20 T nâng lực đảm nhận gì trong độ sâu lỗ khoan cấp 450 m

Trong tài liệu WR450SE, nâng lực 20 T được xếp cùng một số con số: độ sâu khoan tối đa 450 m, cần khoan 6 m, đường kính cần khoan khuyến nghị 89 / 102 mm, tốc độ nâng nhanh 30 m/min, tời phụ 1.1 T (tùy chọn 2.5 T). Cột nâng lực không tương ứng trực tiếp với mục tiêu dự án như độ sâu khoan, nó giống một đại lượng trung gian hơn — phía trên kết nối với trọng lượng cột cần khoan, phía dưới kết nối với việc nâng hạ cần, ống chống và xử lý bất thường trong lỗ khoan. Bài viết này chỉ xem xét giá trị này được dùng để đảm nhận gì trong độ sâu lỗ khoan cấp 450 m, và những phần nào tài liệu chưa đưa ra kết luận định lượng.

Phân biệt trước: nâng lực không bằng năng lực khoan

Nâng lực mô tả hệ thống nâng có thể nâng được tổ hợp cần khoan nặng bao nhiêu, mô-men xoay mô tả dụng cụ ở đáy lỗ có thể dẫn động được dụng cụ nặng bao nhiêu, hai yếu tố tác động theo các hướng khác nhau trong lỗ khoan. Mô-men xoay tối đa mà WR450SE đưa ra là 9000 / 4500 N·m, tương ứng tốc độ quay tối đa 90 / 180 r/min. Nếu gộp nâng lực và mô-men xoay vào một con số, sẽ dễ nhầm rằng hai yếu tố có thể quy đổi cho nhau — tài liệu không đưa ra mối quan hệ quy đổi như vậy.

Một điều dễ nhầm khác là: nâng lực 20 T không phải là trọng lượng vật thể lớn nhất mà thiết bị này có thể kéo. Cột cần khoan trong lỗ, ma sát thành lỗ, có mang ống chống hay không, có bị kẹt hay không, đều khiến tải trọng thực tế cần khắc phục lệch khỏi trọng lượng tịnh của dụng cụ khoan. Tài liệu định vị nâng lực 20 T ở mức “đáp ứng nâng hạ cần khoan thông thường cấp 450 m, thu hồi búa khoan lỗ và một phần công việc ống chống”, đây là cách diễn đạt điều kiện sử dụng, không phải cam kết định lượng về dư lượng tải trọng.

Cần khoan càng gần đến cây tiếp theo, tải trọng càng tăng lên

Độ sâu lỗ khoan 450 m với cần khoan 6 m, về lý thuyết số cây cần khoan cần thiết được quyết định bởi độ sâu lỗ khoan chia cho chiều dài một cây; đường kính lỗ khoan càng lớn, trọng lượng cần khoan trên một đơn vị chiều dài cũng thay đổi theo. Tài liệu khuyến nghị hai đường kính cần khoan 89 mm và 102 mm, không đưa ra riêng tổng trọng lượng cột cần khoan tương ứng ở bất kỳ độ sâu lỗ khoan nào. Do đó khi thiết kế một giếng cụ thể, chiều dài, đường kính và số cây cần khoan cần được tính toán riêng theo thông số cần khoan thực tế được chọn, rồi dùng kết quả tính toán đối chiếu với nâng lực 20 T để xem có nằm trong khoảng hợp lý hay không.

Sau khi độ sâu lỗ khoan tăng lên, còn có hai loại tải trọng không nằm trong trọng lượng tịnh của dụng cụ khoan: một là ma sát thành lỗ, hai là mảnh vụn khoan có thể còn lại phía trên dụng cụ đáy lỗ khi nâng cần. Tài liệu đề cập đến đá rơi, rò khí và kẹt cần trong phần mô tả đới đứt gãy, và đề cập đến nước phun sẽ thay đổi trạng thái làm việc trong lỗ khoan trong phần mô tả tầng chứa nước. Những điều này đều xảy ra ngoài nâng lực 20 T, không thể trực tiếp dùng giá trị nâng lực để suy ra “có thể nâng sâu bao nhiêu”.

Ngoài nâng lực, cùng một công đoạn còn có ba hạng mục phối hợp

Tốc độ nâng nhanh dễ bị hiểu là tốc độ nâng cần, tài liệu viết là “dùng cho đầu động lực hồi vị, thao tác cần khoan và các động tác phụ trợ khác, có thể giảm thời gian không khoan, nhưng không thể trực tiếp đại diện cho tốc độ tiến giai tầng đá thực tế”. Câu này giới hạn mục đích của giá trị 30 m/min ở các động tác phụ trợ, khi đọc không nên mở rộng sang hiệu suất khoan.

