Đánh giá ảnh hưởng của các phương án bổ sung thêm giếng khoan đến độ bền của kết cấu giàn đầu giếng hiện hữu

Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, NUCE 2020. 14 (3V): 108–117
ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC PHƯƠNG ÁN BỔ SUNG THÊM
GIẾNG KHOAN ĐẾN ĐỘ BỀN CỦA KẾT CẤU
GIÀN ĐẦU GIẾNG HIỆN HỮU
Vũ Đan Chỉnha,∗
aKhoa Xây dựng Công trình biển và Dầu khí, Trường Đại học Xây dựng,
số 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam
Nhận ngày 26/04/2020, Sửa xong 23/06/2020, Chấp nhận đăng 08/07/2020
Tóm tắt
Bổ sung thêm giếng khoan cho các giàn khoan đầu giếng là một yêu cầu thường gặp khi các giếng hiện hữu
đã hết dần trữ lượng sau một thời gian khai thác. Đặc biệt ở Việt Nam hiện nay, một số lượng lớn các giàn đã
chuyển sang giai đoạn khai thác thứ cấp. Mặt khác do giá dầu sụt giảm, hiệu quả đầu tư giàn mới là không
cao, nên nhu cầu nâng cấp giàn và bổ sung thêm giếng khoan là vấn đề tất yếu. Một số phương án bổ sung
thêm giếng khoan cho các giàn đang được áp dụng phổ biến trên thế giới hiện nay bao gồm: Bổ sung các giếng
đơn (single well) trong các ống dẫn hướng (conductor), bổ sung các giếng đôi (dual well) trong từng ống dẫn
hướng, bổ sung các giếng đơn trong cụm ống dẫn hướng tự đứng độc lập. Mỗi phương án đều có mức độ ảnh
hưởng khác nhau đến độ bền kết cấu giàn hiện hữu, chi phối chung đến tính khả thi và hiệu quả mở rộng khai
thác của giàn tùy từng điều kiện cụ thể. Bài báo đề xuất các tiêu chí để phân tích, đánh giá ảnh hưởng của các
phương án bổ sung đầu giếng đến độ bền kết cấu theo quy định của các tiêu chuẩn hiện hành. Các tiêu chí này
được áp dụng để đánh giá và lựa chọn phương án bổ sung giếng cho giàn JVPC WHP-C1 đang khai thác ở mỏ
Rạng Đông của Việt Nam. Kết quả nghiên cứu của bài báo có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các dự án
tương tự trong điều kiện Việt Nam.
Từ khoá: bổ sung giếng khoan; giếng đơn; giếng đôi; ống dẫn hướng tự đứng; độ bền kết cấu; giàn đầu giếng
hiện hữu.
ASSESSMENT OF THE AFFECTIONS OF WELL ADDING SOLUTIONS TO THE STRENGTH OF EX-
ISTING WELL HEAD PLATFORM STRUCTURES
Abstract
A supplement of new wells for well head platforms (WHP) is a normal requirement when oil and gas reserves
of aging wells have already been degraded after an operating duration. Especially in Vietnam nowadays, a
variety of platforms have been turned into secondary exploitation phase. Besides, the falling oil price leads to
ineffective investment to new platforms and it is necessary to supply additional wells. At present, some typical
solutions are supplying additional wells worldwide, including single wells or dual wells in conductors and
wells in self-supported conductor system. Each solution causes different effects on existing structural strengths,
leading to the effectiveness and possibility aspects in order to widen the exploitation according to specific
conditions. This paper proposes criteria used for analysis and assessment of additional wells supplied in terms
of structural strengths according to current standards. The criteria are applied to assess and select a well adding
plan for JVPC WHP-C1 platform exploited at Rang Dong Field of Vietnam. The research results will be able
to use as a reference for similar projects in Vietnamese conditions.
Keywords: well adding solutions; single well; dual well; self-supported conductors; structural strength; existing
well head platform.
https://doi.org/10.31814/stce.nuce2020-14(3V)-10 © 2020 Trường Đại học Xây dựng (NUCE)
∗Tác giả đại diện. Địa chỉ e-mail: chinhdhxd@gmail.com (Chỉnh, V. Đ.)
108
Chỉnh, V. Đ. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
1. Giới thiệu
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2020 
2 
At present, some typical solutions are supplying additional wells worldwide, including 
single wells or dual wells in conductors and wells in self-supported conductor system. 
Each solution causes different effects on existing structural strengths, leading to the 
effectiveness and possibility aspects in order to widen the exploitation according to 
specific conditions. This paper proposes criteria used for analysis and assessment of 
additional wells supplied in terms of structural strengths according to current 
standards. The criteria are applied to assess and select a well adding plan for JVPC 
WHP-C1 platform exploited at Rang Dong Field of Viet Nam. The research results 
will be able to use as a reference for similar projects in Vietnamese conditions. 
Keywords: Well adding solutions; Single well; Dual well; Self-supported Conductors; 
Structural strength; Existing well head platform. 
