Nghiên cứu điều kiện kỹ thuật môi trường biển và nền móng công trình giám sát 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 (25.79 MB, 78 trang )
BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ — BQ GIAO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
CHUONG TRINH KHCN TRONG DIEM CÁP NHÀ NƯỚC KC.09/06-10
BAO CAO TONG HOP
KET QUA KHOA HOC CONG NGHE DE TAI
Nghiên cứu điều kiện kỹ thuật môi trường biến và nền móng
cơng trình nhằm xác định luận chứng kinh tế kỹ thuật
xây dựng cơng 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
:
GS.TS. Phạm Khắc Hùng
- ° Viện Xây dựng Cơng trình biên - Trường Dai học Xây dựng
Hà Nội — 2011
BO KHOA HỌC VÀ CONG NGHE
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
CHƯƠNG TRÌNH KHCN CÁP NHÀ NƯỚC KC.09/06-10
ge
a
THU VIEN
BÁO CÁO TỎNG HỢP
TRUONG DAI}
»
¬.
XÂY DỤNG
CN
-
KET QUA KHOA HOC CONG NGHE DE TAI
Nghiên cứu điều kiện kỹ thuật môi trường biển và nền móng
cơng trình nhắm xác định luận chứng kinh tế kỹ thuật
xây dựng cơng trình biên vùng nước sâu Việt Nam
Mã số: KC.09.15/06-10
Chủ nhiệm đề tài:
/21 SN
trì đề tài:
CÁ
Ban chủ nhiệm chương trình
ke
pV
a
⁄V (ˆ
Bộ Khoa học và Cơng nghệ
cứ, Clubiri - ung tu
Vn bt,
ST:
2
ve?
-@ leđôT
H Ni - 2011
nue.
BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
CHƯƠNG TRÌNH KHCN TRỌNG ĐIÊM CÁP NHÀ NƯỚC KC.09/06-10
BÁO CÁO TỎNG HỢP
KET QUA KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐÈ TÀI
Nghiên cứu điều kiện kỹ thuật mơi trường biến và nền móng
cơng trình nhăm xác định luận chứng kinh tế kỹ thuật
xây dựng cơng trình biên vùng nước sâu Việt Nam
Mã số: KC.09.15/06-10
Si
yory
D107
ae
eer
a
`
72 Ftozte.
oe
een
aha
ere
es
gD)
lẠI ..
(T500
to 7000 Ft}
Cơ quan chủ trì đề tài
Chủ nhiệm đề tài/dự án:
: Trường Đại học Xây dựng
GS.TS. Phạm Khắc Hùng
¡⁄1.TH VIỆN
TRUONG DAL HOC
Hà Nội - 2011
SSAR"EXAY DUNG
BAO CAO TONG HOP
KET QUA NGHIEN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
DE TAI
“Nghiên cứu điều kiện kỹ thuật môi trường biển và
nền móng cơng trình nhằm xác định luận chứng kinh tế kỹ thuật
xây dựng cơng trình biển vùng nước sâu Việt Nam “
Mã số : KC.09.15/06-10
MỤC LỤC
Chương 1:
Tổng hợp về phát triển các loại cơng 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 đây mạnh khai thác dầu khí biển ở Việt Nam.............10.
1.3. Sự phát triển các loại cơng trình biển phục vụ khai thác dầu khí vùng nước sâu trên
rirrrirrrr00id 14
reie..0
rrdrrrriri
rrrerrr
1.0mtrrdrd
0.00.enenerr
thế giới...............................-.-e-es
1.4. Lựa chọn các loại cơng trình biển nước sâu đề nghiên cứu áp dụng trong
điều kiện biển Việt Nam........................................--2222nnrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrirrrrirer 18
Chương 2:
Xây dựng bộ số liệu về điều kiện môi trường khu vực phía Bac Bé Nam Cơn
sâu
Sơn phục vu nghiên cứu tính tốn thiết kế các loại cơng trình biễn nước
.........................................--------nnnnhnnnnhhtrrrerrererree 20
Thêm lục địa Việt Nam
ma
. n
...............1111 20
2.2. Nguồn số liệu khí tượng hải văn và địa hình đáy biển và phương pháp xử lý
111.
On...
2.3. Kết quả nghiên cứu xây dựng bộ số liệu về điều kiện môi trường khu
vực phía Bắc Bề Nam Cơn Son
so 23
2.3.1 Số liệu gió.................ccccccccvvrvrrrrrr2.22..1.1..0...n1....nnnnnnrrrrrrriiiiiriiiiiiirirrririininh
2.3.2 số liệu SONG
coeeseececssecssesessesssesseeseesscssnsssscssccseesnccneecuccnesasenssncesessnessscanecsnsenecsansnneaneqnaeguneees 31
9,3.3.Số/liệndưfđp cHấÐY 21. th»
R ESE LAR ASD. 16MIN RRB Base
tthe
eens
2.3.4 Tính mực triều thiên văn cao nhất, thấp nhất và trung bình từng tháng .....
2.3.5 Nước dâng trong bão và gió mùa tại khu vưc bể nước sâu Nam Cơn Sơn
2.3.6. Bộ số liệu về khí tượng thủy văn biển phục vụ thiết kế cơng trình biển khu vực Bể Nam
0 47
1003)
Côn SGH .c......cc ốc cc Bo g1 366158 15 9Ek1g1814 S050 806158560 Ôn E g3 144.804814440436051031408As-10500815000
2.4. Kết luận và kiến nghị_.....................................................---------ssssesrrirrrrrrrre 51
Chuong 3:
Đánh giá đặc điểm các loại móng của cơng trình biển nước sâu và bộ số liệu về
điều kiện địa chất - địa kỹ thuật vùng biển lựa chọn.........................................--
Duine
3⁄1: NHÀ HN 21x áxc6n cu ÄNh ghi co dàng hạ Rọgg1dáujenadg201Ain0e.0sckonicsnnressndiE
3.2. Đánh giá đặc điểm loại móng cọc của CTB cố định bằng thép
3.3. Đánh giá đặc điểm các loại móng của CTB mềm
3.4. Tổng hợp số liệu về điều kiện địa kỹ thuật tại vùng biên nước sâu lựa chọn
để lập luận chứng KHKT và KT phục vụ thiết kế XD các CTB vùng nước sâu ... 58
1s, St LIÊN 11001 lỗ kh 11 uôN gà deujsbrdeeaeablenslaoialdiiegpiegissetsesreeggeesool 61
Chương 4:
Luận chứng khoa học kỹ thuật và kinh tế phục vụ thiết kế xây dựng loại
cơng trình biến cố định bằng thép ở vùng nước sâu tới 200m TLĐ Việt Nam
SG
sẽ.
1.1... 63
4.2.Mơ tả sóng ngẫu nhiên và các tác động của sóng lên kết cấu KCĐ Jacket......... 75
4.2.1 Mơ tả sóng ngẫu nhiên ..................................----+-2c2vScttrrrrttritrrtrtrrtrtriiiiiiiiriiiirrrriirirrrriirrrriit
1006 WÚ
4.2.2. Tải trọng sóng tác dụng lên các phần tử mảnh của kếtcầu' 7 ....240151.015
4.3. Lựa chọn phương án cầu hình KCĐ Jacket của dàn đa chức năng
4.3.1. Các căn cứ để lựa chọn cấu hình kết cấu Jacket
00 00p ae
1000011...
