Chương 1 GIỚI THIỆU TUYẾN ỐNG DẪN DẦU TỪ RP2 – UBN3 1. Giới thiệu công trình Đường ống ngầm dẫn dầu từ RP2 – UBN3 thuộc mỏ Rồng, là tuyến đường ống được thiết kế và xây dựng bằng ống thép Ø323.9 mm theo tiêu chuẩn API – 5LGr – X60 dùng để vận chuyển dầu giữa RP2 và UBN3 với lưu lượng đến 7500 T/ngày – đêm. Việc thi công tuyến ống ngầm dẫn dầu được thực hiện trên tàu Côn Sơn với chiều dài ống là 24m (đây là ống đôi được tổ hợp từ 2 ống đơn 12m đã được bọc compozit và được tổ hợp trước ở trên bờ). Chiều dài của tuyến ống ngầm được thi công là 8500 m.
Hệ số không phụ thuộc vào thời tiết dành cho tàu Côn Sơn khi làm việc tương đương K = 2.4 theo quy chế của SP – 25. Thiết kế xây dựng hoàn toàn được thực hiện dựa theo yêu cầu kỹ thuật về đường ống ngầm. Các đặc trưng khí hậu khu vực thi công tuyến ống Trong vùng biển Việt Nam nói chung hàng năm có hàng chục cơn bão lớn nhỏ thường tập trung từ tháng 6 đến tháng 10. Đối với những cơn bão lớn sóng có thể cao tới 9 ÷ 10m, vận tốc gió đạt tới 40 ÷ 50m/s.
Vùng biển thi công tuyến ống vào mùa đông gió có hướng Đông Bắc, gió hơi lớn từ tháng 11 đến tháng 3. Từ tháng 4 đến tháng 5 gió thay đổi chiều nhiều hướng khác nhau. Căn cứ và dựa theo quy chế SP 25-88 (chất lượng các ngày làm việc của các tàu Trường Sa, Côn Sơn và Hoàng Sa đối với Gió – Sóng trong khu vực mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng), dựa vào đặc tính thời tiết của vùng mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng thì thuận lợi nhất cho các tàu thực hiện rải và lắp đặt ống từ tháng 4 đến tháng 5 và từ tháng 9 đến tháng 10. Nguyễn Tiến Dũng 3 Thiết bị dầu khí K50 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ – Địa Chất Bảng 1.1 Các thành phần sóng và dòng chảy ở khu vực xây dựng Kích STT Các đặc tính Ký hiệu Đơn vị thước 1 Chiều cao sóng trung bình H m 5.6 2 Chu kỳ Tp Giây 10.4 3 Chu kỳ trung bình của bước sóng τ Giây 9.8 4 Chiều dài trung bình của sóng λ m 147.7 5 Chiều cao sóng trung bình 13% H13% m 8.7 6 Chiều dài sóng đỗ Η0,1% m 9.6 Vận tốc sóng lớn nhất theo 7 Vt m/giây 1.37 phương ngang Vận tốc dòng chảy lớn nhất trên 8 Vn m/giây 2.24 bề mặt Góc giữa trục của tuyến ống và 9 φv Độ 58 hướng sóng chính Góc giữa trục của tuyến ống và 10 φt Độ 58 hướng dòng chảy Vận tốc gió lớn nhất được lập lại 11 ω m/giây 45.8 1 lần với 25 năm trong 10 phút 1.3 Các đặc trưng thiết kế của tuyến ống Nhiệt độ và áp suất của tuyến ống ngầm dẫn dầu đến UBN3 được thực hiện tính toán bằng chương trình tính toán PICAL.
