Hai giếng cấp nước có độ sâu quy hoạch tương đương, khi hỏi giá thường sẽ rơi vào hai giàn khoan giếng nước bánh xích khác cấp: một chiếc có dải độ sâu khoan vừa đủ đáp ứng nhu cầu, chiếc kia có dải độ sâu khoan cao hơn một bậc. Chênh lệch giá nằm ngay đó, nhưng không thể chỉ nhìn vào “độ sâu khoan dư ra có dùng được hay không”. Thực sự cần so sánh là biên dự phòng nằm ở đâu — là biên dự phòng tải trọng trong lỗ khoan, biên dự phòng đường kính lỗ khoan và quy trình, hay chỉ là biên dự phòng trên con số độ sâu khoan. Tách riêng các điểm này ra nhìn, khác biệt năng lực giữa hai cấp thiết bị mới có thể so sánh được.
Trước tiên cố định ba điều kiện vận hành, rồi mới bàn biên dự phòng
Trước khi so sánh, cần ghi rõ điều kiện vận hành của dự án, nếu không biên dự phòng không có cơ sở đối chiếu. Đối với giàn khoan giếng nước bánh xích, ít nhất có ba điểm cần xác định trước:
- Độ sâu dự kiến của tầng chứa nước mục tiêu, và độ sâu giếng thi công lớn nhất theo kế hoạch của dự án;
- Đường kính lỗ khoan hoàn thiện cần thiết cho kết cấu giếng cùng kích thước ống giếng, ống lọc;
- Tổ hợp địa tầng từ lớp phủ đến đá gốc, và phương pháp khoan dự kiến cho từng đoạn lỗ khoan.
Sau khi xác định ba điểm này, mới xem độ sâu khoan, đường kính lỗ khoan, lực nâng, mô-men xoắn quay và yêu cầu cấp khí trong tài liệu thiết bị, để phán đoán đâu là “vừa đủ đáp ứng”, đâu là “có dự phòng”, đâu là phần tài liệu chưa đề cập cần xác nhận với nhà sản xuất hoặc tại hiện trường. Con số độ sâu khoan chỉ là một hạng mục, nó trả lời “sâu nhất có thể tới đâu”, chứ không trả lời “tới đó còn có thể nâng hạ cần khoan, xả mùn và hoàn thiện giếng bình thường hay không”.
Biên dự phòng 1: Tải trọng của cột khoan trong lỗ
Độ sâu giếng tương đương, nhưng tải trọng cột khoan có thể chênh lệch do đường kính lỗ khoan và quy cách cần khoan khác nhau. Lỗ càng sâu, trọng lượng bản thân cần khoan, tải trọng ren nối, ma sát thành lỗ và hiện tượng co thắt cục bộ càng chồng chất rõ rệt; khi nâng cần phải nâng cả lực cản này cùng trọng lượng bộ dụng cụ khoan. Lúc này độ lớn lực nâng trực tiếp quyết định việc nâng hạ cần có thuận lợi hay không, búa khoan ngầm và một phần ống chống có thể xử lý bình thường hay không.
Lấy tài liệu công khai của WR600S làm ví dụ, lực nâng của thiết bị là 35 T, lực trục 6 T, cần khoan khuyến nghị đường kính 89 / 102 mm, chiều dài 6 m. Đối với lỗ sâu cấp 600 m, trọng lượng bản thân cần khoan và ma sát sẽ nâng rõ rệt tải trọng nâng cần, lực nâng 35 T tương ứng với không gian cần thiết để xử lý cột khoan lỗ sâu loại này, chứ không phải giá trị tất yếu ở một độ sâu giếng cố định nào đó. Cụ thể với dự án, còn phải tính toán kết hợp đường kính lỗ khoan hoàn thiện, vật liệu và độ bền mối nối cần khoan, có hạ ống chống hay không.
Khi so sánh hai cấp thiết bị, không thể chỉ nhìn con số lực nâng bên nào lớn hơn, mà còn phải xem nó có phù hợp với quy cách cần khoan, tời phụ hay không. Lực nâng tời phụ của WR600S là 2,5 T, có thể dùng để vận chuyển tại hiện trường búa khoan ngầm, cần khoan và dụng cụ ống chống; năng lực phụ trợ này cũng ảnh hưởng đến sự kết nối công đoạn khi thay dụng cụ khoan thường xuyên ở lỗ sâu.
Biên dự phòng 2: Chuyển đổi chế độ làm việc của mô-men xoắn quay và tốc độ quay
Biên dự phòng ở phần quay không phải “mô-men xoắn càng lớn càng tốt”, mà phải xem thiết bị có chế độ làm việc tương ứng với các lực cản trong lỗ khác nhau hay không. Đá cứng, đường kính lỗ lớn và đoạn lỗ có ma sát cao cần tốc độ thấp mô-men xoắn cao; khi lực cản nhỏ hơn hoặc tải trọng dụng cụ khoan nhẹ hơn, tăng tốc độ quay có thể giảm thời gian phụ trợ.
