Việc nói bàn quay kéo theo kết hợp tuần hoàn chính bùn là "lỗi thời" thường xuất phát từ một cách so sánh: đem nó so với búa khoan DTH, tuần hoàn ngược khí nâng, bọt khí về tốc độ khoan đơn lỗ. Cách so sánh này bất lợi cho tuần hoàn chính bàn quay, nhưng so sánh là năng lực phổ dụng, không phải năng lực phù hợp. Công nghệ không có chuyện bị đào thải toàn bộ, chỉ có phạm vi áp dụng đang thay đổi. Bài viết này sử dụng tài liệu công khai về WRTR600 của chúng tôi để xem xét tổ hợp này vẫn đứng vững trong những điều kiện nào.
Trước tiên nói về tổ hợp này là gì
WRTR600 là máy khoan giếng nước kiểu bàn quay kéo theo cấp 600 mét, phương thức khoan là khoan quay bàn quay, phương thức tuần hoàn là tuần hoàn chính bùn. Toàn bộ máy tập trung máy phát diesel, bơm bùn, bàn quay, tời đôi, tháp khoan, chân chống và cơ cấu tháo kẹp phụ trợ trên khung gầm kéo theo.
Điều này quyết định hai đặc điểm cơ bản của nó: một là quay tại miệng lỗ, dựa vào bùn trào lên để mang mùn khoan; hai là toàn bộ hệ thống di chuyển theo xe, khi chuyển công trường không cần tháo rời động lực và hệ thống bùn để vận chuyển riêng.
Phạm vi áp dụng thu hẹp ở những điểm nào
Nói thu hẹp, nghĩa là trong các điều kiện công trường sau đây, tuần hoàn chính bàn quay không còn là lựa chọn ưu tiên.
- Chủ yếu là đá cứng, và mục tiêu cốt lõi là lấy mẫu lõi liên tục hoặc xuyên qua đá nhanh. Tài liệu của chúng tôi ghi rõ: nếu dự án cần mẫu lõi chất lượng cao liên tục, nên sử dụng máy khoan lấy lõi chuyên dụng. WRTR600 có thể dùng cho điều tra địa chất thủy văn và khoan địa tầng thông thường, nhưng hình thức lấy mẫu của nó không phải lõi liên tục.
- Tỷ lệ đoạn đá cứng cao, theo đuổi tốc độ tiến lỗ đơn lỗ. Tài liệu đề cập địa tầng đá phong hóa và hỗn hợp đất đá có thể chọn mũi khoan nón, mũi cào và các dụng cụ khoan quay khác, nhưng chỉ xét tốc độ phá đá, các công nghệ như DTH trong đá cứng không cùng chiều so sánh. Bản thân thiết bị không cung cấp chế độ khoan khí nén.
- Địa tầng thiếu nước, mất dung dịch nghiêm trọng, khó thiết lập tuần hoàn bùn. Tuần hoàn bùn là hệ thống cốt lõi của thiết bị này, một khi không thiết lập được tuần hoàn, việc mang mùn và bảo vệ thành lỗ đều bị ảnh hưởng. Hướng ứng phó mà tài liệu đưa ra là điều chỉnh tính năng bùn, kết hợp ống chống tạm thời hoặc hạ ống chống theo cấp, chứ không phải thay đổi môi trường tuần hoàn.
Phần không thu hẹp, vẫn đứng vững
Nhìn theo hướng khác, trong những điều kiện sau đây, mức độ phù hợp của bàn quay kết hợp tuần hoàn chính bùn lại cao hơn.
