Đồ án tốt nghiệp Trường: Đại học Mỏ Địa Chất
LỜI NÓI ĐẦU
Ngành dầu khí Việt Nam tuy còn non trẻ, với hơn 30 năm xây dựng và
phát triển nhưng đã sớm khẳng định vị trí của nó trong nền kinh tế quốc dân,
cho tới nay dầu khí vẫn luôn được coi là ngành kinh tế mũi nhọn. Tuy nhiên
dầu khí Việt Nam chủ yếu là khai thác ngoài khơi, tập trung ở vùng thềm lục
địa phía Nam Việt Nam, độ sâu nước biển không lớn và trải dài trên diện tích
rộng. Hiện nay nguồn dầu khí khai thác tại các mỏ đang giảm dần, Tập Đoàn
dầu khí Quốc gia Việt Nam vẫn đang tiếp tục tìm kiếm, thăm dò và phát hiện
các mỏ mới.
Một trong những lĩnh vực của nền công nghiệp dầu khí hiện đang rất
được quan tâm đó là vận chuyển dầu khí. Nó là khâu quan trọng nối liền khai
thác với chế biến và tiêu thụ, mà quá trình phát triển gắn liền với quá trình
khai thác dầu khí. Đặc thù chung trong việc khai thác dầu khí ở nước ta là các
giếng khai thác ở xa ngoài biển nên việc đưa dầu khí vào đất liền đòi hỏi một
hệ thống đường ống dẫn lớn và yêu cầu làm việc hiệu quả, độ tin cậy cao. Với
điều kiện khai thác như vậy thì việc thi công, lắp đặt các hệ thống đường ống
dẫn dầu khí ngoài biển trở nên hết sức khó khăn, phức tạp. Việc tính toán
công nghệ cho đường ống dẫn ngoài khơi trở nên cấp thiết hơn lúc nào hết.
Xác định được tính cấp thiết và tầm quan trọng đó, em đã tiến hành xây dựng
đồ án tốt nghiệp với nội dung là: “Tính toán công nghệ cho đường ống nội
mỏ Bạch Hổ”.
Được sự gợi ý và hướng dẫn của ThS Đào Thị Uyên cùng các thầy cô
trong Bộ môn Thiết bị dầu khí và Công trình, em đã chọn đề: “Tính toán
công nghệ cho tuyến ống dẫn khí từ giàn công nghệ trung tâm CTP2 đến
giàn nén khí trung tâm CKP mỏ Bạch Hổ”.
Đồ án gồm 4 chương như sau:
Chương 1: Giới thiệu chung về mỏ Bạch Hổ.
Chương 2: Các bước cơ bản xây dựng một tuyến ống.
Chương 3: Tính toán công nghệ cho tuyến ống dẫn khí từ giàn công
nghệ trung tâm CTP2 đến giàn nén khí trung tâm CKP mỏ Bạch Hổ.

Đồ án tốt nghiệp Trường: Đại học Mỏ Địa Chất
Hình 1.1. Tiềm năng dầu khí tại các mỏ trầm tích của Việt Nam
Tổng tiềm năng dầu khí tại các bể trầm tích: Sông Hồng, Phú Khánh,
Nam Côn Sơn, Cửu Long, Malay - Thổ Chu, Vùng Tư Chính - Vũng Mây
đã được xác định tiềm năng và trữ lượng đến thời điểm này là từ 0,9 đến 1,2
tỷ tấn dầu và từ 2100 đến 2800 tỷ m
3
khí. Trữ lượng đã được xác minh là gần
Sinh viên: Nguyễn Văn Cường A Lớp: Thiết bị Dầu khí K51
4
Đồ án tốt nghiệp Trường: Đại học Mỏ Địa Chất
550 triệu tấn dầu và trên 610 tỷ m
3
khí. Trữ lượng khí đã được thẩm lượng,
đang khai thác và sẵn sàng để phát triển trong thời gian tới vào khoảng
400 tỷ m
3
khí. Với các biện pháp đồng bộ, đẩy mạnh công tác tìm kiếm - thăm
dò, khoảng từ 40 - 60% trữ lượng nguồn khí thiên nhiên của nước ta sẽ được
phát hiện đến năm 2012.
Hiện nay ngành Dầu khí nước ta đang khai thác dầu khí chủ yếu tại
6 khu mỏ bao gồm: Bạch Hổ, Rồng, Đại Hùng, Hồng Ngọc, Rạng Đông,
Bunga Kekwa - Cái Nước và chuẩn bị đưa vào khai thác mỏ khí Lan Tây, lô
06 - 1. Công tác phát triển các mỏ Rạng Đông, Ruby và Emeral, Lan Tây -
Lan Đỏ, Sư Tử Đen, Sư Tử Vàng, Hải Thạch, Rồng Đôi, Kim Long, Cá Voi
đang được triển khai tích cực theo chương trình đề ra, đảm bảo duy trì và tăng
sản lượng khai thác dầu trong những năm tới.
Những phát hiện về dầu khí mới đây ở thềm lục địa miền Nam nước ta
rất đáng phấn khởi, tăng thêm niềm tin và thu hút sự quan tâm của nhà đầu tư
là: Lô 09-2, giếng Cá Ngừ Vàng - IX, kết quả thử vỉa thu được 330 tấn dầu

