thế giới 286
8.1.2. Sự phát triển của các bể chứa nổi FSO/FPSO trên thế giới 288
8.1.3. Tổng kết về các hệ thống neo giữ các FSO/FPSO 290
8.1.4. Mục đích nghiên cứu và ứng dụng cho tính toán hệ dây neo FPSO 293
8.1.5. Sơ đồ thuật toán tính toán hệ dây neo FPSO 293
8.2. Xác định lực thủy động lên bể chứa nổi và rót dầu FPSO 294
8.2.1. Mở đầu 294

8.2.2. Bài toán nhiễu xạ- bức xạ lên kết cấu nổi FPSO 294
8.2.3. Lực thủy động bậc 2 tần số thấp lên kết cấu nổi FPSO 295
8.2.4. Tổ hợp các thông số môi trường trong điều kiện cực đại 298
8.3. Phương pháp luận để kiểm tra bền hệ thống neo bể chứa FPSO/FSO 299
8.3.1. Mở đầu 299
8.3.2. Phương trình chuyển động của bể chứa nổi dạng tàu FPSO 300
8.3.3. Phản ứng của bể chứa FPSO dưới tác dụng của sóng đều và sóng ngẫu nhiên 301
8.3.4. Phương pháp tựa động phân tích phản ứng ngẫu nhiên của dây neo 301
8.4. Phương pháp luận kiểm tra mỏi hệ thống neo bể chứa FPSO 307
8.4.1. Mở đầu 307
8.4 2. Phân tích mỏi trong miền thời gian 308
8.4.3. Đường cong mỏi T-N trong tính mỏi cho dây neo 310
8.4.4. Tổn thất mỏi tích lũy trung bình trong ngắn hạn 311
8.4.5. Ước tính tuổi thọ mỏi của một dây neo 315
8.4.6. Xác định hệ số khuyếch đại động của tổn thất mỏi ………………………………… .313
8.4.7. Kết luận 313
8.5. Ứng dụng số cho các bể chứa nổi FSO CALM, Turret điều kiện biển Việt
nam 315
8.5.1. Số liệu đầu vào 315
8.5.2. Tính toán ứng dụng số với HydroStar 316
8.5.3. Đánh giá khả năng chịu bền của các dây neo FPSO thềm lục địa việt nam 318
8.5.4. Kết quả ứng dụng số tính mỏi cho FSO TLĐ VN 320
8.6. Đánh giá tổng hợp về luận chứng KHKT và kinh tế đối với bể chứa nổi
FPSO, so sánh giữa các độ sâu 50 – 500 m, thềm lục địa Việt Nam 321
- - ML.DM
8
8.6.1. Quan hệ giữa lực căng dây neo các bể chứa nổi FSO và độ sâu nước 321
8.6.2. Quan hệ giữa khối lượng vật liệu dây neo và độ sâu nước 322
8.6.3. Tính toán giá thành cho các hệ thống dây neo và bể chứa nổi FSO 323
8.6.4. Kết luận về luận chứng khoa học kỹ thuật và kinh tế của giải pháp bể chứa nổi FSO ở

vùng nước sâu 325
Chương 9:
Đóng góp mới và phát triển mở rộng của Đề tài
9.1.
Phát triển mở rộng 1: Phương pháp đánh giá an toàn cho các kết cấu CTB
theo các điều kiện bền và mỏi mở rộng
326
9.1.1. Mở đầu 327
9.1.2. Các định nghĩa và sự khác biệt giữa phương pháp hiện hành và phương pháp các điều
kiện mở rộng 328
9.1.3. Phương pháp luận 1: Đánh giá an toàn cho các kết cấu công trình biển theo điều kiện bền
mở rộng 327
9.1.4. Phương pháp luận 2: Đánh giá an toàn cho các kết cấu công trình biển theo điều kiện mỏi
mở rộng 335
9.1.5. Đánh giá độ tin cậy thực tế của kết cấu CTB theo phương pháp mới 336
9.2. Phát triển mở rộng 2: Nghiên cứu tạo lập loại công trình biển mềm TLP nước
sâu có khả năng thích nghi với các biến động bất thường của môi trường biển
337
9.2.1. Mở đầu 337
9.2.2. Khái niệm cơ bản về kết cấu thích nghi dựa trên phỏng sinh học 339
9.2.3. Ứng dụng kết cấu thích nghi phỏng sinh học cho kết cấu CTB mềm TLP 342
9.2.4. Kết luận về khả năng tạo lập kết cấu nổi neo đứng tự chỉnh thích nghi
350
9.3. Phát triển mở rộng 3: Nghiên cứu quản lý rủi ro trong thiết kế và khai thác các
công trình biển
351
9.3.1. Mở đầu 351
9.3.2. Tổng quan về các sự cố rủi ro đối với các công trình biển 352
9.3.3. Nhu cầu đánh giá và quản lý rủi ro 355
9.3.4. Phân loại và biểu diễn rủi ro 356

9.3.5. Phương pháp luận quản lý rủi ro và nâng cao ĐTC với các CTB nước sâu 359
9.3.6. Khả năng áp dụng vào Việt Nam trong thiết kế CTB dựa trên rủi ro 367
9.3.7. Kết luận 369
Kểt luận và kiến nghị 371
- - ML.DM
9
Tài liệu tham khảo 373

