Việc so sánh máy khoan lấy lõi lỗ sâu thường bị rút gọn thành một nhóm con số độ sâu khoan. Nhưng điều thực sự quyết định tiến độ dự án lỗ sâu không phải là một chuyến khoan có thể khoan nhanh đến đâu, mà là quy trình trong lỗ khoan có thể hoàn thành nối tiếp nhau từng bước một hay không: đưa bộ dụng cụ khoan xuống đúng vị trí, kéo ống lấy lõi lên, lấy sạch lõi đá, rồi đưa trở lại. Trong thông số công bố của CR1200I, có một số nhóm giá trị nằm trực tiếp trên chuỗi này, cũng có những giá trị trông như đang nói về việc khác nhưng thực tế vẫn ảnh hưởng đến tính liên tục.
Chu kỳ chuyến khoan: phần thực sự bị kéo dài trong lỗ sâu
Nhịp độ làm việc của lấy lõi bằng cáp được cấu thành từ các chuyến khoan. Lỗ càng sâu, tỷ lệ thời gian dùng để kéo ống trong, lấy lõi đá, rồi thả ống trong trở lại trong mỗi chuyến khoan càng cao. Tài liệu CR1200I ghi hai thông số cạnh nhau: dung lượng cáp tời 1200 m, tốc độ nâng 116 m/min, lực nâng 13,5 kN. Ba yếu tố này cùng quyết định đoạn phụ trợ của chuyến khoan có thể theo kịp hay không.
- Dung lượng cáp tương ứng với việc thiết bị có thể duy trì khả năng lấy lõi bằng cáp trong đoạn lỗ sâu đến mức nào, tài liệu ghi là 1200 m, phù hợp với độ sâu khoan tham khảo cỡ N.
- Tốc độ nâng ảnh hưởng đến thời gian cần để kéo ống trong một lần; giá trị này không thay đổi theo độ sâu lỗ khoan, nhưng số lần chuyến khoan sẽ tích lũy khi độ sâu tăng.
- Lực nâng tương ứng với mức lực cản của cáp và ống trong trong lỗ khoan; tình trạng tiếp xúc giữa cột cần khoan và thành lỗ ở đoạn sâu sẽ làm thay đổi lực cản này.
Đặt ba yếu tố này cạnh nhau mới có thể hiểu vì sao tài liệu của thiết bị lấy lõi lỗ sâu lại liệt kê riêng thông số tời, thay vì gộp vào mục công suất tổng thể.
Tải trọng cột cần khoan: tính liên tục nhìn từ lỗ thông ống kẹp và lực nâng
Điểm kích hoạt phổ biến nhất khiến quy trình trong lỗ khoan bị gián đoạn là bộ dụng cụ khoan bị kẹt hoặc không đủ dư lực nâng. Trong thông số CR1200I, đường kính lỗ thông ống kẹp là 150 mm, áp dụng cho các hệ cần khoan thông dụng như NQ, HQ, PQ, NTW, HTW; phương thức kẹp là kẹp thủy lực kết hợp chống tuột bằng trọng lượng nêm gỗ ngựa; lực đẩy 55 kN, lực nâng 160 kN. Những mục này tương ứng với các tình huống chịu lực ở những giai đoạn khác nhau.
- Lỗ thông ống kẹp và hệ cần khoan áp dụng quyết định việc thiết bị này có thể chuyển đổi các cỡ đường kính khoan lấy lõi khác nhau trong cùng một lỗ khoan hay không, mà không cần dừng toàn bộ quy trình để đổi quy cách.
- Lực nâng tương ứng với dư lực nâng khi xử lý đoạn lỗ phức tạp; tài liệu đưa ra 160 kN, giá trị khả dụng thực tế còn phụ thuộc vào ma sát thành lỗ, độ bôi trơn của dung dịch khoan và trọng lượng bản thân cần khoan.
- Lực đẩy 55 kN tương ứng với lực đẩy dọc trục trong giai đoạn khoan bình thường, cần được sử dụng phối hợp với mô-men xoắn của đầu động lực trong đá cứng.
Những giá trị này không thể được dùng riêng lẻ làm căn cứ để đánh giá “thiết bị này có thể khoan vào địa tầng nào”. Bản thân tài liệu cũng nêu rõ rằng hiệu suất khoan thực tế, độ sâu khoan và hiệu quả thu hồi lõi đá phải căn cứ vào điều kiện hiện trường.
Đầu động lực: việc chuyển đổi tốc độ và mô-men xoắn diễn ra khi điều kiện trong lỗ thay đổi
Đầu động lực CR1200I sử dụng truyền động bánh răng, mô-men xoắn lớn nhất 2200 N·m, tốc độ cao nhất 1500 rpm, cung cấp hai nhóm chuyển đổi bánh răng 1:2,2 và 1:3,3. Hai tỷ số truyền này không phải là cấp tốc độ, mà là sự phân bổ lại giữa tốc độ và mô-men xoắn.