4.3.2. Các loại cấu hình Jacket................................s...eiii...0.0..
4.3.3. Một số ràng buộc khi chọn cấu hình Jacket.............................---.o-ccsseesssesesseksresstsesssElESH.odl
4.3.4. Chọn sơ bộ cấu hình Jacket...................................-------eettrrrertritirriiiiiiiiiiriririrrrire 84
4.4.Bài toán động lực học ngẫu nhiên của kết cấu Jacket..........................................- §8
4.4.1. Bài tốn một bậc tự do............................--...-------c-scserrrerrrrtrrierrierrirrrirrrrirrrrriiiiriiriiirrrririiee 88
4.4.2. Bài todn nhidu bac tur do c.ecseesssssssssssescssseeesssecssssessssessssecsssecesnecensccsneeesuneessneesssnecssnessssnecs 94
4.4.3. Xác định các đặc trưng xác suất của phản ứng kết Chicks,
s Ti, 101
hia eaSOS
4.5. Bài toán kiểm tra bền kết cầu KCĐ Jacket ở vùng nước sâu......................... 102
A.5.1. Kiểm tra bền theo mơ hình xác suất của lý thuyết độ tin cậy .............................-.----e 102
4.5.2. Kiểm tra bền của các đại lượng ngẫu nhiên theo mơ hình tiền định............................ 104
4.6. Tính mỏi ngẫu nhiên kết cấu Jacket...................................................--------
4.6.1. Mở đầu................................cccccceiiiiiiriii..ii.i..............t1mmrriiiriiiiiiiiiir
4.6.2. Phương pháp phổ giải bài tốn ứng suất có phổ dải hẹp
4.6.3. Phương pháp phổ giải bài tốn ứng suất có phổ dải rộng
4.7. Luận chứng KHKT và kinh tế cho giải pháp kết cầu 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 KCD. ...ssssssstnessnesesenenenaenmneneensnnnnnanstsnsennnanananennnt
4.7.2. Kết quả chính của bài tốn bền và mỏi
4.1.3. Kết luận về Luận chứng khoa học kỹ thuật và kinh tế với phương án kết cầu KCĐ
đã lựa chọn cho điều kiện độ sâu nước 200 m, Bề Nam Côn Sơn, TLĐ.VN ..........................--- 114
Chương 5:
Luận chứng khoa học kỹ thuật và kinh tế phục vụ thiết kế xây dựng loại
cơng trình biển bán chìm ở vùng nước sâu tới 1.000 m TLD Việt Nam
5.1,Mũ dẫn có (v2 515.L.14/1ã2uc0,GbusSisglbsslieArdsitxoaolaeseekcveaskeedintikteereteaetTTr
.„.l16
5.1.1. Khái niệm về cơng trình biển bán chìm ................................---------ccseeesirreerrrrrrrrrrrrrrie 116
5.1.2. Các thành tựu phát triển của cơng trình biển bán chìm trên thế giới
phục vụ khai thác dầu khí vùng nước sâu .........................-------------------+rtrrrrrrrererrterieer 118
5.1.3. Đặc điểm và nội dung nghiên cứu các cơng trình biển bán chìm FPU ..................... 124
5.1.3.1. Đặc điểm
các cơng trình biển bán chìm FPU ................
124
5.1.3.2. Nội dung nghiên cứu các cơng trình biển bán chìm FPU .........................-- 125
5.2. Nghiên cứu áp dụng tiêu chuẩn thiết kế cơng trình khai thác nỗi
(API RP 2SK) trong điều kiện biển Việt Nam ...............................eeerreee
5.2.1. Tiêu chuẩn thiết kế cơng trình khai thác nỗi API RP 2 SK
5.2.2. Nội dung chính của Tiêu chuẩn API RP 2SK
re
5.2.2.1. Phạm vi của Tài liệu (Chương Ï).............-...-.----------e+eeetetersereeterttrttreertettrtr
5.2.2.2. Các vấn đề cần xem xét chính (Chương 2).........-.--.-----+---=++-secvereereerertterrteese
5.2.2.3. Các chỉ tiêu về môi trường (Chương 3)
5.2.2.4. Các lực môi trường và chuyển động của kết cấu nổi (Chương 4)
- 3 -ML.DM
5.2.2.5. Tính tốn độ bền của dây neo (Chương S) ..........-...------------c:-cc°cce>cetereeereoe 127
5.2.2.6. Tính tốn mỏi của dây neo (Chương 6)
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 ...........................-----cerrrrrrrrrerrterrtrrrrrrtrrrirtrrrtrrtrrritrrrdrtrrilrtrrtrneire 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 ....
5.3. Nghiên cứu xác định các loại tải trọng môi trường, và tổ hợp tải trọng tác dụng lên
hệ thống Semi-EPS, neo giữ tại vùng biển lựa chọn (ĐB. bề 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.......................----++ +nnnniieiiirrrrrrirrrriee 129
se 130
5.3.2. Tải trọng giÓ......................-..---:-ccccssteerettetrrreerrtittrrrrtritrrrirrirrrtirrriiirirririrririrrirtrinnie
5.3.3. Tải trọng dịng chảy .....................-...------cc-ccceeeeeeerrrrrrrrtrrterrrtrrtrrrrrtrrerrrtrrirrrrirerri 131
5.3.4. Tải trọng SĨNg ...................-..----c-ccscenheenhehhtrtrrtrrrrrtrrertrrtrrtrrrrrrrrrrrrrrrirrrie
„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 ..............................------eeeetrrtrtrrrrrrriee 133
5.4.2. Xác định lực sóng nhiễu xạ và phản xạ .....................----‹-----5eccrseerrertrrrrttrirrrrrrrrrtie 135
.. 141
5.4.3. Phương trình tổng quát của bài tốn động dựa trên mơ hình gần đúng ...................
Me
5.4.4. Phan ứng của kết cấu nỗi có neo giữ
5.4.5. Tính gần đúng bài toán động lực học kết cấu bán chìm theo sơ đơ phẳng
5.5. Nghiên cứu đánh giá điều kiện bền của hệ thống neo của cơng 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 cơng trình bị phá huỷ ...................... 149
--- 149
5.5.1. Phân loại hệ thống neo và các trạng thái chịu tải của dây neo ..............................---
5.5.2. Phương pháp luận tính tốn gần đúng hệ thống neo kết cấu giàn khai thác bán chìm... 151
--- 167
5.5.3. Tính tốn hệ thống dây neo trong trường hợp có 1 dây neo bị đứt..........................-
5.5.4. Kiểm tra điều kiện bền của hệ thống dây neo
5. 6. Cở sở đánh giá luận chứng KHKT & KT của giàn bán chìm
5.7. Kết luận về ý nghĩa khoa học kỹ thuật và kinh tế của giải pháp Giàn
rrrrrrrrrrrrre 171
..-trrrttrtrtrr
....
+s+tsetetetr
....
- ----------+bán chìm ở vùng nước sâu ........
- 4 -ML.DM
Chuong 6:
loại
Luận chứng khoa học kỹ thuật và kinh tế phục vụ thiết kế xây dựng
sâu
cơng trình biển nước sâu kiểu nỗi neo đứng (TLP) ở vùng bể nước
lựa chọn từ 150-1.000 m thềm lục địa Việt Nam
6.1. Báo cáo tổng hợp về sự phát triển loại cơng trình biển nước sâu kiểu nổi
rrr 173
neo đứng (TLP) trên thế giới....................---------+52+vsvsetrrtrereeerrtrtrrrrrtrrtrtrtrrttrtrrrr
6.1.1. Nhu cầu phát triển các loại cơng trình biển cho vùng nước sâu.
ttttrrrtr
6.1.2. Khái niệm về cơng trình biển nổi neo đứng (TL/P)................------------+--++rtrrrereert
6.1.3. Giới thiệu một số cơng trình TLP điển hình
trrre
6.1.4. Nhận xét và kết luận ........................-----------+--++rrttrrrtrrrrtrrtrrtrtrttrtrtrrtrtrrrr
6.2. Báo cáo áp dụng Tiêu chuẩn API để thiết kế xây dựng cơng trình biển
nổi neo đứng TLP trong điều kiện biển VN...................---------------+rrrreerrreros 187
TLP.....