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

API Viện Dầu mỏ Mỹ (American Petroleum Institute
API RP 2A Tiêu chuẩn thiết kế, thi công công trình biển cố định của
Viện Dầu mỏ Mỹ
API RP 2SK Tiêu chuẩn tính toán, thiết kế các hệ nổi có neo giữ của
Viện Dầu mỏ Mỹ
Bể CL Bể Cửu Long
CALM Hệ thống dây neo các kho chứa (hay bể chứa) nổi
(Catenary Anchor Leg Mooring)
CSDL Cơ sở dữ liệu
CT Công trình
CTB Công trình biển
CTBCĐ Công trình biển cố định
DNV Hãng Đăng kiểm Na-Uy (Det Norske Veritas)
DĐR (TS.DĐR) Dao động riêng (Tần số DĐR)
ĐLH.CT Động lực học công trình
ĐC / ĐCCT Địa chất / Địa chất công trình
ĐTC Độ tin cậy

ĐHXD Đại học Xây dựng
ĐLB Động lực biển
ĐLHCT Động lực học công trình
ĐLHNN Động lực học ngẫu nhiên
ĐLNN Đại lượng ngẫu nhiên
FLS Trạng thái giới hạn mỏi (Fatigue Limit State)
FPSO Kho chứa (bể chứa) nổi, sản xuất và rót dầu
(Floating Production, Storage and Offloading System)
FSO Kho chứa (bể chứa) nổi và rót dầu

FPU Thiết bị (hay công trình) sản xuất nổi (Floating
Production Unit)
GOLF Vịnh Mexico (Golf of Mexico)
ICOFFSHORE Tên giao dịch quốc tế của Viện Xây dựng Công trình
biển – ĐHXD (Institute of Constructionfor Offshore
Engineering)
IFP Viện Dầu mỏ Pháp (Institut Francais du Petrole)
Jacket Tên gọi của kết cấu khối chân đế (KCĐ) dạng tháp của
công trình biển cố định bằng thép
KC / KCCT
Kết cấu / Kết cấu công trình

- - ML.DM
10
KCĐ Kết cấu khối chân đế của công trình biển cố định bằng
thép
Luận chứng KHKT &
KT
Luận chứng khoa học kỹ thuật và kinh tế
KTTV Khí tượng thủy văn

LRFD Thiết kế công trình biển theo các hệ số Tải trọng và Độ
bền vật liệu, theo Tiêu chuẩn của API (Loading &
Resistance Factor Design)
MSP (PDQP) Tên gọi tắt (theo phiên âm tiếng Nga) của loại giàn cố
định đa chức năng (tương đương chữ viết tắt theo tiếng
Anh: PDQ Platform)
MH / MHVL Mô hình / Mô hình vật lý
NCKH Nghiên cứu khoa học
NCS Bể Nam Côn Sơn
Offshore Structures Kết cấu công trình ngoài khơi
PLS Trạng thái giới hạn của phá hủy tích lũy
(Limit State of progressive collapse)
PTHH Phần tử hữu hạn
PVN / PetroVietnam Tập đoàn Dầu khí QG.VN
QTNN Quá trình ngẫu nhiên
QG Quốc gia
Semi-Sub Loại giàn bán chìm (semi-submersible platform)
SBM Hãng công trình biển chuyên về neo giữ tại 1 điểm cho
các CTB nổi (Single Buoy Mooring)
SLMB Sà lan mặt boong, dùng để thi công vận chuyển KCĐ
trên biển
SPM Liên kết 1 điểm neo của các bể (kho) chứa & rót dầu
(Single Point Mooring)
TC Tiêu chuẩn
TCQP Tiêu chuẩn, Quy phạm
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
Technip-USA Tập đoàn Dầu khí Pháp – tại Mỹ
TLĐ.VN Thềm lục địa Việt Nam
TNMH Thí nghiệm mô hình
TTB Trạng thái biển

TTBNH Trạng thái biển ngắn hạn
TTBDH Trạng thái biển dài hạn
TTGH Trạng thái giới hạn
ULS Trạng thái giới hạn cực đại (Ultimate Limit State)
Viện XDCTB Viện Xây dựng công trình biển thuộc trường ĐHXD
VN Việt Nam
VSP Tên viết tắt của Xí nghiệp Liên doanh Việt –Nga
Vietsovpetro Tên giao dịch của Xí nghiệp Liên doanh Việt –Nga
WSD Thiết kế theo ứng suất làm việc, hay ứng suất cho phép
(Working Stress Design), được sử dụng trong các Tiêu
chuẩn thiết kế các CTB của API
- - ML.DM
11

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Số lượng từng loại CTB mềm phân bố tại các vùng biển 17
Bảng 2.1: Tần suất tốc độ gió theo các hướng Khu vực bể nước sâu NCS 29
Bảng 2.2: Tốc độ gió với các chu kỳ lặp khác nhau phục vụ thiết kế công trình biển
vùng nước sâu khu vực Bắc Bể Nam Côn Sơn 28
Bảng 2.3: Số liệu sóng sử dụng trong hiệu chỉnh và kiểm chứng mô hình sóng trong bão 32
Bảng 2.4: Số liệu sóng sử dụng trong kiểm chứng mô hình sóng trong gió mùa
và trong các điều kiện thời tiết khác 33
Bảng 2.5: Sai số tính toán của độ cao sóng (m) trong các cơn bão 35
Bảng 2.6: Tần suất độ cao sóng theo các hướng khu vực bể nước sâu Nam Côn Sơn 37
Bảng 2.7: Các tham số sóng cực đại tính theo mô hình SWAN
đại diện cho khu vực bể Nam Côn Sơn 40
Bảng 2.8: Các tham số sóng cực đại trong bão tính theo hàm phân bố chế độ

