TÍNH TOÁNTHIẾT kế kỹ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC bán CHÌM tại mỏ đại HÙNG 110m nước

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XD CT BIỂN & DẦU KHÍ THIẾT MINH TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC BÁN CHÌM TẠI MỎ ĐẠI HÙNG 110m NƯỚC


SVTH : H
Ồ

VĂN TH
ÌN

1

GVHD : TS.PH
ẠM HIỀN HẬU
M
SSV:815152



LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong trường Đại Học Xây Dựng, đặc
biệt là các Thầy , Cô trong Viện Xây Dựng Công Trình Biển đã tận tình truyền đạt
kiến thức trong thời gian Em học tập tại trường. Với vốn kiến thức được tiếp thu
trong quá trình học không chỉ là nền tảng cho quá trình nghiên cứu đồ án tốt
nghiệp mà còn là hành trang quí báu để Em bước vào đời một cách vững chắc và
tự tin.
Để hoàn thành đồ án này, Em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Phạm Hiền Hậu,
Người đã tận tình hướng dẫn Em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp.
Có được thành quả như hôm này thì Con cũng thầm biết ơn Bố, Mẹ. Người đã
sinh Con ra nuôi Con khôn lớn tạo mọi điều kiện tốt nhất để cho Con học tập.

Mình cũng cảm ơn tất cả các bạn đặc biệt là các bạn trong lớp 52CB1, đã cùng
chơi cùng học cùng giúp đỡ mình trong suốt thời gian qua.
Cuối cùng, Em xin kính chúc quý Thầy, Cô và gia đình, bạn bè dồi dào sức khỏe
và thành công trong sự nghiệp cao quý.

Hà Nội, ngày 12 tháng 06 năm 2012
Sinh viên thực hiện
Hồ Văn Thìn





TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XD CT BIỂN & DẦU KHÍ THIẾT MINH TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC BÁN CHÌM TẠI MỎ ĐẠI HÙNG 110m NƯỚC


SVTH : H
Ồ

VĂN TH
ÌN

2

GVHD : TS.PH
ẠM HIỀN HẬU
M
SSV:815152

TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Trong đồ án tốt nghiệp này Em đã đi sâu vào tính toán bằng các công thức gần
đúng để thiết kế kỹ thuật hệ thống neo giàn khoan, khai thác bán chìm. Phần đầu
Em xin giới thiệu tổng quát về trữ lượng và tốc độ khai thác dầu khí trên thế giới
nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Ngoài ra Em xin giới thiệu một cách khái quát
về ưu, nhược điểm và khả năng hoạt động của các loại CTB Mềm ( đặc biệt là
CTB.Bán Chìm), Cũng như tìm hiểu về mỏ ĐH nơi có giàn khoan bán chìm mà em
đang tính toán thiết kế kỹ thuật hệ thống dây neo. Tiếp đó, Em sẽ trình bày một
cách chi tiết về sự tác động của môi trường lên công trình từ đó chọn hướng đặt
công trình. Cách tính tải trọng và tổ hợp tải trọng truyền lên hệ thống dây neo từ đó
thiết kế dây neo: Tính độ dịch chuyển đầu dây neo theo phương ngang và phương
đứng của công trình từ đó cho ra các đồ thị đánh giá độ cứng dây neo, để kiểm tra
sự dịch chuyển lớn nhất của công trình. Tiếp theo là bài toán kiểm tra bền của dây
neo thông qua tính toán lực căng cực đại của dây và kiểm tra hệ số an toàn. Cuối
cùng tính toán lựa chọn hệ neo, quy trình thi công và công tác an toàn trong lao
động.











TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

VIỆN XD CT BIỂN & DẦU KHÍ THIẾT MINH TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC BÁN CHÌM TẠI MỎ ĐẠI HÙNG 110m NƯỚC


SVTH : H
Ồ

VĂN TH
ÌN

3

GVHD : TS.PH
ẠM HIỀN HẬU
M
SSV:815152


MỤC LỤC
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 9
1.1 Trữ lượng và nhu cầu khai thác dầu khí vùng nước sâu trên thế giới và ở Việt Nam . 9
1.1.1 Trữ lượng và nhu cầu khai thác dầu trên thế giới. 9
1.1.2. Kế hoạch khai thác và trữ lượng dầu khí ở Việt Nam . 9
1.2. So sánh sự khác nhau giữa CTB mềm và CTB cố định . 11
1.3. Các giải pháp lựa chọn CTB ở các độ sâu nước khác nhau . 12
1.4. Số lượng và vị trí các loại CTB mềm . 14
1.5. Tìm hiểu về mỏ và giàn khoan khai thác bán chìm Đại Hùng _01. 16
1.5.1. Giới thiệu mỏ Đại Hùng . 16
1.5.1.1. Vị trí mỏ . 16
1.5.1.2. Quy hoạch mỏ . 16

1.5.2. Mô tả chung của quá trình hoạt động giàn khoan bán chìm FPU_DH1. 17
1.6. Mục tiêu nghiên cứu đồ án . 19
1.6.1. Lý do nghiên cứu đồ án . 19
1.6.2. Bố cục đồ án . 20
CHƯƠNG II : CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN 21
2.1. Cơ sở lý thuyết dùng cho phương pháp mô hình hóa bằng chương trình tính. 21
2.1.1. Đặt bài toán hàm thế vận tốc của chất lỏng xung quanh công trình . 21
2.1.2. Bài toán nhiễu xạ bức xạ - bức xạ bậc nhất . 21
2.1.2.1. Hàm thế bậc nhất của sóng tới Ф


 22
2.1.2.2. Hàm thế nhiễu loạn bậc nhất Ф
p
(1)
22
2.1.3. Bài toán nhiễu xạ - bức xạ bậc hai . 22
2.1.3.1. Hàm thế bậc hai của sóng tới Ф
I
(2)
. 23
2.1.3.2. Hàm thế nhiễu loạn bậc hai Ф
P
(2)
. 23
2.1.4. Lực thủy động . 23
2.1.4.1. Lực thủy động bậc nhất . 24
2.1.4.2. Lực thủy động bậc hai . 25
2.1.4.3. Lực bậc 2 của sóng tần số thấp . 25
2.1.5 Lực trôi dạt chậm tác dụng lên kết cấu nổi neo giữ . 26

