Hệ thống lấy mẫu ba trong một ngăn ngừa lẫn mẫu giữa các độ sâu như thế nào

“Đã lắp hệ thống lấy mẫu thì mẫu sẽ không bị lẫn” — đây là cách nhìn gộp hai vấn đề làm một: thứ nhất, hệ thống ba trong một giảm thao tác đổ mẫu thủ công và trung chuyển lần hai; thứ hai, mùn khoan giữa các độ sâu liền kề có thực sự không bị trộn lẫn hay không. Tài liệu RC600-CS3 mô tả rất rõ vấn đề thứ nhất: mùn khoan theo ống trong của cần khoan hai thành trở về mặt đất, trực tiếp vào hệ thống xoáy để phân ly khí-rắn, rồi vào khâu chia mẫu và đóng bao, giảm thao tác đổ mẫu thủ công và trung chuyển lần hai. Đây là mô tả cách kết nối của mẫu trên đường hồi mẫu. Rủi ro lẫn mẫu chủ yếu xảy ra tại các điểm vệ sinh giữa các đoạn đường và khâu ghi chép độ sâu, hai đoạn này không nằm trong phạm vi hệ thống đảm nhiệm.

Trả lời câu hỏi cốt lõi trước: hệ thống này thay đổi đoạn nào

Theo tài liệu RC600-CS3, hệ thống lấy mẫu ba trong một gồm ba khâu: hồi mẫu mùn khoan, phân ly xoáy và chia mẫu đại diện, thu gom mẫu. Hành động của hệ thống là liên tục: mùn khoan vào hệ thống xoáy hoàn thành phân ly khí-rắn, rồi vào chia mẫu và đóng bao. So với việc đổ mẫu thủ công từng khâu, đường liên tục giúp giảm số lần trung chuyển mẫu giữa các vật chứa. Số lần trung chuyển giảm, cơ hội mùn khoan tiếp xúc với vật chứa còn sót lại từ độ sâu trước cũng giảm theo, đây là một điều kiện thuận lợi để chống lẫn mẫu, nhưng nó chỉ là điều kiện thuận lợi về mặt cấu trúc, không phải bảo đảm kết quả. Tài liệu cũng ghi rõ: mỗi túi mẫu phải ghi số lỗ khoan, số hiệu mẫu, độ sâu bắt đầu và kết thúc, ngày và ca, ghi chép hiện trường phải nhất quán với túi mẫu. Có thể thấy mối tương ứng độ sâu vẫn phải được thiết lập bằng đánh dấu và ghi chép, bản thân hệ thống không tạo ra thông tin độ sâu.

Tính liên tục của đường hồi mẫu không phải là bằng chứng cách ly độ sâu

Khoan tuần hoàn ngược thu được mẫu mùn khoan, không phải mẫu lõi khoan hoàn chỉnh. Mùn khoan đi lên từ đáy lỗ theo ống trong của cần khoan hai thành, trong lỗ là liên tục, sau khi vào hệ thống xoáy thì đóng bao theo phân đoạn thời gian. Căn cứ phân đoạn là khoảng lấy mẫu do hiện trường đặt ra, ví dụ trong tài liệu là thu một túi mỗi 1 m hoặc mỗi 2 m, đồng thời ghi lại số lỗ khoan, độ sâu bắt đầu và kết thúc, số hiệu mẫu. Nói cách khác, “túi nào tương ứng với đoạn độ sâu lỗ khoan nào” do khoảng lấy mẫu và mối tương ứng ghi chép quyết định, không do bản thân xyclon quyết định. Tài liệu không đưa ra cơ chế tự động phân đoạn theo độ sâu bên trong hệ thống xoáy, vì vậy không thể từ “hồi mẫu liên tục” suy ra “các độ sâu tự động cách ly”.

Các điểm vệ sinh được tài liệu nêu rõ

Tài liệu hệ thống ba trong một ghi rõ yêu cầu vệ sinh tại hai vị trí, đây là hai hành động hiện trường trực tiếp nhất để chống lẫn mẫu:

• Bên trong xyclon, bộ chia mẫu và ống mềm hồi mẫu: mỗi lần dừng khoan, đổi lỗ hoặc vào vùng lấy mẫu then chốt mới, nên kiểm tra xem có mùn khoan còn sót lại từ đoạn trước không, tránh mẫu độ sâu trước lẫn vào đoạn lấy mẫu tiếp theo.
• Làm kín cần khoan hai thành: được đưa vào hạng mục kiểm tra trước khi khởi công hằng ngày. Trong lỗ sâu, làm kín cần khoan ảnh hưởng đến tính liên tục của hồi mẫu, trạng thái làm kín bất thường sẽ thay đổi nhịp hồi mẫu.