6.2.1. Nội dung chính của Tiêu chuẩn của API hướng dẫn thiết kế và thi cơng
------------+
6.2.2. Nội dung chính của Tiêu chuẩn DNV để thiết kế TLP............................----6.2.3. Nguyên tắc thiết kế kết cấu TLP theo Tiêu chuẩn API RP 2T
rrrrrrrerrtrrre
6.2.4. Nhận xét.........................-------ccerrserrerrrrrrrrrrrrrrrrrrerrtrrrrrrrrrtrrrirrritrrrtrrrrrrtrr
và
6.3. Thuyết minh các điều kiện tự nhiên của các tải trọng môi trường tác dụng
lên CTB loại TLP thiết kế xây dựng tại vùng biển lựa chọn ở độ sâu nước
195
150 - 1000m
2222:1255cse2sslssessresE 195
6.3.1. Khái quát về các loại tải trọng tác dụng lên cơng trình TP (.s7212-22
rtrrrtrrrtrre
6.3.2. Tải trọng giĨ.....................----------+cecsrsrrrtrtrrrerrrrrrrrrrrerrrtrrrirtrrrtrrrrrrrrtrrtrtrtritrrti
6.3.3. Tải trọng dịng chảy
6.3.4. Tải trọng sóng................-------
6.3.5. Tổ hợp tải trọng để thiết kế TLP...................eerrererreretrrrrrtrrrtrrrirrrtrrerriet 203
xây
6.4. Phương pháp luận tính động lực học kết cấu neo đứng TLP thiết kế
dựng tại vùng biển lựa chọn ở các độ sâu nước từ 150-1000m theo mơ hình
204
tiền định và ngẫu nhiên .........................--------:--++++r+ttrtteerreretrrtrrrttttttrrtrrtrree
...204
6.4.1. Phương pháp tổng quát tính động lực học kết cấu TLP
--.................-----6.4.2. Phương pháp đơn giản tính động lực học tiền định của kết cấu TLP'
TLP
6.4.3. Phương pháp đơn giản tính động lực học ngẫu nhiên của kết cấu
irrrtrrtrirtrrrrrrrrrttrrrrrretr
6.4.4. Kết luận.............................------crrrrrtrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrtrrrrrrrrtrrrriirrrrrrr
điều kiện
6.5. Phương pháp luận tính tốn thiết kế hệ thống neo đứng trong các
khác nhau của mơi trường vùng biển lựa chọn
rterttrttrtttrrtert
6.5.1. Tính tốn và thiết kế tổng thể Giàn TILP....................-.-----------++++++++
6.5.2. Tính tốn và thiết kế kết cấu Giàn nổi
229
.„.229
619-3:.11h/tián và thiết kế chân CN
ssi csesssactpccsshi dave cacssscaseccssaecsuscsasievesdepnecasnosoonaebeseeeesen'eds 232
6.6. Phương pháp luận tính tốn thiết kế móng của kết cấu neo đứng .............. 233
6;6:16f#U tẠỡ G6 lo8i móng của Kết:oấU TP 2 220106
Hà vo C hD ng Àng gay sàn 233
6.6.2. Nguyên tắc thiết kế móng của kết cấu TLP ...................................---22 2 2s se+setevxs se2 235
6.7. Báo cáo công nghệ tổ chức thi công chế tạo, vận chuyển và đựng lắp
€ÔIiP tim
TS E6. 1c c0. 2 1061000 05010656 lá Á Đi d0 10.2. 25vuvitxct2TSVZZsTasTtrsserae 237
67:1: Yêu cầu của thiết:Kế thi.công Gian TP cá
G610 n1 00 1a 6xecssgsxrseito 237
6.7.2. Nguyên tắc thi cơng cơng trình TLP.................................----2©
222 +2 +2 ©+z+£+e+szc+seeveere set 237
6.7.3. Ngun tắc tổ chức thi cơng cơng trình TLP điển hình ................................-2---2-:2ee 243
6.7.4. Kết luận
6.6. Cở sở đánh giá luận chứng KHKT & KT của giàn neo đứng TLP ..................... 245
6.9. Kết luận tổng quát về luận chứng KHKT và KT cho loại giàn TLP ở độ sâu
150-10001ñ: TH ¿VN
cá s20 0006
00 5 1Á t1 HỖ
«s10 0E SesbsleleesaseEssdddexea 247
Chương 7:
Kết quả nghiên cứu thực nghiệm trên mơ hình vật lý cho cơng trình biển
cố định bằng thép và cơng trình biển neo đứng
Lu NEG QU seeeesenseeeesessseroEtreeolanlereeedsbisisEiibsinbilEOLisiadllDie 248
7.2. Phần 1: Nghiên cứu thực nghiệm cơng trình biển cố định kiểu jacket.......249
7.2.1. Mục đích nghiên cứu ..............................-----2:+-+©E+++eEEEEEELE.1111111210111112..11111111
acc 249
12:2. j\ơi dụng:nghiÊnCÚU
1x26 kg
bi66sessonsttessndtpastutehsosielbissiksSllv
T1 115 EE ao 249
3:2,3.;Kết quả nghiÊnCỨ cics..sszssinsssacannssenavnsoseseessesvssvegennssuesseesesnvevtcsnjivescoatuisties
OGG GE 258
7.2.4. Đánh giá kết quả nghiên cứu...............................-2-©+++©++£EEXESEEEEAvEEEEvrttEEExrertrrrrev
si 265
2»...
...ốỐẮ..ốẮ...ốố............... 266
7.3. Phần 2: Nghiên cứu thực nghiệm cơng trình biển nổi neo đứng TLP..........266
7.3.1. Mục đích nghiên cứu .......
A18 42-0
k51xsssvkssssias2tiox54L0M5G000%i00uGaufndrfukae 266
7.3.2. Nội dung và kết quả nghiên cứu ...........................-.2-2+2 2C + tEEE+EEE1111927111121121122121211. ee 266
7.3.3. Đánh giá kết quả nghiên cứu .............................---2-¿--©V©22++EEEA+22EEEE1111111221211Xeececr 283
7.3.4. Nhận xét .....
7.4. Kết luận chung ..............................---©VVV+2++t£EEEL++.EEEEEEEEEE11111127111111.1.11111111ecEcTr 284
- 6 -MLDM
Chuong 8:
Luan Chàng khoa học kỹ Bột và kinh tế phục vụ thiết kế xây dựng
loại bể chứa (kho chứa) nỗi 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/ESO trên thế giới
8.1.2. Sự phát triển của các bể chứa nỗi FSO/FPSO trên thế giới...........................--------~-
8.1.3. Tổng kết về các hệ thống neo giữ các FSO/FPSO ..........................---------eeereerrreeeeree
8.1.4. Mục đích nghiên cứu và ứng dụng cho tính tốn hệ dây neo FPSO ...
8.1.5. Sơ đồ thuật tốn tính tốn hệ dây neo F PSO lẫn
hà zpbvAaedaeastelksniastbltnaEnssla
8.2. Xác định lực thủy động lên bể chứa nỗi và rót dầu FPSO
§.2.1. Mở đầu
82.2. Bài tốn nhiễu xạ- bức xạ lên kết cầu nổi FPSO ............................------cccceeeerrerrerrrrrre
8.2.3. Lực thủy động bậc 2 tần số thấp lên kết cấu nổi FPSO .......................-------.:rrrrrtreroe
8.2.4. Tổ hợp các thông số môi trường trong điều kiện cực đại .......................---------«°
8.3. Phuong pháp luận để kiểm tra bền hệ thống neo bể chứa FPSO/FSO
Ss
...... 299
1... 299
na...
my
...300
8.3.2. Phương trình chuyển động của bể chứa nỗi dạng tàu FPSO ..................
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 ......................
§.4. Phương pháp luận kiểm tra mỏi hệ thống neo bể chứa FPSO.
8.4.1. Mở đầu
§.4 2. Phân tích mỏi trong miên thời gian
8.4.3. Đường cong mỏi T-N trong tính mỏi cho dây neo
8.4.4. Tơn thất mỏi tích lũy trung bình trong ngắn hạn ...........................------+++rrtttrrttrtrtrrtehee
8.4.5. Ước tính tuổi thọ mỏi của một dây neo....................-------:--:7+++++e+eeeerrtrrttrtrrrrrrtttriiirire
8.4.6. Xác định hệ số khuyếch đại động của tổn thất mỏi
8.4.7. Kết luận
8.5. Ứng dụng số cho các bề chứa nỗi FSO CALM, Turret điều kiện biển Việt
315
rrrre
§.5.2. Tính tốn ứng dụng số với HydroStar..........................-------+rrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrt
nam..
8.5.3. Đánh giá khả năng chịu bền của các dây neo FPSO thềm lục địa việt
eriee
..-terrrerer
....
55-5 5-<
nỗi
8.6. Đánh giá tổng hợp về luận chứng KHKT và kinh tế đối với bể chứa
... 321
FPSO, so sanh giữa các độ sâu 50— 500 m, thềm lục địa Việt Nam.............
- 7-ML.DM
8.6.1. Quan hệ giữa lực căng dây neo các bể chứa nổi FSO và độ sâu nước .....................
.. 321
§.6.2. Quan hệ giữa khối lượng vật liệu dây neo và độ sâu nước ............
22,
8.6.3. Tinh toán giá thành cho các hệ thống dây neo và bể chứa nổi FSO
TT
bê«e 323
8.6.4. Kết luận về luận chứng khoa học kỹ thuật và kinh tế của giải pháp bể chứa nổi FSO ở
XÙNg:HƯỚC SÂN; 6: 5/2/2//1Á805144Á:l Anh dit20L0-00Á:108150 4850, eiskessotslliesax EieixoYE i11 TGslslieEiss, 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 cầu CTB
theo các điều kiện bền và mỏi mở rộng. ..........................................---sstreetreetretrrre 326
SET Modiut neniCA ueo FOU By Soe neil ene
oni
Yori ad cet lela 327
9.1.2. Các định nghĩa và sự khác biệt giữa phương pháp hiện hành và phương pháp các điều
kiện mở TÔ
212540240 26661ã610111A058196002Yasisix00120
0a taG Quikeiieco2DEn te Eieebadcsibaeeibiosoa 328
9.1.3. Phương pháp luận 1: Đánh giá an tồn cho các kết cấu cơng trình biển theo điều kiện bền
Thờ TÔI 1242110 61k2006158002A 80A, 11 46 Á55 022
EO
A TG
ME
tla 0Á á bssssa 327
9.1.4. Phương pháp luận 2: Đánh giá an tồn cho các kết cầu cơng trình biển theo điều kiện mỏi
1c02 L8)511644ETEỢT
PT TP To)
x1} To OP) TU TP JE TT T775 0091 0/0001919. 0n 9n co
+ TIÌP NA 335
9.1.5. Đánh giá độ tin cậy thực tế của kết cầu CTB theo phương pháp mới ............................. 336
9.2. Phát triển mở rộng 2: Nghiên cứu tạo lập loại cơng trình biển mềm TLP nước
sâu có khả năng thích nghỉ với các biến động bất thường của môi trường biển .......337
VU;
NT... ..+.x.....)H,.,.,.,,H,HỤM,H,..,.,.
