Đánh giá lại kết cấu giàn khoan trong giai đoạn vận hành

Dear ACE,
Nhằm tìm hiểu rõ hơn về bài toán phân tích mỏi kết cấu CTB, topic sẽ đề cập tới sát hơn các vấn đề về hiện tượng mỏi (fatigue)
Thực tế hiện nay khi mà các giàn trong nước đã đi vào hoạt động được một thời gian và hầu hết trong số đó đã bắt đầu xuất hiện hiện tưởng kết cấu bị phá hủy do Mỏi.
Một số giàn lại có những yêu cầu và đòi hỏi mới về công năng, công nghệ để phục vụ cho việc khai thác, từ đó sẽ có những thiết bị mới được gắn thêm vào giàn đồng nghĩa với việc sẽ có nhiều hơn các jobs về mở rộng (extension) giàn.
Mời ACE bớt chút thời gian để cùng bàn về các bài toán liên quan tới việc mở rộng giàn, với nội dung xoay quanh các ý chính:
1/ Những bài toán liên quan, buộc phải phân tích/tính toán lại kết cấu giàn khi mở rộng
2/ Tìm hiểu kỹ hơn bài toán phân tích Mỏi kết cấu giàn mở rộng:
- Đời sống công trình (time life design), sẽ bao gồm cả thời gian mà công trình đã tồn tại (tức trừ đi thời gian giàn đã vận hành)
- Bề dầy các thanh khi phân tích Mỏi, đã được kể tới hay không sự ăn mòn trong những năm mà giàn đã hoạt động
- Một số phương pháp sử lý những nút có hiện tượng phá hủy bởi mỏi, khi phân tích kết quả.
..................

 

Điều quan trọng nhất với kiểu project này là phải có một inspection report tốt. Sau đó thông thường sẽ làm in-place và fatigue để để đánh giá tổng quan về behavior của structure, pile, connection. Trường hợp critical thườnglàm thêm seismic, pushover và đôi khi cả subsidence.

 

Mình chưa quen làm cái kiểu dạng modification này, nên cũng đang rất muốn biết các huynh có cao kiến gì khi sử lý kết quả chạy ra nút fail do mỏi.
Thường khi làm dự án mới, nếu chưa thỏa có thể tăng bề dầy, tiết diện, Joint can... nhưng một khi đã là giàn hiện hữu (exist) thì cách sử lý thật sự là nan và giải. :-?

 

Đây là một chủ đề rất rộng chứ không chỉ là xử lý mỏi và đánh giá tuổi thọ mỏi còn lại của kết cấu giàn. Theo tôi Admin nên đổi lại tên chủ đề là "Đánh giá lại kết cấu giàn khoan trong giai đoạn vận hành" thì có lẽ hợp lý hơn rồi ACE có thể bàn tiếp.&[]

 

Vài lời muốn chia sẻ cùng anh em:
Vì yêu cầu nào đó, cần modify platform, cu thể là extend deck. Tùy thuộc vào thiết bị (mức vibration), Load tăng bao nhiêu mà có bài toán cụ thể. Thông thường có 2 bào toán quan trọng cần perform là: Inplace reanalysis và Fatigue anaysis. Như đã nói, nếu thiết bị virbration quá thì phải làm virbration annalysis để kiểm tra cục bộn kết cấu. Ngoài ra phụ thuộc vào tần số giao động riêng của kết cấu mà quyết định có làm thêm bái toán Dynamic analysis ko.

 

Cám ơn bạn tourbillon đã chia sẽ kinh nghiệm, nhưng mình lại có quan điểm khác và một số câu đã hỏi ở phần đầu topic
1/ Khi phân tích Inplace thì đã bao gồm phân tích Dynamic? vậy có cần thiết phải phụ thuộc vào tân số ddr?
2/ Cách sử lý những nút bị fail do phá hủy mỏi.
3/ Các biện pháp/phương án xử lý mà bạn đã gặp phải trong quá trình thiết kế.

 

Trên thế giới hiện nay có rất nhiều các giàn khoan cố định bằng thép đã được đưa vào hoạt động khai thác dầu khí, trong quá trình vận hành chúng không thể tránh khỏi có các sự cố dẫn đến hư hỏng cục bộ ví dụ sự cố cháy nổ, va chạm tàu đâm, …; hoặc có các tổn thất của kết cấu vượt quá yêu cầu thiết kế ban đầu, hoặc có thêm các yêu cầu nâng cấp công năng do chủ đầu tư đưa ra, …; khi đó vấn đề phân tích đánh giá lại kết cấu các giàn khoan này để đảm bảo đủ điều kiện phục vụ hoạt động khai thác bình thường trong thời gian tiếp theo là hết sức cần thiết.
Từ năm 1986 đến nay, trên thềm lục địa Việt Nam, đã có hơn 65 giàn cố định đã đưa vào khai thác với tuổi thọ 15 năm đến 30 năm.
Trong đó có 49 giàn của Xí nghiệp Liên doanh Việt- Nga, hơn 15 giàn của các công ty liên doanh với nước ngoài khác.
Phần lớn các giàn của Liên doanh Việt - Nga hiện nay phải yêu cầu khảo sát đánh giá lại thường niên do đã trên 10 năm tuổi, và có một số sự cố về hư hỏng cục bộ (bẹp ống hoặc vết thủng trên ống do va chạm tàu bè gây ra trước kia).
Trong khi đó, phần lớn các giàn của công ty liên doanh khác thì mới được đưa vào khai thác, hiện tại chưa cần thiết khảo sát đánh giá lại kết cấu do tuổi đều dưới 10 năm và tránh được các sự cố, tai nạn vì hiện nay việc kiểm soát tàu bè đi lại chặt chẽ hơn; tuy vậy trong một số giàn mới như trên, một số lại có yêu cầu thay đổi công năng giàn (ví dụ nâng cấp mở rộng chức năng khai thác) việc thay đổi này vượt quá trọng lượng (>10% tải trọng công trình) so với thiết kế ban đầu, yêu cầu khảo sát phân tích đánh giá lại các giàn này là vẫn có.
Một mảng công việc khá lớn trong tương lai.