Nhiệt độ ở đầu của tuyến ống ngầm tương đương 500C. Các áp lực tính toán được thực hiện dựa trên nhiệm vụ thiết kế và kế hoạch thi công. Các kết quả đặc trưng của tuyến ống dẫn dầu đã được lập thành bảng sau: Nguyễn Tiến Dũng 4 Thiết bị dầu khí K50 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ – Địa Chất Bảng 1.2 Kết quả đặc trưng của tuyến ống xây dựng STT Các đặc trưng Đơn vị Kích thước 1 Đường kính ngoài và độ dầy của tuyến ống mm 323.9 2 Tổng chiều dài của tuyến đường ống ngầm m 8500 3 Lưu lượng vận chuyển T/ ng.đêm 7500 4 Độ dầy bọc ống (compozit/ bọc tổng hợp) mm 35/41 0 5 Nhiệt độ ở đầu tuyến ống (RP2) C 50 0 6 Nhiệt độ thấp nhất trên tuyến ống C 22 7 Tốc độ lớn nhất của dòng chảy trong ống m/giây 1.37 8 Áp suất ở đầu tuyến ống kG/cm2 40 9 Áp suất trung chuyển kG/cm2 10.38 10 Áp suất ở cuối tuyến ống kG/cm2 29.62 0 11 Nhiệt độ ở cuối tuyến ống C 47 Quá trình xây dựng và thiết kế tuyến ống ngầm trên biển phụ thuộc vào áp lực bơm đẩy của thiết bị và áp suất bên trong (áp suất làm việc). Từ đó mới tính toán được độ dầy của tuyến ống cần thiết kế.4 Tìm hiểu vật liệu Compozit Vật liệu composite, còn gọi là Vật liệu compozit hay composite là vật liệu tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhau tạo lên vật liệu mới có tính năng hơn hẳn các vật liệu ban đầu, khi những vật liệu này làm việc riêng rẽ.
Những vật liệu compozit đơn giản đã có từ rất xa xưa. Khoảng 5000 năm trước công nguyên con người đã biết trộn những viên đá nhỏ vào đất trước khi làm gạch để tránh bị cong vênh khi phơi nắng. Và điền hình về compozit chính là hợp chất được dùng để ướp xác của người Ai Cập. Chính thiên nhiên đã tạo ra cấu trúc composite trước tiên, đó là thân cây gỗ, có cấu trúc composite, gồm nhiều sợi xenlulo dài được kết nối với nhau bằng licnin.
Kết quả của sự liên kết hài hoà ấy là thân cây vừa bền và dẻo- một cấu trúc composite lý tưởng. Người Hy Lạp cổ cũng đã biết lấy mật ong trộn với đất, đá, cát sỏi làm vật liệu xây dựng. Và ở Việt Nam, ngày xưa truyền lại cách làm nhà bằng bùn Nguyễn Tiến Dũng 5 Thiết bị dầu khí K50 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ – Địa Chất trộn với rơm băm nhỏ để trát vách nhà, khi khô tạo ra lớp vật liệu cứng, mát về mùa hè và ấm vào mùa đông. Mặc dù composite là vật liệu đã có từ lâu, nhưng ngành khoa học về vật liệu composite chỉ mới hình thành gắn với sự xuất hiện trong công nghệ chế tạo tên lửa ở Mỹ từ những năm 1950.
Từ đó đến nay, khoa học công nghệ vật liệu composite đã phát triển trên toàn thế giới và có khi thuật ngữ "vật liệu mới" đồng nghĩa với "vật liệu composite".1 Thành phần và cấu tạo Nhìn chung, mỗi vật liệu composite gồm một hay nhiều pha gián đoạn được phân bố trong một pha liên tục duy nhất. (Pha là một loại vật liệu thành phần nằm trong cấu trúc của vật liệu composite.) Pha liên tục gọi là vật liệu nền (matrix), thường làm nhiệm vụ liên kết các pha gián đoạn lại. Pha gián đoạn được gọi là cốt hay vật liệu tăng cường (reinforcement) được trộn vào pha nền làm tăng cơ tính, tính kết dính, chống mòn, chống xước. * Thành phần cốt Nhóm sợi khoáng chất: sợi thủy tinh, sợi cacbon, sợi gốm; nhóm sợi tổng hợp ổn định nhiệt: sợi Kermel, sợi Nomex, sợi Kynol, sợi Apyeil.