sóng Weibul đại diện cho khu vực bể Nam Côn Sơn 40
Bảng 2.9: Các tham số sóng cực đại trong gió mùa tính theo hàm phân bố
chế độ sóng Weibul đại diện cho khu vực bể nước sâu Nam Côn Sơn 40
Bảng 2.10: Các tham số sóng cực đại phục vụ xây dựng công trình biển
khu vực bể nước sâu Nam Côn Sơn 41
Bảng 2.11: Tốc độ dòng chảy cực đại (m/s) phục vụ xây dựng công trình biển
vùng nước sâu cho khu vực bể Nam Côn Sơn 44
Bảng 2.12: Khoảng giá trị mực triều thiên văn cao nhất, thấp nhất và trung bình
từng tháng trong vùng bể Nam Côn Sơn 46
Bảng 2.13: Áp suất khí quyển trung bình cực đại và cực tiểu theo số liệu
quan trắc trên tầu biển 48
Bảng 2.14: Nhiệt độ không khí trung bình, cực đại và cực tiểu theo
số liệu quan trắc trên tầu biển 49
Bảng 2.15: Các đặc trưng chế độ các yếu tố khí tượng biển theo
số liệu quan trắc trên tầu biển 49
Bảng 2.16: Số cơn bão trung bình tháng/năm đi qua khu vực Nam Côn Sơn 51
Bảng 3.1: Tóm tắt các tính chất cơ lý của địa chất công trình nơi xây dựng
các CTB nước sâu 60
Bảng 4.1: Các giàn kiểu Jacket ởđộ sâu nhất thế giới (vùng nước sâu) 64
- - ML.DM
12
Bng 4.2: Cỏc giỏ tr gii hn ca chu k dao ng c bn theo d sõu nc 66

Bng 5.1. S lng tng loi CTB mm phõn b ti cỏc vựng bin 123
Bng 5.2. Quy nh v h s an ton ca dõy neo cũn nguyờn v b tn tht 168

Bảng 6.1: Đối chiếu nguyên lý chung về kết cấu của Giàn bán chìm và Giàn TLP 183
Bảng 6.2: Hệ số tải trọng đối với TTGH cực trị (ULS) 203
Bảng 6.3: Hệ số tải trọng đối với TTGH tích luỹ phá huỷ (PLS) 203
Bảng 6.4: Hệ số an toàn cho các trạng thái giới hạn 232

Bng 7.1: Cỏc kớch thc c bn v thụng s chớnh ca KC-MH 251
Bng 7.2: Cỏc kớch thc c bn v thụng s chớnh ca SLMB-MH 252
Bng 7.3: Ni dung thớ nghim kim tra kh nng n nh ni khi kộo
s lan vn chuyn khi chõn Jacket trờn bin 254
Bng 7.4: Cỏnh tay ũn hỡnh dỏng l 263
Bng 7.5. Tớnh toỏn cỏnh tay ũn n nh tnh v n nh ng khi
vn chuyn KC bng SLMB trờn bin 264
Bng 7.6: Cỏc kớch thc c bn ca TLP mụ hỡnh 267
Bng 7.7: Cỏc quy cỏch c bn ca kt cu TLP mụ hỡnh 267
Bng 7.8. Ni dung thớ nghim kim tra kh nng n nh ni khi
kộo cụng trỡnh TLP trờn bin 269
Bng 7.9: Tớnh toỏn cỏc thụng s xõy dng th n nh tnh v n nh
ng ca TLP-MH khi vn chuyn trờn b to súng 276
Bng 7.10: Cỏnh tay ũn n nh tnh L
t
v cỏnh tay ũn n nh ng L
d
277
Bng 7.11: Kt qu thớ nghim dao ng riờng ca TLP ti v trớ khai thỏc
vi gúc súng ti 180
0
279

Bng 8.1 : S liu FPSO xõy dng mi v hoỏn ci s dng trờn th gii 288
Bng 8.2: T hp cỏc thụng s mụi trng v ln 299
Bng 8.3: Cỏc kt qu m chu trỡnh xõy dng biu Si ni 310
Bng 8.4: Tng kt tn tht mi, tui th v SF mi cho h dõy neo FSO VSP 321
Bng 8.5: Quan h gia cỏc thụng s ca dõy vi sõu nc 323
Bng 8.6: Giỏ thnh h thng dõy neo v b cha ni FSO theo sõu nc 323

Bng 8.7: So sỏnh s tng giỏ thnh h thng FSO vi s tng sõu nc 324

- - ML.DM
13

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Quá trình chinh phục độ sâu nước để thăm dò và khai thác dầu khí 2
Hình 1.2: Bản đồ hoạt động dầu khí biển Việt Nam 12
Hình 1.3: 3 Bể trầm tích dầu khí đã được nghiên cứu 13
Hình 1.4: Phân loại công trình biển 15
Hình 1.5: Các loại công trình biển vùng nước sâu 16
Hình 1.6: Phân phối số lượng các loại CTB mềm đang được sử dụng tại các vùng biển khác
nhau, tới thời điểm tháng 3/2010 17

Hình 2.1: Phạm vi vùng biển nghiên cứu thuộc Bắc Bể Nam Côn Sơn 29
Hình 2.2: Hoa gió khu vực bể nước sâu Nam Côn Sơn 31
Hình 2.3a: So sánh độ cao sóng tính toán và đo đạc từ tháng 1
đến tháng 3/2002 tại MSP-1 36
Hình 2.3b: So sánh độ cao sóng tính toán và đo đạc từ tháng 7
đến tháng 9/2002 tại MSP-1 36
Hình 2.4: Hoa sóng khu vực bể nước sâu Nam Côn Sơn 39

Hình 3.1: Sự làm việc của cọc liên kết với kết cấu chân đế Jacket 54
Hình 3.2: Sơ đồ kết cấu CTB bán chìm 55
Hình 3.3: Sơ đồ hệ thống neo giữ CTB bán chìm 56
Hình 3.4: Sơ đồ kết cấu bể chứa nổi được neo giữ 1 điểm kiểu CALM 57
Hình 3.5: Sơ đồ kết cấu CTB neo đứng, với móng neo dạng cọc

