Tìm hiều giàn tự nâng I Sơ lược 1) Khái niệm Giàn tự nâng là: giàn khoan di động, loại giàn chìm, nâng hạ chân đế khơng cần dùng phao 2) Lịch sử: Jack up chế tạo năm 1954 Người thiết kế Jack-up giới : Robert Gilmour LeTourneau (1888-1969) thiết kế cho Zapata Oil ( công ty George Herbert Walker Bush-tổng thống thứ 41 Mỹ) Trong lịch sử xuất loại Jack up phổ biến nhất: + Loại có dùng thép đặt đáy biển để đỡ gian khoan ( Mat type ) Dạng thường có chân dạng ống trụ với đường kính 8-12ft Khi giàn tới vị trí, nâng lên, tựa vào đáy biển áp lực lên đáy biển nhẹ hơn, thường nhỏ 500-600 psf (pound per square foot), hệ thống nâng thân lên mà khơng cần đặt tải giằng Bethlehem Steel Corp đóng mẫu nhiều vào khoảng 19501980 Ưu điểm chúng chế tạo dễ dàng với giá thành rẻ không để lại dấu vết địa điểm khoan Tuy nhiên chúng có nhược điển định sau: • Chúng dễ bị ảnh hưởng nhân tố đáy biển ( đáy biển buộc phải phẳng ) • Chúng di chuyển chậm ống thân lớn cần nhiều tàu kéo Chân chống dễ bị mài mòn chân vịt • Hạn chế mở kho chứa • Dễ bị lật sóng to gió mạnh • Chỉ đạt khoảng 250-275 ft tối đa Do nhược điểm mà gần chúng vào quên lãng + Loại chân đế độc lập ( Idependent-leg type) đa số giàn tự nâng thuộc loại cho dù có nhiều mẫu thiết kế khác ( Ở Việt Nam có giàn tự nâng Vietsov, PVD, đóng mới- thuộc loại ) Hiện giới có khoảng ( ) giàn tự nâng, số liệu cập nhật ngày ( ) có ( %) hoạt động ( %) đóng sửa chữa,hốn cải ( %) q trình chờ hợp đồng… + Ngồi có số loại Jack up khơng phải giàn khoan, mà Jack up lift boat Qua trinh dài phát triển cải tiến có số giàn tự nâng hoạt động mực nước sâu 500625 ft Giàn tự nâng có mục đích sử dụng sau:  Khoan thăm dò  Khoan khai thác  Sửa giếng  Cứu hộ  Vận chuyển  Thăm dò (xem clip) II Ưu điểm- nhược điểm 1) Ưu điểm a) Chi phí đóng thấp Điều dễ thấy kết cấu Giàn tự nâng tương đối đơn giản, không yêu cầu kết cấu kiểm soát ổn định vận hành loại giàn bán chìm hay tàu khoan b) Dễ dàng cải tiến, nâng cấp Việc nâng cấp hay cải tiến giàn dễ dàng việc tăng độ cao chân giàn, thay thiết bị khoan, thiết bị nâng… c) Di chuyển tương đối nhanh ổn định Di chuyển tàu kéo ( thường tàu, tốc độ tương đối nhanh ) (xem clip Một giàn khoan di động, di chuyển qua eo biển Bosphorus vận tốc 5knot/m, tốc độ gió 10kmp giời tới biển đen.) d) Chi phí khoan thấp Việc có + cần người vận hành + khơng tốn chi phí neo giữ + không cần thiết bị subsea khoan 2) Nhược điểm a) Giới hạn chiều sâu nước III Chiều sâu lớn mà giàn tự nâng đạt khoảng 600ft b) Phụ thuộc vào điều kiện đáy biển Điều kiện đáy biển khơng tốt, gây cố, an toan trình nâng thả c) Khơng chắn, dễ xảy cố, chi phí đảm bảo an tồn lớn Do kết cấu, giàn tự nâng chống chịu với điều kiện gió bão hay sóng biển lớn Điều kiện thời tiết cực đoan gây hỏng lật giàn khoan Cấu tạo nguyên lý hoạt động 1) Thân Là kết cấu có dạng vỏ, thường có cấu tạo hình tam giác Kết cấu vỏ bao gồm: Sàn trên, sàn dưới, sàn trung gian, sàn thao tác, vách bao xung quanh, vách dọc thép kết cấu dầm, xương gia cường Thân chia làm nhiều khoang gồm:  Buồng máy  Buồng bơm