Trong tài liệu WRT1200, hệ thống quay được ghi là “mô-men xoắn tối đa 24000/12000 N·m, tương ứng cấu hình hai cấp 75/150 r/min”. Hai dòng giá trị nằm sát nhau, dễ bị đọc thành một bảng tốc độ: muốn nhanh thì gài cấp cao, muốn khỏe thì gài cấp thấp. Nhưng hai giá trị mô-men xoắn này lần lượt nhắm vào trạng thái lực cản của một đoạn nào đó trong lỗ khoan, không phải cảm giác vận hành. Bài viết này chỉ theo nhóm thông số được công bố trên trang này, giải thích hai cấp mô-men xoắn lần lượt rơi vào điều kiện đoạn lỗ khoan nào, và phần mà nhóm giá trị này không thể tự xác định đoạn lỗ khoan.
Hai giá trị mô-men xoắn không phải hai vạch chia của cùng một dải
24000 N·m và 12000 N·m chênh nhau một lần, tốc độ quay tương ứng là 75 r/min và 150 r/min, cũng chênh nhau một lần. Quan hệ ghép cặp của hai nhóm giá trị này là: mô-men xoắn càng cao, tốc độ quay càng thấp; mô-men xoắn càng thấp, tốc độ quay càng cao. Nó mô tả giới hạn đầu ra mà cùng một hệ thống quay có thể đạt được dưới hai thiết lập điều kiện làm việc, chứ không phải hai cấp số mà một thiết bị có thể tự do chuyển lên xuống trong cùng một đoạn lỗ khoan.
Từ đó có thể rút ra một hướng ràng buộc: khi yêu cầu đầu ra 24000 N·m, giới hạn tốc độ quay thực tế là 75 r/min; khi yêu cầu đầu ra 12000 N·m, giới hạn tốc độ là 150 r/min. Bất kỳ đoạn lỗ khoan nào chỉ cần dùng đến giới hạn mô-men xoắn thì có nghĩa đoạn đó chỉ có thể được đẩy tiến với tốc độ quay thấp hơn. Ngược lại, đoạn lỗ khoan được đẩy tiến ở 150 r/min thì giới hạn mô-men xoắn khả dụng là 12000 N·m.
Đặc điểm đoạn lỗ khoan tương ứng với cấp mô-men xoắn cao tốc độ thấp
Tài liệu mô tả cấp 24000 N·m/75 r/min là “phù hợp hơn với đoạn lỗ khoan đường kính lớn, đá cứng và ma sát cao”. Ở đây đưa ra ba đặc điểm, cần hiểu tách riêng.
Đường kính lớn
Phạm vi đường kính khoan của WRT1200 là 105–900 mm, 900 mm là đường kính lớn nhất được công bố của thiết bị này. Khi đường kính tăng, diện tích tiếp xúc giữa đáy lỗ và dụng cụ khoan, lượng xả mùn và mô-men xoắn quay cần thiết đồng thời tăng lên. Tài liệu cũng lưu ý rằng đường kính lớn hơn sẽ làm tăng tải trọng dụng cụ khoan, trọng lượng ống chống, nhu cầu xả mùn và phụ tải máy nén khí, do đó “đường kính lớn” bản thân là một điều kiện dự án cần được xác định cùng với lượng nước xuất, ống giếng và thiết kế loại bơm, không phải mục tiêu thi công có thể lấy thẳng đến giới hạn.
Đá cứng
Sau khi vào đá vôi, đá cát, đá hoa cương và các loại đá cứng tương đối nguyên vẹn, tài liệu đề nghị bố trí búa khoan DTH áp suất gió trung bình, cao để khoan DTH. Bản thân búa khoan chịu tác động phá đá, nhưng hệ thống quay vẫn phải cung cấp mô-men xoắn để mũi khoan liên tục đổi vị trí, tính chất lực cản của đoạn này khác với tầng lơi phía trên, do đó rơi vào cấp mô-men xoắn cao.