58

Hình 4-1: Sự phát triển các CTB cố định theo độ sâu nước 63
Hình 4-2: Các Dàn kiểu Jacket ở độ sâu nhất thế giới (vùng nước sâu) 64
Hình 4-3: Lưu đồ tổng quát thiết kế kết cấu khối chân đế Jacket công trình biển cố
định bằng thép 68
Hình 4-4a: Lưu đồ Khối I - “Chuẩn bị số liệu đầu vào” 69
Hình 4-4b: Lưu đồ Khối II - “Tính toán kết cấu chân đế” 70
Hình 4-4c: Lưu đồ Khối III – “Thiết kế kết cấu chân đế và các hệ thống phụ trợ” 72
Hình 4.5: Mật độ phổ của sóng Pierson − Moskowitz 78
Hình 4.6: Phổ JONSWAP 78
Hình 4.7: Sơ đồ dàn đa chức năng kiểu Jacket đa chức năng, có nhiều giếng khoan
- - ML.DM
14
với công nghệ khoan xiên 82
Hình 4.8: Sơ đồ dàn Jacket đa chức năng có đế mở rộng 83
Hình 4.9: Mối quan hệ giữa Quá trình ngẫu nhiên dừng h(t) - Hàm tương quan và Hàm mật độ
phổ trong các trường hợp độ rộng phổ khác nhau 90
Hình 4.10: Mối quan hệ giữa phổ tải trọng và phổ phản ứng 91
Hình 4.11: Chia miền tần số của phổ sóng làm nhiều đoạn 93
Hình 4.12: Đồ thị hàm mật độ xác suất của các ĐLNN R, S và Z = R- S 103
Hình 4.13: Một thể hiện điển hình của quá trình ngẫu nhiên sóng bề mặt 105
Hình 4.14: Sơ đồ kết cấu KCĐ lựa chọn cho vùng nước 200m (Bể NCS) 112

Hình 5.1: Hình ảnh CTB bán chìm 116
Hình 5.2:Cấu tạo của công trình biển bán chìm 117
Hình 5.3: Hình ảnh các loại CTB vùng nước sâu trong đó có CTB khai thác bán chìm
(FPS) 118
Hình 5.4: CTB bán chìm trong phân loại các CTB 119
Hình 5.5: So sánh tương đối về giá thành các loại CTB khi tăng độ sâu nước, gồm CTB

cố định – và các CTB mềm 119
Hình 5.6: CTB khai thác bán chìm (FPS) và các loại CTB khác ở vùng nước sâu 120
Hình 5.7: Thành tựu các loại công trình biển ở các vùng nước khác nhau trong đó có
loại giàn khai thác bán chìm FPU (số 7) 121
Hình 5.8: 15 Giàn khai thác bán chìm (Semi-FPSs) ở độ sâu nước lớn nhất 121
Hình 5.9: Phân phối số lượng CTB- PFU và các loại CTB mềm được sử
dụng trong các
giai đoạn 1980-2015 122
Hình 5.10: Phân phối số lượng Giàn FPU và các loại CTB mềm khác đang được sử
dụng tại các vùng biển khác nhau, tới thời điểm tháng 3/2010 123
Hình 5.11: Minh hoạ Chu kỳ cơ bản của các CTB mềm ở bên phải đường cong phổ sóng
124
Hình 5.12: Phản ứng của kết cấu bán chìm gồm 6 thành phần chuyển vị 133
Hình 5.13: Các dạng tần số phản ứng của kết cấu bán chìm (chuyển vị ngang tĩnh và
động) 134
Hình 5.14: Sơ đồ 2 thành phần chuyển vị tĩnh (a) và động (b, c) của kết cấu bán chìm 135
Hình 5.15 : Sơ đồ khối của các bài toán kiểm tra bền và mỏi kết cấu dây neo công
trình bán chìm 145
Hình 5.16 : Sơ đồ kết cấu của bài toán phẳ
ng 146
Hình 5.17 : Các mô hình độ cứng của liên kết neo 146
Hình 5.18 : Sơ đồ hệ thống neo của gian khai thác bán chìm (FPU) 149
Hình 5.19: Các dạng hình học điển hình của đường dây neo các kết cấu bán chìm 151
- - ML.DM
15
Hỡnh 5.20: S bi toỏn phng ca kt cu ni neo 2 phớa 152
Hỡnh 5.21: S bi toỏn tnh lc hc ng dõy neo n 152
Hỡnh 5.22: S ng dõy neo cú on d tr D (nm trờn mt ỏy bin) 154
Hỡnh 5.23a: Chiu di ti thiu ca ng dõy neo ngn 154
Hỡnh 5.23b: Chiu di ti thiu ca ng dõy neo di 154

Hỡnh 5.24: S on dõy neo tit din trũn chu tỏc dng ca súng (vn tc V) 155
Hỡnh 5.25: Trng hp im A dch chuyn sang phi 157
Hỡnh 5.26. Trng hp im A dch chuyn sang trỏi 157
Hỡnh 5.27 : Lc cng ngang (H) trong dõy neo thay i theo s dch chuyn ngang ca
u trờn dõy neo (A) 158
Hỡnh 5.28 : Trng hp im A dch chuyn xung di theo phng thng ng
159
Hỡnh 5.29 : Trng hp im A dch chuyn lờn trờn theo phng thng ng 160
Hỡnh 5.30 : Lc cng trong dõy neo theo phng ng 162
Hỡnh 5.31: Cp dõy neo 2 phớa (i xng khi cha chu ti, R = 0 163
Hỡnh 5.32: S v trớ ca kt cu bỏn chỡm neo bi dõy xớch vi cỏc bc chu ti R.
164
Hỡnh 5.33 : Phõn phi phn lc trong cỏc cp dõy neo 167
Hỡnh 5.34: Phõn phi li lc trong HT neo trong trng hp mt dõy neo b t
168
Hỡnh 5.35: th quan h gia chi phớ xõy dng gin bỏn chỡm v sõu nc 171
Hỡnh 5.36: So sỏnh tng i v giỏ thnh cỏc loi CTB khi tng sõu nc
172