Đồ án tốt nghiệp Trường: Đại học Mỏ Địa Chất
và Conocophillips cũng đang xúc tiến mở rộng hoạt động. Dự kiến riêng vốn
của hai tập đoàn Dầu khí này đầu tư vào Việt Nam trong lĩnh vực dầu khí dự
tính sẽ đạt hơn 2 tỷ USD trong vài năm tới. Các chuyên gia kinh tế nước
ngoài dự báo: đầu tư trực tiếp nước ngoài của Việt Nam trong lĩnh vực dầu
khí, một lĩnh vực sẽ hấp dẫn các nhà đầu tư nước ngoài hơn cả, sẽ tiếp tục
tăng mạnh trong những năm tới. Hiện tại có khoảng 29 hợp đồng dầu khí
đang có hiệu lực tại Việt Nam, bao gồm 3 hợp đồng mới được ký kết cho 4 lô
thuộc bể Phú Khánh, với sự góp mặt của hầu hết các Tập đoàn Dầu khí đứng
đầu trên thế giới. PetroVietnam cho biết sẽ tiếp tục ký kết các hợp đồng mời
thầu còn lại với các công ty nước ngoài và mở rộng quan hệ hợp tác với các
nước trong việc thăm dò khai thác dầu khí trong thời gian sắp tới.
1.2. Giới thiệu các công trình khai thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ
Để phục vụ cho khoan thăm dò và khai thác dầu khí ngoài biển ở mỏ
Bạch Hổ, xí nghiệp liên doanh VietsovPetro đã xây dựng ở đây một hệ thống
các công trình bao gồm: Giàn công nghệ trung tâm CTP, giàn khoan cố định
MSP, giàn nhẹ BK, trạm rót dầu không bến UBN, hệ thống tuyến đường ống
nội mỏ. Hiện nay, mỏ Bạch Hổ có:
- 2 giàn công nghệ trung tâm CTP-2, CTP-3.
- 10 giàn cố định MSP (MSP-1; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11).
- 09 giàn nhẹ BK: BK1, BK2, BK3, BK4, BK5, BK6, BK7, BK8, BK9.
- 4 trạm rót dầu không bến UBN-1, UBN-2, UBN-3, UBN-4.
- Giàn nén khí lớn, giàn nén khí nhỏ, giàn bơm nước, giàn ép vỉa, block
nhà ở, các cầu dẫn…
Ngoài ra mỏ Bạch Hổ còn có hệ thống đường ống bao gồm:
- 22 tuyến ống dẫn nước ép vỉa với tổng chiều dài 43.041 km.
- 24 tuyến ống dẫn dầu với tổng chiều dài 77.727 km.
- 14 tuyến ống dẫn khí với tổng chiều dài 37.346 km.
- 18 tuyến ống dẫn Gaslift với tổng chiều dài 38.729 km.
- 18 tuyến ống dẫn hỗn hợp dầu, khí với tổng chiều dài 42.899 km.