bùn  Buồng máy phụ  Kho chưa dụng cụ thiết bị  Các két chứa DDK  Các két nước dằn  Các két nước sinh hoạt Trên mặt boong chính( sàn bố trí hệ thống đường ống, đường dẫn dịch chuyển,tháp khoan, hệ thống bơm, hệ thống cẩu, khu nhà trực thăng… Khối nhà giàn Tam Đảo 01 (chụp từ tháp khoan) 2) Chân giàn Chân giàn khoan chế tạo thép cường độ cao có kết cấu kiểu giằng liên kết với nhau.Chân giàn có thêm dạng cho trình nâng hạ, dùng cấu truyền bánh răng-thanh Chân giàn có khả chịu dòng chảy, chịu sức gió, chịu sóng 3) Chân giàn khoan Tam Đảo 03 Cụm tháp khoan Cụm tháp khoan tổ hợp kết cấu-thiết bị quan trọng giàn khoan tự nâng Cụm tháp khoan gồm: Hệ thống dầm, kết cấu đỡ sàn khoan, sàn khoan hệ thống trượt  Hệ thống trượt dầm có nhiệm vụ trượt tháp khoan tới vị trí cần khoan (theo phương dọc)  Hệ thống trượt sàn khoan, có nhiệm vụ trượt tháp khoan theo phương ngang  Sàn khoan có nhiệm vụ nâng đỡ tháp khoan vật tư, thiết bị phục vụ công tác khoan  Tháp khoan: phục vụ công tác khoan ( cấu trượt sử dụng cấu truyền động khí, bánh răng-thanh răng, lực đẩy tới khoảng 120 tấn, tốc độ trượt khoảng 2m/phút) 4) Nguyên lý hoạt động Khi đưa giàn tới vị trí cần khoan phương tiện kéo ta tiến hanh hạ chân giàn xuống biển ( vị trí ta hạ chân giàn cần khảo sát trước tới chiều sâu gấp 1,2 lần chiều sâu dự kiến Sau hạ chân xong ta tiến hành nâng sàn công tác lên chiều cao thiết kế để làm việc Trong trinh này, việc nạp trước tải trọng bắt buộc để đưa chân đế vào đáy biển trước thân kéo lên khỏi mặt nước Trong suốt trình, giàn tự nâng dễ dàng gặp nguy hiểm từ thời tiết việc lún không chân đế, ví dụ: chân phá vỡ qua bề mặt cứng, đặt chân khác vào momen uốn lớn Thơng thường, sóng biển vào khoảng 5-8 ft nâng thân lên Nếu thân chòng chành, lắc lư, dập dềnh tới mức mà chân giàn gắn với đáy biển đặc biệt chặt, chân đế bị phá hủy Trình tự nạp tải trọng thường tiến hành theo giai đoạn, với việc thân khơng cao q 5ft so với mực nước biển để bảo vệ an toàn khỏi việc lún không chân đế Nếu đáy biển mềm chứa sét thường khơng phải tiến hành q lần, khoảng từ 7-12 tiếng Hệ thống bơm bơm nước biển vào thùng chứa nước giằng, tăng trọng lượng cho thân đưa chân giàn vào đáy biển trình tiếp tục chân giàn tiến sâu đáy biển quan niệm để đưa chân đế lần dự đốn gặp khó khăn Tuy nhiên hệ có có khả đặt tải lần, với nâng đủ mạnh để nâng toàn giàn với nước giằng lần chịu ảnh hưởng từ thời tiết qua đó, chấp nhận giàn tự nâng dễ bị phá hủy trình nâng (kết thúc việc xem clip đặt câu hỏi) *** bonus sáng tạo giàn tự nâng Vietsov PetroTimes) - Hằng năm, nhiều cơng trình ngành Dầu khí tơn vinh thành tích lao động sáng tạo, mà lực lượng nòng cốt niên Vừa qua, cơng trình Đồn TNCS Hồ Chí Minh Tập đồn Dầu khí Quốc gia Việt Nam Trung ương đoàn vinh danh Festival “sáng tạo trẻ” toàn quốc lần thứ VI, năm 2013 Tại giàn khoan Tam Đảo 02 Cơng trình “Mở rộng sàn CTU tăng giới hạn khoan thăm dò cho giàn khoan Tam đảo 02” đoàn viên Lương Xuân Mạnh, Viện Nghiên cứu Khoa học, Liên doanh Việt - Nga (Vietsovpetro) đánh giá cao Từ tháng 8/2010, giàn