9.2.2. Khái niệm cơ bản về kết cấu thích nghỉ dựa trên phỏng sinh học
9.2.3. Ứng dụng kết cấu thích nghỉ phỏng sinh học cho kết cấu CTB mềm TLP
9.2.4. Kết luận về khả năng tạo lập kết cấu nổi neo đứng tự chỉnh thích nghi ....
9.3. Phát triển mở rộng 3: Nghiên cứu quản lý rủi ro trong thiết kế và khai thác các
cơng trình biển
351
OSL NAG ARIE Rae ha ae, taste star a tsbusceenteisucdbv
dab
9.3.2. Tổng quan về các sự cố rủi ro đối với các công trình biển..............................................
9.3.3. Nhu cầu đánh giá và quản lý rủi ro..............................----22¿22222222222222121112222E22E.....1.1EEErirrrkee
9.3.4. Phân loại và biểu diễn rủi ro..................................---.ccccccccvcccccrrrrrrrrr
9.3.5. Phương pháp luận quản lý rủi ro và nâng cao ĐTC với các CTB nước sâu.
9.3.6. Khả năng áp dụng vào Việt Nam trong thiết kế CTB dựa trên rủi ro.............................
BSE
IAI 1 BBNEMMIEHREE-USNDDEI.007101.17/01590-01009.
7110.190 1T TT VN
¡€0
8. non ..............
371
Tài liệu tham khảo ...................................--5-5222 te t2...
PHỤ LỤC
DANH MỤC CAC KY HIEU, CHU VIET TAT
API
API RP 2A
Tiêu chuẩn tính tốn, thiết kê các hệ nơi có neo giữ của
Bé CL
Bề Cửu Long
Hệ thông dây neo các kho chứa (hay bê chứa) nỗi
(Catenary Anchor Leg Mooring)
Cơ sở dữ liệu
Cơng trình
CTBCĐ
Cơng trình biển cỗ định
Cơng trình biển
DNV
Hãng Đăng kiêm Na-Uy (Det Norske Veritas)
DLH.CT
Động lực học cơng trình
ĐTC
ĐHXD
Độ tin cậy
Đại học Xây dựng
DLB
Động lực biên
ĐLHNN
Động lực học ngẫu nhiên
DDR (TS.DDR)
ĐC/ĐCCT
ĐLHCT
ĐLNN
|
|
Viện Dầu mỏ Mỹ
CSDL
Cr
CTB
Ị
Viện Dầu mỏ Mỹ
APIRP2SK
CALM
|
|
Viện Dâu mé M¥ (American Petroleum Institute
Tiêu chuẩn thiết kê, thi cơng cơng trình biển cỗ định của
FLS
FPSO
FSO
FPU
GOLF
ICOFFSHORE
IFP
Jacket
KC/KCCT
Dao déng riéng (Tan s6 DDR)
Địa chất / Địa chất công trình
Động lực học cơng trình
Đại lượng ngẫu nhiên
Trạng thái giới hạn mỏi (Fatigue Limit State)
Kho chứa (bề chứa) nỗi, sản xuất và rót dầu
(Floating Production, Storage and Offloading System)
Kho chứa (bê chứa) nơi và rót dâu
Thiết bị (hay cơng trình) sản
Production Unit)
Vinh Mexico (Golf of Mexico)
xuất
nổi
(Floating
Tên giao dịch quôc tê của Viện Xây dựng Cơng trình
biển — DHXD (Institute of Constructionfor Offshore
Engineering)
Vién Dau m6 Phap (Institut Francais du Petrole)
Tên gọi của kết cầu khối chân đế (KCĐ) dạng tháp của
công trình biển có định bằng thép
Kêt câu /.Kêt câu cơng trình
- 9 -ML.DM
Kết cấu khối chân để của cơng trình biển có định bằng
KCD
Luận
KT
chứng
KHKT
KTTV
&
thép
Luận chứng khoa học kỹ thuật và kinh tế
Khí tượng thủy văn
MH / MHVL
Thiết kế cơng trình biển theo các
bền vật liệu, theo Tiêu chuẩn
Resistance Factor Design)
Tên gọi tắt (theo phiên âm tiêng
định đa chức năng (tương đương
Anh: PDQ Platform)
Mơ hình / Mơ hình vật lý
NCS
Bê Nam Cơn Sơn
LRFD
MSP (PDQP)
NCKH
Offshore Structures
PLS
PTHH
PVN/ Petro Vietnam
QTNN
QG
Semi-Sub
SBM
SLMB
SPM
hệ số Tải trọng và Độ
của API (Loading &
Nga) của loại giàn cỗ
chữ viết tắt theo tiếng
Nghiên cứu khoa học
Kết cầu cơng trình ngồi khơi
Trạng thái giới hạn của phá hủy tích lũy
(Limit State of progressive collapse)
Phân tử hữu hạn
Tập đồn Dâu khí QG.VN
Q trình ngẫu nhiên
Qc gia
Loại giàn bán chìm (semi-submersible platform)
Hang cơng, trình biển chun về neo giữ tại 1 điểm cho
các CTB nỗi (Single Buoy Mooring)
Sà lan mặt boong, dùng để thi công vận chuyển KCĐ
trên biển
Liên kết 1 điểm neo của các bể (kho) chứa & rót dâu
TC
TCQP
(Single Point Mooring)
Tiêu chuẩn
Tiêu chuẩn, Quy phạm
TCVN
Tiêu chuân Việt Nam
Technip-USA
TLD.VN
TNMH
Tap doan Dau khi Phap — tai MY
Thêm lục địa Việt Nam
Thí nghiệm mơ hình
TIBNH
TTBDH
TIGH
ULS
Viện XDCTB
VN
VSP
Vietsovpetro
WSD
Trạng thái biên ngắn han
Trạng thái biên dài hạn
Trạng thái giới hạn
Trạng thái giới hạn cực đại (Ultimate Limit State)
Viện Xây dựng cơng trình biên thuộc trường ĐHXD
Việt Nam
Tên viết tắt của Xí nghiệp Liên doanh Việt —Nga
Tên giao dịch của Xí nghiệp Liên doanh Việt —Nga
Thiết kế theo ứng suất làm việc, hay ứng suất cho phép
TTB
Trang thái biển
(Working Stress Design), được sử dụng trong các Tiêu
chuẩn thiết kê các CTB của API
- 10- ML.DM
TU NV cet i
DANH MUC BANG
Bảng 1.1: Số lượng từng loại CTB mềm phân bố tại các vùng biển
Bảng 2.1: Tần suất tốc độ gió theo các hướng Khu vực bể nước sâu NCS
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 Cơn Sơn. .............................--.------:--55-©ccserserrretree 28
Bảng 2.3: Số liệu sóng sử dụng trong hiệu chỉnh và kiểm chứng mơ hình sóng trong bão ......32
Bảng 2.4: Số liệu sóng sử dụng trong kiểm chứng mơ hình sóng trong gió mùa
và trong các điều kiện thời tiết khác
Bảng 2.5: Sai số tính tốn của độ cao sóng (m) trong các cơn bão
37
Bảng 2.6: Tần suất độ cao sóng theo các hướng khu vực bể nước sâu Nam Cơn Sơn .............