Dự án thành giếng có tầng phủ rời rạc, tỷ lệ cát sỏi cao
Bùn ở đây không chỉ đảm nhận việc mang mùn. Tài liệu về địa tầng đất và đất sét nêu rõ: nên điều chỉnh độ nhớt bùn theo tính thấm, đường kính lỗ và tình hình hồi bùn, quá loãng có thể thải mùn không đủ, thành lỗ mất ổn định, quá đặc thì tăng trở lực tuần hoàn và tải bơm. Tầng cát, tầng sỏi và tầng phủ rời rạc dễ sụp lỗ mất bùn, có thể kết hợp ống chống tạm thời hoặc hạ ống chống theo cấp, thiết lập đoạn lỗ ổn định trước rồi tiến sâu. Tổ hợp "bùn bảo vệ thành lỗ + ống chống" này chính là lý do bàn quay tuần hoàn chính bùn từ lâu được dùng để thành giếng nước.
Giếng cần đường kính mở lỗ lớn
WRTR600 có đường kính khoan tối đa 500 mm, đường kính thông lỗ bàn quay cũng là 500 mm. Kích thước thông lỗ quyết định có thể đi qua cần khoan, ống chống và một số dụng cụ khoan công trình kích thước bao nhiêu. Đối với các dự án như cấp nước thị trấn nông thôn, tưới tiêu nông nghiệp, một số công trình nền móng cần đường kính giếng lớn và không gian thành giếng, điểm này quan trọng hơn tốc độ đơn lỗ. Đường kính thành lỗ vẫn phải xác định kết hợp địa tầng và thiết kế thành giếng.
Công trường vùng xa, không có lưới điện ổn định
Thiết bị tích hợp tổ máy phát diesel SCGC-200kW, công suất định mức 200 kW, điện áp định mức 380 V, dòng điện định mức 360 A, tần số 50 Hz, cấp điện cho bơm bùn, bơm dầu thủy lực và thiết bị điện phụ trợ. Công trường không có điện lưới đáng tin cậy, cấu trúc tự cấp điện này có thể tạo thành hệ thống độc lập.
Cách tổ chức thi công liên tục nhiều công trường
Giá trị của kết cấu kéo theo không nằm ở việc khoan, mà ở chuyển công trường. Toàn bộ máy khoan có thể được vận chuyển giữa các dự án bằng xe kéo phù hợp, giảm độ phức tạp của việc vận chuyển phân tán tháp khoan, động lực và hệ thống bùn. Đối với nhà thầu có vị trí lỗ phân tán, chu kỳ đơn lỗ không dài như giếng nước thị trấn nông thôn, tưới tiêu nông nghiệp, đây là cách tổ chức thi công phù hợp.
Mấy nhóm thông số phải đọc liền nhau
Đánh giá phạm vi áp dụng không thể chỉ nhìn con số "600 mét". Mấy nhóm giá trị sau đây ràng buộc lẫn nhau.
| Nhóm thông số | Giá trị | Nó ràng buộc điều gì |
|---|---|---|
| Độ sâu khoan tối đa / đường kính lỗ tối đa | 600 m / 500 mm | Giới hạn trên của tổ hợp độ sâu đường kính lỗ, thực tế chịu ảnh hưởng của địa tầng, dụng cụ khoan, tuần hoàn bùn, thiết kế ống chống và trở lực trong lỗ |
| Tốc độ bàn quay / mô-men xoắn lý thuyết | 38 / 57 / 85 r/min, khoảng 13,8 / 9,2 / 6,2 kN·m | Cấp tốc độ thấp mô-men cao, phù hợp đường kính lỗ lớn, dụng cụ khoan nặng, địa tầng trở lực lớn; tốc độ cao phù hợp giai đoạn trở lực nhỏ |
| Lưu lượng bơm bùn / áp suất / công suất dẫn động | 8,4–16,6 L/s, 5–10 MPa, động cơ 90 kW | Khả năng mang mùn, làm mát mũi khoan, duy trì ổn định thành lỗ và kiểm soát áp suất trong giếng |
| Tải đầu quay nước / đường kính trong | Tối đa 30 T / 63,5 mm | Khi độ sâu lỗ tăng, trọng lượng cột khoan và ma sát thành lỗ tăng, cần khớp với tời, cần vuông, cần khoan |
| Lực kéo một cáp tời chính / tời phụ | 40 kN / 30 kN | Tương ứng với nâng hạ dụng cụ khoan, hỗ trợ ống chống, vận chuyển dụng cụ |
Tháp khoan có hai phiên bản tháp ngắn và tháp dài: tháp ngắn chiều cao hiệu dụng 12 m, kèm cần vuông 7,5 m và cần khoan 5,5 m; tháp dài chiều cao hiệu dụng 15 m, kèm cần vuông 10,5 m và cần khoan 9 m. Kích thước vận chuyển tháp ngắn khoảng 15100 × 2480 × 4100 mm, tháp dài khoảng 16630 × 2480 × 4100 mm. Tháp dài giảm số lần nối cần, nhưng kích thước vận chuyển dài hơn, trước khi thi công liên vùng cần xác nhận chiều rộng đường, bán kính quay, tải trọng cầu và giới hạn chiều cao.