2.2. Cơ sở lý thuyết tính bằng công thức gần đúng theo cách lập bảng Excel. 28
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XD CT BIỂN & DẦU KHÍ THIẾT MINH TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC BÁN CHÌM TẠI MỎ ĐẠI HÙNG 110m NƯỚC


SVTH : H
Ồ

VĂN TH
ÌN

4

GVHD : TS.PH
ẠM HIỀN HẬU
M
SSV:815152


2.2.1. Lập sơ đồ khối các bước tính toán . 28
2.2.2. Các tải trọng tác động lên công trình . 30
2.2.2.1. Tải trọng gió . 30
2.2.2.2. Tải trọng dòng chảy . 32
2.2.2.3. Tải trọng sóng . 32
2.2.3. Phân phối lực căng trong dây neo . 34
2.2.4. Bài toán một cặp dây . 35
2.2.5. Tính toán dây neo đơn . 35
2.2.6. Hệ số an toàn đối với hệ thống neo . 41
CHƯƠNG III : SỐ LIỆU THIẾT KẾ. 42

1.1 Số liệu môi trường 42
3.2. Số liệu công trình . 43
3.3. Số liệu địa chất . 45
CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NEO . 46
4.1. Tính các tải trọng môi trường tác động lên công trình . 46
4.1.1. Tải trọng gió . 46
4.1.2. Tải trọng dòng chảy . 48
4.1.3 Tác động của sóng (Lực trôi dạt ) 49
4.2. Tổng hợp các tải trọng tác dụng lên công trình 49
4.3. Chọn phương án neo giữ công trình nổi . 50
4.4. Tính lực tác dụng lên 1 dây neo đơn . 52
4.5. Tính toán cho 1 cặp dây neo . 52
4.6. Kiểm tra hệ số an toàn của dây neo . 60
4.7. Kiểm tra chuyển vị tối đa của công trình . 61
4.8. Tính toán cọc . 61
CHƯƠNG V : QUY TRÌNH THI CÔNG . 72
5.1 Công tác chuẩn bị . 72
5.2. Quy trình thi công . 72
5.2.1. Giai đoạn 1: Bố trí các cấu kiện trên sàn của tàu cẩu Trường Sa. 73
5.2.2. Giai đoạn 2: Vân hành tàu Trường Sa đến vị trí và lắp ráp công trình. 75
5.2.3. Giai đoạn 3 : giải phóng mặt bằng. 84
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XD CT BIỂN & DẦU KHÍ THIẾT MINH TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC BÁN CHÌM TẠI MỎ ĐẠI HÙNG 110m NƯỚC


SVTH : H
Ồ

VĂN TH

ÌN

5

GVHD : TS.PH
ẠM HIỀN HẬU
M
SSV:815152


CHƯƠNG VI : CÔNG TÁC AN TOÀN LAO ĐỘNG . 85
KẾT LUẬN 87
TÀI LIỆU THAM KHẢO. 88
PHỤ LỤC 89

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XD CT BIỂN & DẦU KHÍ THIẾT MINH TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC BÁN CHÌM TẠI MỎ ĐẠI HÙNG 110m NƯỚC


SVTH : H
Ồ

VĂN TH
ÌN

6

GVHD : TS.PH
ẠM HIỀN HẬU
M
SSV:815152



BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT
VN Việt Nam
FPSO Floating Production - Storage - Offloading Units
TLP Tension Leg Platform
CTB Công Trình Biển
ĐH Đại Hùng
CT Công Trình

HT Hệ Thống
FPU Một cụm khai thác nổi
PT Phương Trình
FSO Tàu Chứa Dầu
CALM Phao Nổi
QĐ Quần Đảo


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Hình ảnh các bể trầm tích dầu khí trên thềm lục địa VN
Hình 1.2 các loại CTB được sử dụng
Hình 1.3 Các giải pháp chọn CTB
Hình 1.4
So sánh tương đối về giá thành các loại CTB khi tăng độ sâu
nước,gồm CTB cố định - Trụ mềm - TLP (A.Bernard, GEP,
France, 1997).
Hình 1.5
Phân phối số lượng các loại CTB mềm đang được sử dụng tại
các vùng biển khác nhau, tới thời điểm tháng 3/2010.
Hình 1.6
Mô hình và tỉ lệ các loại công trình biển mềm (tại thời điểm:
3/2010)
Hình 1.7 Vị trí mỏ Đại Hùng.
Hình 1.8 Sơ đồ quy hoạch mỏ Đại Hùng
Hình 1.9 Giàn khoan bán chìm FPU-DH1 mỏ Đại Hùng
Hình 2.1
Lực trôi dạt tác dụng lên kết cấu neo giữ theo lý thuyết trường
trung gian
Hình 2.2 Các bước thiết kế dây neo theo phương pháp gần đúng
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

VIỆN XD CT BIỂN & DẦU KHÍ THIẾT MINH TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC BÁN CHÌM TẠI MỎ ĐẠI HÙNG 110m NƯỚC


SVTH : H
Ồ

VĂN TH
ÌN

7

GVHD : TS.PH
ẠM HIỀN HẬU
M
SSV:815152


Hình 2.3 Các tải trọng tác động lên công trình.
Hình 2.4 Thể hiện mối liên hệ giữa các Lực
Hình 2.5 Sự làm việc của 1cặp dây neo đối xứng
Hình 2.6 Chiều dài đường dây neo
Hình 2.7 Trường hợp điểm A dịch chuyển sang phải
Hình 2.8 Trường hợp điểm A dịch chuyển sang trái
Hình 2.9
Trường hợp điểm A dịch chuyển xuống dưới theo phương
thẳng đứng
Hình 2.10
Trường hợp điểm A dịch chuyển lên trên theo phương thẳng
đứng.

