Khi xem tài liệu máy khoan giếng nước, công suất và đường kính lỗ khoan thường là hai dòng được chú ý đầu tiên. Dòng trước ghi 73 kW hoặc 85 kW, dòng sau ghi 105–325 mm, bản thân các con số không khó hiểu, khó là ở chỗ đánh giá hai dòng này nên chọn theo hướng nào khi đặt vào dự án của mình. Định hướng cấu hình của một máy khoan giếng nước bánh xích cấp 300 mét không phải cứ lấy cả hai dòng số liệu ở mức tối đa là chắc chắn; công suất chọn lớn, đường kính lỗ khoan đặt rộng, đầu tư thiết bị và gánh nặng phụ trợ cũng tăng theo.
Bài viết này lấy tài liệu công khai của WR300SE làm ví dụ, theo trình tự “trước tiên xem mục tiêu thi công, sau đó xem hai dòng dữ liệu tương ứng với điều kiện gì, cuối cùng liệt kê phụ trợ và giới hạn” để giải thích cách đọc hai dòng này và cách đánh giá định hướng cấu hình.
Trước tiên xác định đường kính lỗ khoan: đây là kết quả của thiết kế hoàn thiện giếng, không phải giới hạn trên của năng lực thiết bị
Đường kính lỗ khoan của WR300SE được ghi là 105–325 mm. Khoảng này là phạm vi thiết bị có thể đáp ứng, không có nghĩa là tại hiện trường lấy trực tiếp một giá trị nào đó ở giữa. Đường kính hoàn thiện giếng được quyết định bởi một số yếu tố: lưu lượng nước thiết kế, đường kính ngoài ống giếng, kích thước máy bơm chìm, độ ổn định của tầng đất rời phía trên, và có cần hạ ống chống bảo vệ thành hay không.
Tài liệu nêu rõ, đường kính lỗ khoan cuối cùng nên được xác định dựa trên lưu lượng nước thiết kế, kích thước ống giếng và độ ổn định địa tầng. Đường kính mở lỗ thường phải lớn hơn đường kính ngoài ống giếng để thuận tiện hạ ống và lấp sỏi; trong tầng đất rời, tầng cát và tầng cát sỏi, nếu thành lỗ không ổn định, còn cần dự phòng không gian cho bảo vệ thành và ống chống. Nói cách khác, dòng đường kính lỗ khoan phải được đặt sau “thiết kế kết cấu hoàn thiện giếng”, chứ không phải là căn cứ đầu tiên để báo giá thiết bị.
Ngược lại, giới hạn trên 325 mm cho thấy một ranh giới: khi nhu cầu đường kính giếng vượt quá phạm vi này, năng lực đáp ứng của thiết bị này đã hết, cần chuyển sang thiết bị có cấp đường kính lỗ khoan lớn hơn. Tài liệu không giải thích phương thức thi công cụ thể khi vượt quá 325 mm, ở đây không đưa ra suy đoán.
Tiếp theo xem công suất: 73 kW và 85 kW tương ứng với sự khác biệt về điều kiện tải trọng
Công suất tiêu chuẩn của WR300SE là 73 kW, 85 kW là cấu hình tùy chọn. Manh mối đánh giá mà tài liệu đưa ra là: với các dự án chủ yếu có đường kính lỗ khoan thông thường và địa tầng thông thường, công suất tiêu chuẩn có lợi cho việc kiểm soát chi phí thiết bị; nếu dự án thường xuyên ở điều kiện đường kính lỗ khoan lớn hơn, đá cứng hoặc độ cao lớn, có thể đánh giá cấu hình công suất cao hơn.
Điều này có nghĩa là dòng công suất không thể chọn tách rời khỏi đường kính lỗ khoan và địa tầng. Cùng một thiết bị khoan 105 mm và khoan 325 mm, tải trọng quay của dụng cụ khoan, yêu cầu xả mùn và lực cản tiến dao đều khác nhau; khi khoan bằng búa khoan ngầm trong đá phong hóa hoặc tầng đá nguyên vẹn, lượng khí tiêu thụ và nhu cầu va đập của máy nén khí cũng sẽ thay đổi tải trọng toàn máy. Tài liệu đặt “đường kính lỗ khoan lớn hơn, đá cứng, độ cao lớn” cùng nhau vì các yếu tố này đều làm tăng yêu cầu về công suất, chứ không phải vì chúng tương đương nhau.