Hình 6.1: Quá trình chinh phục độ sâu để khai thác dầu khí 174
Hình 6.2: Các Đơn vị Thành viên của Tập Đoàn DeepStar 174
Hình 6.3: Các loại CTB đã sử dụng ở vùng nớc sâu 175
Hình 6.4: Thế hệ mới của công trình bán chìm (tăng diện tích mặt đờng nớc) 175
Hình 6.5: Giàn TLP (hình a) có liên kết ngang mềm (chuyển vị lớn), liên kết
đứng thì cứng (do dây neo đứng) tơng tự Giàn cố định (hình b) 176
Hình 6.6: Sơ đồ TLP thử nghiệm đầu tiên Deep Oil X-1 TLP 177
Hình 6.7: Sơ đồ cấu tạo Giàn TLP điển hình 178
Hình 6.8: Dạng kết cấu móng cọc có bản đế móng (a), và móng trọng lực (b) 178
Hình 6.9: TLP truyền thống (Giàn thứ 3) và Mini-TLP (Giàn thứ 4) 179
Hình 6.10: So sánh giá thành tơng đối giữa các loại CTB ứng với các

độ sâu nớc- Giàn cố định, Trụ mềm, Giàn TLP và Giàn TLWP 179
Hình 6.11: (a) - Giàn TLP bằng bê tông; (b) Giàn Matterhorn 180
Hình 6.12: Phân bố các Giàn TLPs theo độ sâu và trên các vùng biển 181
Hỡnh 6.13: Cỏc phng chuyn v ca kt cu TLP 184
Hình 6.14: Chu kỳ dao động riêng của TLP theo phơng ngang 184
- - ML.DM
16
Hình 6.15: Quan hệ giữa giảm tải thợng tầng với lợng chiểm nớc của thân nổi TLP 185
Hình 6.16: Sơ đồ Giàn Hutton - TLP đầu tiên (U.K., 1984) 186
Hình 6.17: Vòng lặp thiết kế Công trình TLP Kiểu xoáy ốc 191
Hình 6.18 : Lu đồ Thiết kế tổng thể công trình TLP 193
Hình 6.19: Sơ đồ công trình TLP điển hình 195
Hình 6.20: Sơ đồ các tải trọng môi trờng và chuyển vị của kết cấu TLP 196
Hình 6.21: Các thành phần phản ứng của Giàn TLP dới tác động của tải trọng môi trờng 198
Hình 6.22: Phổ gió và phổ sóng biểu diễn theo tần số (Hz) 198
Hình 6.23: Các thành phần chuyển vị ngang tĩnh và động do các tải trọng môi trờng 199
Hình 6.24: Hớng dẫn sử dụng phơng pháp tính tải trọng sóng tác dụng lên Thân Giàn
và Chân căng & ống đứng(Tendons&Risers) 201
Hình 6.25: Sơ đồ kết cấu TLP điển hình 204
Hình 6.26: Mô hình hoá độ cứng của chân căng 206
Hình 6.27: Thể tích khối lợng nớc kèm cho các phần tử trụ 212
Hình 6.28: Thể tích khối lợng nớc kèm cho các phần tử trụ chữ nhật 212
Hình 6.29: Sơ đồ bài toán phẳng kết cấu TLP chịu tải trọng sóng 219
Hình 6.30: Các dạng vị trí điển hình của chân căng TLP 230
Hình 6.31: Lu đồ thiết kế chân căng TLP 233
Hỡnh 6.32: S kt cu CTB neo ng, vi múng neo dng cc 234
Hỡnh 6.33: S cu to b múng neo bi cc 234
Hỡnh 6.34: S cu to múng trng lc 234
Hình 6.35: Thân giàn TLP đợc lắp ráp trên bờ, chở trên sà lan để da ra mỏ dựng lắp 240
Hình 6.36: Các công đoạn thi công xây lắp công trình TLP 244

Hỡnh 6.37: S kt cu gin TLP la chn nghiờn cu lun chng KHKT&KT 245
Hỡnh 6.38: Quan h gia tng chi phớ cho gin neo ng TLP vi sõu nc 246

Hỡnh 7.1: H thng nghiờn cu thớ nghim mụ hỡnh vt lý b súng triu
kt hp ca Phũng TNT - Vin KH Thy li Vit Nam 248
Hỡnh 7.2: Khi chõn mụ hỡnh ó lp rỏp hon chnh trc khi a vo thớ nghim 251
Hỡnh 7.3: S lan mt boong mụ hỡnh dựng vn chuyn KC mụ hỡnh 252
Hỡnh 7.4. S b trớ mt bng tng th thớ nghim trong b to súng 253
Hỡnh 7.5: Kộo mụ hỡnh SLMB-KC trờn b súng 256
Hỡnh 7.6: Kộo trt KC trờn mt boong ca SLMB 257
Hỡnh 7.7: ỏnh chỡm KC xung nc 257
Hỡnh 7.8: Kt qu thớ nghim dao ng ca h SLMB-KC khi vn chuyn
ngc súng vi gúc kộo =180
0
258
- - ML.DM
17
Hình 7.9: Kết quả thí nghiệm dao động của hệ SLMB-KCĐ khi
vận chuyển xuôi sóng với Vkéo =4.5m/s & góc kéo α=0
0
259
Hình 7.10: Kết quả thí nghiệm dao động của hệ SLMB-KCĐ khi vận chuyển
ngược sóng với góc kéo α=135
0
259
Hình 7.11: Kết quả thí nghiệm dao động khối chân đế khi vận chuyển
xuôi sóng với Vkéo =4.5m/s & góc kéo α=0
0
÷180
0