Hình 3.1 Bố trí hướng của công trình
Hình 3.2 Mặt chiếu đứng của giàn khai thác bán chìm
Hình 4.1 Các phương án neo giữ
Hình 4.2 Bài toán 1 dây neo đơn
Hình 4.3 Dây neo dịch chuyển sang trái
Hình 4.4 Dây neo dịch chuyển sang phải
Hình 4.5 Đồ thị thể hiện sự dịch chuyển theo phương ngang của dây neo
Hình 4.6 Phản ứng của 1 cặp dây đối xứng
Hình 4.7
Đồ thị thể hiện độ dịch chuyển theo phương ngang của 1 cặp
dây
Hình 4.8 Dây neo dịch chuyển lên theo phương đứng
Hình 4.9 Dây neo dịch chuyển xuống theo phương đứng
Hình 4.10 Độ dịch chuyển theo phương đứng của 1 dây neo
Hình 4.11 Độ dịch chuyển theo phương đứng của 1 cặp dây neo
Hình 4.12 Dây bi căng hoàn toàn
Hình 4.13 Sơ đồ chịu tải của cọc chịu nén trong đất
Hình 4.14 Mặt đứng neo cọc
Hình 4.15 Tải trọng ngang tác dụng lên cọc
Hình 5.1 Chuẩn bị đóng cọc
Hình 5.2 Thao tác đóng cọc
Hình 5.3 Quy cách rải xích
Hình 5.4 Mặt bằng bố trí xích của giàn



TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XD CT BIỂN & DẦU KHÍ THIẾT MINH TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC BÁN CHÌM TẠI MỎ ĐẠI HÙNG 110m NƯỚC

SVTH : H
Ồ

VĂN TH
ÌN

8

GVHD : TS.PH
ẠM HIỀN HẬU
M
SSV:815152


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1 So sánh công trình biển mềm với công trình biển cố định
Bảng 2 So sánh ưu nhược điểm của 3 trường
Bảng 3 Thông số môi trường
Bảng 4 Số liệu về giàn Đại Hùng_01
Bảng 5 Đặc trưng cơ lý các lớp đất tại vị trí xấy dựng công trình
Bảng 6 Kết quả tính toán tải trọng
Bảng 7 Hệ số C
1
,C
2
, C
3
.
Bảng 8 Các thiết bị và vật tư bố trí trên sàn tàu Trường Sa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XD CT BIỂN & DẦU KHÍ THIẾT MINH TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC BÁN CHÌM TẠI MỎ ĐẠI HÙNG 110m NƯỚC


SVTH : H
Ồ

VĂN TH
ÌN

9

GVHD : TS.PH
ẠM HIỀN HẬU
M
SSV:815152


CHƯƠNG I : TỔNG QUAN
1.1 Trữ lượng và nhu cầu khai thác dầu khí vùng nước sâu trên thế giới và ở Việt
Nam .
1.1.1 Trữ lượng và nhu cầu khai thác dầu trên thế giới.
Trữ lượng dầu thế giới hiện nay có khoảng 140 tỷ tấn dầu, 135 nghìn tỷ m
3

khí và trữ lượng này phân bố không đều ở các khu vực khác nhau trên thế giới,
nhiều nhất là khu vực Trung Đông chiếm : 50%, còn Châu Á chiếm: 5,5%.
Sản lượng khai thác dầu khí của toàn thế giới là 3260 triệu tấn/năm , khu vực
khai thác nhiều nhất là Trung Đông chiếm : 30%. Đặc biệt nước Mỹ với sản lượng
khai thác là 389 triệu tấn dầu mỗi năm chiếm 11.9% sản lượng dầu thế giới.
Các nước đang khai thác và có tiềm năng dầu khí biển sâu điển hình là ở các
khu vực Vịnh Mexico (GoM), Tây Phi, Brazil và đặc biệt gần đây là ở khu vực
Đông Nam Á.
Các nước Khu vực ASEAN (Brunei, Campuchia, Trung Quốc, Indonesia,
Malaysia, Thái Lan, Myanmar, Philippines và Việt Nam), trong năm 2005 đã thực
hiện 237 thăm dò và đánh giá (trong đó VN-14, Inđô – 61- nhiều nhất), với 20
giếng có độ sâu nước trên 300 m, với nhận xét rất lạc quan về tiềm năng vùng nước
sâu ở khu vực; Malaysia đã triển khai dự án nước cực sâu đầu tiên ở độ sâu nước
từ 1305 - 1876 m. Indonesia đang khai thác các mỏ ở vùng nước sâu và cực sâu
Makassar Strait rất hiệu quả với các CTB nổi, như dàn neo đứngTLP tại mỏ West
Seno ở độ sâu nước 3350 ft. Ấn Độ với diện tích TLĐ 3,14 triệu km

2
, mới thăm dò
và khai thác 18% diện tích TLĐ, còn bỏ trống 82% là vùng nước sâu, Chính phủ
đang mở rộng đầu tư của nước ngoài để khai thác vùng nước sâu.
1.1.2. Kế hoạch khai thác và trữ lượng dầu khí ở Việt Nam .
Giai đoạn 2011 – 2020 , tập đoàn dầu khí quốc qia Việt Nam phấn đấu gia tăng
trữ lượng 38 – 46 triệu tấn quy dầu / năm, trong đó : trong nước 25- 30 triệu tấn /năm
nước ngoài 13 – 16 triệu tấn/năm.khai thác dầu khí đến năm 2015 đạt 33 triệu tấn quy
dầu/năm ( trong đó trong nước 29 triệu tấn nước ngoài 6 triệu tấn. đến 2020 đạt 42 -44
triệu tấn quy dầu/năm trong đó trong nước 30 – 31 triệu tấn nước ngoài 12 – 13 triệu tấn.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XD CT BIỂN & DẦU KHÍ THIẾT MINH TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC BÁN CHÌM TẠI MỎ ĐẠI HÙNG 110m NƯỚC


SVTH : H
Ồ

VĂN TH
ÌN

10

GVHD : TS.PH
ẠM HIỀN HẬU
M
SSV:815152


Tiềm năng dầu khí ở vùng biển VN

Việt Nam - nước sản xuất dầu lớn đứng thứ 3 trong khối các nước Đông
Nam Châu Á. Nguồn trữ lượng dầu khí chủ yếu trên thềm lục địa VN, điển hình là
7 Bể trầm tích gồm Sông Hồng, Phú Khánh, Cửu Long, Nam Côn Sơn, Malay-Thổ
Chu, Hoàng Sa và Trường Sa. (Hình 1.1).









