Dự án giếng nước lỗ khoan sâu có một thực tế không thể tránh: lỗ càng sâu, đường kính càng lớn, thời gian thi công càng dài, thời gian và tổng lượng hệ thống động lực cần duy trì đầu ra càng lớn. Điều kiện năng lượng tại hiện trường của loại dự án này thường là khâu kém đồng nhất nhất — có nơi ở khu mỏ xa xôi hoặc hoang mạc, xung quanh không có lưới điện khả dụng; có nơi ở sân khoan cố định trong mỏ hoặc khu công nghiệp, lưới điện ngay bên cạnh. Cùng một máy khoan giếng nước cấp 1200 mét, đặt ở hai loại hiện trường này, phương án năng lượng nên xác định thế nào?
Bài viết này lấy tài liệu công khai của WR1200SL trên trang này làm tham chiếu, đọc "dầu-điện hai chế độ" như một dạng thích ứng điều kiện năng lượng: nó tương ứng với hai loại tiền đề cấp điện hiện trường hoàn toàn khác nhau, chứ không phải một chức năng tiết kiệm dầu vô điều kiện.
Tiêu thụ động lực của dự án lỗ khoan sâu nằm ở những đâu
Trước tiên cần làm rõ động lực trong thi công lỗ sâu chảy về đâu, mới có thể hiểu vì sao phương án năng lượng là một khâu cần quyết định riêng. Trong tài liệu công khai của WR1200SL, cấu hình động lực diesel là động cơ Cummins 264 kW, cung cấp động lực cho quay, tiến dao, di chuyển bánh xích, chân chống và hệ thống phụ trợ. Tương ứng với các công đoạn:
- Hệ thống quay: mô-men xoắn tối đa 30000 / 15000 N·m, tương ứng tốc độ quay tối đa 85 / 170 r/min;
- Hệ thống nâng: lực nâng 60 T, áp lực trục 10 T, dùng cho nâng hạ cần khoan, thu hồi búa DTH và thi công ống chống;
- Hệ thống phụ trợ: tời phụ lớn 5 T và tời phụ nhỏ 2.5 T, dùng cho vận chuyển tại hiện trường;
- Thao tác nhanh: nâng nhanh 29 m/min, đẩy nhanh 51 m/min, tương ứng hồi vị đầu khoan, thao tác cần khoan và các động tác không khoan khác.
Những động tác này xảy ra liên tục trong thi công lỗ sâu trên 1000 mét, chu kỳ dài. Thiết bị cấp 1200 mét thường có thời gian làm việc liên tục dài, hệ thống động lực cần hoạt động liên tục trong điều kiện nhiệt độ cao, bụi bặm. Nói cách khác, động lực là hạng mục đầu vào xuyên suốt toàn bộ quá trình của thiết bị này, thời điểm xác định phương án năng lượng nên đặt trước khi vào công trường, chứ không phải sau khi khởi công.
Phương án diesel tương ứng với loại hiện trường nào
Tài liệu công khai mô tả động lực diesel rõ ràng: động lực diesel Cummins 264 kW cung cấp dự trữ tải cao, phù hợp với công trình có chu kỳ thi công dài, đường kính lỗ lớn, độ sâu cao và điều kiện năng lượng hiện trường khác biệt rõ rệt. Tài liệu cũng ghi một tiền đề sử dụng — các dự án khu mỏ xa xôi, hoang mạc và ngoài trời thường phụ thuộc nhiều hơn vào động lực diesel.
Đọc hai câu này cùng nhau, đặc điểm hiện trường tương ứng với phương án diesel đại khái là: vị trí giếng xa lưới điện khả dụng, hoặc tuy có lưới điện nhưng khoảng cách dẫn điện, dung lượng và độ ổn định đều không chắc chắn. Loại hiện trường này dùng động lực diesel nghĩa là thiết bị không cần phụ thuộc nguồn điện bên ngoài vẫn có thể thi công độc lập. Tương ứng, tài liệu cũng đề cập cần tăng cường làm mát động cơ, lọc không khí, hệ thống nhiên liệu và bảo dưỡng nhiệt độ dầu thủy lực, tránh nhiệt độ cao và bụi bặm làm giảm động lực — đây là một phần bảo dưỡng đi kèm của phương án diesel khi làm việc dài hạn ngoài trời, thuộc điều kiện sử dụng, không phải hạng mục tùy chọn.
Tiền đề tương ứng của phương án điện là nguồn điện ổn định
Mô tả về chế độ điện trong tài liệu hướng đến một loại hiện trường khác: sân khoan cố định trong mỏ, khu công nghiệp hoặc dự án thi công dài hạn có thể có lưới điện ổn định, khi đó có thể cấu hình giữa phương án diesel và điện theo điều kiện dự án. Kỳ vọng mà tài liệu đưa ra là chế độ điện có lợi cho việc giảm tiêu thụ nhiên liệu và khí thải tại hiện trường.
Ở đây cần lưu ý hai điểm. Thứ nhất, tiền đề hình thành phương án điện là "nguồn điện ổn định", chứ không phải "hiện trường có điện". Một nguồn điện dung lượng không đủ, điện áp dao động lớn hoặc chỉ cấp điện ngắn hạn không cấu thành tiền đề thi công của phương án điện. Thứ hai, tài liệu ghi rõ: công suất cuối cùng, điện áp, tần số và phương án khởi động của phần điện nên xác định theo hệ thống cấp điện của dự án.