© 2020Trường Đại học Xây dựng (NUCE) 
1. Giới thiệu 
Giếng khoan là một hạng mục chính của giàn 
khoan dầu khí, kết nối trực tiếp với các mỏ dầu 
khí ở độ sâu hàng nghìn mét dưới lòng đất. Để 
khoan tạo giếng cần tiến hành kết hợp tuần tự 
công tác khoan, công tác hạ từng lớp ống chống 
(casing) và công tác bơm trám xi măng để giữ cố 
định các ống chống theo từng chu trình cho đến 
khi giếng đạt đến độ sâu thiết kế (Hình 1). Để mở 
thêm một giếng mới, cần lắp đặt một ống dẫn 
hướng (conductor) đỡ các ống chống trong quá 
trình khoan hạ. Các ống dẫn hướng này được hạ 
đến độ sâu thiết kế tương tự như hạ cọc, bằng 
phương pháp đóng hoặc khoan và thông thường 
được gắn với giàn. Trong giai đoạn khai thác, các 
ống dẫn hướng chịu tác động của tải trọng môi 
trường và truyền trực tiếp vào giàn qua các liên 
kết. 
Hình 1. Cấu tạo các lớp của một 
giếng khoan giàn Đại Hùng II [1] 
 Khi một giàn hiện hữu có nhu cầu bổ sung giếng khoan, việc lựa chọn giải pháp 
lắp mới các ống dẫn hướng là rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu 
lực của giàn và khả năng khai thác của giếng mới. Mặc dầu vậy, cho đến nay các tiêu 
chuẩn tính toán thiết kế kết cấu công trình biển cố định hiện hành [2, 3] chưa có hướng 
dẫn cụ thể để đánh giá độ bền kết cấu trong trường hợp này. Các nghiên cứu trên thế 
giới [4, 5] và tại Việt Nam [6, 7] cũng chỉ tập trung vào đánh giá kết cấu khi chịu 
tải trọng vượt mức thiết kế, chịu các tải trọng sự cố cháy, nổ, va tàu, tác động của vật 
Hình 1. Cấu tạo các lớp của một giếng khoan giàn
Đại Hùng II [1]
Giếng khoan là một hạng mục chính của giàn
khoan dầu khí, kết nối rực tiếp với các mỏ dầu khí
ở độ sâu hàng nghìn mét dưới lòng đất. Để khoan
tạo giếng cần tiến hành kết hợp tuần tự công tác
khoan, công tác hạ từng lớp ống chống (casing)
và công tác bơm trám xi măng để giữ cố định các
ống chống theo từng chu trình cho đến khi iếng
đạt đến độ sâu thiết kế (Hình 1). Để mở thêm một
giếng mới, cần lắp đặt một ống dẫn hướng (con-
ductor) đỡ các ống chống trong quá trình khoan hạ.
Các ống dẫn hướng này được hạ đến độ sâu thiết
kế tương tự như hạ cọc, bằng phương pháp đóng
hoặc khoan và thông thường được gắn với giàn.
Trong giai đoạn khai thác, các ống dẫn hướng chịu
tác động của tải trọng môi trường và truyền trực
tiếp vào giàn qua các liên kết.
Khi một giàn hiện hữu có nhu cầu bổ sung
giếng khoan, việc lựa chọn giải pháp lắp mới các
ống dẫn hướng là rất quan trọng, ảnh hưởng trự
tiếp đến khả năng chịu lực của giàn và khả năng
khai thác của giếng mới. Mặc dầu vậy, cho đến nay các tiêu chuẩn tính toán thiết kế kết cấu công trình
biển cố định hiện h nh [2, 3] chưa có ướng dẫn cụ thể để đánh giá độ bền kết cấu trong trường hợp
này. Các nghiên cứu trê thế giới [4, 5] và tại Việt Nam [6, 7] cũng chỉ tập trung vào đánh iá kết cấu
khi chịu tải trọng vượt mức thiết kế, chịu các tải trọng sự cố cháy, nổ, va tàu, tác động của vật rơi và
có khuyết tật, hư hỏng, phục vụ kiểm định và dự báo gia hạn khai thác giàn mà chưa đi sâu vào vấn
đề đánh giá để nâng cấp, mở rộng công nghệ khai thác của giàn.
Với đặt vấn đề đó, bài báo đề ra mục tiêu là xây dựng các tiêu chí và hướng dẫn phân tích, đánh
giá ảnh hưởng của các phương án bổ sung giếng khoan đến độ bền kết cấu iàn đầu giếng đang khai
thác. Thông qua ứng dụng vào một dự án cụ thể ở mỏ Rạng Đông của Việt Nam tác giả rút ra các kết
luận, nhận xét về ưu nhược điểm của các phương án và ảnh hưởng qua lại đến độ bền chung của kết
cấu. Nội dung chi tiết của bài báo được trình bày trong các mục sau đây.
2. Một số phương án bổ sung giếng khoan và ảnh hưởng của nó đến khả năng chịu lực của
kết cấu
2.1. Một số phương án bổ sung thêm giếng khoan
- Phương án 1: Bổ sung thêm một hay nhiều ống khoan đơn gắn với giàn hiện hữu. Ở phương án
này, mỗi ống khoan được đặt trong lòng một ống dẫn hướng.