Hình 1.1: Hình ảnh các bể trầm tích dầu khí trên thềm lục địa VN
Các số liệu nghiên cứu mới đây tại 3 Bể trầm tích dầu khí cho kết quả như
sau:
+ Bể Phú Khánh: Diện tích 95.000 km
2
, Độ sâu nước từ trên 200m đến trên
1000m, xa hơn nữa lên tới 2500m, trữ lượng: 509 triệu tấn dầu quy đổi;
+ Bể Tư Chính - Vũng Mây & Tây Nam QĐ. Trường Sa: Diện tích 93.000
km
2

Độ sâu nước từ 200m trở lên, Trữ lượng: 750 triệu tấn dầu quy đổi;
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XD CT BIỂN & DẦU KHÍ THIẾT MINH TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC BÁN CHÌM TẠI MỎ ĐẠI HÙNG 110m NƯỚC

SVTH : H
Ồ

VĂN TH
ÌN

11

GVHD : TS.PH
ẠM HIỀN HẬU
M
SSV:815152


+ Khu vực thềm lục địa Tây Nam & vùng chồng lấn: Diện tích 90.000 km
2
,
là vùng nước nông (độ sâu dưới 100 m), Trữ lượng 394 triệu tấn dầu quy
đổi.
1.2. So sánh sự khác nhau giữa CTB mềm và CTB cố định .

Bảng 1 : So sánh công trình biển mềm với công trình biển cố định
CTB MỀM CTB CỐ ĐỊNH
-Công trình biển mềm: gồm công trình
dạng trụ mềm và các công trình dạng kết
cấu nổi có neo.

- Đối với “vùng nước sâu đến cực sâu”,
có độ sâu nước trên 400 m, các loại
công trình biển mềm được chế tạo thay

thế cho các CTBCĐ đó là CTB dạng trụ
mềm, công trình bán chìm, công trình
neo đứng TLP, và các loại bể chứa kiểu
SPAR, FPSO. Vậy CTB mềm cho phép
lựa chọn loại kết cấu thích hợp khi ra
vùng nước sâu. Khả năng ứng dụng
rộng rãi từ vùng nước nông tới vùng
nước sâu.

-CTB mềm : (như Trụ mềm và CT bán
chìm): có các tần số dao động riêng nhỏ
(chu kỳ lớn).

-D/L> 0,2 =>BT nhiễu xạ , bức xạ (D
:đường kính vật thể / chiều rộng ; L:
chiều dài sóng )
-Công trình biển cố định: gồm loại
móng cọc và móng trọng lực.


-Loại công trình biển cố định chủ yếu sử
dụng cho “vùng nước nông”, vì khi ra
nước sâu, trọng lượng kết cấu tăng
nhanh kéo theo tăng nhanh giá thành
CTB. Mặt khác, về thi công sẽ gặp trở
ngại như phải dùng cẩu rất lớn (Jacket
Bullwinkle, 412m, ở vùng nước sâu,
nặng 70 000 tấn, kể cả cọc), hoặc phải
chia jacket thành một số khối nhỏ và
dựng lắp tại mỏ.

-CTB cố định: có các tần số dao động
riêng lớn (chu kỳ nhỏ ) .

-D/L<0,2 => PT Morison ( D : đường
kính vật thể / chiều rộng ; L: chiều dài
sóng )
Nhận xét : tính toán CTB mềm phức tạp hơn CTB cố định vì :
-Liên kết công trình với nền đất là liên kết mềm nên bài toán động lực học tổng
quát là bài toán phi tuyến.
-Vì CTB mềm có kích thức lớn nên việc xác định tải trọng môi trường biển ( sóng ,
gió , dòng chảy ) lên công trình phức tạp hơn. Cần sử dụng lý thuyết sóng nhiễu xạ,
bức xạ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XD CT BIỂN & DẦU KHÍ THIẾT MINH TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC BÁN CHÌM TẠI MỎ ĐẠI HÙNG 110m NƯỚC


SVTH : H
Ồ

VĂN TH
ÌN

12

GVHD : TS.PH
ẠM HIỀN HẬU
M
SSV:815152

1, 2) công trình biển cố định; 3) công trình trụ mềm; 4, 5) giàn neo đứng TLP; 6) trụ nổi Spar ;
7,8) giàn bán chìm ; 9) bể chứa nổi FPSO; 10) công trình biển cố định.

Hình 1.2: các loại CTB được sử dụng
1.3. Các giải pháp lựa chọn CTB ở các độ sâu nước khác nhau .

Hình 1.3: Các giải pháp chọn CTB
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XD CT BIỂN & DẦU KHÍ THIẾT MINH TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC BÁN CHÌM TẠI MỎ ĐẠI HÙNG 110m NƯỚC


SVTH : H
Ồ

VĂN TH
ÌN

13

GVHD : TS.PH
ẠM HIỀN HẬU
M
SSV:815152

Từ đồ thị trên cho chúng ta chọn được các loại CTB để xây dựng và lắp đặt tại vị
trí đặt ra. Và thực tế các loại CTB đã được xây dựng ở các độ sâu nước khác nhau
trên thế giới từ đó người ta tổng kết lại bằng một bảng đồ thị khác về giá thành các
loại CTB ứng với độ sâu nước tăng.