260
Hình 7.12: Sơ đồ nghiêng ngang của công trình nổi 261
Hình 7.13. Đồ thị cánh tay đòn mô men phục hổi tĩnh và động của hệ SLMB-KCĐ 264
Hình 7.14. Mô hình TLP và neo 268
Hình 7.15: Mô hình trước khi thí nghiệm kéo 270
Hình 7.16: Kéo mô hình TLP ngược sóng với Vkéo=2,5m/s; Hs=4,5m/s 270
Hình 7.17: Kéo mô hình TLP xuôi sóng với góc α=450, Vkéo-2,0m/s và Hs=3,5m/s 270
Hình 7.18: Kết quả thí nghiệm dao động khối TLP khi vận chuyển
ngược sóng với góc kéo α=180
0
271
Hình 7.19: Kết quả thí nghiệm dao động khối TLP khi vận chuyển xuôi sóng với
Vkéo =2.5m/s và góc kéo α=0
0
271
Hình 7.20: Kết quả thí nghiệm dao động khối TLP khi vận chuyển ngược sóng với
góc kéo α=135
0
272
Hình 7.21: Sơ đồ nghiêng ngang của TLP 273
Hình 7.22: Đồ thị ổn định tĩnh và động của TLP 277
Hình 7.23: Bố trí thí nghiệm đo dao động riêng của TLP 278
Hình 7.24. Kết quả thí nghiệm biên độ dao động riêng theo phương kéo ngang TLP-MH
cố định;α=180
0
, chiều dài kéo L= 14.75m (11.8cm trên mô hình). 279
Hình 7.25. Thí nghiệm đo dao động cưỡng bức của TLP ở vị trí cố định 280
Hình 7.26: Kết quả thí nghiệm dao động cưỡng bức của TLP với góc α=180
0

- Biên độ dao động 280
Hình 7.27: Kết quả thí nghiệm dao động cưỡng bức của TLP với góc α=180
0

- Chu kỳ dao động 281
Hình 7.28: Kết quả thí nghiệm khối TLP cố định dao động cưỡng bức của TLP
với góc α=135
0
282

Hình 8.1: Hình ảnh của FPSO (trái) và FSO (phải) đang khai thác …287
Hình 8.2 : Bản đồ phân bố của các FSO/FPSO trên thế giới (07-2005) 289
Hình 8.3: Quá trình phát triển số lượng loại bể chứa (FPSO) và các loại CTB nổi khác… 289
Hình 8.4 : 15 công trình loại FPSO đang khai thác ở độ sâu lớn nhất 290
Hình 8.5 : Sơ đồ sự thay đổi của lực neo theo các dạng neo « thiết bị cuối » 291
- - ML.DM
18
Hỡnh 8.6 : H thng neo kiu CALM vi cng na cng 292
Hỡnh 8.7: Minh ho cỏc h neo mt im Turret ngoi dng thng xuyờn 292
Hỡnh 8.8: S thut toỏn tớnh toỏn h dõy neo FPSO 293
Hỡnh 8.9: T hp cỏc thụng s mụi trng theo hng 299
Hỡnh 8.10: Mụ phng ca lc cng trong mt dõy neo ca FPSO 302
Hỡnh 8.11: S mụ phng ta ng trong min thi gian theo ARIANE-3D 303
Hỡnh 8.12: Hm mt ph súng 304
Hỡnh 8.13: Mt th hin (s thay i) ca ng sut 309
Hỡnh 8.14 : Phõn tớch m ht ma i vi cỏc nh 309
Hỡnh 8.15 : Phõn tớch m ht ma i vi cỏc ỏy 309
Hỡnh 8.16 : ng cong mi thit k T-N 311
Hỡnh 8.17 : Hỡnh nh b cha ni FSO VSP 315
Hỡnh 8.18: Hỡnh chiu bng ca h dõy neo Turret ngoi FSO VSP 315

Hỡnh 8.19 : Hỡnh chiu ng ca h dõy neo CALM na cng FSO BV 316
Hỡnh 8.20 : Hỡnh chiu bng ca h dõy neo CALM na cng FSO BV 316
Hỡnh 8.21: RAO chuyn ng theo phng dc trc X ca FSO VSP y ti 317
Hỡnh 8.22: Mụ phng ta ng 319
Hỡnh 8.23 : Mụ phng ng trong ca s ca lc cng dõy 3, TH 25 seed 536, trng hp
FSO y ti 319
Hỡnh 8.24: S thut toỏn tớnh mi ngu nhiờn theo min thi gian 320
Hỡnh 8.25: th quan h gia lc cng dõy neo s 4 FSO v sõu nc 322
Hỡnh 8.26: th quan h gia trng lng h dõy neo FSO v d 322
Hỡnh 8.27: th quan h gia giỏ thnh h thng FSO v d 324
Hỡnh 9.1: th hm mt xỏc sut c
a cỏc LNN R, S v Z = R S 331
Hỡnh 9.2: th biu din cỏc loi tin cy (P) thay i theo thi gian 336
Hỡnh 9.3: Kt cu loi tr mm da trờn mụ phng thõn cõy sy trng ven bin 338
Hỡnh 9.4: S thut toỏn ca c ch t iu chnh trong H thng sng
339
Hỡnh 9.5: Mụ hỡnh cu trỳc ca lp kt cu nhõn to cú kh nng t iu chnh 340
Hỡnh 9.6: Mụ hỡnh Bionic thớch nghi ca kt cu (TDK) 340
Hỡnh 9.7: S cu to cỏc b phn chớnh ca h thng neo ng (DP) cho
cỏc tu khoan du khớ 341
Hỡnh 9.8: S cụng trỡnh bin mm dng neo ng (TLP) 342
Hình 9.9: Sơ đồ các tải trọng môi trờng và chuyển vị của kết cấu TLP 343
Hình 9.10: Các thành phần phản ứng của giàn TLP dới tác động của
tải trọng môi trờng 344
- - ML.DM
19
Hình 9.11: Sơ đồ kết cấu điển hình TLP truyền thống và kết cấu TLP thích nghi 346
Hình 9.12 : Sơ đồ chu trình vận hành kết cấu TLP thích nghi 347
Hình 9.13: Sơ đồ khối biểu diễn thuật toán tự điều chỉnh của kết cấu thích nghi 349
Hình 9.14 : Giàn bị cháy nổ 353