Tời phụ 1.1 T và nâng chính 20 T là hai hệ thống, đối tượng tác động cũng khác nhau: nâng chính tương ứng với cột cần khoan trong lỗ, tời phụ tương ứng với vận chuyển dụng cụ khoan trên mặt đất. Tài liệu đề cập rằng, khi búa khoan lỗ, ống chống hoặc phụ tùng khác trong dự án nặng hơn, có thể xem xét nâng cấp lên cấu hình 2.5 T.

Mối quan hệ tương ứng giữa nâng lực với đường kính lỗ và địa tầng, tài liệu không đưa ra

Phạm vi đường kính lỗ khoan của WR450SE là 105–400 mm, tài liệu tương ứng đường kính lỗ, mô-men xoay và áp suất khí với các trạng thái làm việc khác nhau: đoạn lỗ khoan đường kính lớn, đá cứng hoặc lực cản lớn dùng cấp tốc độ thấp mô-men xoay cao; giai đoạn lực cản tương đối nhỏ dùng cấp tốc độ cao; khoan búa lỗ khí động khuyến nghị áp suất làm việc 1.2–3.5 MPa, lưu lượng khí tiêu thụ 16–55 m³/min. Ba nhóm thông số này đều có mối quan hệ tương ứng riêng, nhưng tài liệu không đưa ra bảng quy đổi “ở một đường kính lỗ khoan nào đó, nâng lực 20 T có thể nâng cột cần khoan dài bao nhiêu”, cũng không liệt kê nhu cầu nâng lực tương ứng với công việc ống chống ở các đường kính lỗ khoan khác nhau.

Khi thiết kế một giếng thực tế, cần bổ sung thông tin về đường kính giếng, thông số dụng cụ khoan và ống chống đưa vào, ma sát trong lỗ dự kiến, rồi mới đánh giá nâng lực 20 T có dư lượng hay không. Câu trong tài liệu “sau khi độ sâu lỗ khoan tăng lên, trọng lượng bản thân cần khoan và ma sát thành lỗ đều tăng, do đó khi gặp lực cản nâng cần bất thường, trước tiên nên đánh giá thành lỗ, xả mảnh vụn và trạng thái dụng cụ khoan, rồi mới áp dụng các biện pháp như làm sạch lỗ, nâng chậm hoặc ống chống” có thể dùng để xác định hướng xử lý trong điều kiện bất thường, nhưng không cấu thành các bước vận hành an toàn.

Đặt nâng lực trở lại trong điều kiện toàn máy để xem xét

Nâng lực 20 T phối hợp với hệ động lực 92 kW, trọng lượng toàn máy khoảng 8.5 T, kích thước ngoài khoảng 5.85 × 1.8 × 2.4 m và tốc độ di chuyển khoảng 2.5 km/h, góc leo dốc tối đa tham khảo 21°. Các thông số này ràng buộc lần lượt về động lực, chuyển trường và thích ứng mặt bằng, không có mối quan hệ quy đổi với bản thân nâng lực, nhưng chúng cùng quyết định điều kiện tổng thể khi thiết bị này đảm nhận độ sâu lỗ khoan cấp 450 m. Mặt đất mềm yếu nên dùng tấm đệm để tránh chân chống lún; trước khi chuyển trường nên xác nhận khả năng chịu tải của mặt đất và tình trạng dốc, đây đều là các mục nhắc nhở rõ ràng trong tài liệu.

Đoạn cuối tài liệu ghi rõ: do điều kiện địa chất thực tế, dụng cụ trong lỗ khoan, góc khoan và phương thức vận hành có khác biệt, hiệu suất khoan, độ sâu khoan và hiệu quả thành giếng cuối cùng nên lấy điều kiện hiện trường làm chuẩn. Câu này cũng áp dụng cho nâng lực 20 T — nó cung cấp năng lực nâng cho vận hành thông thường cấp 450 m, cụ thể đến tổ hợp dụng cụ khoan và bố trí ống chống của một giếng nào đó, vẫn cần tính toán riêng ở giai đoạn thiết kế. Phần quy đổi và phương pháp mà tài liệu chưa bao phủ cần được xác nhận với nhà sản xuất hoặc kỹ thuật viên công trình trước khi sử dụng.