Với mong muốn làm chủ thiết kế kết cấu cơ sở chân giàn khoan tự nâng dựa trên bản vẽ thiết kế cơ sở đã có, phù hợp với điều kiện kỹ thuật, công nghệ của Việt Nam, nhóm kỹ sư của Công ty Cổ phần Chế tạo Giàn khoan Dầu khí đã thực hiện đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu tính toán và thiết kế kết cấu chân giàn khoan tự nâng 400ft” và đạt được những kết quả đáng chú ý.
Đề tài Khoa học Công nghệ cấp Nhà nước: "Nghiên cứu tính toán, xây dựng quy trình thiết kế cơ sở cho giàn khoan tự nâng 400ft" do PGS. TS. Đinh Quang Cường – chủ nhiệm đề tài cùng các kỹ sư thuộc Công ty Cổ phần Chế tạo Giàn khoan Dầu khí triển khai. Đề tài này nằm trong dự án khoa học và công nghệ: “Nghiên cứu thiết kế cơ sở, chi tiết, công nghệ chế tạo, tích hợp giàn khoan tự nâng ở độ sâu 400ft phù hợp với điều kiện Việt Nam và nghiên cứu phát triển, hoán cải giàn khoan dầu khí di động phục vụ kinh tế biển, an ninh quốc phòng” do KS Phan Tử Giang làm chủ nhiệm dự án, được thực hiện từ tháng 6 năm 2015 đến tháng 7 năm 2018.
Giải quyết vấn đề điều kiện môi trường của Việt Nam và vấn đề tải trọng giàn khoan
Lịch sử thiết kế giàn khoan tự nâng bắt đầu từ những năm đầu thập niên 50 của thế kỷ XX, giàn khoan tự nâng đầu tiên trên thế giới “The Gus I” hoạt động ở vùng nước sâu 100ft. Trong thời kỳ đầu phát triển thiết kế của giàn khoan tự nâng, loại giàn này chủ yếu phục vụ khoan khai thác ở những khu vực nước nông và điều kiện môi trường trung bình. Chân giàn khoan được thiết kế ở giai đoạn này có hai dạng chủ yếu đó là dạng tấm vỏ và dạng khung giàn không gian, đế chân được thiết kế theo dạng tấm phẳng hoặc dạng độc lập.
Về sau, giàn khoan tự nâng được thiết kế để hoạt động ở vùng có điều kiện môi trường khắc nghiệt, ở các vùng nước sâu hơn, khả năng khoan sâu hơn với tải trọng sàn cũng như tải trọng khoan lớn hơn.
Ở trong nước, ngày nay đã có nhiều công ty, doanh nghiệp đang hoạt động trong lĩnh vực thiết kế, thi công, chế tạo các công trình biển phục vụ ngành dầu khí. Riêng về lĩnh vực giàn khoan dầu khí di động, có 02 đơn vị sở hữu và vận hành giàn khoan dầu khí di động là Liên doanh Việt - Nga Vietsovpetro và Tổng công ty cổ phần khoan và dịch vụ dầu khí (PVD). Tuy nhiên, trong thời gian kể từ tháng 07/2007 trở về trước không có công ty hay tổ chức nào trong nước tham gia vào lĩnh vực nghiên cứu, thiết kế, hạ thủy, chạy thử giàn khoan tự nâng mà chỉ dừng lại ở mức cử chuyên gia hợp tác với Công ty nước ngoài tham gia đóng mới và hoán cải sửa chữa như giàn khoan Tam Đảo 01, Cửu Long. Kết quả là trong lĩnh vực này, cho đến thời điểm hiện tại ở Việt Nam hầu như không có các chuyên gia đầu ngành, kỹ sư thiết kế, cán bộ kỹ thuật và quản lý dự án có kinh nghiệm.