 

Khái niệm về phân tích đánh giá lại kết cấu CTB cố định bằng thép.

+ Mục đích của việc phân tích đánh giá lại kết cấu công trình biển
Mục đích của việc phân tích đánh giá lại (PTĐGL) kết cấu công trình là xác định sự phù hợp của kết cấu công trình với yêu cầu sử dụng tại thời điểm đánh giá. Công trình dầu khí biển là công trình chịu rủi ro cao do tải trọng ngẫu nhiên (cháy, nổ, vật rơi,…) gây ra, cũng như chịu tác động của môi trường biển khắc nghiệt trong suốt đời sống công trình. Đồng thời trong quá trình sử dụng, công trình thường có những thay đổi do yêu cầu sử dụng và có các hư hỏng đáng kể. Do vậy, cần PTĐGL để xác định sự phù hợp của kết cấu công trình tại thời điểm đánh giá.
Ngoài ra, việc PTĐGL công trình biển đang khai thác còn nhằm kéo dài tuổi thọ công trình hay đánh giá lại công trình do đòi hỏi các thực tế như thêm người ở, công trình bị tổn thương đáng kể, việc sử dụng lại các công trình đã vận hành và khai thác dùng trong nhiều trường hợp, thậm chí xét về mặt kinh tế người ta còn nâng cấp công trình cũ để sử dụng thay vì lắp đặt công trình mới. PTĐGL nhằm kéo dài thời gian hoạt động cần phải khẳng định rằng các rủi ro cho kết cấu công trình là chấp nhận được.
Các trường hợp công trình cần phải đánh giá lại
1/Thêm người ở trên CTBCĐ
Nếu “mức độ an toàn nhân mạng” bị thay đổi lên mức độ an toàn cao hơn thì công trình cần phải phân tích đánh giá lại
2/Thêm các trang thiết bị trên CTB:
Nếu hoạt tải trong quá trình vận hành vượt lên so với hoạt tải tính toán đã được chấp nhận trong lần đánh giá gần nhất do việc thêm các trang thiết bị (ví dụ như thêm đường ống, đầu giếng hoặc nâng cấp công suất đáng kể của khối thượng tầng) hoặc “mức độ hậu quả thiệt hại” theo phân cấp công trình theo mức độ hậu quả thiệt hại thay đổi thì công trình cũng cần phải đánh giá lạ
3/Tải trọng tác dụng lên kết cấu công trình tăng:
Nếu kết cấu bị thay đổi là nguyên nhân do tải trọng tăng lên đáng kể (tăng 10%) so với tải trọng đã được đưa vào từ đánh giá thiết kế hoặc tải trọng đã được chấp nhận trong lần đánh giá trước đó thì công trình cần được đánh giá lại
4/Chiều cao sàn công tác không đảm bảo:
Nếu công trình có chiều cao sàn công tác không đảm bảo theo như quy định, hoặc không được thiết kế chịu tác động của tải trọng sóng thì công trình cần phải đánh giá lại
5/Có các khuyết tật trong quá trình khảo sát:
PTĐGL cần được thực hiện để đánh giá sự phù hợp của kết cấu công trình so với mục đích sử dụng khi có những tổn thương đáng kể (giảm 10% khả năng chịu lực) của các kết cấu chính (Các khuyết tật tổn thất này được đánh giá trong quá trình khảo sát bao gồm cả khảo sát định kỳ và khảo sát đặc biệt). Những hư hỏng kết cấu nhỏ có thể được đánh giá bằng các phân tích phù hợp mà không cần các thực hiện đánh giá chi tiết. Những tổn thương sau khi xem xét mặc dù không đáng kể cũng cần được thống kê lại, tuy nhiên ảnh hưởng tích lũy của các hư hỏng này cũng cần phải thống kê và xem xét trong các đánh giá chi tiết

 

Tôi rất quan tâm đến vấn đề này và xin có một số ý kiến sau:
- Trong việc đánh giá lại kết cấu công trình biển thì phân tích mỏi chỉ là bài toán quan trọng trong các bài toán cần đánh lại, ngoài ra còn cần kiểm tra các bài toán khác như sức chịu tải của móng( nếu địa chất hay chân móng có sự thay đổi) hay bài toán động kết cấu ( nếu có sự thay đổi về tần số DDR của KC so với tải sóng làm tăng hay giảm hệ số động KC)..
- Ngoài ra, việc đánh giá lại như đề xuất ở trên cũng chỉ dừng ở sử dụng phương pháp số. Đối với kết cấu thực tế tồn tại cần có sự đánh giá thực nghiệm bằng các phương pháp đo sự làm việc thực tế của KC. Phương pháp xác định tần số DDR bằng các phản ứng trong miền tần số là một trong các phương pháp đó.