Trong bảng thông số của WRTR600, mục bàn quay ghi 38 / 57 / 85 r/min, theo sau là mô-men xoắn lý thuyết 13,8 / 9,2 / 6,2 kN·m. Sáu con số xếp thành ba nhóm, bản thân cấu trúc đã là thông tin: tốc độ tăng, mô-men xoắn giảm. Hiểu ba cấp này như “ba lựa chọn tốc độ” không sai, nhưng sẽ bỏ sót điều mà chúng thực sự ràng buộc — cùng một máy khoan ở các cấp khác nhau có thể dẫn động bộ dụng cụ khoan nặng đến đâu, đường kính lỗ khoan lớn đến đâu.
Dưới đây chỉ triển khai quanh nhóm thông số đã công bố trên trang, không suy đoán hiệu suất địa tầng hay tốc độ tạo lỗ mà tài liệu không cung cấp.
Vì sao tốc độ và mô-men xoắn ngược chiều
Tốc độ bàn quay và mô-men xoắn lý thuyết đến từ cùng một chuỗi động lực và truyền động. Trong điều kiện công suất đầu vào nhất định, tốc độ càng cao thì mô-men xoắn khả dụng cho quay càng thấp. 38 r/min tương ứng khoảng 13,8 kN·m, 85 r/min tương ứng khoảng 6,2 kN·m, chênh lệch mô-men xoắn giữa hai đầu vượt hơn một lần.
Đây cũng là khác biệt trong cách diễn đạt giữa “ba cấp” và “điều chỉnh vô cấp”: ba cấp đưa ra ba tổ hợp tốc độ — mô-men xoắn xác định, mỗi tổ hợp ứng với một loại điều kiện làm việc, chứ không phải một đường cong điều chỉnh liên tục. Tài liệu đưa ra mô-men xoắn lý thuyết; mô-men xoắn thực tế khả dụng còn chịu ảnh hưởng của hiệu suất truyền động, ma sát trong lỗ khoan và phương thức vận hành.
Mỗi cấp tương ứng với đoạn lỗ khoan nào
Hướng giải thích nhóm thông số này trong tài liệu là rõ ràng: cấp thấp có mô-men xoắn cao hơn, phù hợp với đường kính lỗ khoan lớn hơn, bộ dụng cụ khoan nặng và địa tầng có lực cản lớn hơn; tốc độ cao hơn phù hợp với giai đoạn khoan có lực cản nhỏ hơn.
| Cấp | Tốc độ | Mô-men xoắn lý thuyết | Hướng áp dụng theo tài liệu |
|---|---|---|---|
| Cấp thấp | 38 r/min | Khoảng 13,8 kN·m | Đường kính lỗ khoan lớn hơn, bộ dụng cụ khoan nặng, địa tầng có lực cản lớn hơn |
| Cấp trung | 57 r/min | Khoảng 9,2 kN·m | Giai đoạn khoan giữa hai đầu |
| Cấp cao | 85 r/min | Khoảng 6,2 kN·m | Giai đoạn khoan có lực cản nhỏ hơn |
Cần lưu ý ba hướng này là mô tả định tính của tài liệu, không đưa ra bảng quy đổi loại địa tầng nào tương ứng cấp nào. Thời điểm chuyển cấp thực tế vẫn phải xem xét dịch trào trong lỗ khoan, lực cản quay của bộ dụng cụ khoan và sự thay đổi tiến độ khoan.
Cấp tốc độ không thể xem riêng lẻ
Coi tốc độ là thông số vận hành độc lập dễ bỏ qua một số ràng buộc khác trên cùng thiết bị. Đường kính khoan tối đa của WRTR600 là 500 mm, đường kính lỗ thông bàn quay 500 mm; tải trọng tối đa của đầu xoay nước 30 T, đường kính trong 63,5 mm; bơm bùn là 3NB-130, lưu lượng quy định 8,4–16,6 L/s, áp suất làm việc định mức 5–10 MPa, do động cơ 90 kW dẫn động.
