Giới thiệu chung về Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 6474:2017

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6474:2017 quy định các yêu cầu kỹ thuật về phân cấp và giám sát kỹ thuật đối với kho chứa nổi. Dưới đây là tóm tắt chi tiết các nội dung cốt lõi, quy chuẩn thiết kế, đánh giá kết cấu và hệ thống công nghệ được quy định trong tiêu chuẩn này.

1. Thiết kế kết cấu và chỉ tiêu đánh giá thân dạng tàu

Trước đây, các kho chứa nổi ngoài khơi dạng tàu thường được yêu cầu phải thỏa mãn các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu và đánh giá tương tự như tàu biển hoạt động tại vùng biển không hạn chế (như tàu chở dầu thương mại). Tuy nhiên, trong thực tế, nhiều kho chứa nổi được định vị tại các khu vực có thành phần động của tải trọng tác động nhỏ hơn nhiều so với điều kiện hoạt động không hạn chế. Do đó, phương pháp thiết kế hiện đại được phát triển dựa trên quy trình hai giai đoạn:

• Định lượng kích thước ban đầu (Initial Scantling Evaluation - ISE): Đây là bước lựa chọn kích thước thiết kế ban đầu của kho chứa nổi, có xem xét đến các giá trị danh nghĩa và cực đại của tải trọng dự kiến mà một bộ phận kết cấu phải chịu trong suốt đời hoạt động tại vùng biển không hạn chế. Bước này chịu sự điều chỉnh của các chỉ tiêu quy định từ mục 0 đến 5.1.4.2.
• Đánh giá độ bền tổng thể (Total Strength Assessment - TSA): Bước này yêu cầu phân tích kết cấu đối với các phần quan trọng của thân tàu nhằm xác minh sự phù hợp vận hành của hệ thống kết cấu. Nội dung đánh giá bao gồm kiểm tra độ bền đối với các dạng phá hủy như chảy, mất ổn định và độ bền tổng thể, tuân theo các chỉ tiêu tại mục 5.1.4.3.

2. Yêu cầu tối thiểu về độ bền kết cấu thân vỏ khi xác định kích thước ban đầu

Tiêu chuẩn đưa ra các yêu cầu tối thiểu đối với độ bền kết cấu thân vỏ khi xác định kích thước ban đầu, bao gồm:

• Kích thước của dầm tương đương, tôn vỏ, tôn vách ngăn, các dầm dọc, nẹp dọc và các cơ cấu đỡ chính.
• Sau khi xác định kích thước tối thiểu, độ bền của thiết kế phải được đánh giá thông qua phương pháp phân tích kết cấu thích hợp quy định tại mục 5.1.4.3.6 nhằm đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn phá hủy tại mục 5.1.4.3.2.
• Các chi tiết kết cấu phải tuân thủ nghiêm ngặt theo quy định tại mục 5.1.4.2.1.3.
• Quy trình kiểm tra lại các kích thước ban đầu và kết cấu phụ được thực hiện theo quy định tại mục 5.2.2.3.3.

3. Quy định đối với kết cấu chân căng (TLP - Tension Leg Platform)

Hệ thống chân căng của giàn TLP được quy định cụ thể từ phần kết nối với thân giàn đến đế ngầm dưới đáy biển:

• Cấu trúc phần thân chân căng: Có thể gồm nhiều đoạn chân căng liên kết với nhau bằng cơ cấu cơ khí, mối nối hàn hoặc các dạng kết nối kết cấu khác đáp ứng yêu cầu khai thác.
• Các bộ phận đặc biệt đi kèm: Hệ thống chống ăn mòn, thiết bị theo dõi hoạt động và tải trọng của chân căng, thiết bị khử rung do dòng xoáy gây ra.
• Lựa chọn vật liệu: Việc lựa chọn vật liệu cho phần thân (bao gồm cả boong) phải áp dụng theo Mục 6.2 của tiêu chuẩn TCVN 5310:2016. Kết cấu phần thân giàn TLP được phân chia thành các nhóm vật liệu cụ thể để phục vụ cho việc lựa chọn cấp vật liệu phù hợp.