- Phương án 2: Bổ sung thêm một hay nhiều ống khoan đôi gắn với giàn hiện hữu. Ở phương
án này có 2 ống khoan được đặt trong lòng một ống dẫn hướng. Công nghệ khai thác trên giếng đôi
(Hình 2) là vấn đề kỹ thuật dầu khí khá mới hiện nay, chi tiết có thể tham khảo trong [8]. Bài báo chỉ
tập trung vào vấn đề phân tích kết cấu.
- Phương án 3: Bổ sung thêm một cụm giếng khoan đứng độc lập. Cụm giếng khoan phải được
cấu tạo từ ít nhất 3 ống dẫn hướng trở lên để đảm bảo có thể tự đứng độc lập với giàn (Hình 4, 5).
109
Chỉnh, V. Đ. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2020 
3 
rơi và có khuyết tật, hư hỏng phục vụ kiểm định và dự báo gia hạn khai thác giàn mà 
chưa đi sâu vào vấn đề đánh giá để nâng cấp, mở rộng công nghệ khai thác của giàn. 
 Với đặt vấn đề đó, bài báo đề ra mục tiêu là xây dựng các tiêu chí và hướng dẫn 
phân tích, đánh giá ảnh hưởng của các phương án bổ sung giếng khoan đến độ bền kết 
cấu giàn đầu giếng đang khai thác. Thông qua ứng dụng vào một dự án cụ thể ở mỏ 
Rạng Đông của Việt Nam tác giả rút ra các kết luận, nhận xét về ưu nhược điểm của 
các phương án và ảnh hưởng qua lại đến độ bền chung của kết cấu. Nội dung chi tiết 
của bài báo được trình bày trong các mục sau đây. 
2. Một số phương án bổ sung giếng khoan và ảnh hưởng của nó đến khả năng 
chịu lực của kết cấu 
2.1. Một số phương án bổ sung thêm giếng khoan 
- Phương án 1: Bổ sung thêm một hay nhiều ống khoan đơn gắn với giàn hiện 
hữu. Ở phương án này, mỗi ống khoan được đặt trong lòng một ống dẫn hướng. 
- Phương án 2: Bổ sung thêm một hay nhiều ống khoan đôi gắn với giàn hiện 
hữu. Ở phương án này có 2 ống khoan được đặt trong lòng một ống dẫn hướng. Công 
nghệ khai thác trên giếng đôi (Hình 2) là vấn đề kỹ thuật dầu khí khá mới hiện nay, chi 
tiết có thể tham khảo trong [8]. Bài báo chỉ tập trung vào vấn đề phân tích kết cấu. 
- Phương án 3: Bổ sung thêm một cụm giếng khoan đứng độc lập. Cụm giếng 
khoan phải được cấu tạo từ ít nhất 3 ống dẫn hướng trở lên để đảm bảo có thể tự đứng 
độc lập với giàn (Hình 4, 5). 
Hình 2. Minh hoạ giếng khoan đơn và giếng khoan đôi 
Hình 2. Minh hoạ giếng khoan đơn và giếng khoan đôi
Đối với 2 phương án đầu, các ống dẫn hướng mới được gắn trực tiếp với giàn hiện hữu thông qua
các liên kết kẹp (Clamp) (Hình 3). Đối với phương án 3, để chịu được tải trọng trong điều kiện cực
hạn, một số liên kết mềm dạng pít tông (Hình 4) được sử dụng để nối giữa cụm giếng này với giàn
hiện hữu nhằm mục đích khống chế chuyển vị đỉnh và phân phối bớt tải trọng sang giàn hiện hữu.
Ngoài ra, cần bổ sung thêm khung giằng để liên kết giữa các ống dẫn hướng (Hình 5).
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2020 
4 
Đối với 2 phương án đầu, các ống dẫn hướng mới được gắn trực tiếp với giàn 
hiện hữu thông qua các liên kết kẹp (Clamp) (Hình 3). Đối với phương án 3, để chịu 
được tải trọng trong điều kiện cực hạn, một số liên kết mềm dạng pít tông (Hình 4) 
được sử dụng để nối giữa cụm giếng này với giàn hiện hữu nhằm mục đích khống chế 
chuyển vị đỉnh và phân phối bớt tải trọng sang giàn hiện hữu. Ngoài ra, cần bổ sung 
thêm khung giằng để liên kết giữa các ống dẫn hướng (Hình 5). 
Hình 3. Cấu tạo liên kết kẹp 
Hình 4. Minh hoạ cấu tạo liên kết pít tông 
Hình 5. Minh hoạ cấu tạo khung 
giằng các ống dẫn hướng độc lập 
2.2. Phân tích ảnh hưởng của các phương án lắp thêm ống dẫn hướng đến khả năng 
chịu lực chung của kết cấu 
 Sau đây là nghiên cứu tổng hợp và phân tích các tiêu chí của từng phương án lắp 
thêm ống dẫn hướng ảnh hưởng nhất đến khả năng chịu lực chung của kết cấu giàn 
được trình bày trong Bảng 1. 