Tài liệu cũng đề cập, trước khi khởi công hằng ngày nên kiểm tra ống mềm hồi mẫu, trong quá trình thi công liên tục quan sát hồi mẫu có liên tục hay không. Mối quan hệ giữa hai hành động này với rủi ro lẫn mẫu là gián tiếp: hồi mẫu không liên tục sẽ khiến mùn khoan lưu lại trong lỗ rồi trở về tập trung, làm mối tương ứng giữa mẫu và độ sâu thực tế trở nên kém hơn, điều này được nêu riêng trong điều kiện đới đứt gãy và địa tầng rò khí.

Ba loại điều kiện gây nhiễu dễ bị bỏ qua

Điểm chung của ba loại điều kiện này là: chúng đều không thay đổi kết cấu hệ thống, nhưng đều thay đổi thời điểm mùn khoan thực sự đến xyclon. Việc đóng bao dựa trên thời điểm đến, không phải thời điểm khoan ở đáy lỗ, giữa hai thời điểm có độ lệch thời gian do hành trình hồi mẫu. Tài liệu khuyến nghị mức tiêu thụ khí 16–75 m³/min, áp suất làm việc 1,6–6 MPa, một trong các tác dụng là để mùn khoan có thể liên tục trở về hệ thống xoáy qua ống trong; sau khi độ sâu lỗ tăng, tổn thất lưu lượng gió, làm kín cần khoan và rò khí trong lỗ ảnh hưởng rõ hơn đến thu hồi mẫu.

Chống lẫn mẫu đồng thời phụ thuộc vào hệ thống đánh dấu mẫu

Các yếu tố quản lý mẫu trong tài liệu gồm: số lỗ khoan, số hiệu mẫu, độ sâu bắt đầu và kết thúc, ngày, ca, yêu cầu ghi chép nhất quán với túi mẫu; nếu dự án thực hiện chế độ QA/QC, còn phải đặt mẫu lặp, mẫu chuẩn và mẫu trắng theo yêu cầu. Những nội dung này được viết song song với hệ thống ba trong một trong tài liệu, chứ không được viết thành chức năng của hệ thống. Có thể hiểu là: hệ thống giải quyết việc mẫu đến mặt đất như thế nào và chia đóng ra sao, số hiệu và ghi chép độ sâu giải quyết việc mẫu có thể truy xuất hay không. Nếu chỉ có hồi mẫu liên tục mà không có ghi chép số hiệu tương ứng, mối tương ứng giữa túi mẫu và độ sâu không thể phục hồi ở giai đoạn xử lý sau.

Những vấn đề tài liệu này chưa trả lời

• Tần suất vệ sinh, cách vệ sinh và thời gian mỗi lần của xyclon và bộ chia mẫu, tài liệu chỉ đưa ra nguyên tắc “nên kiểm tra”, “vệ sinh kịp thời”.
• Lượng còn sót tối đa cho phép giữa các đoạn lấy mẫu liền kề, tài liệu không đưa ra chỉ tiêu định lượng.
• Thời gian trễ thực tế của hồi mẫu từ đáy lỗ đến xyclon, và quan hệ quy đổi với độ sâu lỗ, lưu lượng gió, tổ hợp dụng cụ khoan.
• Phạm vi sai lệch tính đại diện của khâu chia mẫu (ví dụ tỷ lệ phân phối của bộ chia mẫu đối với mùn khoan có cỡ hạt cụ thể), tài liệu không đề cập.

Những mục này liên quan đến tiêu chuẩn thực hiện dự án cụ thể và điều kiện hiện trường, cần xác nhận với nhà sản xuất hoặc người phụ trách kỹ thuật dự án, không nên thay thế bằng giá trị chung. Hệ thống lấy mẫu ba trong một cung cấp cho việc chống lẫn mẫu một đường vật liệu ngắn hơn và ít khâu trung chuyển hơn; việc cách ly mẫu giữa các độ sâu vẫn do ba tuyến: hành động vệ sinh, tính liên tục của hồi mẫu và ghi chép độ sâu cùng duy trì.