Hình 1.4: So sánh tương đối về giá thành các loại CTB khi tăng độ sâu nước,
gồm CTB cố định - Trụ mềm - TLP (A.Bernard, GEP, France, 1997).
 Nhận xét : nhìn vào ( Hình 1.4) ta thấy công trình biển cố định có giá thành
thấp khi độ sâu nước dưới 200m nước, nhưng ở vùng nước sâu thì giá thành
tăng nhanh. Còn công trình biển mềm thì giá thành cao khi ở vùng nước
nông nhưng càng ra xa độ sâu nước lớn thì giá thành không tăng nhiều như
công trình cố định. Vì vậy ở vùng nước sâu thì nên dùng công trình biển
mềm .
 Ở Việt Nam hầu hết các mỏ đều đang khai thác ở vùng nước nông nên các
công trình chủ yếu là cố định còn ở vị trí nước sâu Việt Nam chưa khai thác
được nên số lượng công trình biển mềm còn hạn chế. Trong tương lai gần
khi các mỏ giàn bờ nước nông đã khai thác hết, ta sẻ tiếp cận ra các mỏ vùng
nước sâu.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XD CT BIỂN & DẦU KHÍ THIẾT MINH TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC BÁN CHÌM TẠI MỎ ĐẠI HÙNG 110m NƯỚC


SVTH : H
Ồ

VĂN TH
ÌN

14

GVHD : TS.PH
ẠM HIỀN HẬU
M
SSV:815152



1.4. Số lượng và vị trí các loại CTB mềm .


Hình 1.5: Phân phối số lượng các loại CTB mềm đang được sử dụng tại các vùng
biển khác nhau, tới thời điểm tháng 3/2010.

Tại thời điểm tháng 3/2010 thì trên thế giới có 262 công trình và chia theo tỷ
lệ sau:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XD CT BIỂN & DẦU KHÍ THIẾT MINH TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC BÁN CHÌM TẠI MỎ ĐẠI HÙNG 110m NƯỚC


SVTH : H
Ồ

VĂN TH
ÌN

15

GVHD : TS.PH
ẠM HIỀN HẬU
M
SSV:815152



Hình 1.6 : Mô hình và tỉ lệ các loại công trình biển mềm (tại thời điểm: 3/2010)

Nhận xét: Loại Bể chứa nổi (FPSO) chiểm ưu thế tuyệt đối khi ra biển sâu và
cực sâu (65%), tiếp theo là loại Giàn bán chìm (17%), Giàn neo đứng TLP (9,5),
rồi đến Trụ nổi Spar (6,5%).

 Từ những khả năng là khoan và khai thác dầu của các công trình biển mềm
nói chung và công trình bán chìm nói riêng cũng như có 1 giá thành không
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XD CT BIỂN & DẦU KHÍ THIẾT MINH TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC BÁN CHÌM TẠI MỎ ĐẠI HÙNG 110m NƯỚC


SVTH : H
Ồ

VĂN TH
ÌN

16

GVHD : TS.PH
ẠM HIỀN HẬU

M
SSV:815152


cao so với công trình cố định khi hoạt động ở vùng nước sâu như đã chứng
minh ở trên. Thì sau đây em sẽ tìm hiểu về mỏ Đại Hùng , nơi mà em thiết
kết, tính toán hệ thống dây neo của giàn khoan bán chìm FPU_DH1.
1.5. Tìm hiểu về mỏ và giàn khoan khai thác bán chìm Đại Hùng _01.
1.5.1. Giới thiệu mỏ Đại Hùng .
1.5.1.1. Vị trí mỏ .


Hình 1.7: Vị trí mỏ Đại Hùng.
1.5.1.2. Quy hoạch mỏ .

Mỏ Đại Hùng - giai đoạn II do PVEP Đại Hùng trực tiếp quản lý, điều hành có
tổng giá trị 57 triệu USD. Các hạng mục chính bao gồm: 02 đường ống mềm
(flexible flowline) 3 inch có chiều dài mỗi đường khoảng 2,2 km (bao gồm cả phần
động - dynamic riser) và các phụ kiện đi kèm từ giếng ngầm đa thân DH-6P&7P về
giàn FPU-DH1 qua phao trung gian mạn trước (FWD MDB); 01 đường điều khiển
(umbilical) có chiều dài khoảng 2,2 km (bao gồm cả phần động) và các phụ kiện đi
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XD CT BIỂN & DẦU KHÍ THIẾT MINH TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC BÁN CHÌM TẠI MỎ ĐẠI HÙNG 110m NƯỚC


SVTH : H
Ồ

VĂN TH

ÌN

17

GVHD : TS.PH
ẠM HIỀN HẬU
M
SSV:815152


kèm từ giếng ngầm đa thân DH-6P&7P về giàn FPU-DH1 qua phao trung gian
mạn trước (FWD MDB); 01 đường cáp ngầm (submarine cable) có chiều dài
khoảng 6,0 km (bao gồm cả phần động) và các phụ kiện đi kèm từ giàn đầu giếng
WHP-DH2 về giàn FPU-DH1 qua phao trung gian mạn sau AFT MDB; 02 đường
ống dẫn (flexible flowline) 6 inch có chiều dài mỗi đường khoảng 4,8 km (bao
gồm cả phần động - dynamic riser) và các phụ kiện đi kèm từ giàn đầu giếng
WHP-DH2 về giàn FPU-DH1 qua phao trung gian mạn sau (AFT MDB); bao gồm
cả phần thiết kế sơ bộ (FEED) cho đoạn tĩnh (static portion); 02 đường ống dẫn
(flexible flowline) 6 inch có chiều dài mỗi đường khoảng 2,3 km (bao gồm cả phần
động) và các phụ kiện đi kèm giàn FPU-DH1 đến phao CALM qua phao trung gian
mạn phải (Starboard MDB); Hạng mục này bao gồm cả việc tháo dỡ và neo giữ
tuyến 02 đường ống mềm cũ trên bề mặt đáy biển trong khu vực mỏ Đại Hùng.