Trước đó, giàn khoan tự nâng 90m nước (tương đương 300 ft) Tam Đảo 03 được coi là công trình trọng điểm quốc gia và là công trình đầu tiên về chế tạo giàn khoan dầu khí tự nâng có khối lượng kết cấu và thiết bị hơn 12.000 tấn. (Nguồn ảnh: petrovietnam.petrotimes.vn/)
Xuất phát từ thực tế trên, các kỹ sư của Công ty Cổ phần Chế tạo Giàn khoan Dầu khí đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu tính toán và thiết kế kết cấu chân giàn khoan tự nâng 400ft”. Đề tài này năm trong Dự án “Nghiên cứu thiết kế cơ sở, chi tiết, công nghệ chế tạo, tích hợp giàn khoan tự nâng 400ft phù hợp với điều kiện Việt Nam và nghiên cứu phát triển, hoán cải giàn khoan dầu khí di động phục vụ kinh tế biển và an ninh quốc phòng”.
Mục tiêu chính của đề tài là từng bước làm chủ tính toán, thiết kế kết cấu cơ sở chân giàn khoan tự nâng dựa trên bản vẽ thiết kế cơ sở đã có, phù hợp với điều kiện kỹ thuật, công nghệ của Việt Nam. Từng bước thực hiện tính toán liên quan để thiết kế chân giàn khoan tự nâng; Từng bước thực hiện thiết kế kết cấu chân giàn khoan tự nâng. Từ đó từng bước làm chủ tính toán thiết kế kết cấu chân giàn khoan tự nâng.
Bên cạnh đó, ứng dụng các kết quả nghiên cứu vào Dự án đóng mới giàn khoan Tam Đảo 05; Kiểm nghiệm tính toán thiết kế cơ sở cho giàn khoan Tam Đảo 05. Đồng thời, đào tạo đội ngũ cán bộ chuyên sâu thiết kế cơ sở và công nghệ chế tạo công trình biển về chân giàn khoan tự nâng đạt trình độ quốc tế.
Đề tài hoàn thành những mục tiêu đề ra
Theo PGS. TS. Đinh Quang Cường – chủ nhiệm đề tài, qua quá trình nghiên cứu lý thuyết, phương pháp và triển khai, nhóm nghiên cứu đề tài đã hoàn thành các nội dung theo các phạm vi nghiên cứu đặt ra. Bên cạnh đó, đề tài đã ứng dụng vào dự án thực tế như dự án đóng mới giàn khoan tự nâng Tam Đảo 05 và đặc biệt dự án nối dài chân giàn khoan tự nâng Tam Đảo 02.
Có thể khẳng định rằng đội ngũ kỹ sư nghiên cứu của đề tài đã làm chủ được tính toán thiết kế cơ sở kết cấu chân giàn khoan tự nâng. Cụ thể, đã xây dựng được bộ hồ sơ thiết kế cơ sở cho kết cấu thân và các cụm kết cấu chính trên giàn khoan tự nâng 400ft. Tạo tiền đề về năng lực, trình độ khoa học kỹ thuật phát triển mẫu thiết kế giàn khoan tự nâng.
Cùng với đó, hoàn thiện quy trình thiết kế chi tiết, quy trình chế tạo thân giàn khoan tự nâng nói riêng và các công trình dầu khí biển nói chung. Hoàn thiện quy trình công nghệ thi công chế tạo giàn khoan tự nâng phù hợp với điều kiện Việt Nam nói chung và áp dụng vào thi công đóng mới giàn khoan tự nâng 400ft.
Mô hình tính toán các kết cấu giàn khoan tự nâng 400ft TAMDAO 05 (Nguồn ảnh: http://icoffshore.com.vn/)
Hơn thế, nhóm nghiên cứu đã ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thiết kế chi tiết dự án đóng mới giàn khoan tự nâng 400ft - Tam Đảo 05, dự án nối dài chân giàn khoan tự nâng Tam Đảo 02; Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thiết kế chi tiết, thiết kế cơ sở dự án nối dài chân giàn khoan tự nâng Tam Đảo 02.
Các kết quả nghiên cứu của đề tài đã góp phần hỗ trợ và ứng dụng vào dự án đóng mới giàn khoan tự nâng 400ft (Tam Đảo 05) tại Công ty Cổ phần Chế tạo giàn khoan (PV Shipyard). Dự án được hoàn thành và bàn giao cho chủ đầu tư Liên doanh Việt - Nga (Vietsovpetro) vào ngày 31/10/2016, giàn khoan đã đưa vào vận hành ổn định.