Bảng 2.7: Các tham số sóng cực đại tính theo mơ hình SWAN
đại điện cho khu vực bể Nam Côn Sơn ...................................--------tttreerrrrerrreee 40
Bảng 2.8: Các tham số sóng cực đại trong bão tính theo hàm phân bơ chê độ
sóng Weibul đại diện cho khu vực bể Nam Cơn Sơn...........................--------+reeẻ 40
Bảng 2.9: Các tham số sóng cực đại trong gió mùa tính theo hàm phan bố
chế độ sóng Weibul đại diện cho khu vực bể nước sâu Nam Cơn Sơn ................... 40
Bảng 2.10: Các tham số sóng cực đại phục vụ xây dựng cơng trình biển
khu vực bể nước sâu Nam Cơn Son
Bảng 2.11: Tốc độ dịng chảy cực đại (m/s) phục vụ xây dựng cơng trình biên
vùng nước sâu cho khu vực bể Nam Côn Sơn ..............................----------:---+e+rrrsrerrre 44
Bảng 2.12: Khoảng giá trị mực triều thiên văn cao nhất, thấp nhất và trung bình
từng tháng trong vùng bể Nam Cơn Sơn ..............................-----------e+rennneeeenreer 46
Bảng 2.13: Áp suất khí quyền trung bình cực đại và cực tiểu theo số liệu
quan trắc trên tầu biển.......................................--.-cccccc2c-<
số liệu quan trắc trên tầu biển ..........................................-. KỀ gi 2a 0s5yureysosaygltlrineeoas 49
Bảng 2.15: Các đặc trưng chế độ các yếu tố khí tượng biển theo
số liệu quan trắc trên G Biển tà
icosbdlnnge HO cebeegliesdeesprngereeepssg.leeersde 49
.... 51
Bang 2.16: Số cơn bão trung bình tháng/năm đi qua khu vực Nam Cơn Sơn.....................
Bảng 3.1: Tóm tắt các tính chất cơ lý của
địa chất cơng trình nơi xây dựng
các CTB nước sâu
Bảng 4.1: Các giàn kiéu Jacket 6d6 sau nhất thế giới (vùng nước sâu)
- 11-ML.DM
....................----- 66
Bảng 4.2: Các giá trị giới hạn của chu kỳ dao động cơ bản theo dộ sâu nước
... 123
........
Bảng 5.1. Số lượng từng loại CTB mềm phân bố tại các vùng biển ..........
........ 168
Bảng 5.2. Quy định về hệ số an tồn của dây neo cịn ngun và bị tổn thất......
Bảng 6.1: Đối chiếu nguyên lý chung về kết cấu của Giàn bán chìm và Giàn TLP..
ca neŸne
Bảng 6.2: Hệ số tải trọng đối với TTGH cực trị (l9)...
Bảng 6.3: Hệ số tải trọng đối với TTGH tích luỹ phá huỷ (PLS)
rrrrrrre
Bảng 6.4: Hệ số an toàn cho các trạng thái giới hạn........................-----------errrrrrrrreeeeerr
--- 251
..........Bảng 7.1: Các kích thước cơ bản và thơng số chính của KCĐ-MH..................
--- 252
---Bảng 7.2: Các kích thước cơ bản và thơng số chính của SLMB-MH......................-.-----
Bảng 7.3: Nội dung thí nghiệm kiểm tra khả năng ổn định nổi khi kéo
sà lan vận chuyển khối chân đế Jacket trên biỂn...........................-++++ceertrrrrrtrrre 254
Bảng 7.4: Cánh tay địn hình dáng lộ............................---------ennernerrreerrerrrretrreerrrerirr 263
Bảng 7.5. Tính tốn cánh tay địn ơn định tĩnh và én định động khi
vận chuyển KCĐ bằng SLMB trên biển..........................---cssrrtrrreertrrrrrrrerrrrrrree
esepsknebrdee
Bảng 7.6: Các kích thước cơ bản của TLP mơ kìh2 is 662cc g0 2p tEns01ex2
Bảng 7.7: Các quy cách cơ bản của kết cầu TLP mơ hình
Bảng 7.8. Nội dung thí nghiệm kiểm tra khả năng ổn định nỗi khi
kéo cơng trình TLP trên biển...................------+:csssr+++cccSstttrtrtrrrttrtrtttrrritrrrrrerirr 269
Bảng 7.9: Tính tốn các thơng số để xây dựng đồ thị ổn định tĩnh và ổn định
động của TLP-MH khi vận chuyển trên bể tạo sóng.......................------re+nỉ 276
--- 271
Bảng 7.10: Cánh tay địn ổn định tĩnh Lạ và cánh tay đòn ổn định động Lạ................------
Bảng 7.11: Kết quả thí nghiệm dao động riêng của TLP tại vị trí khai thác
với góc sóng tới 180f...................-----:-teertrriitrtrrrrrirrrriirrrrrriirriiiiriirrrirrrie 279
thế giới
Bảng 8.1 : Số liệu FPSO xây dựng mới và hoán cải sử dụng trên
rrrttrrrrtrrtrrrrre
Bảng 8.2: Tổ hợp các thông số môi trường về độ lớn...............----.-:----++++r+vtrrr
Bảng 8.3: Các kết quả đếm chu trình để xây dựng biểu đồ it THÍ
ạt 09 syAsussasb
Bảng 8.4: Tổng kết tổn thất mỏi, tuổi thọ và SF mỏi cho hệ dây neo FSO VSP
......----------+-++++++++++++
Bảng 8.5: Quan hệ giữa các thông số của dây với độ sâu nước ..........
.....
Bảng 8.6: Giá thành hệ thống dây neo và bể chứa nổi ESO theo độ sâu nước............
..............Bảng 8.7: So sánh sự tăng giá thành hệ thống FSO với sự tăng độ sâu nước.....
- 12-ML.DM
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỊ THỊ
......... 2
Hình 1.1: Q trình chỉnh phục độ sâu nước để thăm dò và khai thác dầu khí.........
Hình 1.2: Bản đồ hoạt động dầu khí biển Việt Nam
Hình 1.3: 3 Bé tram tích dầu khí đã được nghiên cứu
Hình 1.4: Phân loại cơng trình biển
Hình 1.5: Các loại cơng trình biển vùng nước sâu......................-----------+----eerreeeetrrrrrtrrrrrrirrrrmirn
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..........................-------streetreetrrittrrrirrirrrrirrrirrrirrriirrririrrrirird 17
Hình 2.1: Phạm vi vùng biển nghiên cứu thuộc Bắc Bễ Nam Cơn Sơn
Hình 2.2: Hoa gió khu vực bể nước sâu Nam Cơn Sơn
Hình 2.3a: So sánh độ cao sóng tính tốn và đo đạc từ tháng l
đến thang 3/2002 tai MSP-1
Hình 2.3b: So sánh độ cao sóng tính tốn và đo đạc từ tháng 7
đến tháng 9/2002 tại MSP-I......................................--csereerreerrrerrrrrrrrrrrirrmrrrrreer
Hình 2.4: Hoa sóng khu vực bể nước sâu Nam Cơn Sơn
Hình 3.1: Sự làm việc của cọc liên kết với kết cấu chân để Jacket
Hình 3.2: Sơ đồ kết cấu CTB bán chìm ..................................------------e++trerrrrrrrrrrree
Hình 3.3: Sơ đồ hệ thống neo giữ CTB bán chìm
Hình 3.4: Sơ đồ kết cấu bể chứa nổi được neo giữ 1 điểm kiểu CALM
Hình 3.5: Sơ đề kết cấu CTB neo đứng, với móng neo dạng cọc
eesere#
Hình 4-1: Sự phát triển các CTB cố định theo độ sâu nước..............-...----s----sesesseesstse
Hình 4-2: Các Dàn kiểu Jacket ở độ sâu nhất thế giới (vùng nước sâu)
Hình 4-3: Lưu đồ tổng quát thiết kế kết cấu khối chân đề Jacket cơng trình biển cố
định bằng thép .....scsscsssssceccsssssssssssesessssssnsneeecesnsnsnunnsnssneeeesescunangnnecennennnnngennny
Hình 4-4a: Lưu đồ Khối I - “Chuẩn bị số liệu đầu vào”
Hình 4-4b: Lưu đồ Khối II - “Tính tốn kết cấu chân đế”....................------------cscrrrrrertrtrtrrrrre
Hình 4-4c: Lưu đề Khối III — “Thiết kế kết cấu chân đề và các hệ thống phụ trợ”
Hình 4.5: Mật độ phổ của sóng Pierson — Moskowitz
Hình 4.6: Phổ JONSWAP.................. ..-----:--+eccccceee+
khoan
Hình 4.7: Sơ đồ dàn đa chức năng kiểu Jacket đa chức năng, có nhiều giếng
- 13-ML.DM
với cơng nghệ khoan xiên ...................--------:--+++rxterrrerrrrrrtrterttrrrtrtrtrtrrterrtrrrtrrtrrtrrtr
Hình 4.8: Sơ đồ dàn Jacket đa chức năng có đế mở rộng
Hàm mật độ
Hình 4.9: Mối quan hệ giữa Quá trình ngẫu nhiên dừng h() - Hàm tương quan và
rtrttttrirtrriee
phổ trong các trường hợp độ rộng phổ khác nhau...............-------:-v++++ttrtetrrrtetrrttt
Hình 4.10: Mối quan hệ giữa phổ tải trọng và phổ phản ứng ...