Hình 1.8 : Sơ đồ quy hoạch mỏ Đại Hùng

1.5.2. Mô tả chung của quá trình hoạt động giàn khoan bán chìm FPU_DH1.

Giàn Đại Hùng 01 được xây dựng vào 1975 theo yêu cầu của Bộ Năng lượng

Anh, có dạng một giàn khoan di động với tên ban đầu là Deepsea Saga.
Tới năm 1984, do yêu cầu liên quan đến khoan khai thác được loại bỏ, giàn
được chuyển mục đích làm giàn cố định trong vùng Argy II/Duncan block 30/24
và đổi tên thành Deepsea Pioneer.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XD CT BIỂN & DẦU KHÍ THIẾT MINH TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC BÁN CHÌM TẠI MỎ ĐẠI HÙNG 110m NƯỚC


SVTH : H
Ồ

VĂN TH
ÌN

18

GVHD : TS.PH
ẠM HIỀN HẬU
M
SSV:815152


Năm 1994 việc sửa chữa lại Deepsea Pioneer bao gồm việc nâng cấp hệ thống
neo, thay thế hệ thống thủy lực kiểm soát giếng ngầm, đại tu và sửa chữa các thiết
bị hiện hữu và lắp đặt các thiết bị tiện ích, cung cấp hơi đốt. Vào thời điểm này
giàn được đổi tên thành Đại Hùng-01 (DH-01) và thuộc quyền sở hữu của BHPP.
Năm 1997, BHPP đã chuyển quyền sở hữu mỏ cho Petronas Carigali.
Xí nghiệp Liên doanh VIETSOPETRO nhận mỏ từ Petronas Carigali vào tháng
02/1999.

Phương tiện sử dụng cho khai thác dầu khí là một cụm khai thác nổi (FPU) được
nối tới sáu giếng ngầm bằng các đường ống mềm. Thường năm giếng dung cho
khai thác, một giếng dung cho ép nước.
FPU của mỏ Đại Hùng được đăng ký tên Đại Hùng 01 (DH-01).
Ba giếng đầu tiên ( DH-1P, DH-2P, DH-3P) nằm thành một cụm ở dưới FPU,
trong đó DH-2P đã được chuyển thành một giếng ép nước vào tháng 7/1995. Ba
giếng còn lại ( DH-4P, DH-4X, DH-5P) là những giếng ở xa hơn. Những giếng này
được đặt cách FPU theo thứ tự là 1895m, 2165m, 2251m, và được phục vụ nhờ
một tàu công tác riêng biệt.
Các giếng ngầm được thiết kế với tuổi thọ 15 năm.
Giàn Đại Hùng 01 như đã mô tả ở trên là 1 giàn bán chìm thiết kế kiểu Aker H-3.
Giàn đã được sủa đổi từ cấu hình của Biển Bắc để phù hợp với các yêu cầu của
vùng mỏ Đại Hùng, nơi mà nó được neo vĩnh viễn cho đến nay.
Tuy nhiên việc cải biến của hệ thống FPU đã được cố gắng giảm thiểu tối đa.
Chúng chủ yếu được tập trung vào hệ thống neo, thẩm định lại kết cấu, những kết
nối của các đường ống ngầm và trung tâm với kết cấu, lọai bỏ các phương tiện
nâng bằng gas, thiết kế và xây dựng lại các thiết bị thu gom đầu vào, và một số cải
biến các thiết bị đốt khí và xuất dầu để điều tiết tốc độ khai thác.
Dầu và khí có thế được khai thác từ giếng ngầm hoàn thiện qua tám ống dẫn
75mm NB (hai ống cho mỗi giếng) tới DH1-FPU.
Dầu thô được xử lý ổn định trên DH1-FPU sau đó dẫn vào kho chứa nổi hoặc tàu
chứa dầu thô (FSO) liên kết nối tiếp nhau qua phao neo ( CALM).
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XD CT BIỂN & DẦU KHÍ THIẾT MINH TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC BÁN CHÌM TẠI MỎ ĐẠI HÙNG 110m NƯỚC


SVTH : H
Ồ

VĂN TH
ÌN

19

GVHD : TS.PH
ẠM HIỀN HẬU
M
SSV:815152


Dầu thô có thể được chuyển tới phao nổi (CALM) qua 2 ống ngầm chuyên dụng
150mm NB, và sau đó từ phao nổi chuyển đến tàu chứa FSO bằng một ống nổi
150mm NB.
Phần lớn khí thu được bị đốt cháy, do DH1 không được trang bị những thiết bị
nâng chạy bằng khí.
Tốc độ khai thác hiện giờ xấp xỉ là 11.000 thùng/ ngày.


Hình 1.9: Giàn khoan bán chìm FPU-DH1 mỏ Đại Hùng

1.6. Mục tiêu nghiên cứu đồ án .
1.6.1. Lý do nghiên cứu đồ án .
Nhiệm vụ cấp bách hiện nay được đặt ra cho chúng ta là: Phải tiếp cận nhanh
chóng các kỹ thuật và công nghệ thiết kế, xây dựng các công trình biển ở độ sâu
nước 200 m và lớn hơn để đáp ứng nhu cầu khai thác tài nguyên dầu khí nước sâu
trên thềm lục địa VN.
Mặt khác em thấy các lợi ích đã được chứng minh từ các giàn khoan bán chìm
khác đang hoạt động trên kháp thế giới là :
Ưu điểm về kỹ thuật : thay thế hệ thống đường ống ngầm để vận chuyển dầu tới

nơi xuất ;
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XD CT BIỂN & DẦU KHÍ THIẾT MINH TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC BÁN CHÌM TẠI MỎ ĐẠI HÙNG 110m NƯỚC


SVTH : H
Ồ

VĂN TH
ÌN

20

GVHD : TS.PH
ẠM HIỀN HẬU
M
SSV:815152


Lợi ích kinh tế: các mỏ khai thác xa bờ ; các mỏ qui mô nhỏ => giải pháp : tái sứ
dụng ; khai thác sớm ;
Lợi ích chính trị: không phụ thuộc vào các hệ thống lắp đặt trên bờ, nơi mà chịu
sự giám sát của các nhà cầm quyền địa phương tại các nước có chế độ chính trị
không ổn định.
Đáp ứng được nhiệm vụ trên thì giàn khoan, khai thác bán chìm là một trong
nhưng công trình biển mềm đáp ứng tốt yêu cầu đặt ra.
Vậy nên được sự hướng dẫn của T.S. Phạm Hiền Hậu thì em đã nghiên cứu và
thiết kế kỹ thuật hệ thống neo giàn khoan, khai thác bán chìm tại mỏ Đại Hùng
110m nước.