Bảng 1. Các tiêu chí ảnh hưởng đến khả năng chịu lực chung của kết cấu giàn 
Tiêu chí ảnh hưởng Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3 
Tải trọng do mở rộng 
thượng tầng 
Tải trọng mở rộng 
thượng tầng truyền 
Tương tự phương án 
1 
Tải trọng mở rộng 
thượng tầng không 
Clamp 
Ống dẫn 
hướng 
Khung giằng 
 ống dẫn hướng 
Hình 3. Cấu tạo liên kết kẹp
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2020 
4 
Đối với 2 phương án đầu, các ống dẫn hướng mới được gắn trực tiếp với giàn 
hiện hữu thông qua các liên kết kẹp (Clamp) (Hình 3). Đối với phương án 3, để chịu 
được tải trọng trong điều kiện cực hạn, một số liên kết mềm dạng pít tông (Hình 4) 
được sử dụng để nối giữa cụm giếng này với giàn hiện hữu nhằm mục đích khống chế 
chuyển vị đỉnh và phân phối bớt tải trọng sang giàn hiện ữu. Ngoài ra, cần bổ sung 
thêm khung giằng để liên kết giữa các ng dẫn hướng (Hình 5). 
Hình 3. Cấu tạo liên kết kẹp 
Hình 4. Minh hoạ cấu tạo liên kết pít tông 
Hình 5. Minh hoạ cấu tạo khung 
giằng các ống dẫn hướng độc lập 
2.2. Phân tích ảnh hưởng của các phương án lắp thêm ống dẫn hướng đến khả năng 
chịu lực chung của kết cấu 
 Sau đây là nghiên cứu tổng hợp và phân tích các tiêu chí của từng phương án lắp 
thêm ống dẫn hướng ảnh hưởng nhất đến khả năng chịu lực chung của kết cấu già
được trình bày trong Bảng 1. 
Bảng 1. Các tiêu chí ảnh hưởng đến khả năng chịu lực chung của kết cấu giàn 
Tiêu chí ảnh hưởng Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3 
Tải trọng do mở rộng 
thượng tầng 
Tải trọng mở rộng 
thượng tầng truyền 
Tương tự phương án 
1 
Tải trọng mở rộng 
thượng tầng không 
Clamp 
Ống dẫn 
hướng 
Khung giằng 
 ống dẫn hướng 
Hình 4. Minh hoạ cấu tạo liên kết pít tông
Tạp c í Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2020 
4 
Đối với 2 phương á đầu, các ống dẫn hướng mới được gắn trực tiếp với giàn 
hiện hữu thông qua các liên kết kẹp (Clamp) (Hình 3). Đối với phương án 3, để chịu 
c tải trọng trong điều kiện cực hạn, một số liên kết mềm dạng pít tông (Hìn 4) 
được sử dụng để nối giữa cụm giếng này với iàn hiện hữu nhằm mục đích khống chế 
chuyển vị đỉnh và phân phối bớt tải trọng sang giàn hiện hữu. Ngoài ra, cần bổ sung 
thêm khung giằng để liên kết giữa các ống dẫn hướng (Hình 5). 
Hình 3. Cấu tạo liên kết kẹp 
Hình 4. Minh hoạ cấu tạo liên kết pít tông 
Hình 5. Minh hoạ cấu tạo khung 
giằng các ống dẫn hướng độc lập 
2.2. Phân tích ảnh hưởng của các phương án lắp thêm ống dẫn hướng đến khả năng 
chịu lực chung của kết cấu 
 Sau đây là nghiên cứu tổng hợp và phân tích các tiêu chí của từng phương án lắp 
thêm ống dẫn hướng ảnh hưởng nhất đến khả năng chịu lực chung của kết cấu giàn 
được trình bày trong Bảng 1. 
Bảng 1. Các tiêu chí ảnh hưởng đến khả năng chịu lực chung của kết cấu giàn 
Tiêu chí ảnh hưởng Phươ g án 1 Phương á 2 Phương án 3 
Tải trọng do mở rộng 
thượng tầng 
Tải trọng mở rộng 
thượng tầng truyền 
Tương tự phương án 
1 
Tải trọng mở rộng 
thượng tầng không 
Clamp 
Ống dẫn 
 ... heo phương vuông góc với dòng chảy có thể xảy ra khi Ks 
< 16 và 4,0 ≤ Vr ≤ 10, trong đó: 
 (5) 
Với V là vận tốc dòng chảy, D là đường kính ống dẫn hướng có kể đến chiều dày hà 
bám; fi là tần số dao động riêng cơ bản phụ thuộc chiều dài nhịp (L) và liên kết hai đầu 
(an) ống dẫn hướng [10]: 
2
w
2
r
= = er s
i
V m dV K
f D D
Hình 6. Minh hoạ BOP
- Trạng thái 3: Trạng thái khai thác tương ứng với điều kiện vận hành và điều kiện cực hạn. Tổ
hợp tải trọng điều kiện vận hành xét tương ứng với tải trọng thượng tầng lớn nhất và điều kiện môi
trường bão 1 năm. Trạng thái cực hạn xét với điều kiện môi trường bão 100 năm và tải trọng thượng
tầ g không khai thác tương ứng. Điều kiện bền, ổn định của ống dẫn hướng cũng được kiểm tra theo
tiêu chuẩn API.