Đoạn lỗ khoan ma sát cao
Hạng mục này liên quan trực tiếp đến độ sâu lỗ khoan. Trong lỗ khoan sâu cấp 1200 mét, trọng lượng bản thân cần khoan, ma sát thành lỗ và tình trạng cặn lắng sẽ tích lũy theo độ sâu. Trong phần lực nâng, tài liệu ghi “nếu lực cản khi nâng cần bất thường, trước tiên nên làm sạch lỗ và đánh giá tình trạng thành lỗ, dụng cụ khoan và cặn lắng, không nên đơn thuần dựa vào lực nâng tối đa để kéo mạnh”, logic đánh giá tương tự cũng áp dụng cho quay: cấp mô-men xoắn cao là giới hạn năng lực ứng phó lực cản, không phải phương tiện thông thường để bù trừ cặn tích tụ hoặc vấn đề thành lỗ.
Điều kiện đoạn lỗ khoan tương ứng với cấp tốc độ cao
Cấp 12000 N·m/150 r/min, tài liệu đưa ra cách diễn đạt là “phù hợp với tầng ổn định có lực cản nhỏ hơn”. Ở đây, “ổn định” và “lực cản nhỏ hơn” là một nhóm điều kiện cần đồng thời thành lập.
Ý nghĩa của tầng ổn định có giải thích tương ứng ở một chỗ khác trong tài liệu: tầng đất, đất sét, tầng cát và tầng sỏi có thể dùng quay bằng dung dịch khoan, ống chống hoặc các phương thức ổn định lỗ khác; đá phong hóa và đới đứt gãy nứt vỡ dễ xuất hiện rơi khối, thu đường kính, rò gió và kẹt cần, khi vào các đoạn lỗ khoan này nên giảm đẩy tiến quá nhanh, tăng cường làm sạch lỗ. Nói cách khác, lực cản nhỏ chỉ là kết quả, đoạn lỗ khoan có ổn định hay không mới là tiền đề để có thể dùng cấp tốc độ cao. Chỉ số lực cản thấp cũng có thể đến từ đường kính lỗ khoan nhỏ hơn hoặc vấn đề dụng cụ khoan, đó là hai việc khác với tầng ổn định.
Phân cấp cho các đoạn lỗ khoan khác nhau trong cùng một giếng
Đặt hai cấp mô-men xoắn trở lại trình tự lỗ khoan của một giếng cấp 1200 mét, có thể thấy các đoạn lỗ khoan tương ứng với chúng thường xuất hiện xen kẽ, chứ không phải chọn một lần là xong. Các cách phân đoạn được đề cập trong tài liệu bao gồm:
- Tầng lơi phía trên: quay bằng dung dịch khoan, ống chống hoặc các phương thức ổn định lỗ khác, tính chất lực cản của đoạn này khác với tầng đá sâu.
- Đá cứng nguyên vẹn: khoan DTH bằng búa khoan áp suất gió trung bình, cao, tương ứng mô-men xoắn cao, tốc độ quay thấp.
- Đá phong hóa và đới đứt gãy: kiểm soát đẩy tiến, tăng cường làm sạch lỗ, tùy tình trạng thành lỗ mà dùng ống chống hoặc hỗ trợ bọt.
- Tầng chứa nước chính: nước ngầm sẽ thay đổi trạng thái xả mùn và áp suất trong lỗ của búa khoan, cần điều chỉnh phương án cấp khí và làm sạch lỗ theo lượng nước phun.
Bốn loại đoạn lỗ khoan này lần lượt tương ứng với nhu cầu quay khác nhau, cho thấy giá trị của cấu hình hai cấp nằm ở việc để cùng một thiết bị bao phủ nhiều đoạn lỗ khoan của một giếng, chứ không phải để một đoạn lỗ khoan nào đó đạt hiệu suất gấp đôi.