Một số hạng mục cần xác nhận cho phần điện
Tài liệu trực tiếp nêu ra một số nội dung cần xác nhận. Để tránh coi chúng là giá trị cố định có thể áp dụng máy móc, ở đây chỉ liệt kê điều kiện theo nguyên văn tài liệu, không đưa số liệu:
- Điện áp và tần số, do hệ thống cấp điện của dự án quyết định;
- Dung lượng máy biến áp, cần khớp với công suất cuối cùng của phần điện;
- Khoảng cách cáp, ảnh hưởng đến bố trí thực tế của phương án cấp điện;
- Dòng khởi động, tài liệu đặc biệt lưu ý không thể quy đổi đơn giản trực tiếp theo công suất diesel.
Bốn hạng mục này cần đối chiếu từng mục với bên cấp điện của dự án trước khi vào công trường. Tài liệu không đưa ra giá trị cụ thể tương ứng, nên loại vấn đề này cần xác nhận riêng, không thể suy trực tiếp từ công suất diesel 264 kW.
Quan hệ thích ứng của dầu-điện hai chế độ trên model này
Đặt nội dung trên cùng bối cảnh áp dụng của WR1200SL lại với nhau, có thể sắp xếp thành một bảng đối chiếu:
| Điều kiện năng lượng hiện trường | Phương án tương ứng | Căn cứ trong tài liệu |
|---|---|---|
| Không có lưới điện, dẫn điện khó, như khu mỏ xa xôi, hoang mạc | Động lực diesel | Tài liệu ghi rõ dự án ngoài trời thường phụ thuộc nhiều hơn vào động lực diesel, và giữ khả năng thi công độc lập |
| Có lưới điện ổn định, như sân khoan cố định, khu công nghiệp, dự án dài hạn | Phương án điện | Tài liệu ghi rõ có thể cấu hình theo điều kiện dự án, cung cấp lựa chọn để giảm tiêu thụ nhiên liệu và khí thải |
Bảng này không nói "phương án nào tốt hơn", mà nói vấn đề mà dầu-điện hai chế độ giải quyết trên thiết bị này là: để cùng một máy khoan cấp 1200 mét có thể đặt ở hai loại hiện trường lỗ sâu có điều kiện cấp điện khác nhau. Đối với bên dự án, điều này nghĩa là trước khi thiết bị vào công trường cần xác định điều kiện năng lượng trước, rồi ngược lại đối chiếu thông số cấu hình của phần điện.
Ngoài phương án năng lượng, năng lực lỗ sâu còn gắn với những điều kiện nào
Năng lượng chỉ giải quyết nguồn động lực, không giải quyết vấn đề trong lỗ. Một số thông số liên quan trực tiếp đến lỗ sâu trong tài liệu cũng nên được đưa vào đánh giá khi chọn phương án năng lượng:
- Độ sâu khoan tối đa 1200 m, đường kính lỗ khoan 105–900 mm;
- Hỗ trợ cần khoan 9.6 m, đường kính cần khoan khuyến nghị 114 / 127 mm;
- Lực nâng 60 T, áp lực trục 10 T;
- Mô-men xoắn quay 30000 / 15000 N·m, tương ứng tốc độ quay tối đa 85 / 170 r/min;
- Khoan DTH khí nén khuyến nghị áp suất làm việc 1.65–8 MPa, lưu lượng khí 16–120 m³/min;
- Kết cấu tháp co giãn, dùng để cải thiện kích thước vận chuyển.
Tài liệu có một giới hạn về khả năng áp dụng độ sâu khoan: độ sâu khoan thực tế vẫn cần xác định theo đường kính lỗ, địa tầng, cần khoan, máy nén khí và điều kiện địa chất thủy văn. Câu này cũng áp dụng cho phương án năng lượng — đường kính lỗ, địa tầng và công nghệ quyết định động lực cần duy trì đầu ra bao nhiêu, yêu cầu lưu lượng của máy nén khí cũng ảnh hưởng trực tiếp đến lựa chọn cấu hình đi kèm. Tài liệu đề cập, lựa chọn máy nén khí phải đồng thời xem xét áp suất và lưu lượng, nếu lưu lượng không đủ, dù áp suất đạt yêu cầu, cũng có thể xuất hiện va đập không đủ, thải mùn khó và tích mùn đáy lỗ. Phần này thuộc cấu hình đường khí, là hai khâu độc lập với phương án năng lượng dầu-điện.
Những đánh giá nào nằm ngoài tài liệu, cần xác nhận riêng
Các điểm sau không có dữ liệu cụ thể trong tài liệu công khai của WR1200SL, cần xác minh riêng theo điều kiện dự án:
- Giá trị cụ thể của công suất cuối cùng, điện áp, tần số và phương án khởi động của phần điện;
- Dung lượng máy biến áp của lưới điện dự án và khoảng cách đi cáp có đáp ứng yêu cầu không;
- Cách chuyển đổi và sắp xếp sử dụng giữa hai phương án diesel và điện trong cùng một dự án;
- Độ sâu thực tế có thể đạt của lỗ khoan cấp 1200 mét dưới đường kính lỗ, địa tầng và cấu hình máy nén khí cụ thể.
Nếu một trong các điều kiện này không thể xác nhận, việc hiểu trực tiếp dầu-điện hai chế độ là "bên nào cũng dùng được" sẽ dễ dẫn đến việc sau khi vào công trường mới phát hiện phương án năng lượng không khớp với hiện trường. Trình tự ổn thỏa hơn là: trước tiên xác định độ sâu giếng, đường kính lỗ, địa tầng và chu kỳ thi công, sau đó đối chiếu điều kiện cấp điện hiện trường thuộc loại nào, cuối cùng căn cứ vào đó xác định thông số phần điện hoặc trực tiếp dùng động lực diesel.