Tam Đảo 02 giàn khoan tự nâng Vietsovpetro sử dụng vào việc khoan thăm dò, khai thác sửa giếng vùng biển có độ sâu lên đến 115m nước Q trình khoan thăm dò, định tâm ống khoan thực sàn đỡ thiết bị căng ống chống CTU (Conductor Tensioner Unit) hay gọi sàn CTU Cấu tạo sàn CTU giàn Tam Đảo 02 gồm hai sàn chính: Sàn cố định liên kết với vách tàu khớp lề treo Sàn di động trượt giàn cố định để tăng vị trí khoan thăm dò giàn Thi công hạng mục cửa nhận nước Nhà máy Nhiệt điện Vũng Áng Nhược điểm sàn CTU nhận thấy: chiều dài giàn Tam Đảo-02 khoan giếng xa 22,7m với khả sàn CTU khoan giếng xa 10,527m Do thời tiết hệ thống định vị, việc di dời giàn tự nâng thiết bị nặng gần hai chục ngàn vào xác đến 1m khó khăn Thực tế vào tọa độ, chống chân lên lấy cân lại giàn sai số lên đến 1m Lúc việc hạ lại giàn để lấy lại tọa độ xác khơng thể Vì việc tăng khả vươn xa cho CTU để khoan tọa độ di dời vào giếng để khoan cần thiết Chính vấn đề này, tác giả đưa giải pháp nối dài dầm sàn CTU để mở rộng giới hạn khoan thăm dò giàn mà không ảnh hưởng tới kết cấu ban đầu sàn CTU Giải pháp đưa thiết kế dầm nối dài cho sàn di động Dầm nối dài phải đáp ứng yêu cầu thực tiễn đảm bảo khả làm việc an tồn q trình khoan Dầm nối dài tổ hợp từ thép có bề dày lớn 40mm Với dầm nối dài này, sàn khoan thăm dò giàn Tam Đảo 02 khoan thêm dãy giếng theo tiêu chuẩn an tồn Vietsovpetro Có thể thấy hiệu kinh tế rõ từ sáng tạo Không cần phải dịch giàn để khoan giếng khoan khoan giếng có kết cấu định vị đầu giếng ngầm (Sub-sea template) mà thi công vị trí xa Từ khắc phục tốn công việc dịch giàn Mở rộng giới hạn khoan thăm dò cho giàn Tam Đảo 02 từ 6,98m đến 13m Từ tăng khả cho việc di chuyển vào vị trí giếng khoan Sau áp dụng sáng kiến tiết kiệm chi phí cho ngày di chuyển giàn để đưa giàn vào vị trí 774.230USD Tiết kiệm chi phí thuê tàu lặn, kéo, rải neo… 333.360USD Như tổng số tiền tiết kiệm thời gian ngày di dời giàn 1.107.590USD Ngồi ra, sáng kiến góp phần quan trọng để giàn Thỏ Trắng đưa vào hoạt động vào ngày 29/6/2013 vượt kế hoạch 15 ngày góp phần chặn đà suy giảm sản lượng dầu khai thác Vietsovpetro năm 2013 Sản phẩm “Mở rộng sàn CTU tăng giới hạn khoan thăm dò cho giàn Tam Đảo 02” thể tính sáng tạo, tinh thần dám nghĩ, dám làm hệ trẻ Vietsovpetro Sáng kiến áp dụng cho giàn có kết cấu sàn CTU tương tự giàn Tam Đảo 02 (ví dụ: giàn Tam Đảo 01, Tam Đảo 03 ) cần mở rộng vị trí khoan cơng tác khoan tìm kiếm, thăm dò dầu khí ... Idependent-leg type) đa số giàn tự nâng thuộc loại cho dù có nhiều mẫu thiết kế khác ( Ở Việt Nam có giàn tự nâng Vietsov, PVD, đóng mới- thuộc loại ) Hiện giới có khoảng ( ) giàn tự nâng, số liệu cập... đồng… + Ngồi có số loại Jack up giàn khoan, mà Jack up lift boat Qua trinh dài phát triển cải tiến có số giàn tự nâng hoạt động mực nước sâu 500625 ft Giàn tự nâng có mục đích sử dụng sau: ... thấy kết cấu Giàn tự nâng tương đối đơn giản, không yêu cầu kết cấu kiểm soát ổn định vận hành loại giàn bán chìm hay tàu khoan b) Dễ dàng cải tiến, nâng cấp Việc nâng cấp hay cải tiến giàn dễ dàng