Dự án cùng các đề tài nhánh mang lại lợi nhuận 38 triệu USD cho ngành dầu khí
Đề tài “Nghiên cứu tính toán và thiết kế kết cấu chân giàn khoan tự nâng 400ft” là một trong 07 đề tài nhánh thuộc dự án “Nghiên cứu thiết kế cơ sở, chi tiết, công nghệ chế tạo, tích hợp giàn khoan tự nâng ở độ sâu 400ft phù hợp với điều kiện Việt Nam và nghiên cứu phát triển, hoán cải giàn khoan dầu khí di động phục vụ kinh tế biển, an ninh quốc phòng”.
Nhìn chung, dự án đã hoàn thành các mục tiêu tổng thể như từng bước làm chủ thiết kế cơ sở giàn khoan tự nâng và tạo thế chủ động trong nghiên cứu và là tiền đề để tự thực hiện thiết kế cơ sở, chủ động trong công tác chế tạo đóng mới các dạng kết cấu công trình biển di động tiến tới phát triển mẫu giàn khoan tự nâng mang đặc tính riêng của Việt Nam. Đồng thời phát triển và hoán cải các mẫu giàn khoan di động phục vụ phát triển kinh tế biển và an ninh quốc phòng.
Hình thành đội ngũ các bộ KH&CN có năng lực cao, chuyên môn sâu về quản lý Dự án, thiết kế, chế tạo, lắp ráp, chạy thử và hạ thủy các loại giàn khoan dầu khí di động. Tăng cường năng lực nội sinh, tiềm lực khoa học và khả năng cạnh tranh với các đối tác trong khu vực về công tác thiết kế, chế tạo, duy tu, bảo dưỡng và sửa chữa các giàn khoan dầu khí di động.
Giàn khoan tự nâng Tam Đảo 05 (Nguồn ảnh: www.ptsc.com.vn/)
Sau gần ba năm triển khai dự án, những kết quả tính toán kiểm nghiệm thiết kế cơ sở tổng thể và các cụm kết cấu chính giàn khoan tự nâng 400ft đã được các tổ chức kiểm định độc lập quốc tế kiểm tra, xác nhận; Cơ quan đăng kiểm ABS và đăng kiểm Việt Nam phê duyệt.
Cùng với đó, thiết kế cơ sở, thiết kế chi tiết, thiết kế thi công chân Tam Đảo 02; Thiết kế chi tiết, thiết kế thi công, các quy trình công nghệ chế tạo, chạy thử giàn khoan tự nâng Tam Đảo 05 đã được đăng kiểm ABS, đăng kiểm Việt Nam chấp thuận…
Ngoài những kết quả về mặt kỹ thuật, dự án cũng mang lại kết quả về mặt kinh tế rất lớn. Cụ thể, đã tiết kiệm chi phí cho tổng thầu về nhân công, thuê chuyên gia, chi phí thuê giàn của chủ đầu tư, vật tư tiêu hao, năng lượng do giảm thời gian thi công dự tính khoảng 8,0 triệu USD; Giảm chi phi do tăng tỷ lệ nội địa hóa lên 41%, thu lợi 5,0 triệu USD; Tiết kiệm chi phí thuê chuyên gia nước ngoài (Tam Đảo 03 phải thuê 13 chuyên gia. Tam Đảo 05 chỉ thuê 3 chuyên gia nước ngoài), thu lợi 5,0 triệu USD; Tạo ra sản phẩm quốc gia, thay thế nhập khẩu, chất lượng tương đương ngoại nhập, giá thành thấp hơn, thu lợi 20,0 triệu USD. Tổng giá trị tiết kiệm của dự án lên đến 38,0 triệu USD.
Có thể thấy, đây là lần đầu tiên ở Việt Nam thực hiện tính toán thiết kế cơ sở giàn khoan tự nâng 400ft, áp dụng thành công vào Dự án nâng cấp, cải hoán kéo dài chân giàn khoan tự nâng Tam Đảo 02 từ 300ft lên 400 ft được ABS và VR cấp chứng chỉ chất lượng đạt tiêu chuẩn Quốc tế Chủ đầu tư VSP đưa vào sử dụng tư năm 2016 đến nay.
Phương Loan