16 mm. Những chỗ tiếp giáp với đáy
biển cọc chính và cọc phụ được trang thiết bị bơm trám xi măng. Module chịu
lực (sàn chịu lực MSF) là các dầm thép tổ hợp. Do điều kiện thi công ngoài
biển nên kết cấu này chia làm 3 phần riêng biệt, 2 trong số đó đặt hẳn lên các
trụ đỡ còn phần tử thứ 3 chịu lực có đặt các thùng chứa với các chức năng
khác nhau cần thiết cho quy trình công nghệ thực hiện trên giàn.
+ Móng khối chân đế là các cọc thép đường kính 720
×
20 mm. Cần
đóng tất cả 16 cọc chính và 32 cọc phụ.
+ Kết cầu thượng tầng của giàn MSP được thiết kế bởi trung tâm thiết
kế Corall (Liên Xô cũ) gồm những block và module riêng được chia làm 2
tầng và được trang bị những thiết bị công nghệ cần thiết. Thành phần của kết
cấu thượng tầng gồm có tổ hợp khoan khai thác, năng lượng và khu nhà ở.
1.2.2. Giàn nhẹ BK
Giàn nhẹ BK là giàn nhỏ nhẹ không có tháp khoan, không có người ở,
công tác khoan sẽ do tàu khoan tự nâng thực hiện. Giàn BK có các thiết bị
công nghệ ở mức tối thiểu để đo lưu lượng và tách nước sơ bộ. Sản phẩm từ
Sinh viên: Nguyễn Văn Cường A Lớp: Thiết bị Dầu khí K51
7
Đồ án tốt nghiệp Trường: Đại học Mỏ Địa Chất
giàn BK sẽ được dẫn bằng đường ống về giàn MSP hoặc giàn công nghệ
trung tâm CPP để xử lý.
Về mặt kết cấu, phần chân đế giàn BK là kết cấu giàn khung thép
không gian có một mặt thẳng đứng, được cấu tạo từ thép ống có đường kính
khác nhau. Chân đế có 4 ống chính. Hệ thống móng cọc gồm 4 cọc chính
đường kính 720
×
20 mm và 8 cọc phụ; thượng tầng có sân bay trực thăng, các
thiết bị công nghệ, máy phát điện.

hiệu hệ thống tiếp dầu.
1.2.5. Hệ thống đường ống
Đến nay, mỏ Bạch Hổ đã có hơn 200 km đường ống. Các ống chính
được sử dụng để xây dựng là những ống có đường kính ngoài D253
×
16 mm
và D219
×
12 mm. Được xác định theo
Γ
OCT 971-74 và được luyện theo
Γ
OCT 1050-74.
Các giải pháp chính trong thiết kế đường ống ngầm:
- Nguyên tắc chính để xác định lưu lượng là cần đảm bảo vận chuyển
không ngừng sản phẩm từng giếng khoan với chi phí thấp nhất về vật tư và
năng lượng. Chi phí vật tư xác định bởi tổng chiều dài đường ống, đường kính
ống và chiều dày ống; chi phí năng lượng được xác định bởi áp suất cần thiết
để bơm vận chuyển. Để đảm bảo vận chuyển không ngừng cần phải có đường
ống dự phòng và hệ thống đường ống khép kín. Trong trường hợp cần thiết
đường ống dự phòng còn cho phép tăng lưu lượng vận chuyển của hệ thống.
- Tất cả các đường ống ngầm được sử dụng với áp suất dưới 100 atm và
nhiệt độ dưới 100
o
C.
- Chống ăn mòn cho ống bằng cách sơn phủ lên bề mặt ống lớp sơn phủ
epoxy kết hợp với bảo vệ bằng Protector.
- Từ yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm sau khi đi vào và ra khỏi đường
ống ngầm cũng như nhiệt độ thực tế của sản phẩm thì đường ống ngầm nên
được bọc cách nhiệt.