4. Cấu trúc và phân vùng chức năng của giàn Spar

Giàn Spar được phân chia thành ba phần thân chính với các chức năng chuyên biệt:

• Phần thân trên (Két cứng - Hard Tank): Tạo lực nổi để đỡ phần boong thượng tầng phía trên. Đây cũng là không gian chứa nước dằn có thể thay đổi và trong một số trường hợp dùng để chứa dầu diesel, nước khoan hoặc methanol. Boong phía trên cùng của két cứng được gọi là boong của giàn Spar.
• Phần thân giữa: Đóng vai trò kết nối phần thân trên và thân dưới. Phần thân giữa có thể có dạng khung dàn không gian vì kèo với các sàn trung gian (giúp giảm ảnh hưởng của dao động thẳng đứng và dẫn hướng ống đứng) hoặc dạng cột hình trụ cho phép nước tự do lưu thông.
• Phần thân dưới (Két mềm - Soft Tank hoặc Két đáy): Thường bao gồm két dằn cố định và két nổi (đối với giàn Spar dạng khung). Két dằn cố định cung cấp lực nổi tạm thời khi kéo giàn theo phương ngang và tạo lượng dằn cần thiết khi dựng giàn bằng cách làm ngập nước. Sau khi kết nối, nước dằn được thay thế bằng dằn cố định có khối lượng riêng lớn để hạ thấp trọng tâm giàn xuống dưới tâm nổi, giúp tăng tính ổn định và cải thiện đặc tính chuyển động của giàn.
• Kiểm tra kích thước: Việc thiết kế kích thước ban đầu và kết cấu phụ của giàn Spar phải tuân thủ các yêu cầu kiểm tra quy định tại mục 5.2.3.3.3.

5. Hệ thống xử lý công nghệ, phụ trợ và xuất nhập sản phẩm

Tiêu chuẩn quy định các yêu cầu kỹ thuật tối thiểu đối với hệ thống công nghệ trên kho chứa nổi:

• Thiết bị và hệ thống xử lý dung chất: Áp dụng cho các thiết bị xử lý sản phẩm từ giếng hoàn thiện như bình xử lý, bình sinh nhiệt (hâm nóng), máy nén, bơm, đường ống tổ hợp, hệ thống điều khiển và an toàn quá trình. Tài liệu thẩm định thiết kế phải tuân theo mục 7.4.3.
• Hệ thống trợ giúp xử lý (Utility Support Systems): Đưa ra các tiêu chuẩn thiết kế và lắp đặt hệ thống phụ trợ trên kho chứa nổi.
• Hệ thống xuất và nhập dầu/khí: Áp dụng cho ống đứng cứng và mềm, ống dẫn nối tiếp, ống mềm dưới biển (jumper) và ống mềm nổi xuất dầu.

6. Phương pháp phân tích kết cấu và mô hình hóa phần tử hữu hạn

Để đánh giá chính xác trạng thái ứng suất của kết cấu, tiêu chuẩn hướng dẫn sử dụng các phần tử đàn hồi nền và quy trình làm mịn lưới:

• Phần tử thanh: Phải đáp ứng các đặc tính kỹ thuật quy định tại Mục C.4.
• Phần tử đàn hồi nền trục Z: Là phần tử đàn hồi có một đầu mút bị ngàm 6 bậc tự do, có độ cứng theo bậc tự do trục z tổng thể, được áp dụng đối với các điểm ô lưới dọc boong, tôn đáy trên và tôn đáy (theo Hình E.9).
• Phần tử đàn hồi nền trục Y: Có độ cứng theo bậc tự do trục y tổng thể, áp dụng đối với điểm ô lưới dọc phần thẳng đứng của tôn mạn, vách dọc thân tàu phía trong và vách dọc kín dầu (theo Hình E.9).
• Quy trình đánh giá ứng suất chi tiết: Sử dụng mô hình ô lưới được làm mịn tại các khu vực chịu lực chính nhằm xác định và ước tính chính xác các vùng tập trung ứng suất cao.

7. Chương trình theo dõi và giám sát chế tạo thân kho chứa nổi

Công tác giám sát trong quá trình chế tạo đóng vai trò quyết định đến độ bền mỏi và an toàn của kho chứa nổi:

• Mục tiêu: Giảm thiểu ảnh hưởng của sự tập trung ứng suất tại các vùng liên kết tới hạn do sai số chế tạo gây ra.
• Nội dung giám sát: Tăng cường kiểm soát dung sai chế tạo, độ thẳng hàng của các liên kết kết cấu. Các sai số chế tạo và sự không thẳng hàng được xác định là nguyên nhân tiềm tàng gây ra các ứng suất dư và ứng suất tập trung nguy hiểm trong quá trình vận hành.