Hình 4.11: Chia miền tần số của phổ sóng làm nhiều đoạn..........
Hình 4.12: Đồ thị hàm mật độ xác suất của các ĐLNN R, S và Z= R- §.......................... .103
Hình 4.13: Một thể hiện điển hình của q trình ngẫu nhiên sóng bề mặt........................- .105
Hình 4.14: Sơ đồ kết cấu KCĐ lựa chọn cho vùng nước 200m (Bề NC§).....................- 112
sesee se 116
Hình 5.1: Hình ảnh CTB bán chìm.........................- ---«-s-==s=+=+=sssseesesesesetesesssress
Hình 5.2:Cấu tạo của cơng trình biển bán chìm........................--------+-+ttrrerrrrrttrrrrerre 117
chìm
Hình 5.3: Hình ảnh các loại CTB vùng nước sâu trong đó có CTB khai thác bán
071).
Hình 5.4:
Hình 5.5:
cố định —
Hình 5.6:
118
cac. ổn
Ố..Ề.Ề.Ề `...
119
CTB bán chìm trong phân loại các CT....................-.---------eersrrrrrrterrterer
So sánh tương | đối về giá thành các loại CTB khi tăng độ sâu nước, gồm CTB
và các CTB THÊM. 280/51 10 Ká dc Ê sáo 54 s3 text nesssfesk2k51x6 488 119
...120
CTB khai thác bán chìm (FPS) và các loại CTB khác ở vùng nước sâu .
đó có
Hình 5.7: Thành tựu các loại cơng trình biển ở các vùng nước khác nhau trong
irrrrrrireir 121
loại giàn khai thác bán chìm FPU (SỐ 77)...............cccccicrrrrrrrrrrririrrrrerrrrrirrrr
. . ...12l
Hình 5.8: 15 Giàn khai thác bán chìm (Semi-EPSs) ở độ sâu nước lớn nhất
dụng trong các
Hình 5.9: Phân phối số lượng CTB- PEU và các loại CTB mềm được sử
ttrrrtrrrr 122
giai đoạn 1980-2015..........................---crrereerrrrrtrrrtrrrrrerrrrrrrtrrrrrtrdtrtrrdtrrrrrr
sử
Hình 5.10: Phân phối số lượng Giàn FPU và các loại CTB mềm khác đang được
eee 123
dụng tại các vùng biển khác nhau, tới thời điểm tháng 3/2010: và e2 eeieeee
phổ sóng... [24
Hình 5.11: Minh hoạ Chu kỳ cơ bản của các CTB mềm ở bên phải đường cong
................... 133
Hình 5.12: Phản ứng của kết cấu bán chìm gồm 6 thành phần chuyển vị
fĩnh và
Hình 5.13: Các đạng tần số phản ứng của kết cấu bán chìm (chuyển vị ngang
134
eterrree
.......
....esesseeeer
- --------etrình bán chìm........
Hình 5.16 : Sơ đồ kết cấu của bài tốn phẳng
Hình 5.17: Các mơ hình độ cứng của liên kết neo...................--------------'
Hình 5.18: Sơ đồ hệ thống neo của gian khai thác bán chìm (FPU)
bán chìm ...151
Hình 5.19: Các dạng hình học điển hình của đường dây neo các kết cấu
- 14- ML.DM
Hình 5.20: Sơ đồ bài tốn phẳng của kết cấu nổi neo 2 phia.......
Hình 5.21: Sơ đồ bài tốn tĩnh lực học đường dây neo đơn
Hình 5.22: Sơ đồ đường day neo có đoạn dự trữ D (nằm trên mặt đáy biển)............. 154
Hình 5.23a: Chiều dài tối thiểu của đường đây neo ngắn.....................-----.-------rrert 154
Hình 5.23b: Chiều dài tối thiểu của đường dây neo dài.....................--..----------+c+tetset 154
Hình 5.24: Sơ đồ đoạn dây neo tiết diện trịn chịu tác dụng của sóng (vận tốc V).....155
oes 157
Hình 5.25: Trường hợp điểm A dịch chuyển sang phải ...................-----------:-+cccesrree
se 157
Hình 5.26. Trường hợp điểm A dịch chuyển sang trái..................-.-----++scceceeeerrerere
của
Hình 5.27: Lực căng ngang (H) trong dây neo thay đổi theo sự địch chuyển ngang
158
đầu trên dây neo (A).............---:---¿--++++t+rrterterritrrrttrrttitritritritrrierirririrriitriltrrinnrttritnnriren
59
Hình 5.28: Trường hợp điểm A dịch chuyển xuống dưới theo phương thẳng đứng...1
160
Hình 5.29: Trường hợp điểm A dịch chuyển lên trên theo phương thẳng đứng.........
Hình 5.30: Lực căng trong dây neo theo phương đứng
Hình 5.31: Cặp dây neo 2 phía (đối xứng khi chưa chịu tải, R = 0...... l
Hình 5.32: Sơ đồ vị trí của kết cấu bán chìm neo bởi dây xích với các bước chịu tải R...... 164
Hình 5.33 : Phân phối phản lực trong các cặp đây neo....................-------c--+rrrrrrrrrrerse 167
Hình 5.34: Phân phối lại lực trong HT neo trong trường hợp một dây neo bị đứt ......L68
171
Hình 5.35: Dé thi quan hệ giữa chi phí xây dựng giàn bán chìm và độ sâu nước ......
.......... 172
Hình 5.36: So sánh tương đối về giá thành các loại CTB khi tăng độ sâu nước
=ss 174
s=s-==e=ss
Hình 6.1: Quá trình chỉnh phục độ sâu để khai thác dầu khí................-.-.-.s.----sHình 6.2: Các Đơn vị Thành viên của Tập Đồn “DeepStar”....
rer
rrre
Hình 6.3: Các loại CTB đã sử dụng ở vùng nước sâu.....................-----------------«+ettrrttrertr
... 175
..............
Hình 6.4: Thế hệ mới của cơng trình bán chìm (tăng diện tích mặt đường nước)
Hình 6.5: Giàn TLP (hình a) có liên kết ngang mềm
(chuyển vị lớn), liên kết
.-- 176
đứng thì cứng (do dây neo đứng) tương tự Giàn cố định (hình b)...................
5177
Hình 6.6: Sơ đồ TLP thử nghiệm đầu tiên “ Deep Oil X-1 TLP” ................--tr 178
Hình 6.7: Sơ đồ cấu tạo Giàn TLP điển hình ..........................-------------------------++eeterrttrrrrtrrr
v-s-ess, 178
Hình 6.8: Dạng kết cấu móng cọc có bản đế móng (a), và móng trọng lực (th)
- 179
5086
Hình 6.9: TLP truyền thống (Giàn thứ 3) và Mini-TLP (Giàn thứ Â is bsaboos3GE60s8
Hình 6.10: So sánh giá thành tương đối giữa các loại CTB ứng với các
-.. 179
độ sâu nước- Giàn cố định, Trụ mềm, Giàn TLP và Giàn TLUWE.................
--- 180
------------Hình 6.11: (a) - Giàn TLP bằng bê tơng; (b) Giàn Matterhorn...........................---
Hình 6.12: Phân bố các Giàn TLPs theo độ sâu và trên các vùng biển................................-------- 181
Hình 6.13: Các phương chuyển vị của kết cầu TLP
--------rreeeeeenr 184
Hình 6.14: Chu kỳ dao động riêng của TLP theo phương ngang.........................
- 15- ML.DM
Hình 6.15: Quan hệ giữa giảm tải thượng tầng với lượng chiểm nước của thân nổi TLP.....185
Hình 6.16: Sơ đồ Giàn Hutton - TLP đầu tiên (U.K., 1984) .............................----------2-©c-s+©ccseccxeseereeee 186
Hình 6.17: Vịng lặp thiết kế Cơng trình TLP “Kiểu xốy ốc”_.............................-..------------ 191
Hình 6.18 : Lưu đồ Thiết kế tổng thể cơng trình TLP......................----2-52cs+©s2+ts++xsveeeerrsexee 193
Hình 6.19: Sơ đồ cơng trình TLP điển hình
195
Hình 6.20: Sơ đồ các tải trọng mơi trường và chuyển vị của kết cấu TLP .........................