việc chuyển khí đến hệ thống gaslift cho sử dụng bản thân và trong trường
hợp cần thiết đưa vào bờ.
1.3. Công nghệ thu gom vận chuyển dầu khí ở mỏ Bạch Hổ
Mỏ Bạch Hổ nằm ở lô 9 trong bể Cửu Long do XNLD “Vietsovpetro”
điều hành, cách thành phố Vũng Tàu 150km về phía Đông Nam và được đưa
vào khai thác từ năm 1986. Đây là mỏ dầu lớn nhất tại Việt Nam với tỷ phần
khai thác chiếm hơn 3/4 tổng số dầu khai thác từ tất cả các mỏ đang khai thác
tại Việt Nam.
Ở khu vực phía Bắc của mỏ, dầu được khai thác từ tầng móng,
Oligoxen dưới và Mioxen dưới. Ở đây, người ta xây dựng các giàn khoan cố
định để khoan tối đa 16 giếng bằng kỹ thuật khoan định hướng, giàn đồng
thời là trạm thu gom khu vực có nhiệm vụ xử lý chủ yếu là tách pha.
Sinh viên: Nguyễn Văn Cường A Lớp: Thiết bị Dầu khí K51
10
B P
0 5 - 1
L a n Ta y
L a n D o
M o c T i n h
A E D C
0 5 . 3
0 5 . 2
B P
C O N O C O
C O N O C O
1 3 5
1 3 6
1 3 4
1 3 3
K i m C ö ô n g Ta y

1 1 - 2
1 1 - 1
1 9
C a C h o
V I E T S O V P E T R O
K N O C
1 8
1 7
C h o m C h o m
V I E T S O V P E T R O
N a m R o n g
R o n g
B a c h H o
R a n g D o n g
C O N O C O
J P V C
S O C O
1 6 - 2
1 6 - 1
1 5 . 2
0 9
0 2
B l a c k L i o n
C L J O C
1 5 . 1
P E T R O N A S
T o p a z
R U B Y
P H U Q U Y I S
E m e r a ld

Sinh viên: Nguyễn Văn Cường A Lớp: Thiết bị Dầu khí K51
11
Đồ án tốt nghiệp Trường: Đại học Mỏ Địa Chất
Chi tiết về quá trình thu gom sản phẩm khai thác ở mỏ Bạch Hổ được
tiến hành như sau: Sản phẩm khai thác trên giàn BK-1, BK-2 và BK-3 được
đưa về CTP-2 để tách khí và tách nước. Sau đó dầu đã được tách khí và nước
được bơm đến kho nổi chứa - xuất dầu số 1 (UBN-1) “Ba Vì”, một phần theo
chu kỳ được chuyển đi UBN-4 “Vietsovpetro- 01”. Sản phẩm từ BK- 4,5,6,8
và 9 theo các đường ống bọc cách nhiệt được vận chuyển về CTP-3. Sau khi
được tách khí và nước, dầu được bơm đi UBN-4 và UBN-3 “Chí Linh”. Vào
cuối năm 2003, mỏ Bạch Hổ đã tiến hành thử nghiệm công nghiệp vận
chuyển sản phẩm không dùng máy bơm từ giàn cố định MSP-7 về MSP-5 và
từ MSP-6 về MSP-4, sau đó hỗn hợp dầu bão hòa khí được tách khí triệt để và
bơm về UBN.
Việc thu gom sản phẩm các giàn MSP phía bắc mỏ Bạch Hổ được thực
hiện như sau: Trước khi đưa đường ống bọc cách nhiệt MSP-4→ MSP-9 vào
làm việc, dầu từ các MSP phía Bắc (MSP-3,4,5,6,7,8) được bơm theo tuyến
đường ống MSP-7→ MSP-5→ MSP-3→ MSP-4→ MSP-8 qua MSP-1, BK-2
và giàn ống đứng RB sang UBN-4. Sau khi đưa tuyến đường ống bọc cách
nhiệt từ giàn MSP-4→ MSP-9 vào làm việc, việc thu gom dầu trong nội
mỏ có sự thay đổi. Hỗn hợp dầu bão hòa khí được vận chuyển từ giàn
MSP-6→ MSP-4, sau khi tách khí cùng với sản phẩm của giàn MSP-4 được
bơm sang MSP-9 theo tuyến ống MSP-4→ MSP-9. Cùng đến MSP-9 còn có
sản phẩm đã tách khí của MSP-3,5,7 và MSP-10,11. Từ MSP-9 dòng sản
phẩm sẽ đi theo tuyến ống MSP-9→ BK-3→ CTP-2 sau đó được đưa đến
UBN-1. Sản phẩm của MSP-1 và BK-7 được tách khí trên giàn MSP-1 sau đó
được bơm trực tiếp đến UBN-1. Vào cuối tháng 4 năm 2006, sau khi xảy ra
sự cố vỡ đường ống dẫn dầu từ MSP-3→ MSP-4, việc thu gom dầu trong khu
vực nội mỏ đã có sự thay đổi. Hỗn hợp dầu bão hòa khí từ MSP-6 được vận
chuyển sang MSP-4 để tách khí cùng với sản phẩm trên MSP-4, sau đó được