3.4. Tiêu chí tránh cộng hưởng dòng xoáy
Khi một dòng đều chảy cắt ngang qua thân một nhịp ống dẫn hướng tiết diện nhỏ và chiều dài
làm việc lớn sẽ xuất hiện các dòng xoáy sau tiết diện ngang. Các xoáy này có thể gây ra dao động
đáng kể/cộng hưởng của ống dẫn hướng trong mặt phẳng ngang, theo phương trùng phương dòng
chảy (in-line) và phương vuông góc với dòng chảy (cross flow), gây mất an toàn. Để tránh hiện tượng
này cần bố trí đủ liên kết để giảm nhịp của các đoạn ống dẫn hướng xuống dưới giá trị giới hạn. Theo
[10], điều kiện cộng hưởng trùng phương với dòng c ảy có thể xảy ra khi 1,0 ≤ Vr ≤ 3,5 và Ks < 1,8;
điều kiện cộng hưởng theo phương vuông góc với dòng chảy có thể xảy ra khi Ks < 16 và 4,0 ≤ Vr ≤
10, trong đó:
Vr =
V
fiD
, Ks =
2med
ρwD2
(5)
tro g đó V là vận tốc dòng chảy, D là đường kính ố dẫn hướng có kể đến chiều dày hà bám; fi là tần
số dao động riêng cơ bản phụ thuộc chiều dài nhịp (L) và liên kết hai đầu (an) ống dẫn hướng [10]:
fi =
( an
2pi
) √ EI
meL4
(6)
trong đó me là tổng khối lượng tham gia dao động (khối lượng bản thân, chất vận chuyển, hà bám,
nước kèm) trên 1 m dài ống dẫn hướ ; E là mô đun đàn hồi vật liệu; I là mô men quán tính tiết diện
ống; d = 2piξ, ξ là tỷ số cản; ρw là khối lượng riêng nước biển.
113
Chỉnh, V. Đ. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
4. Đề xuất và đánh giá ảnh hưởng của các phương án lắp thêm ống dẫn hướng cho giàn đầu
giếng JVPC WHP-C1
Các nội dung đã trình bày trong mục 2 và 3 được ứng dụng để xây dựng và đánh giá ảnh hưởng
của các phương án lắp thêm ống dẫn hướng cho giàn đầu giếng JVPC WHP-C1 đang khai thác ở khu
vực mỏ Rạng Đông, Việt Nam với các số liệu đầu vào được tóm tắt tromg mục 4.1.
4.1. Số liệu giàn JVPC WHP-C1 hiện hữu [11]
Bảng 3. Đặc trưng kết cấu giàn hiện trạng
Thông số (Đơn vị) Giá trị
Chiều cao công trình (m) 86
Kích thước đỉnh (m × m) 9,8 × 12,2
Kích thước đáy (m × m) 25,6 × 21
Tiết diện cọc D × t (cm × cm) 121,9 × 5,4
Tiết diện ống chính D × t (cm × cm) 134,5 × 2,5
Tiết diện ống nhánh điển hình
D × t (cm × cm)
91,4 × 2,2;
83 × 2;
71,1 × 1,27
Tiết diện ống dẫn hướng hiện trạng
D × t (cm × cm) 50,8 × 1,5
Số lượng đầu giếng hiện trạng 12
Tổng trọng lượng công trình (T) 2155
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2020 
8 
 (6) 
me là tổng khối lượng tham gia dao động (khối lượng bản thân, chất vận chuyển, hà 
bám, nước kèm) trên 1m dài ống dẫn hướng; E là mô đun đàn hồi vật liệu; I là mô men 
quán tính tiết diện ống; d = 2px, x là tỷ số cản; rw là khối lượng riêng nước biển. 
4. Đề xuất và đánh giá ảnh hưởng của các phương án lắp thêm ống dẫn hướng 
cho giàn đầu giếng JVPC WHP-C1 
Các nội dung đã trình bày trong mục 2 và 3 được ứng dụng để xây dựng và đánh giá 
ảnh hưởng của các phương án lắp thêm ống dẫn hướng cho giàn đầu giếng JVPC 
WHP-C1 đang khai thác ở khu vực mỏ Rạng Đông, Việt Nam với các số liệu đầu vào 
được tóm tắt tromg mục 4.1. 