... 196
Hình 6.21: Các thành phần phản ứng của Giàn TLP dưới tác động của tải trọng mơi trường ......... 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 mơi trường ................... 199
Hình 6.24: Hướng dẫn sử dụng phương pháp tính tải trọng sóng tác dụng lên Thân Giàn
và Chân căng & Ống dting(Tendons&Risers) ....
201
Hình 6.25: Sơ đồ kết cấu TLP điển hình
204
Hình 6.26: Mơ hình hố độ cứng của chân căng. ..............................--------55+55
5+ ss+eereserersre see 206
Hình 6.27: Thể tích khối lượng nước kèm cho các phần tử trụ............
+a212
Hình 6.28: Thể tích khối lượng nước 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: Lưu đồ thiết kế chân căng TLP.
233
Hình 6.32: Sơ đồ kết cấu CTB neo đứng, với móng neo đạng cọc.....................----------:-c‹e+c+s 234
Hình 6.33: Sơ đồ cấu tạo bệ móng neo bởi cọc..
...234
Hình 6.34: Sơ đồ cấu tạo móng trọng lực ...................-..------+-+++c+++£++ttv+Etttrxrterrrrrrrrkkrrerree 234
Hình 6.35: Thân giàn TLP được lắp ráp trên bờ, chở trên sà lan để dưa ra mỏ dựng lắp.................... 240
Hình 6.36: Các cơng đoạn thi cơng xây lắp cơng trình TLP
................................------
.244
Hình 6.37: Sơ đồ kết cấu giàn TLP lựa chọn để nghiên cứu luận chứng KHKT&KT......245
Hình 6.38: Quan hệ giữa tổng chỉ phí cho giàn neo đứng TLP với độ sâu nước......... 246
Hình 7.1: Hệ thống nghiên cứu thí nghiệm mơ hình vật lý bể sóng triều
kết hợp của Phịng TNTĐ - Viện KH Thủy lợi Việt Nam..........................---------- 248
Hình 7.2: Khối chân đế mơ hình đã lắp ráp hồn chỉnh trước khi đưa vào thí
nghiệm..................... 251
Hình 7.3: Sà lan mặt boong mơ hình dùng để vận chuyển KCĐ mơ hình
Hình 7.4. Sơ đồ bố trí mặt bằng tổng thé thi nghiệm trong bể tạo sóng .........................----ee
Hình 7.5: Kéo mơ hình SLMB-KCD trén bể sóng.......................
c2 + ©++++++vv+eerxverrrveerrk set
Hình 7.6: Kéo trượt KCĐ trên mặt boong của SLMB..
Hình 7.7: Đánh chìm KCĐÐ xuống nước..................------+--+©+++v+++SE+++EExrtrkxtttrkkxrrrrkkrrrrtkkrki
Hình 7.8: Kết quả thí nghiệm dao động của hệ SLMB-KCPĐ khi vận chuyển
ngược sóng với góc kéo SURO
ST
ey quận nan Áqitutbdvetdiliax 258
- 16- ML.DM
Hinh 7.9: Két quả thí nghiệm dao động của hệ SLMB-KCĐ
vận chuyển
xi
khi
sóng với Vkéo =4.5m/s & góc kéo 0S00:xs2nsuiacstuslad 259
Hình 7.10: Kết quả thí nghiệm đao động của hệ SLMB-KCĐ khi vận chuyển
ngược sóng với góc kéo œ=1358Ÿ......................---c+++2222vxxetEEA1111122711111111..21-Exxe 259
Hình 7.11: Kết quả thí nghiệm dao động khối chân đề khi vận chuyển
xi sóng với Vkéo =4.5m/s & góc kéo œ=0'-+180Ÿ......................-cc---cccvcvvvveeee 260
Hình 7.12: Sơ đồ nghiêng ngang của cơng trình nỗi.........................----2+ ©+++vz++vvvvvererrvree vee 261
Hình 7.13. Đồ thị cánh tay địn mơ men phục hỗi tĩnh và động của hệ SLMB-KCĐ................. 264
Hinh 7.14: Mơ:hình“THP-VÀ €0 snsissediBnAdlloiecbdusibk6tadi0i015Ai8dA0ausabsi
Hình 7.15: Mơ hình trước khi thí nghiệm kéo...
Hình 7.16: Kéo mơ hình TLP ngược sóng với Vkéo=2,5m/s; Hs=4,5m/s......................
-.--- --- 270
Hình 7.17: Kéo mơ hình TLP xi sóng với góc œ=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 œ=180Ÿ.....................-----+++2222+++ttt2Yvvrttttttrrtrrrrrrrrrrrtrrrrre 271
Hình 7.19: Kết quả thí nghiệm dao động khối TLP khi vận chuyển xi sóng với
Vkéo =2.5m/s và góc kéo œ=00
Hình 7.20: Kết quả thí nghiệm dao động khối TLP khi vận chuyển
ngược sóng với
bóš keo te 1350151
VẤ0 A0040 t0 cua 810 ,D06iua06usadvke
là cá kad 272
Hình 7.21: Sơ đồ nghiêng ngang của TILP..........................
------ + ©2+++++++x+etrxrxrtrkxrerrkkrerrkree reo 273
Hình 7.22: Dé thị ổn định tĩnh và động của TLP.......................---+-++++++vv+xe+rrxererrxrrerrrkee
xe 277
Hình 7.23: Bố trí thí nghiệm đo dao động riêng của TLP................-----c+c+++cxvrsrxerervee
xe 278
Hình 7.24. Kết quả thí nghiệm biên độ dao động riêng theo phương kéo ngang TLP-MH
cố định;œ=1800, chiều dài kéo L= 14.75m (11.8cm trên mơ hình)............................. 279
Hình 7.25. Thí nghiệm đo dao động cưỡng bức của TLP ở vị trí cố định ..........................ee 280
Hình 7.26: Kết quả thí nghiệm dao động cưỡng bức của TLP với góc œ=1 80°
- Biên độ dao GOng -.ssssssessssssssssssssssccssssssesccssssussccessuseccessnssecesssnnunsseeessnnnnneeseeeen
es 280
Hình 7.27: Kết quả thí nghiệm dao động cưỡng bức của TLP với góc o=180°
- Chu kỳ dao động
Hình 7.28: Kết quả thí nghiệm khối TLP cố định dao động cưỡng bức của TLP
c7... .ẽố..........
282
--- 287
Hình 8.1: Hình ảnh của FPSO (trái) và FSO (phải) đang khai thác ............................
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 cơng 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
- 17-ML.DM
THY VIEN
TRUONG DAI HOC
XAY DUNG
Hình 8.6 : Hệ thống neo kiểu CALM với càng nửa cứng ....................------s©ee+csce+reecrceeee
292
Hình 8.7: Minh hoạ các hệ neo một điểm Turret ngồi dạng thường xun ......................
292
Hình 8.8: Sơ đồ thuật tốn tính tốn hệ dây neo FPSO...........................-----cccvveeeeerrrrrrreeee
Hình 8.9: Tổ hợp các thơng số mơi trường theo hướng........................-..----¿-©cccccceecccceecee
293
299
Hinh 8.10: Mơ phỏng của lực căng trong một dây neo của FPSO...........................-.
-.------
302
Hình 8.11: Sơ đồ mô phỏng tựa động trong miền thời gian theo ARIANE-3D ................
303
Hình 8.12: Hàm mật độ phổ sóng.......................-.----2---525+©+++
2 AE2E1112111111EA11.ctirrkrrrie
304
Hình 8.15 : Phân tích đếm hạt mưa đối với các đáy.......................---+-c+«e-c+xxetrrxeerrrxeerrrrkee
309
Hình 8.16 : Đường cong mỏi thiết kế T-N. ............................---.--+c©++©c+eserxersrrxeerrrrkeerrrkee
311
Hình 8.20 : Hình chiếu bằng của hệ dây neo CALM nửa cứng FSO BV..........................
316
Hình 8.13: Một thể hiện (sự thay đổi) của ứng suất......................----c---22cvccceerrrrrkrrrrrree
Hình 8.14 : Phân tích đếm hạt mưa đối với các đỉnh .......................---¿--«c-+«++teeeerrrxeerrrreee
Hình 8.17 : Hình ảnh bể chứa nổi FSO VSP.......................--s-©++©++t2zxttrxeeerrrrierrrkrrrrrvee
Hình 8.18: Hình chiếu bằng của hệ dây neo Turret ngồi FSO VSP..........................-.....Hình 8.19 : Hình chiếu đứng của hệ dây neo CALM nửa cứng FSO BV..........................
Hình
Hình
Hình
ESO
8.21: RAO chuyển động theo phương dọc trục X của FSO VSP đây tải..................