Bàn quay quay được không có nghĩa là trong lỗ khoan thải sạch. Đường kính lỗ khoan càng lớn, lỗ càng sâu thì lượng mùn khoan và khoảng cách vận chuyển ngược lên đều tăng, lưu lượng bơm bùn và tính năng dung dịch khoan phải theo kịp tiến độ do quay tạo ra. Mô-men xoắn cao ở cấp thấp giải quyết “quay được hay không”, còn lưu lượng và giữ thành lỗ giải quyết “mùn khoan có mang ra được không, thành lỗ có duy trì được không”. Thiếu một trong hai thì lựa chọn cấp tốc độ đều không thể triển khai.
Quan hệ phối hợp với tời và đầu xoay nước
Việc chọn cấp tốc độ còn ảnh hưởng đến quản lý cột khoan. Lực kéo cáp đơn của tời chính 40 kN, lực kéo cáp đơn của tời phụ 30 kN; tải trọng tối đa của đầu xoay nước 30 T, khi độ sâu lỗ khoan tăng, trọng lượng bản thân cột khoan và ma sát thành lỗ tăng dần. Ở giai đoạn lỗ sâu, nếu dùng cấp cao lâu dài, sự thay đổi lực cản quay, mài mòn dụng cụ khoan và tải trọng trong lỗ cần được xem xét cùng với sự phối hợp giữa tời, cần vuông và cần khoan, chứ không chỉ điều chỉnh bàn quay.
Trong tài liệu, phiên bản tháp ngắn dùng cần vuông 7,5 m và cần khoan 5,5 m, phiên bản tháp dài dùng cần vuông 10,5 m và cần khoan 9 m. Chiều dài cần vuông và cần khoan khác nhau dẫn đến số lần nối cần và chiều dài một hành trình khác nhau, điều này ảnh hưởng đến khoảng thời gian khoan liên tục ở một cấp, từ đó ảnh hưởng tần suất chuyển cấp.
Bản thân việc chuyển cấp không có kết luận định lượng
Tài liệu trên trang không cung cấp tốc độ tiến gáy tương ứng từng cấp, mã số địa tầng hay ngưỡng chuyển cấp, cũng không tồn tại quy tắc cố định rằng một loại địa tầng nào đó bắt buộc dùng một cấp nào. Chỉ có thể xác định ba điểm: giá trị tốc độ và mô-men xoắn lý thuyết của ba cấp; quan hệ mô-men xoắn cấp thấp cao hơn cấp cao; các cấp khác nhau được tài liệu hướng đến điều kiện lực cản khác nhau.
Địa tầng, dụng cụ khoan, tuần hoàn dung dịch khoan và lực cản trong lỗ cùng quyết định tải trọng thực tế, thông số khoan cuối cùng vẫn nên lấy điều kiện hiện trường làm chuẩn. Nếu muốn phán đoán thêm một giếng khoan nên chuyển sang cấp nào ở độ sâu nào, cần bổ sung thiết kế đường kính lỗ khoan, tổ hợp dụng cụ khoan và mặt cắt địa tầng của dự án đó, những nội dung này nằm ngoài phạm vi bảng thông số hiện có.
Vài câu hỏi có thể đặt ra trước khi đọc bảng tốc độ
- Mô-men xoắn lý thuyết của cấp này có dẫn động được tổ hợp dụng cụ khoan hiện tại không.
- Với đường kính lỗ khoan và độ sâu hiện tại, lưu lượng của 3NB-130 có đủ dùng không.
- Tải trọng 30 T của đầu xoay nước và trọng lượng bản thân cột khoan còn dư bao nhiêu.
- Chiều dài cần khoan tương ứng loại tháp đã chọn sẽ thay đổi nhịp nối cần và chuyển cấp như thế nào.
Ba cấp tốc độ không phải ba nút tốc độ song song, mà là ba cách đánh đổi trong phân bổ động lực của cùng một máy khoan. Nhìn rõ mối quan hệ này, rồi xem đường kính lỗ khoan, lưu lượng bơm và lực nâng, các thông số mới liên kết được với nhau.