4.1. Số liệu giàn JVPC WHP-C1 hiện hữu [11] 
Hình 7. Cấu tạo kết cấu giàn hiện trạng 
Bảng 3. Đặc trưng kết cấu giàn hiện trạng 
Thông số (Đơn vị) Giá trị 
Chiều cao công trình (m) 86 
Kích thước đỉnh (mxm) 9,8x12,2 
Kích thước đáy (mxm) 25,6x21 
Tiết diện cọc Dxt (cmxcm) 121,9x5,4 
Tiết diện ống chính Dxt (cmxcm) 134,5x2,5 
Tiết diện ống nhánh điển hình 
Dxt (cmxcm) 
91,4x2,2; 
83x2; 
71,1x1,27 
Tiết diện ống dẫn hướng hiện 
trạng Dxt (cmxcm) 
50,8x1,5 
Số lượng đầu giếng hiện trạng 12 
Tổng trọng lượng công trình (T) 2155 
Số liệu môi trường thiết kế mỏ Rạng Đông được tóm tắt trong bảng 4 [12] 
Bảng 4. Tóm tắt số liệu môi trường thiết kế điển hình 
Thông số (Đơn vị) Giá trị 
Độ sâu nước trung bình (m) 54,5 
Mực nước triều cao nhất (m) +1,29 
Mực nước triều thấp nhất (m) -1,55 
Vận tốc gió thiết kế chu kỳ lặp 1 năm (m/s) 23,3 
Số liệu các ống chống như 
sau: Ống 13+3/8’’ sâu 700 
m, trọng lượng 107,15 
kG/m, Ống 9+5/8’’ sâu 2300 
m, trọng lượng 79,62 kG/m, 
Ống 5+1/2’’ sâu 3045 m, 
trọng lượng 29,76 kG/m. 
42
n
i
e
a EIf
m Lp
æ ö= ç ÷
è ø
Hình 7. Cấu tạo kết cấu giàn
hiện trạng
Bảng 4. Tóm tắt số liệu môi trường thiết kế
điển hình
Thông số (Đơn vị) Giá trị
Độ sâu nước trung bình (m) 54,5
Mực nước triều cao nhất (m) +1,29
Mực nước triều thấp nhất (m) −1,55
Vận tốc gió thiết kế chu kỳ lặp 1 năm (m/s) 23,3
Vận tốc gió thiết kế chu kỳ lặp 100 năm (m/s) 29,6
Chiều cao sóng Hmax 1 năm (m) 9,7
Chu kỳ sóng THmax 1 năm (s) 8,4
Chiều cao sóng Hmax 100 năm (m) 16,9
Chu kỳ sóng THmax 100 năm (s) 10,9
Vận tốc dòng chảy mặt (m/s) 1,38
Vận tốc dòng chảy đáy (m/s) 0,78
Số liệu môi trường thiết kế mỏ Rạng Đông
được tóm tắt trong Bảng 4 [12]. Số liệu các ống
chống như sau: ống 13+3/8” sâu 700 m, trọng
lượng 107,15 kG/m, ống 9+5/8” sâu 2300 m, trọng
lượng 79,62 kG/m, ống 5+1/2” sâu 3045 m, trọng
lượng 29,76 kG/m. BOP nặng 30 T.
4.2. Đề xuất các phương án bổ sung thêm ống dẫn
hướng
Dựa trên số liệu đầu vào và các phương án bổ
sung đầu giếng đã giới thiệu, số lượng kích thước,
cấu tạo giếng mới đã được tính toán và lựa chọn
để đảm bảo an toàn. Kết quả lựa chọn tương ứng
với số giếng tối đa cho từng phương án như sau
(Hình 8):
Phương án 1: Bổ sung 2 giếng đơn trong 2 ống dẫn hướng 20” gắn với giàn, liên kết kẹp tại sàn
dưới và tại các mặt ngang +6,00, −7,00, −37,00.
Phương án 2: Bổ sung 1 giếng đôi ống dẫn hướng 36” gắn với giàn, liên kết kẹp tại sàn dưới, mặt
ngang cao độ −7,00.
114
Chỉnh, V. Đ. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
Phương án 3: Bổ sung 3 giếng đơn trong cụm 3 ống dẫn hướng 30” tự đứng, khoảng cách giữa 2
ống là 4,9 m, liên kết với KC thượng tầng bằng pít tông với tay cần 20 cm.
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2020 
9 
Vận tốc gió thiết kế chu kỳ lặp 100 năm (m/s) 29,6 
Chiều cao sóng Hmax 1 năm (m) 9,7 
Chu kỳ sóng THmax 1 năm (s) 8,4 
Chiều cao sóng Hmax 100 năm (m) 16,9 
Chu kỳ sóng THmax 100 năm (s) 10,9 
Vận tốc dòng chảy mặt (m/s) 1,38 
Vận tốc dòng chảy đáy (m/s) 0,78 
BOP nặng 30 T. 
4.2. Đề xuất các phương án bổ sung thêm ống dẫn hướng 
Dựa trên số liệu đầu vào và các phương án bổ sung đầu giếng đã giới thiệu, số lượng 
kích thước, cấu tạo giếng mới đã được tính toán và lựa chọn để đảm bảo an toàn. Kết 
quả lựa chọn tương ứng với số giếng tối đa cho từng phương án như sau (Hình 8): 
Phương án 1: Bổ sung 2 giếng đơn trong 2 ống dẫn hướng 20’’ gắn với giàn, liên kết 
kẹp tại sàn dưới và tại các mặt ngang +6,00, -7,00, -37,00. 
Phương án 2: Bổ sung 1 giếng đôi ống dẫn hướng 36’’ gắn với giàn, liên kết kẹp tại 
sàn dưới, mặt ngang cao độ -7,00. 