fakel của MSP. Khí bậc tách 1 trên CTP-2 và CTP-3 được thu gom thẳng về
CKP mà không sử dụng máy nén khí. Trên CKP và MKS, khí được xử lý và
nén lên áp suất khoảng 120 at, sau đó theo đường ống ngầm được vận chuyển
về nhà máy chế biến khí trên bờ.
CHƯƠNG 2
CÁC BƯỚC CƠ BẢN XÂY DỰNG MỘT TUYẾN ỐNG
Ngày nay trong các ngành sản xuất công nghiệp,đường ống và bể chứa
Sinh viên: Nguyễn Văn Cường A Lớp: Thiết bị Dầu khí K51
13
Đồ án tốt nghiệp Trường: Đại học Mỏ Địa Chất
nói chung được sử dụng rộng rãi ở nhiều phạm vi khác nhau. Nó có tác dụng
quan trọng trong việc vận chuyển và cất giữ các sản phẩm công nghiệp mà
thiếu nó thì quá trình tự động hoá của một số ngành công nghiệp sẽ gặp nhiều
khó khăn, thậm chí không thực hiện được. Vì vậy, việc xây dựng một tuyến
ống phải được tuân thủ nghiêm ngặt theo các bước cơ bản sau:
- Công tác khảo sát: khảo sát chiều dài, vật liệu ; khảo sát địa hình, địa
mạo; khảo sát nền móng (ổn định đường ống)
- Tính toán công nghệ: tính toán bền, nhiệt, thủy lực.
- Xây lắp, thi công tuyến ống: ở đất liền, trên biển.
2.1. Công tác khảo sát
Công việc đầu tiên để tiến hành lắp đặt hệ thống đường ống là khảo sát
địa hình thực tế khu vực tuyến ống sẽ đi qua, làm cơ sở cho việc thiết kế
tuyến ống và lắp đặt sau này. Những vấn đề quan trọng cần phải quan tâm là:
- Việc lựa chọn tuyến ống là công việc then chốt trong quá trình xây lắp
đường ống trên đất liền và cần xem xét toàn diện các vấn đề liên quan đến xây
lắp trước khi hoàn thành tuyến ống. Thông thường sau khi đã xác định tuyến
ống sơ bộ bằng các bản đồ có sẵn, các kỹ sư phải khảo sát dọc tuyến ống để
thay đổi tuyến ống sơ bộ bằng các bản đồ có sẵn, để thay đổi tuyến ống cho
phù hợp với các vị trí gây khó khăn cho quá trình lắp ống. Trong giai đoạn
này người kỹ sư có thể lựa chọn các tuyến ống thay thế tại các đoạn trong