Thông tin đoạn lỗ khoan mà bản thân giá trị mô-men xoắn không thể xác định
24000 N·m và 12000 N·m là giới hạn đầu ra của hệ thống quay, chúng không bao gồm các nội dung sau. Những nội dung này cần được bổ sung từ phía dự án, không thể suy ngược từ giá trị mô-men xoắn.
| Thông tin cần xác nhận | Vì sao giá trị mô-men xoắn không thể đưa ra |
|---|---|
| Độ sâu bắt đầu và kết thúc của đoạn lỗ khoan | Tài liệu chỉ đưa ra độ sâu khoan tối đa toàn máy 1200 m và phạm vi đường kính khoan, chưa đưa ra tương ứng độ sâu phù hợp để gài cấp nào cho từng đoạn lỗ khoan |
| Tổ hợp mũi khoan và dụng cụ khoan | Đề nghị đường kính cần khoan 127 mm, chiều dài cần khoan hỗ trợ 3 m hoặc 6 m, nhưng nhu cầu mô-men xoắn thực tế tương ứng với tổ hợp dụng cụ khoan cụ thể phụ thuộc thiết kế dự án |
| Cấu hình máy nén khí | Điều kiện DTH đề nghị áp suất làm việc 1,65–8 MPa, lưu lượng khí tiêu thụ 16–120 m³/min, áp suất hoặc lưu lượng không đủ sẽ ảnh hưởng đến tác động và xả mùn, từ đó thay đổi tải quay, lớp này không nằm trong thông số mô-men xoắn |
| Phương án dung dịch khoan hoặc bọt | Tài liệu đề cập nhiều phương thức ổn định lỗ như quay bằng dung dịch khoan, ống chống, hỗ trợ bọt, ảnh hưởng của thay đổi môi chất đến lực cản quay cần được xác định bằng thiết kế chuyên biệt của dự án |
Ngoài ra, hành trình đẩy tiến/cấp tiến được tài liệu đưa ra là 7/13 m, có thể chọn theo cấu hình cuối cùng, cấu hình chính thức nên lấy tài liệu xác nhận kỹ thuật khi cung cấp làm chuẩn. Hành trình cấp tiến không có quan hệ quy đổi trực tiếp với phân cấp đoạn lỗ khoan, nó ảnh hưởng đến tần suất hồi vị đầu động lực và thao tác cần khoan.
Phần tài liệu ghi rõ về thời điểm chuyển cấp
Tài liệu có một yêu cầu thi công rõ ràng: “Trong thi công nên căn cứ tải trọng dụng cụ khoan, mùn trả về và thay đổi mô-men xoắn để kịp thời chuyển điều kiện làm việc.” Câu này đưa ra tiêu chí là ba loại tín hiệu hiện trường — tải trọng dụng cụ khoan, trạng thái mùn trả về, thay đổi mô-men xoắn, chứ không phải giá trị độ sâu lỗ khoan cố định. Nói cách khác, khi nào chuyển từ cấp này sang cấp khác cần do phản hồi thực tế trong lỗ khoan quyết định.
Các giá trị liên quan khác được liệt kê cùng để đối chiếu: độ sâu khoan tối đa 1200 m, đường kính khoan 105–900 mm, lực nâng 61 T, áp lực trục 13 T, cấu hình động lực 220/264 kW, trọng lượng toàn máy khoảng 32 T, kích thước vận chuyển khoảng 11,5×2,25×3,2 m. Các thông số này lần lượt ràng buộc những khâu khác nhau, và cũng không cấu thành căn cứ phân chia “một cấp mô-men xoắn tương ứng một độ sâu”.
Những vấn đề còn cần xác nhận với bên cung cấp
Bài này chỉ sử dụng tài liệu công khai về WRT1200 của trang này. Các mục tài liệu chưa ghi bao gồm: cách thao tác cụ thể và điều kiện chuyển đổi giữa hai cấp mô-men xoắn, cấp khuyến nghị dưới các tổ hợp đường kính lỗ khoan và tầng đá khác nhau, khác biệt hiệu suất khoan tương ứng hai cấp điều kiện làm việc, và liệu các cấu hình động lực khác nhau (220 kW và 264 kW) có ảnh hưởng đến năng lực đầu ra của hệ thống quay hay không. Những nội dung này cần lấy tài liệu xác nhận kỹ thuật khi cung cấp làm chuẩn, bài này không đưa ra như kết luận.