Khi các tầng đá xen kẽ xuất hiện trong lỗ sâu, cùng một chuyến khoan có thể đi từ khối đá không nguyên vẹn sang đá cứng nguyên vẹn. Việc chuyển bánh răng và điều chỉnh tốc độ tương ứng với sự thay đổi trong lỗ này, chứ không phải một lựa chọn hiệu suất đơn giản. Tài liệu ghi 2200 N·m là mô-men xoắn lớn nhất; giới hạn này ràng buộc khả năng quay mà thiết bị có thể cung cấp khi lực cản tăng lên, không có nghĩa là mọi đoạn lỗ đều dùng hết.
Thủy lực và dung dịch khoan: hai trụ cột của tính liên tục
Hệ thống thủy lực của CR1200I có lưu lượng bơm chính 300 L/min, áp suất 28 MPa; lưu lượng bơm phụ 120 L/min, áp suất 21 MPa; phương thức làm mát là làm mát bằng gió kết hợp làm mát bằng nước. Hệ thống dung dịch khoan có lưu lượng 150 L/min, áp suất 7 MPa. Hai hệ thống này có vai trò khác nhau trong lỗ sâu.
- Lưu lượng và áp suất của hệ thống thủy lực hỗ trợ phản hồi ổn định của nhiều cơ cấu chấp hành dưới tải cao trong thời gian dài. Chu kỳ thi công lỗ sâu kéo dài, hệ thống thủy lực cần duy trì làm việc liên tục trong điều kiện này.
- Hệ thống dung dịch khoan chịu trách nhiệm mang mùn đá, làm mát mũi khoan và ổn định thành lỗ; lưu lượng 150 L/min tương ứng với khả năng tuần hoàn. Tài liệu đề cập rằng khi đối mặt với nứt nẻ phát triển, nước hồi không ổn định và mất dung dịch cục bộ, cần điều chỉnh thông số dung dịch khoan theo biểu hiện trong lỗ, và khi cần thiết áp dụng biện pháp chống mất dung dịch hoặc bảo vệ thành lỗ theo giai đoạn.
Hai hệ thống này không trực tiếp quyết định lỗ khoan có thể khoan sâu đến đâu, nhưng độ ổn định của chúng quyết định quy trình trong lỗ có thể được đẩy liên tục theo kế hoạch hay không.
Ảnh hưởng của góc khoan và kết cấu liền khối đến tính liên tục của quy trình
CR1200I hỗ trợ góc khoan 45°–90°, sử dụng cột khoan dịch ngang thủy lực và phương thức lắp đặt cột khoan gấp, hành trình đẩy 1,9 m, toàn máy có kết cấu bánh xích liền khối. Trong khu vực thăm dò bố trí lỗ khoan liên tục, những thông số này trực tiếp giảm thời gian tháo lắp lặp lại và căn chỉnh lại lỗ khoan.
Các dự án thăm dò sâu thường bố trí nhiều lỗ khoan trong cùng một khu mỏ, và một số lỗ khoan cần khoan xiên để cắt qua thân quặng. Kết cấu bánh xích liền khối giảm việc tháo lắp lặp lại giữa trạm động lực, mô-đun thủy lực và hệ thống cột khoan, nhưng không thay đổi nội dung quy trình của bản thân lỗ khoan. Tài liệu không đưa ra thời gian chuyển trường cụ thể của thiết bị này giữa các bãi của khu mỏ khác nhau; phần này cần được đánh giá riêng kết hợp với đường hiện trường và bố trí bãi.
Những giá trị nào không trả lời được tính liên tục
Bảng thông số CR1200I bao gồm khả năng khoan, đầu động lực, lực đẩy, tời, ống kẹp, thủy lực và dung dịch khoan, nhưng các loại vấn đề sau đây liên quan trực tiếp đến tính liên tục của quy trình chưa được tài liệu đưa ra, cần xác minh ở cấp dự án:
- Chiều dài chuyến khoan thực tế và tuổi thọ mũi khoan dưới các tổ hợp địa tầng khác nhau; những điều này phụ thuộc vào lựa chọn bộ dụng cụ khoan và điều kiện địa tầng.
- Phương pháp kiểm soát độ xiên lỗ ở đoạn sâu, giám sát mài mòn cần khoan và chu kỳ thay thế.
- Công thức cụ thể của hệ dung dịch khoan dưới các địa tầng khác nhau và biện pháp chống mất dung dịch.
- Kinh nghiệm vận hành hệ thống cáp của nhân viên hiện trường và phương pháp xử lý đoạn lỗ phức tạp.
Giá trị của máy khoan lấy lõi lỗ sâu cuối cùng không nằm ở giá trị tuyệt đối của một thông số nào đó, mà ở việc thông số thiết bị và tình hình thực tế trong lỗ có thể hình thành sự phối hợp liên tục hay không. Tài liệu công bố của CR1200I đưa ra phân cấp độ sâu khoan tham khảo cỡ B 1600 m, cỡ N 1200 m, cỡ H 700 m, cùng các thông số hệ thống tời, ống kẹp, thủy lực và dung dịch khoan được cấu hình cho vận hành lỗ sâu. Những thông số này có thể dùng để đối chiếu định hướng cấu hình thiết bị, nhưng không thể thay thế phán đoán điều kiện hiện trường. Phương án khoan, tổ hợp bộ dụng cụ khoan và thông số vận hành của dự án cụ thể phải căn cứ vào điều kiện thực tế hiện trường và kết quả xác nhận kỹ thuật của nhà sản xuất.