Phương án 3: Bổ sung 3 giế g đơn trong cụm 3 ống dẫn hướng 30’’ tự đứng, khoảng 
cách giữa 2 ống là 4,9m, liên kết với KC thượ tầng bằng pít tông với tay cần 20cm. 
Hình 8. Sơ đồ tính kết cấu theo 3 phương án bổ sung đầu giếng 
Các ống dẫn hướng mới được bổ sung bằng phương pháp khoan hạ. 
Hình 8. Sơ đồ tính kết cấu theo 3 phương án bổ sung đầu giếng
Các ống dẫn hướng mới được bổ sung bằng phương pháp khoan hạ.
4.3. Phân tích, đánh giá các tiêu chí độ bền của kết cấu và đánh giá sự phù hợp của các phương án
Kết cấu được mô hình hóa theo phương pháp phần tử hữu hạn bằng phần mềm chuyên dụng SACS
version 5.8. Sơ đồ tính các phương án được thể hiện trong Hình 8. Kết quả phân tích được tóm tắt
trong Bảng 5.
Bảng 5. Kết quả phân tích kết cấu ứng với 3 phương án bổ sung ống dẫn hướng
Tiêu chí đánh giá Giàn hiện trạng Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3
Lực đầu cọc lớn nhất (T) 1944 2036 2026 2032
Hệ số an toàn về sức chịu tải của cọc
(điều kiện cực hạn) (FOS) 1,570 1,502 1,51 1,505
Hệ số độ bền của cọc (UC) 0,897 0,947 0,924 0,930
Hệ số độ bền của ống dẫn hướng mới
trong trạng thái thi công lắp đặt
- 0,91 0,87 0,89
Hệ số độ bền của ống dẫn hướng mới
trong trạng thái khai thác - 0,48 0,45 0,83
Điều kiện cộng hưởng dòng xoáy - Đạt Đạt Đạt
Yêu cầu khung bảo vệ - Có Có Không
Yêu cầu khung giằng - Không Không
Có. Khung giằng
nằm từ cao độ
+2,5 đến -5,0 m
Chuyển vị đỉnh/Giới hạn cho phép (cm)
của cụm ống dẫn hướng - - - 61,1/68,3
Tổng trọng lượng kết cấu mở rộng cần thiết (T) - 22,2 18,2 44
115
Chỉnh, V. Đ. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
4.4. Nhận xét
Dựa vào kết quả tính toán trên, có thể rút ra được một số nhận xét, cụ thể như sau:
- Phương án 1: Cho phép khai thác thêm tối đa 2 giếng; Tốn nhiều liên kết kẹp nhất, trong đó có
một liên kết cần đặt ở độ sâu 37 m dưới mặt nước biển nên khả năng thi công là khó khăn và tốn kém.
Nguyên nhân là do kích thước ống dẫn hướng nhỏ nên cần giảm nhịp để đảm bảo điều kiện bền, ổn
định và tránh cộng hưởng dòng xoáy; Hệ số an toàn theo sức chịu tải cọc của giàn hiện trạng là thấp
nhất do tải trọng tác động lên các ống dẫn hướng mới truyền vào giàn lớn nhất.
- Phương án 2: Cho phép khai thác thêm tối đa 2 giếng; Chỉ cần một liên kết kẹp ở độ sâu 7 m, có
thể thi công tương đối dễ dàng. Nguyên nhân là do ống dẫn hướng có kích thước lớn, vừa đủ để đỡ 2
giếng bên trong lòng, vừa tăng được chiều dài nhịp tự do mà vẫn thỏa mãn bảo điều kiện bền, ổn định
và tránh cộng hưởng dòng xoáy; Hệ số an toàn theo sức chịu tải cọc của giàn hiện trạng là cao nhất
do tải trọng tác động lên ống dẫn hướng mới truyền vào giàn nhỏ nhất; Tổng trọng lượng kết cấu mở
rộng là nhỏ nhất;
- Phương án 3: Số lượng giếng có thể khai thác là lớn nhất (3 giếng); Không cần liên kết kẹp gắn
cụm ống với giàn mà được thiết kế đứng độc lập. Tuy vậy, để giảm chuyển vị đỉnh của cụm giếng mở
rộng, cần thiết kế các liên kết pít tông (liên kết mềm) nối ở khu vực thượng tầng để truyền một phần
tải trọng sang giàn hiện hữu tùy theo độ dài pít tông. Chính vì lí do đó nội lực cọc của giàn hiện hữu
ở phương án 3 lại vẫn lớn hơn phương án 2; Do phải tự đứng nên trong trạng thái khai thác ống dẫn
hướng hầu như chịu toàn bộ tải trọng truyền vào gây ra nội lực lớn (UC = 0,83), phụ thuộc vào khoảng
cách giữa các ống dẫn hướng; Do các ống dẫn hướng nằm lộ ra ngoài giàn nên nguy cơ xảy ra sự cố
tàu đâm là lớn nhất. Để khắc phục vấn đề này khung giằng cần được thiết kế đủ đảm bảo an toàn,
dẫn đến độ phức tạp trong giai đoạn thi công tăng lên; Nếu khoảng cách giữa các ống dẫn hướng lớn,
phương án 3 có thể gây khó khăn cho giàn tự nâng khi khoan khai thác ở các giếng hiện hữu bên trong
giàn do làm gia tăng chiều dài vươn của dầm công xôn; Tổng trọng lượng kết cấu mở rộng là lớn nhất.