Hệ thống quay của WR600S có mô-men xoắn hai chế độ 12000 / 6000 N·m, tương ứng tốc độ quay lớn nhất 90 / 180 r/min. Tài liệu giải thích cấu hình này trong bối cảnh lỗ sâu, đá cứng, đường kính lỗ lớn và địa tầng xen kẽ cứng mềm: khi lực cản trong lỗ thay đổi, có thể chuyển đổi tổ hợp mô-men xoắn và tốc độ quay để duy trì quay. Khi so sánh hai cấp thiết bị, nên hỏi rõ: các dải mô-men xoắn của hai thiết bị bao phủ những đoạn lỗ nào, việc chuyển đổi được thực hiện bằng cách nào, sau khi chuyển đổi có yêu cầu gì đối với xả mùn và cấp tiến. Tài liệu chỉ đưa ra quan hệ tương ứng giữa mô-men xoắn và tốc độ quay, không đưa ra giới hạn áp dụng của từng dải trong địa tầng cụ thể, phần này cần phán đoán kết hợp mũi khoan, búa khoan ngầm và tình hình hồi mùn.
Biên dự phòng 3: Tháp khoan, chân chống và tư thế khoan
Độ sâu giếng tương đương nhưng hình thức tháp khoan khác nhau, nhịp độ vận hành sẽ khác nhau. WR600S sử dụng tháp khoan co duỗi, khi làm việc có thể trực tiếp dùng cần khoan 6 m, giảm số lần nối cần trong thi công giếng sâu; khi vận chuyển, kết cấu co duỗi cải thiện kích thước tổng thể của máy. Khoan cấp 600 m có nhiều lần nối cần, tác dụng của cần khoan dài trong việc giảm thời gian phụ trợ càng rõ rệt, đây cũng là lý do hình thức tháp khoan trở thành hạng mục so sánh.
Lỗ càng sâu, ảnh hưởng của độ ổn định tổng thể máy đến lực chịu của tháp khoan và kiểm soát độ xiên lỗ càng trực tiếp. Hành trình chân chống thủy lực của WR600S là 1,6 m, dùng để cân bằng và hỗ trợ ổn định thiết bị; tài liệu đồng thời lưu ý, nền đất mềm nên dùng tấm đệm để đảm bảo chân chống chịu lực đều, tránh lún sau thời gian dài làm việc. Khi so sánh hai cấp thiết bị, hành trình chân chống và phương thức hỗ trợ nên được đưa vào hạng mục kiểm tra, đặc biệt khi vị trí lỗ khoan nằm trên ruộng nông nghiệp, đất đắp hoặc nền đá dăm.
Biên dự phòng 4: Sự phối hợp cấp khí và quy trình tuần hoàn
Nếu dự án dự kiến sử dụng khoan búa khoan ngầm, cấp khí không phải là việc của bản thân thiết bị, mà là điều kiện để phương án tổng thể khả thi. Tài liệu WR600S đưa ra áp suất làm việc khoan DTH là 1,2–3,5 MPa, lưu lượng khí tiêu thụ 16–55 m³/min, đồng thời lưu ý khi độ sâu lỗ tăng, đường kính lỗ lớn hơn, địa tầng cứng hơn hoặc độ cao tăng, lưu lượng thực tế cần có thể tăng, máy nén khí phải được phối hợp riêng theo dự án.
Điểm này dễ bị bỏ qua khi so sánh hai cấp thiết bị: dải độ sâu khoan cao hơn không có nghĩa là máy nén khí phụ trợ có thể áp dụng y nguyên. Nếu phần lớp phủ phía trên của dự án cần khoan quay bằng dung dịch, phần đá gốc phía dưới chuyển sang búa khoan ngầm, còn phải đưa bơm dung dịch, ống chống, bọt và các biện pháp bảo vệ thành lỗ vào phương án. Tài liệu WR600S giải thích lớp đất phía trên, đất sét, lớp cát và lớp sỏi cát có thể dùng khoan quay bằng dung dịch, sau khi vào địa tầng đá tương đối ổn định mới chuyển sang DTH; sự kết nối quy trình này tương ứng với danh mục thiết bị phụ trợ, chứ không chỉ là năng lực máy chính.
Biên dự phòng 5: Điều kiện vào hiện trường và chuyển hiện trường
Biên dự phòng năng lực dù lớn đến đâu, thiết bị không tới được vị trí lỗ khoan cũng không thể hiện thực hóa. Trọng lượng tổng thể của WR600S khoảng 12,5 T, kích thước ngoài khoảng 6,73 × 2,1 × 2,63 m, tốc độ di chuyển khoảng 3 km/h, góc leo dốc lớn nhất tham khảo 21°. Tài liệu lưu ý khi vận chuyển nên bố trí xe phẳng theo tải trọng xe, giới hạn chiều rộng và chiều cao đường, đồng thời kiểm tra khóa tháp khoan co duỗi và cố định thiết bị; sau khi đến hiện trường cần dự phòng không gian mở tháp khoan.