Các nhóm sợi khác ít phổ biến hơn: sợi gốc thực vật (gỗ, xenlulô): giấy, sợi đay, sợi gai, sợi dứa, sơ dừa,.; sợi gốc khoáng chất: sợi Amiăng, sợi Silic,.; sợi nhựa tổng hợp: sợi polyeste (tergal, dacron, térylène, .; sợi kim loại: thép, đồng, nhôm,. Sợi thuỷ tinh Sợi thủy tinh, được kéo ra từ các loại thủy tinh kéo sợi được (thủy tinh dệt), có đường kính nhỏ vài chục micro mét. Khi đó các sợi này sẽ mất những nhược điểm của thủy tinh khối, như: giòn, dễ nứt gẫy, mà trở nên có nhiều ưu điểm cơ học hơn. Thành phần của thủy tinh dệt có thể chứa thêm những khoáng chất như: silic, nhôm, magiê,.
tạo ra các loại sợi thủy tinh khác nhau như: sợi thủy tinh E (dẫn điện tốt), sợi thủy tinh D (cách điện tốt), sợi thủy tinh A (hàm lượng kiềm cao), sợi thủy tinh C (độ bền hóa cao), sợi thủy tinh R và sợi thủy tinh S (độ bền cơ học cao). Loại thủy tinh E là loại phổ biến, các loại khác thường ít (chiếm 1%) được sử dụng trong các ứng dụng riêng biệt. Sợi Bazan Sợi hữu cơ * Các loại sợi hữu cơ phổ biến: Nguyễn Tiến Dũng 6 Thiết bị dầu khí K50 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ – Địa Chất Sợi kenvlar cấu tạo từ hợp chất hữu cơ cao phân tử aramit, được gia công bằng phương pháp tổng hợp ở nhiệt độ thấp (-10 °C), tiếp theo được kéo ra thành sợi trong dung dịch, cuối cùng được sử lý nhiệt để tăng mô đun đàn hồi. Sợi kenvlar và tất cả các sợi làm từ aramit khác như: Twaron, Technora,.
có giá thành thấp hơn sợi thủy tinh như cơ tính lại thấp hơn: các loại sợi aramit thường có độ bền nén, uốn thấp và dễ biến dạng cắt giữa các lớp. - Sợi Cacbon Sợi cacbon chính là sợi graphit (than chì), có cấu trúc tinh thể bề mặt, tạo thành các lớp liên kết với nhau, nhưng cách nhau khoảng 3,35 A°. Các nguyên tử cacbon liên kết với nhau, trong một mặt phẳng, thành mạng tinh thể hình lục lăng, với khoảng cách giữa các nguyên tử trong mỗi lớp là 1,42 A°. Sợi cacbon có cơ tính tương đối cao, có loại gần tương đương với sợi thủy tinh, lại có khả năng chịu nhiệt cực tốt.
- Sợi Bor Sợi Bor hay Bore (ký hiệu hóa học là B), là một dạng sợi gốm thu được nhờ phương pháp kết tủa. Sản phẩm thương mại của loại sợi này có thể ở các dạng: dây sợi dài gồm nhiều sợi nhỏ song song, băng đã tẩm thấm dùng để quấn ống, vải đồng phương. - Sợi Cacbua Silic Sợi Cacbua Silic (công thức hóa học là: SiC) cũng là một loại sợi gốm thu được nhờ kết tủa. - Sợi kim loại - Sợi ngắn và các hạt phân tán - Cốt vải Cốt vải là tổ hợp thành bề mặt (tấm), của vật liệu cốt sợi, được thực hiện bằng công nghệ dệt.
Các kỹ thuật dệt vải chuyền thống thường hay dùng là: kiểu dệt lụa trơn, kiểu dệt xa tanh, kiểu dệt vân chéo, kiểu dệt vải mô đun cao, kiểu dệt đồng phương. Kiểu dệt là cách đan sợi, hay còn gọi là kiểu chéo sợi. Kỹ thuật dệt cao cấp còn có các kiểu dệt đa phương như: bện, tết, và kiểu dệt thể tích tạo nên vải đa phương.2 Phân loại vật liệu composite Vật liệu composite polyme Vật liệu composite cacbon-cacbon Vật liệu composite gốm Nguyễn Tiến Dũng 7 Thiết bị dầu khí K50 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Mỏ – Địa Chất Vật liệu composite kim loại Vật liệu composite tạp lai * Theo bản chất vật liệu nền và cốt Composite nền hữu cơ: composite nền giấy (cáctông), composite nền nhựa, nền nhựa đường, nền cao su (tấm hạt, tấm sợi, vải bạt, vật liệu chống thấm, lốp ô tô xe máy),.