Theo kết quả phân tích, về phương diện độ bền kết cấu thì phương án 2 là phù hợp và kinh tế hơn
cả. Trường hợp cần khai thác với số giếng lớn thì có thể xem xét phương án 3.
5. Kết luận kiến nghị
Bài báo đã đề xuất và phân tích 4 tiêu chí cơ bản dùng để đánh giá ảnh hưởng của 3 phương án
bổ sung giếng khoan đến độ bền kết cấu giàn hiện hữu. Các tiêu chí này là những yêu cầu chính quyết
định đến số lượng, kích thước giếng, giải pháp cấu tạo và giải pháp liên kết giếng với giàn hiện hữu.
Thông qua kết quả ứng dụng phân tích lựa chọn phương án mở rộng giàn JVPC WHP-C1 thuộc mỏ
Rạng Đông có thể rút ra một số kết luận, nhận xét như sau:
- Phương án bổ sung các giếng đơn gắn với giàn, về khía cạnh công nghệ khai thác là đơn giản
nhất, nhưng về điều kiện an toàn kết cấu thì thấp và tốn kém nhất, đặc biệt cho các giàn có độ sâu
nước tương đối lớn, hay độ bền dự trữ thấp;
- Phương án bổ sung giếng đôi cho phép giảm mức độ phát sinh tải trọng truyền lên giàn nên phù
hợp cho các giàn có độ dự trữ về độ bền thấp, hoặc đã được nâng cấp nhiều lần. Mặc dù vậy cần có
giải pháp công nghệ phù hợp đi kèm và cũng có hạn chế về số lượng giếng;
- Với các giàn có độ sâu nước tương đối lớn, việc liên kết ống dẫn hướng với giàn ở độ sâu từ
30m là khó khăn, tốn kém thì cần lựa chọn phương án giếng đôi với ống dẫn hướng tiết diện lớn hoặc
phương án cụm ống dẫn hướng tự đứng;
- Với các giàn có độ sâu nước lớn, giải pháp gắn ống dẫn hướng trực tiếp vào giàn không còn đủ
khả thi thì phương án cụm ống dẫn hướng tự đứng thường được áp dụng. Ngoài ra phương án này còn
cho phép khai thác trên nhiều giếng.
116
Chỉnh, V. Đ. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
Một số vấn đề chi tiết chưa được đề cập trong phạm vi bài báo này như ảnh hưởng của mỏi, ăn
mòn, sự gia tăng chiều dày hà bám, hiện trạng thực tế của giàn, . . . đến độ bền kết cấu hiện hữu và
những vấn đề khác liên quan tương tác với công nghệ khai thác khi bổ sung giếng khoan sẽ được tiếp
tục nghiên cứu hoàn thiện trong thời gian tới.
Tài liệu tham khảo
[1] PVEP POC (2017). Platform drilled well conductor analysis report. Aquaterra Energy.
[2] API (2007). Recommended practice for planning, designing and constructing fixed offshore platforms.
American Petroleum Institute Publication RP-2A, Dallas, Texas, USA.
[3] DnV OS-C101 (2011). Design of offshore steel structures, general (LRFD method). Det Norske Veritas,
Norway.
[4] Gerhard Ersdal (2005). Assessment of existing offshore structures for life extension. Doctor Thesis,
University of Stavanger.
[5] NORSOK Standard N-006 (2009). Assessment of structural integrity for exsiting offshore load-bearing
structures. The Norwegian Oil Industry Association (OLF) and Federation of Norwegian Manufacturing
Industries (TBL).
[6] Cường, Đ. Q., Chỉnh, V. Đ., Anh, B. T., Tuấn, Đ. Đ. (2015). Nghiên cứu đánh giá lại sự rung lắc các kết
cấu công trình DKI bằng thép móng cọc trên nền san hô dựa trên TTGH phá hủy lũy tiến. Tạp chí Khoa
học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD)-ĐHXD, 9(3):74–79.
[7] Chỉnh, V. Đ. (2018). Một phương pháp đánh giá độ tin cậy kết cấu công trình biển cố định bằng thép khi
chịu tải vượt mức thiết kế. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD)-ĐHXD, 12(4):30–39.
[8] Ivanova, T. N., Korshunov, A. I., Koretckiy, V. P. (2018). Dual completion petroleum production engi-
neering for several oil formations. Management Systems in Production Engineering, 26(4):217–221.
[9] Tomlinson, M. J. (1994). Pile design and contruction practice. Fourth edition, A viewpoint Publication,
London.
[10] DNV-RP-C205 (2007). Environmental conditions and environmental loads. Det Norske Veritas, Norway.
[11] JVPC (2004). Jacket in-place analysis. Report No. WHP-C1-S-R-0002 Rev.2.
[12] JVPC (1996). Final environmental design criteria for the Rang Dong prospect, Vietnam. Volume 1, WNI
Science & Engineering, Report No. R827.
117