người, tuổi thọ của thiết bị và bảo vệ môi trường trong suốt quá trình xây
dựng và vận hành tuyến ống. Luật môi trường Việt Nam được áp dụng trong
phần lớn các trường hợp. Luật môi trường Quốc tế sẽ được sử dụng chỉ khi
luật môi trường Việt Nam chưa đầy đủ hoặc không thích hợp.
2.2. Tính toán công nghệ
Để hệ thống đi vào sử dụng, đáp ứng những thông số đặt ra, chúng ta
phải tính toán thật chi tiết.Việc tính toán công nghệ khi thiết kế, thi công
đường ống bao gồm:
- Tính toán bền,
- Tính toán nhiệt,
- Tính toán thủy lực.
2.2.1. Tính toán bền cho đường ống
Chúng ta phải xác định được ngoại lực tác động lên đường ống khi làm
việc rồi chọn vật liệu và bề dày thích hợp để ống làm việc an toàn.
* Vật liệu chế tạo ống
Trong công nghiệp dầu khí, theo vật liệu ta chia ra ống cứng và ống
mềm. Ống cứng được chế tạo từ thép Cacbon, thép không gỉ, thép hợp kim.
Ngoài ra, tùy theo yêu cầu đặc biệt ta có thể dùng các vật liệu khác như gang,
Sinh viên: Nguyễn Văn Cường A Lớp: Thiết bị Dầu khí K51
15
Đồ án tốt nghiệp Trường: Đại học Mỏ Địa Chất
kim loại màu: đồng, nhôm, titan ; ống phi kim: bê tông, bê tông cốt thép,
thủy tinh, sứ gốm; ống mềm chế tạo từ chất dẻo, cao su, sợi kim loại.
Ống thép chiếm tỷ lệ cao nhất, chúng có yêu cầu nhất định về cơ tính
và về thành phần hóa học, nhất là hàm lượng lưu huỳnh và phốt pho cùng với
các tạp chất khác. Thông thường người ta sử dụng thép hợp kim thấp, chịu
gia công nhiệt và có thể được thường hóa.
Đối với các môi trường ăn mòn, ta phải sử dụng loại thép chịu ăn mòn
cao và thành phần hóa học cũng đòi hỏi khắt khe hơn.
Theo tiêu chuẩn API, các loại thép thông thường mác 40

giới hạn bền kéo tối thiểu từ 77
÷
134 kG/mm
2
, có hàm lượng C < 0,45%;
Mn 1,3
÷
1,7%; Si 0,15
÷
0,3%, được tôi, ram và thường hóa. Các thép bền cao
thường giòn, không phù hợp với điều kiện khí hậu nóng lạnh đột ngột và khó
gia công cắt gọt. Với thép chịu ăn mòn, thành phần cực đại các nguyên tố như
bảng sau:
Bảng 2.1. Thành phần phần trăm của thép chịu mòn
Loại thép C
max
Mn
max
Mo
Ni, Cr,
Cu
P S Si
Lò điện,
Siemem
Martin
0,5 1,9 0,15- 0,3 0,5 0,44 0,06 0,35
Để chế tạo ống, người ta dùng công nghệ chủ yếu là cán và hàn, cá biệt
là có thể đúc, ống thép cán trực tiếp thường có chất lượng không cao do bề
dày không đều và có độ ôval lớn. Ống hàn thường chế tạo từ thép tấm theo kỹ
thuật hàn thẳng, để có chất lượng cao hơn thường dùng kỹ thuật hàn xoắn ốc.

trọng lượng bản thân có thể bỏ qua.
Sau đây là bảng đặc tính ống thép do Nga sản xuất:
Sinh viên: Nguyễn Văn Cường A Lớp: Thiết bị Dầu khí K51
17
Đồ án tốt nghiệp Trường: Đại học Mỏ Địa Chất
Bảng 2.2. Đặc tính ống thép do Nga sản xuất
TT Các loại ống
Kích thước của ống Quy
chuẩn
Đường kính
ngoài (mm)
Bề dày
(mm)
Chiều dài
(m)
1 Ống thép hàn 8
÷
1620 1
÷
4 1,5
÷
18 10704-63
2
Ống hàn - kéo
nguội và cán
nguội
5
÷
76 0,5
÷

200 0,1
÷
12 1,5
÷
9 8734-58
6
Ống chế tạo
chính xác
4
÷
710 0,1
÷
32 1
÷
9 9567-60
7
Ống liền chịu
áp lực cao
6
÷
13 2
÷
4,5 0,5
÷
4 11017-72
8
Ống thép liền
gia công nóng
bằng thép
không gỉ

* Tải trọng do áp suất trong ống
Sinh viên: Nguyễn Văn Cường A Lớp: Thiết bị Dầu khí K51
18
Đồ án tốt nghiệp Trường: Đại học Mỏ Địa Chất
Là tải trọng quan trọng nhất đối với ống vận chuyển. Để tính ứng suất
do áp suất trong gây ra, người ta thường dùng công thức Barlow cho tất cả các
loại vật liệu và các ống có quy chuẩn khác nhau:
δ
σ
2
.
ei
DP
=
(2-1)
Trong đó:
σ
: Ứng suất theo chu vi ống;
P
i
: Áp suất trong, KG/cm
2;
D
e
: Đường kính ngoài ống, cm;
δ
: Bề dày định mức của thành ống, cm.
Nếu xem
σ
0