1.6.2. Bố cục đồ án .
Nội dung đồ án được trình bày trong các chương sau .
 Chương I : tổng quan .
 Chương II: số liệu thiết kế .
 Chương III: cơ sơ lý thuyết tính toán .
 Chương IV: tính toán hệ thống neo.
 Chương V: quy trình thi công.
 Chương VI: công tác an toàn lao động.
 Để tính toán toán thiết kế kỹ thuật hệ thống neo giàn khoan, khai thác bán chìm Đại
Hùng_01. Em đã sử dụng công thức gần đúng để tính toán và thiết kế .






TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XD CT BIỂN & DẦU KHÍ THIẾT MINH TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC BÁN CHÌM TẠI MỎ ĐẠI HÙNG 110m NƯỚC


SVTH : H
Ồ

VĂN TH
ÌN

21

GVHD : TS.PH

ẠM HIỀN HẬU
M
SSV:815152


CHƯƠNG II : CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN
2.1. Cơ sở lý thuyết dùng cho phương pháp mô hình hóa bằng chương trình tính.
Hiện tượng sóng nhiễu xạ và sóng bức xạ .
- Sóng nhiễu xạ là khi công trình không chuyển động nhưng có trường sóng
tới đập vào công trình .
- Sóng bức xạ là khi không có sóng tới tác động vào công trình môi trường
nước lặng nhưng do kích thước công trình lớn nên khi công trình di chuyển
tạo ra sóng. Trong thực tế là tổng hợp của cả hai bài toán sóng nhiễu xạ cộng
bức xạ.
2.1.1. Đặt bài toán hàm thế vận tốc của chất lỏng xung quanh công trình .
Công trình nổi có neo giữ là vật thể khối lớn, do đó hàm thế vận tốc của chất
lỏng xung quanh công trình dao động được tìm dưới dạng sau :
)t,z,y,x()t,z,y,x()t,z,y,x()t,z,y,x(
Rdi









ti
Rdi

e)uuu(

 (2.1)
trong đó:

ti
ii
eu

  hàm thế vận tốc của sóng tới ;

ti
dd
eu

  hàm thế vận tốc của sóng nhiễu xạ ;

ti
RR
eu

  hàm thế vận tốc của sóng bức xạ ;

Rdi
u,u,u  tương ứng là biên độ của hàm thế sóng tới, sóng nhiễu xạ
và sóng bức xạ (chỉ phụ thuộc vào toạ độ x, y, z) ;


- tần số góc của sóng tới ; t - biến thời gian ;
1i



- số phức
2.1.2. Bài toán nhiễu xạ bức xạ - bức xạ bậc nhất .
Hàm thế bậc nhất được chia thành các thành phần sau :
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XD CT BIỂN & DẦU KHÍ THIẾT MINH TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC BÁN CHÌM TẠI MỎ ĐẠI HÙNG 110m NƯỚC


SVTH : H
Ồ

VĂN TH
ÌN

22

GVHD : TS.PH
ẠM HIỀN HẬU
M
SSV:815152


Ф
(1)
= Ф
I
(1)


+ Ф
P
(1)

= Ф
I
(1)

+ Ф
d
(1)

+ Ф
r
(1)

(2.2)
Hàm thế vận tốc được hợp thành bởi:
- Một hàm thế của sóng tới Ф
I
thể hiện trạng thái biển cách xa vật thể ;
- Một hàm thế nhiễu xạ Ф
d
thể hiện dòng chảy thế xung quanh vật thể được
giữ cố định trong môi trường sóng tới;
- Một hàm thế bức xạ Ф
r
thể hiện dòng chảy sinh ra bởi chuyển động của vật
thể trong môi trường nước lặng, không có sóng tới.
2.1.2.1. Hàm thế bậc nhất của sóng tới Ф




Hàm thế của sóng tới được đưa ra bởi một chuỗi các hàm thế cấu thành :


 








11
ti-
(1)
Ij
(1)
I
)sincos(sin
)(
e
j
jjjjj
j
j
j
j

j
tyxk
hchk
hzchkga
j





(2.3)
2.1.2.2. Hàm thế nhiễu loạn bậc nhất Ф
p
(1)

Ф
p
(1)
 hàm biên độ phức của hàm thế, là một hàm dừng điều hòa, có dạng :


t-i
e )( ),(
(1)
P
(1)
R
(1)
D
(1)

P


 MtM
(2.4)
Trong đó, hàm thế bức xạ còn được phân chia bởi sự chồng tuyến tính của 6
hàm thế, tương ứng với 6 bậc tự do của chuyển động của vật thể :





6
1
(1)
Rj
6
1
(1)
Rj
(1)
R
ti-
e
j
j
j
xi



(2.5)
Trong đó x
j
là thành phần thứ j của chuyển động x

của vật thể.
2.1.3. Bài toán nhiễu xạ - bức xạ bậc hai .
Chúng ta cũng có thể phân chia hàm thế bậc 2 :


ti
RDIRDIPI
mp
e
,)()()()()()()()()(
)(




222222222
(2.6)
Trong đó : 
p,m








2
) là các tần số cao (+) hoặc thấp (-) của bài toán bậc 2 ;




là các tần số của bài toán bậc nhất của sóng song sắc.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XD CT BIỂN & DẦU KHÍ THIẾT MINH TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC BÁN CHÌM TẠI MỎ ĐẠI HÙNG 110m NƯỚC


SVTH : H
Ồ

VĂN TH
ÌN

23

GVHD : TS.PH
ẠM HIỀN HẬU
M
SSV:815152


Sau đây ta sẽ nghiên cứu lần lượt từng hàm thế trong phương trình (2.6).
2.1.3.1. Hàm thế bậc hai của sóng tới Ф
I