Nó không phải không làm được việc khác, mà không nên bị coi là máy vạn năng
Ứng dụng điển hình của WRTR600 được ghi là giếng nước sâu, phát triển nước ngầm nông thôn nông nghiệp công nghiệp và thông thường, điều tra địa nhiệt tầng trung sâu và một số giếng địa nhiệt, điều tra địa chất thủy văn và một số công trình nền móng. Danh sách này đã nói rõ ranh giới: phát triển nước ngầm tầng trung sâu là sân nhà, địa nhiệt và thăm dò là dùng được nhưng cần bổ sung điều kiện, trường hợp cần mẫu lõi chất lượng cao liên tục phải đổi máy.
Thi công địa nhiệt ngoài độ sâu khoan, còn phải xem xét nhiệt độ địa tầng, môi trường tuần hoàn, yêu cầu ống chống và trám xi măng — đây là những nội dung ngoài tài liệu, cần xác nhận riêng theo dự án.
Những vấn đề nên xác nhận bằng văn bản trước khi mua
- Tháp ngắn hay tháp dài: lựa chọn kết hợp tổ chức độ sâu lỗ và điều kiện đường chuyển công trường, đồng thời xác nhận kích thước vận chuyển cuối cùng và yêu cầu giới hạn chiều cao chiều rộng địa phương.
- Phương án thích ứng tại chỗ của thông số bùn: hướng điều chỉnh độ nhớt tương ứng các địa tầng khác nhau, có dự phòng ống chống tạm thời hoặc hạ ống chống theo cấp hay không.
- Dụng cụ khoan khớp với độ sâu lỗ: tính toán mối quan hệ giữa trọng lượng cột khoan, ma sát và tải 30 T của đầu quay nước theo đường kính lỗ và độ sâu dự kiến.
- Điều kiện thực hiện độ sâu khoan và đường kính lỗ thực tế: tài liệu ghi rõ độ sâu khoan và đường kính lỗ thực tế chịu ảnh hưởng của địa tầng, dụng cụ khoan, tuần hoàn bùn, thiết kế ống chống và trở lực trong lỗ, hiệu quả cuối cùng lấy điều kiện công trường làm chuẩn.
- Hạng mục an toàn và kiểm tra: trước khi khởi công kiểm tra tháp khoan, tời, cáp thép, đầu quay nước, bàn quay, bơm bùn, máy phát và hệ thống điện; khi dựng tháp xác nhận phía trên không có đường dây trên không và chướng ngại vật; khi tuần hoàn bùn chú ý đường ống áp suất cao, áp suất bơm và rò rỉ; nhân viên không được đứng dưới dụng cụ khoan treo hoặc gần dụng cụ khoan đang quay.
Ranh giới lựa chọn công nghệ không phải mới hay cũ, mà là điều kiện địa tầng, yêu cầu thành giếng và cách tổ chức thi công có khớp hay không.