(2-2)
Hoặc bề dày an toàn của ống phải là:
0
875,072,02
.
σ
δ
xxx
DP
ev
=
(2-3)
Trường hợp ống chịu cả hai áp suất trong P
i
và ngoài P
e
và thuộc vùng
đàn hổi (D
e
/
δ

>18), ta xem thành ống như một xi lanh mỏng đàn hồi, thì giá
trị ứng suất có thể theo công thức Lamé:
( )
( )
( )
e
e
eeei

0
C, ống đồng (Cu), đồng thau : 0 ÷120
0
C.
+ Áp suất thử: là áp suất thử nghiệm thủy lực bằng nước về độ bền, độ
kín khi nhiệt độ không vượt quá 100
0
C.
* Tải trọng do áp suất ngoài ống
Tải trọng do áp suất bên ngoài ống có thể làm méo ống. Áp suất này ít
gây nguy hiểm cho ống dẫn, trừ trường hợp lắp ngầm sâu và trong ống rỗng
(không có áp suất bên trong). Giá trị áp suất bóp méo được tính bằng lý thuyết
và thực nghiệm, các đường ống có độ oval nhất định, bề dày không đều. Công
thức lý thuyết quen thuộc do Sarkixốp đề xuất đã lưu ý đến hai đặc điểm trên:
( )






−+−+=
cccd
uuvuvKP
σσσ
41,1
2
min
(2-5)
ς

ba
e
+
−
=
2
;
a,b là các bán trục của elip, thường chấp nhận e = 0,01
e
D
K
0
0
δ
=
;
e
D
K
min
min
δ
=
;
min
0
δ
δ
ρ
=

Sinh viên: Nguyễn Văn Cường A Lớp: Thiết bị Dầu khí K51
20
Đồ án tốt nghiệp Trường: Đại học Mỏ Địa Chất
hạn chảy của thép chiếm vai trò quan trọng, với D
e
/
δ
lớn sẽ thuộc vùng đàn
hồi, và lúc đó kích thước hình học giữ vai trò chính. Thực ra, không tồn tại
một quan điểm chính xác về sự thay đổi giữa hai vùng mà sự chuyển tiếp xảy
ra từng bước, nghĩa là có sự chuyển tiếp giữa hai vùng, các công thức phổ
biến của API như sau:
- Trong vùng dẻo:
14
<
δ
e
D
2
12.75,0















−=
2
6
110.4,4.75,0
ee
d
DD
P
δδ
(2-9)
- Trong vùng chuyển tiếp:












−=
046,0
5,2

21
Đồ án tốt nghiệp Trường: Đại học Mỏ Địa Chất
- Dùng các giải pháp vật lý và hóa học để hạ thấp hoặc ngăn chặn sự
ngưng tụ chất khí.
Sự hiểu biết về quy luật thay đổi nhiệt độ theo đường ống là cần thiết
cho các nhà thiết kế cũng như vận hành. Viện sỹ Sukhôp là một trong những
người đầu tiên nghiên cứu về quy luật này. Ông đã tiến hành tính toán tổn thất
nhiệt cho đường ống dẫn một pha ở chế độ ổn định cho trường hợp chung
nhất. Trên tuyến ống tại khoảng x, ta khảo sát một phân tố dx (hình 2.1) và
xác định sự cân bằng nhiệt trong phân tố. Tổn hao nhiệt của phân tố trong một
đơn vị thời gian ra môi trường là:
dq = K(t - t
0
)πD
e
dx (2-11)
Trong đó:
t - Nhiệt độ chất lưu trong phân tố,
0
C
t
0
- Nhiệt độ môi trường,
0
C
πD
e
.dx - bề mặt của phân tố
K - Hệ số truyền nhiệt từ của chất lưu ra môi trường, wat/m
2

p
D .K
G.C
π
⇒
- dt = a(t - t
0
)dx (2-14)
Giả sử chiều dài tuyến ống là L, nhiệt độ đầu tuyến là t
1
và cuối tuyến là t
2
-
2
1
t
L
0
t 0
dt
a dx
1 t
=
−
∫ ∫
⇒ -
2 0
1 0
t t
ln .L