(2)
.
Hàm thế bậc hai của sóng tới được coi là điều hòa phụ thuộc thời gian, có
dạng tổng quát sau:









2
0
(2)
nI
(2)
I
tin-
e
n


(2.7)
2.1.3.2. Hàm thế nhiễu loạn bậc hai Ф
P
(2)
.
Đối với sóng tiền định (sóng đều),Ф

Π
(2)
được chia làm 2 thành phần : 1 phần
không phụ thuộc vào thời gian t, không cần nghiên cứu, và 1 thành phần nhiễu, dao
động với tần số :


t-2i
e )()(),(
(2)
P
(2)
P0
(2)
P


 MMtM (2.8)
Ф
p
(2)
( M,τ) = Ф
D
(2)

+ Ф
R
(2)

(2.9)

Trong đó :
(2)
R
 là hàm thế bức xạ bậc 2, phải thỏa mãn hệ phương trình tương tự
như trường hợp bậc 1, chỉ có tần số là khác.
Ф
p
(2)
( M,τ) hàm thế nhiễu xạ bậc 2, được phân tích thành 2 thành phần :
(2)
DF
(2)
DL
(2)
D
 (2.10)
(2)
DL
 - Hàm thế liên quan trực tiếp đến bài toán bậc 1, đáp ứng điều kiện không
đồng nhất trên bề mặt tự do ;
(2)
DF
 - Hàm thế tự do, đáp ứng điều kiện đồng nhất trên bề mặt tự do.
2.1.4. Lực thủy động .
Lực thủy động biểu diễn dưới dạng ma trận :










(1) (2)
2
H H H H
Sc
F P N dS F F
 
    

( 2.11)

Trong đó P
H
là áp lực của lực thủy động ;
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XD CT BIỂN & DẦU KHÍ THIẾT MINH TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC BÁN CHÌM TẠI MỎ ĐẠI HÙNG 110m NƯỚC


SVTH : H
Ồ

VĂN TH
ÌN

24

GVHD : TS.PH
ẠM HIỀN HẬU
M
SSV:815152





)1(
H
F
là ma trận của lực thủy động bậc nhất;



)2(
H
F
là ma trận của lực thủy động hai.
2.1.4.1. Lực thủy động bậc nhất .
Lực thủy động bậc nhất được tính như sau:
   
dS
t
F
H
N
)1(
)1(







(2.12)
Lực này bao gồm các lực gây ra bởi sóng tới (lực Froude – Krilov) [F
HI
], các lực
nhiễu xạ [F
HD
] và lực bức xạ [F
R
], như trong lý thuyết thế năng đã nghiên cứu
trong mục trước:












)1()1()1()1()1()1(
RexRHDHIH

FFFFFF  (2.13)
 Lực Froude - Krilov
Các lực Froude - Krilov


)1(
HI
F
được tính bởi :
   





Sco
I
HI
dS
t
F N
1
1
)(
)(


(2.14)
Từ pt (2.14) ta thấy



)1(
HI
F
phụ thuộc vào hàm thế
)(1
I

, tức là chỉ phụ thuộc vào
sóng tới.
 Lực nhiễu xạ


)1(
HD
F

- Lực nhiễu xạ bậc nhất


)1(
HD
F
được tính như sau:
   
 
 







Sco
D
iwt
HDHD
dS
t
eFF N
1
11
)(
)()(


(2.15)
 Lực bức xạ


)1(
R
F

- Lực bức xạ bậc nhất


)1(
R
F

được tính như sau :
     
6)1(i ²N
6
1
6
1
)1(
)1(
)1(















j
ij
j
Sco

ti
Rjj
Sco
R
R
FdSNexdS
t
F




(2.16)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN XD CT BIỂN & DẦU KHÍ THIẾT MINH TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ KỸ THUẬT HT NEO GIÀN KHOAN KHAI THÁC BÁN CHÌM TẠI MỎ ĐẠI HÙNG 110m NƯỚC


SVTH : H
Ồ

VĂN TH
ÌN

25

GVHD : TS.PH
ẠM HIỀN HẬU
M
SSV:815152





txdSNtxdSNF
j
Sco
iRjj
Sco
iRjij

sin)(cos²)(
)1()1(


(2.17)
Trong đó
)(
)1(
Rj


và
)(
)1(
Rj



là các phần thực và phần ảo của hàm thế Ф
Rj
.
2.1.4.2. Lực thủy động bậc hai .
 Lực thủy động bậc hai gây ra bởi sóng song sắc (bichromatic)
Lực thủy động bậc hai được tính như sau:








)2()2(
2
)2(
1
)2(
RexexH
FFFF  (2.18)



)2(
1ex
F là phần thứ nhất của lực tác động bậc hai, chỉ phụ thuộc vào hàm thế
bậc nhất.




)2(
2ex
F là phần thứ hai của lực tác động bậc hai, phụ thuộc vào hàm thế bậc
hai của sóng tới và của sóng nhiễu xạ:
Lực bức xạ bậc hai


)2(
R
F
:



















xBimxBxmF
R
 )()²(
2121
)2()2()2(




(2.19)
Trong đó


m và


B tương ứng là các ma trận khối lượng nước kèm và ma trận cản .
2.1.4.3. Lực bậc 2 của sóng tần số thấp .
Lực này đạt được bởi việc tích phân của áp lực thủy động bậc 2 trên phần
ngập nước của vật thể.
Tổng lực tác động bậc hai tần số thấp như sau:


 
),(),(),( avec ),(
),( (t)
21
)2(
221
)2(

121
)2(
)
21
(
21
)2(
21
)
21
(
2121
)2(




exex
ti
ti
Fex
eaa
eaaT
FFFF
F







(2.20)
với T
F
= F
(2)
là hàm truyền bậc 2 (QTF) của lực tần số thấp bậc 2.
 Công thức tính gần đúng của Newman và Pinkster
- Công thức tính gần đúng của Newman (1974) :
Chỉ lấy số hạng đầu tiên F
0
(2)
của chuỗi khi 

tiến đến 