8.22:
8.23 :
đầu TÃO ¿c0 ecodoaG8 load hguaaGeassaagoaGilBfmibnsbusssesaddbilpasi
Beakaueuddi
309
309
315
315
316
317
319
Hình 8.24: Sơ đồ thuật tốn tính mỏi ngẫu nhiên theo miền thời gian...
320
Hình 8.26:
322
Hình 8.25: Đồ thị quan hệ giữa lực căng dây neo số 4 FSO và độ sâu nước.....................
Đồ thị quan hệ giữa trọng lượng hệ dây neo FSO và d
Hình 8.27: Đồ thị quan hệ giữa giá thành hệ thống FSO và d..................... ú
322
324
Hình 9.1: Đồ thị hàm mật độ xác suất của các ĐLNN R, S và Z= R—S§........................
Hình 9.2: Đề thị biểu diễn các loại độ tin cậy (P) thay đổi theo thời gian .............................
Hình 9.3: Kết cấu loại trụ mềm dựa trên mơ phỏng thân cây sậy trồng ven biển...
Hình 9.4: Sơ đồ thuật toán của cơ chế tự điều chỉnh trong “Hệ thống sống“...................................
Hình 9.5: Mơ hình cấu trúc của lớp kết cấu nhân tạo có khả năng tự điều chỉnh
Hình 9.6: Mơ hình Bionic thích nghỉ của kết cầu (ĐTDK) ................................---cccccecceeeertrrree
Hình 9.7: Sơ đồ cấu tạo các bộ phận chính của hệ thống neo động (DP) cho
Diicn83 080i 8n... ...............
Hình 9.8: Sơ đồ cơng trình biển mềm dạng neo đứng (TLP)
Hình 9.9: Sơ đồ các tải trọng môi trường và chuyển vị của kết cấu TLP
Hình 9.10: Các thành phần phản ứng của giàn TLP dưới tác động của
tải trọng môi KƯỚNG ..-‹.se--
- 18- ML.DM
Hình 9.11: Sơ đồ kết cấu điển hình TLP truyền thống và kết cầu TLP thích nghi......................... 346
Hình 9.12 : Sơ đồ chu trình vận hành kết cấu TLP thích nghỉ.............................----------+-+=-5+ 347
.349
Hình 9.13: Sơ đồ khối biểu diễn thuật tốn tự điều chỉnh của kết cấu thích nghỉ .
0.11, 353
Hình 9.14: Giấn bị chây Hồ c5. 1c s06 0n1200ax11xsasffrerieitgiiesiefteiiiSing12A
Hình 9.15: Giàn bị đổ do kết cấu gẫy................................----:--22+teerrrrirrrrirrrrriiirrrrirrriirrrr 353
Hình 9.16: Sơ đồ biểu diễn phương pháp luận đánh giá rủi ro (QRA)
cho cơng trình dầu khí
01mm ...............
- 19- ML.DM
361
BAO CAO TONG HOP
KET QUA NGHIEN CU'U KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
DE TAI
“Nghiên cứu điều kiện kỹ thuật môi trường biển và
nền móng cơng trình nhằm xác định luận chứng kinh tế kỹ thuật
xây dựng cơng trình biển vùng nước sâu Việt Nam “
Mã số : KC.09.15/06-10
MỞ ĐẦU
01. Tính cấp thiết của Đề tài
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 lượng phục vụ phát
triển công nghiệp và đời sống, nên con
người đã có nỗ lực để vươn ra biển
ngày càng sâu để tận dụng khai thác nguồn tài nguyên dầu khí. Mỹ là nước
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 nước sâu 6
GoM, với độ sâu nước trên 600ft (~200m) vào năm 1975.
Đi đầu trong cơng nghiệp dâu khí biển để chinh phục độ sâu nước là
công việc khoan thăm đò, được 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 nước sâu trên thế giới tăng vọt, trong đó có 63
chiếc phục vụ khoan ở vùng nước trên 3500 ft (~1200 m), chiếm 35% trong
tổng số 183 chiếc, trong khi đó chỉ có 19 chiếc (10%) dùng cho vùng nước ở
độ sâu dưới 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 dưới 100 USD và hiện nay lại lên quanh
mức đó, là nhân tố thúc đẩy mạnh chưa từng có các nỗ lực của các quốc gia
có dầu khí ngồi biển khai thác dầu khí đi ra vùng nước ngày càng sâu hơn.
Nhu cầu bức thiết đối với việc khai thác dầu khí vùng nước sâu ngày
càng tăng trên thế giới, ở những độ sâu từ 1000 m đến 3000m đã tạo nên động
lực mạnh mẽ việc thúc đẩy cải tiến kỹ thuật và công nghệ để thiết kế xây
dựng các loại cơng trình biển (CTB) ở vùng nước sâu sao cho đảm bảo khai
thác an toàn với các điều kiện tự nhiên khắc nghiệt hơn, mặt khác đảm bảo
giá thành giá dầu vẫn cạnh tranh được dầu khai thác ở các mỏ nước nông.
Ở nước ta, năm 1986 tấn dầu đầu tiên được khai thác ở mỏ Bạch Hồ
với độ sâu nước 50m, đã mở đầu cho hoạt động của ngành cơng nghiệp dầu
khí ở nước ta. Tới nay, ngành Dầu khí Việt Nam đã có q trình 35 năm
trưởng thành, tới nay đã khai thác được khoảng
20 triệu tấn quy dầu một
năm, đóng góp 20 — 30 % tổng thu ngân sách nhà nước. Tuy nhiên, các mỏ
đang khai thác mới ở độ sâu dưới 150 m nước.
Đề tài ”Nghiên cứu xây dựng Luận chứng khoa học kỹ thuật và kinh
tế phục vụ thiết kế xây dựng một số loại CTB vùng nước sâu phù hợp với
điều kiện biển VN”, trong đó xét các loại CTB thích hợp với các độ sâu nước
từ 200 m đến 1000 m, là thiết thực góp phần đáp ứng nhu cầu cấp thiết của
chiến lược khai thác kinh tế biển tới năm 2020 của Nhà nước và mục tiêu
phấn đấu khai thác dầu khí ở các vùng nước sâu trên 200 m Thềm lục địa Việt Nam.
0.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của Đề tài
0.2.1. Mục tiêu chính của Đề tài
Trong Thuyết mỉnh của Đề tài đã được duyệt, Để tài KC.09.15/06-10
nghiên cứu nhằm 3 mục tiêu chính sau:
1) Xây dựng được cơ sở dữ liệu về điều kiện kỹ thuật mơi trường biển để tính
tốn thiết thế xây dựng cơng trình biển vùng nước sâu;
2) Xây dựng được cơ sở đặc điểm nền móng cơng trình vùng nước sâu;
3) Lập luận chứng khoa học kỹ thuật và kinh tế phục vụ thiết kế, xây dựng
|
CTB vùng nước sâu phù hợp với điều kiện Biển Đông (Thêm lục địa VN).
)
an Zi
0.2.2. Nội dung nghiên cứu của Đề tài
Nội dung nghiên cứu của Đề tài gồm 7 Nội dung (1- Danh gia tổng hợp, 2Xác định số liệu về điều kiên tự nhiên, và 4 - Cơ sở luận chứng KHKT&KT
của 04 loại CTB) với 81 chuyên đề (trong đó 62 Chuyên đề về CTB):
(1) Đánh giá tổng hợp sự phát triển các loại CTB vùng nước sâu trên
thế giới và khả năng ứng dụng vào Việt Nam
(2) Thu thập, phân tích tổng hợp để xác định số liệu thực tế của các yếu
tố môi trường 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 nước tới 200 mm (có 01 thí nghiệm);
(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 (FPSOIFSO,
với độ sâu
nước tới 300m;
(6) Xây dựng luận chứng KHKT và kinh tế phục vụ thiết kế xây dựng
loại CTB bán chùm neo xiên phục vụ khai thác (Semi-FPS, Semisubmersible
Floating Production System), với độ sâu nước tới 1000m ;
(7) Xây dựng luận chứng KHKT và kinh tế phục vụ thiết kế xây dựng
loại CTE nổi neo đứng (TLP, Tension Leg Platform) với độ sâu nước tới
1000m (có 01 thí nghiệm);
0.3. Phương pháp nghiên cứu của Đề tài
Phương pháp thực hiện trong quá trình nghiên cứu của Đề tài gồm:
1) Phương pháp tổng hợp và xử lý thống kê các tài liệu khảo sát có sẵn để
xác định được các bộ số liệu của các yếu tố môi trường biển và địa chất - địa
chất cơng trình theo u cầu tính tốn nền móng và thiết kế các CTB nước sâu;
"...