H×nh 9.15: Giàn bÞ ®æ do kÕt cÊu gÉy 353
Hình 9.16: Sơ đồ biểu diễn phương pháp luận đánh giá rủi ro (QRA)
cho công trình dầu khí biển 361

- -

1
BO CO TNG HP
KT QU NGHIấN CU KHOA HC CễNG NGH
TI
Nghiờn cu iu kin k thut mụi trng bin v
nn múng cụng trỡnh nhm xỏc nh lun chng kinh t k thut
xõy dng cụng trỡnh bin vựng nc sõu Vit Nam
Mó s : KC.09.15/06-10
=====================================================
M U
0.1. Tớnh cp thit ca ti
Trong 60 năm qua, kể từ chiếc giàn đầu tiên khai thác dầu khí tại ven
biển vùng Vịnh Mexico (Mỹ), do nhu cầu cung cấp năng lợng phục vụ phát

triển công nghiệp và đời sống, nên con ngời đã có nỗ lực để vơn ra biển
ngày càng sâu để tận dụng khai thác nguồn tài nguyên dầu khí. Mỹ là nớc
tiên phong ra biển sâu, để khai thác dầu khí ở vùng Vịnh Mexico (GoM),
năm 2005 đã kỷ niệm 30 năm, tìm ra mỏ dầu đầu tiên ở vùng nớc sâu ở
GoM, với độ sâu nớc trên 600ft (~200m) vào năm 1975.
Đi đầu trong công nghiệp dầu khí biển để chinh phục độ sâu nớc là
công việc khoan thăm dò, đợc thực hiện bởi các CTB nổi - Giàn khoan di
động, đã phát triển mạnh trong thập kỷ 90 TK20, điển hình là vào năm 1998
số luợng giàn khoan di động nớc sâu trên thế giới tăng vọt, trong đó có 63
chiếc phục vụ khoan ở vùng nớc trên 3500 ft (~1200 m), chiếm 35% trong
tổng số 183 chiếc, trong khi đó chỉ có 19 chiếc (10%) dùng cho vùng nớc ở
độ sâu dới 1000 ft (~300 m).
Tiếp sang đầu TK21, giá dầu tăng đột biến từ 40 USD/thùng lên trên
100 USD/thùng, sau đó có xuống dới 100 USD và hiện nay lại lên quanh
mức đó, là nhân tố thúc đẩy mạnh cha từng có các nỗ lực của các quốc gia
- -

2
có dầu khí ngoài biển khai thác dầu khí đi ra vùng nớc ngày càng sâu hơn.
Nhu cu bc thit i vi vic khai thỏc du khớ vựng nc sõu ngy
cng tng trờn th gii, nhng sõu t 1000 m n 3000m ó to nờn ng
lc mnh m vic thỳc y ci tin k thut v cụng ngh thit k xõy
dng cỏc loi cụng trỡnh bin (CTB) vựng nc sõu sao cho m bo khai
thỏc an ton vi cỏc iu kin t nhiờn khc nghi
t hn, mt khỏc m bo
giỏ thnh giỏ du vn cnh tranh c du khai thỏc cỏc m nc nụng.
nc ta, nm 1986 tn du u tiờn c khai thỏc m Bch H
vi sõu nc 50m, ó m u cho hot ng ca ngnh cụng nghip du
khớ nc ta. Ti nay, ngnh Du khớ Vit Nam ó cú quỏ trỡnh 35 nm
trng thnh, ti nay ó khai thỏc c khong 20 triu t

n quy du mt
nm, úng gúp 20 30 % tng thu ngõn sỏch nh nc. Tuy nhiờn, cỏc m
ang khai thỏc mi sõu di 150 m nc.
ti Nghiờn cu xõy dng Lun chng khoa hc k thut v kinh
t phc v thit k xõy dng mt s loi CTB vựng nc sõu phự hp vi
iu kin bin VN, trong ú xột cỏc loi CTB thớch hp vi cỏc sõu nc
t 200 m n 1000 m, l thit th
c gúp phn ỏp ng nhu cu cp thit ca
chin lc khai thỏc kinh t bin ti nm 2020 ca Nh nc v mc tiờu
phn u khai thỏc du khớ cỏc vựng nc sõu trờn 200 m Thm lc a Vit Nam.
0.2. Mc tiờu v ni dung nghiờn cu ca ti
0.2.1. Mc tiờu chớnh ca ti
Trong Thuyt minh ca ti ó c duyt, ti KC.09.15/06-10
nghiờn cu nhm 3 mc tiờu chớnh sau:
1) Xây dựng đợc cơ sở dữ liệu về điều kiện kỹ thuật môi tr
ờng biển để tính
toán thiết thế xây dựng công trình biển vùng nớc sâu;
2) Xây dựng đợc cơ sở đặc điểm nền móng công trình vùng nớc sâu;
3) Lập luận chứng khoa học kỹ thuật và kinh tế phục vụ thiết kế, xây dựng
CTB vùng nớc sâu phù hợp với điều kiện Biển Đông (Thm lc a VN).
- -