(2-15)
Sinh viên: Nguyễn Văn Cường A Lớp: Thiết bị Dầu khí K51
22
Đồ án tốt nghiệp Trường: Đại học Mỏ Địa Chất
Công thức (2-15) được gọi là công thức Sukhop
Hình 2.1. Sự thay đổi nhiệt độ, độ nhớt theo chiều dài
Khi xét đoán một cách chi li, ta lưu ý đến tổn hao masat dọc theo tuyến
ống sẽ biến thành nhiệt và nhiệt này bổ sung cho chất lưu.
Do đó viện sỹ Laybenzon về sau đã bổ sung thêm vào công thức Sukhop bằng
một hệ số b: t = t
0
+ b + (t
1
- t
0
- b)c
-al
(2-15a)
b =
e
G.i
.D .K.E
ρ
Trong đó:
i - Độ dốc thủy lực trung bình, tổn hao thủy lực trên một đơn vị chiều dài
E - Đương lượng cơ học của nhiệt
∆t = b(1 - e
aL
)
Ở đầu tuyến ống L = 0, ∆t = 0

ε
+
 
−
 
Một số tác giả đề nghị bổ sung vào (2-15) hiệu ứng Joul/Tomsons và chênh
lệch cao trình đường ống.
t = t
0
+ (t
1
- t
0
)e
-ax
- D
i
ax
1 2
p
P P 1 e A. Z
. .
1 C .l
−
 
− − ∆
 
α
 
 


Hình 2.2. Đoạn ống tính toán nhiệt dòng chảy.
T
L
= T
S
+ (T
1
- T
S
)exp(-L/A) (2-16)
Trong đó:
T
S
- Nhiệt độ môi trường xung quanh
T
1
- Nhiệt độ tại điểm vào (L = 0)
T
L
- Nhiệt độ tại vị trí L
L - Khoảng cách nơi tính so với điểm đầu chất khí vào
A - Khoảng cách hồi phục nhiệt
Sinh viên: Nguyễn Văn Cường A Lớp: Thiết bị Dầu khí K51
24
Đồ án tốt nghiệp Trường: Đại học Mỏ Địa Chất
A =
p
WC
dU

W - Tổng lưu lượng khối lượng
ρ
L
- Khối lượng riêng pha lỏng tại điều kiện tiêu chuẩn, 1bm/ft
3
γ
g
- Tỷ trọng khi (γ
air
= 1)
D - Đường kính trong của ống
U - Hệ số truyền nhiệt
Phương trình sai số khoảng 5%
Thực tế, một đường ống có bảo ôn thường bao gồm các lớp: ống thép,
lớp chống ăn mòn, lớp cách nhiệt và lớp bảo vệ. Bài toán nhiệt phải tính toán
chi tiết: Truyền từ đầu ống và từ ống lần lượt qua các lớp được đặc trưng bởi
hệ số truyền nhiệt K
i
và bề dày khác nhau.
2.2.3. Tính toán thủy lực và các phương pháp tính
Chiếm khối lượng lớn khi thiết kế các tuyến ống mới cũng như khi
kiểm tra, sửa chữa các tuyến ống sẵn có cho phù hợp với yêu cầu cụ thể.
Nhiệm vụ của tính toán là phải xác định một trong các thông số: Khả năng
vận chuyển Q, áp suất đầu hoặc cuối tuyến, đường kính ống D, hoặc cả hai
thông số P và D. Quan hệ giữa P và D, P = f(Q) được gọi là đặc tính của
tuyến ống. Các kết quả tính toán phụ thuộc vào sơ đồ thủy lực, tính chất vật lý
của chất chuyển tải.
Căn cứ vào sơ đồ thủy lực, người ta phân chia ra ống đơn giản chỉ bao
gồm một cấp đường kính và không phân nhánh, còn ống phức tạp là tuyến có
đường kính thay đổi hoặc có phân nhánh. Loại ống đơn giản lại được phân