Nếu hai cấp thiết bị có trọng tải và kích thước ngoài khác nhau, phán đoán lưu thông trên đường làng, bờ ruộng và đường mỏ cũng sẽ khác nhau. Khi so sánh nên lấy chiều rộng đường, bán kính quay, khả năng chịu lực mặt đất và không gian mở tại vị trí lỗ khoan làm điều kiện tiên quyết để kiểm tra, chứ không phải đợi thiết bị đến hiện trường mới xử lý.
Đưa các hạng mục so sánh về cùng một bảng
| Hạng mục so sánh | Câu hỏi cần trả lời | Nội dung tương ứng trong tài liệu WR600S |
|---|---|---|
| Độ sâu khoan và đường kính lỗ khoan | Độ sâu giếng mục tiêu và đường kính lỗ khoan hoàn thiện có đều nằm trong phạm vi bao phủ không | Độ sâu khoan lớn nhất 600 m; đường kính lỗ khoan 105–400 mm |
| Lực nâng | Nâng cần lỗ sâu, thu hồi búa khoan ngầm và thao tác ống chống có dự phòng không | Lực nâng 35 T; lực trục 6 T |
| Mô-men xoắn quay | Đá cứng, đường kính lỗ lớn và đoạn lỗ lực cản thấp có thể ứng phó theo từng dải không | 12000 / 6000 N·m; tốc độ quay lớn nhất 90 / 180 r/min |
| Cần khoan và tháp khoan | Số lần nối cần, kích thước ngoài vận chuyển và không gian mở tháp khoan | Cần khoan 6 m; 89 / 102 mm; tháp khoan co duỗi |
| Phối hợp cấp khí | Quy trình búa khoan ngầm có máy nén khí phù hợp về lưu lượng và áp suất không | 1,2–3,5 MPa; 16–55 m³/min |
| Điều kiện vào hiện trường | Đường sá, khả năng chịu lực và mặt bằng có đáp ứng vận chuyển và mở máy tổng thể không | Khoảng 12,5 T; khoảng 6,73 × 2,1 × 2,63 m; di chuyển khoảng 3 km/h; leo dốc tham khảo 21° |
Bảng chỉ đặt những nội dung có thể tương ứng trong tài liệu lại với nhau, không thể thay dự án đưa ra kết luận “chọn chiếc nào”. Biên dự phòng năng lực của hai cấp thiết bị có đáng giá hay không phụ thuộc vào phân bố độ sâu giếng, thay đổi đường kính lỗ khoan và tính không chắc chắn của địa tầng trong tương lai của dự án: nếu độ sâu giếng quy hoạch tập trung ở một dải, đường kính lỗ khoan cố định, tài liệu địa tầng rõ ràng, giá trị thực tế của biên dự phòng độ sâu khoan có hạn; nếu cùng một thiết bị phải đảm nhận nhiều độ sâu giếng và đường kính lỗ khoan khác nhau giữa các vị trí lỗ khoan, biên dự phòng sẽ nằm nhiều hơn ở tháp khoan, lực nâng và các dải mô-men xoắn.
Những nội dung ngoài tài liệu vẫn cần xác nhận
- Độ sâu thực tế và lưu lượng nước của tầng chứa nước mục tiêu cần căn cứ tài liệu địa chất thủy văn hoặc thăm dò sơ bộ, không nên lấy độ sâu khoan lớn nhất làm mục tiêu thi công;
- Ống chống, ống lọc và loại bơm tương ứng đường kính lỗ khoan hoàn thiện cần được thiết kế hoàn thiện giếng xác định;
- Quy cách và nguồn cung của thiết bị phụ trợ như máy nén khí, bơm dung dịch cần được phối hợp riêng theo dự án;
- Điều kiện lưu thông và mở máy thực tế của hai cấp thiết bị tại cùng một mặt bằng nên được kiểm tra thực địa trước khi khởi công về giới hạn chiều rộng, chiều cao đường và khả năng chịu lực mặt đất;
- Tài liệu chưa đưa ra giới hạn áp dụng địa tầng cụ thể của hai cấp thiết bị dưới từng dải mô-men xoắn, khi so sánh không nên dựa vào đó suy đoán “một cấp nào đó nhất định phù hợp hơn”.
Sau khi tách riêng các điểm trên để đối chiếu, “độ sâu giếng tương đương” không còn là điểm xuất phát của so sánh, mà là một chiều của so sánh. Biên dự phòng có đáng để trả tiền cho nó hay không, phải xem nó có thể chuyển thành điều kiện vận hành thực tế khả dụng trên lực nâng, dải mô-men xoắn, hình thức tháp khoan và quy trình phụ trợ hay không.