3
0.2.2. Ni dung nghiờn cu ca ti
Nội dung nghiên cứu của Đề tài gồm 7 Ni dung (1- ỏnh giỏ tng hp, 2-
Xỏc nh s liu v iu kiờn t nhiờn, v 4 - C s lun chng KHKT&KT
ca 04 loi CTB) vi 81 chuyờn (trong ú 62 Chuyờn v CTB):
(1) ỏnh giỏ tng hp s phỏt trin cỏc loi CTB vựng nc sõu trờn
th gii v kh nng ng dng vo Vit Nam
(2) Thu thập, phân tích tổng hợp để xác định số liệu thực tế của các yếu

tố môi trờng ở vùng biển sâu lựa chọn phục vụ xây dựng luận chứng KHKT
và kinh tế phục vụ thiết kế xây dựng 04 loại CTB vùng biển sâu;
(3) Thu thập, phân tích tổng hợp để xác định số liệu thực tế của địa chất
- địa kỹ thuật ở vùng biển sâu lựa chọn phục vụ xây dựng luận chứng KHKT
và kinh tế phục vụ thiết kế xây dựng 04 loại CTB vùng biển sâu;
(4) Xây dựng luận chứng KHKT và kinh tế phục vụ thiết kế xây dựng
loại CTB cố định bằng thép với độ sâu nớc tới 200 m (cú 01 thớ nghim);
(5) Xây dựng luận chứng KHKT và kinh tế phục vụ thiết kế xây dựng
loại CTB loại bể chứa (kho chứa) nổi và rót dầu (FPSO/FSO, với độ sâu
nớc tới 500m;
(6) Xây dựng luận chứng KHKT và kinh tế phục vụ thiết kế xây dựng
loại CTB bán chìm neo xiên phục vụ khai thác (Semi-FPS, Semisubmersible
Floating Production System), với độ sâu nớc tới 1000m ;
(7) Xây dựng luận chứng KHKT và kinh tế phục vụ thiết kế xây dựng
loại CTB nổi neo đứng (TLP, Tension Leg Platform) với độ sâu nớc tới
1000m (cú 01 thớ nghim);
0.3. Phng phỏp nghiờn cu ca ti
Phơng pháp thực hiện trong quá trình nghiên cứu của Đề tài gồm:
1) Phơng pháp tổng hợp và xử lý thống kê các tài liệu khảo sát có sẵn để
xác định đợc các bộ số liệu của các yếu tố môi trờng biển và địa chất - địa
chất công trình theo yêu cầu tính toán nền móng và thiết kế các CTB nớc sâu;
- -

4
2) Các phơng pháp của lý thuyết các quá trình ngẫu nhiên và của lý
thuyết động lực học ngẫu nhiên của kết cấu công trình để xác định các phản
ứng của kết cấu CTB chịu các yếu tố ngẫu nhiên của môi trờng, theo các
trạng thái giới hạn về bền (ULS) và về phá huỷ mỏi tích luỹ (FLS) theo Tiêu
chuẩn thiết kế hiện hành;
3) Sử dụng các phầm mềm chuyên dụng để xác định đợc độ nhậy của các

thông số của kết cấu với các độ sâu nớc khác nhau, để xây dựng đợc luận
chứng về kỹ thuật và kinh tế đối với từng loại CTB nớc sâu;
4) Phơng pháp nghiên cứu mô hình vật lý (thử nghiệm mô hình kết cấu
CTB trong bể tạo sóng), đặc biệt là phần kiểm tra ổn tính của phơng tiện nổi
khi vận chuyển trên biển với các điều kiện sóng khác nhau, cũng nh kiểm tra các
đặc trng động và tần số dao động tiêng của kết cấu CTB nổi (loại TLP); phơng
pháp này đợc sử dụng phổ biến để NC các CTB, đặc biệt là CT nớc sâu;
5) Phơng pháp chuyên gia: thông qua các chuyến khảo sát nớc ngoài,
tham quan, giao lu trực tiếp với các giáo s, chuyên gia ở các Trờng Đại
học có uy tín về đào tạo nghiên cứu các CTB và các Công ty lớn ở các nớc
có nhiều kinh nghiệm (nh Mỹ và úc).
6) Phơng pháp cập nhật và xử lý kịp thời các thành tựu và kinh nghiệm
của thế giới về CTB nớc sâu, đặc biệt là thông tin về các Hội nghị quốc tế
định kỳ về công trình biển (Nguồn trên mạng và các nguồn khác).
0.4. Cỏc kt qu nghiờn cu c
a ti
0.4.1. Cỏc sn phm nghiờn cu theo ng ký
ti ó hon thnh tt c cỏc ni dung v sn phm nghiờn cu theo
ng ký, c th nh sau:
1) ỏnh giỏ tng hp v s phỏt trin cỏc loi CTB nc sõu trờn th gii
v d bỏo nhu cu xõy dng cỏc CTB nc sõu VN.
2) B s liu v iu kin khớ tng hi vn khu vc bin sõu la chn
(B
c B NCS, TL.VN) phc v lp lun chng KHKT v KT cho thit k

Nghiên cứu điều kiện kỹ thuật môi trường biển và nền móng công trình nhằm xác định luận chứng kinh tế kỹ thuật xây dựng công trình biển vùng nước sâu việt nam

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về