Một điểm khác cần phân biệt là: công suất động cơ không trực tiếp bằng mô-men quay. Mô-men quay tối đa của WR300SE là 7000 / 3500 N·m, tương ứng tốc độ quay tối đa 80 / 160 r/min, là một bộ thiết lập hai chế độ làm việc. Trạng thái tốc độ thấp, mô-men cao tương ứng với đường kính lỗ khoan lớn hơn và tải trọng cao hơn; trạng thái tốc độ cao dùng cho giai đoạn khoan có lực cản nhỏ hơn. Tùy chọn công suất và chế độ mô-men là hai nhóm cấu hình ở các tầng khác nhau, khi đánh giá không nên gộp thành một dòng.
Đặt hai dòng trở lại cùng một dự án, định hướng cấu hình mới có căn cứ
Dưới đây dùng các tình huống giả định để minh họa trình tự đánh giá, không thể hiện lựa chọn của bất kỳ khách hàng thực tế nào hay kết quả thi công.
- Giả sử một dự án giếng tưới tiêu quy hoạch độ sâu giếng khoảng 250 mét, ống giếng hoàn thiện nhỏ hơn, lưu lượng nước thiết kế vừa phải, phần trên là đất sét và tầng cát, phần dưới là đá phong hóa. Theo quan điểm tài liệu, nhu cầu đường kính lỗ khoan nằm ở đoạn trung bình thấp của khoảng 105–325 mm, công suất có thể đánh giá trước theo cấu hình tiêu chuẩn 73 kW; sau khi vào tầng đá nếu chuyển sang búa khoan ngầm, còn cần kiểm tra sự phù hợp của áp suất khí máy nén 1,2–3,5 MPa và lượng khí tiêu thụ 16–55 m³/min.
- Giả sử một dự án khác có độ sâu giếng gần 300 mét, đường kính hoàn thiện giếng lớn hơn, và đoạn lỗ khoan thường xuyên nằm trong đá cứng. Với điều kiện này, đường kính lớn và đá cứng cộng dồn, tải trọng cao hơn, tài liệu gợi ý có thể đánh giá cấu hình 85 kW. Nhưng công suất chỉ là một hạng mục, lực nâng 15 T, đường kính cần khoan 89 / 102 mm, lưu lượng máy nén khí có theo kịp hay không, đều phải kiểm tra cùng lúc.
- Giả sử vị trí lỗ khoan ở khu vực có độ cao lớn, tài liệu đưa độ cao lớn vào một trong các điều kiện làm việc để đánh giá cấu hình công suất cao hơn, nhưng không đưa ra mối quan hệ cụ thể giữa độ cao và công suất. Các dự án loại này cần xác nhận với nhà sản xuất về điều kiện giảm tải, không thể chỉ tính toán theo thông số vùng đồng bằng.
Ngoài hai dòng dữ liệu, còn một số hạng mục phụ trợ sẽ ràng buộc ngược lại cấu hình
Đường kính lỗ khoan đặt rộng, không chỉ thay đổi tải trọng quay, mà yêu cầu về xả mùn và bảo vệ thành cũng tăng cao. Trong tài liệu, tầng đất rời nên áp dụng phương pháp khoan quay bằng dung dịch khoan để giữ ổn định thành lỗ, bơm dung dịch và bơm ly tâm là phụ kiện tùy chọn; khi khoan bằng búa khoan ngầm, lưu lượng máy nén khí không đủ sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả va đập và xả mùn đáy lỗ. Đường kính lỗ khoan càng lớn, hai loại phụ trợ này càng dễ trở thành điểm nghẽn.
Cấu hình cần khoan cũng tham gia vào việc đánh giá. WR300SE hỗ trợ cần khoan 3 m và 6 m, đường kính khuyến nghị 89 / 102 mm. Cần khoan 6 mét giảm số lần nối cần, nhưng yêu cầu vận chuyển và mặt bằng cao hơn; cần khoan 3 mét linh hoạt hơn, nối cần thường xuyên hơn. Độ sâu giếng càng lớn, ảnh hưởng của số lần nối cần đến thời gian phụ trợ càng rõ rệt, điểm này cũng như công suất và đường kính lỗ khoan, cần được xác định trước khi khởi công.
Lực nâng 15 T tương ứng với việc nâng hạ cần thông thường cấp 300 mét. Tài liệu đồng thời nhắc nhở, khi độ sâu lỗ khoan tăng lên, trọng lượng bản thân cần khoan và ma sát thành lỗ đều tăng, khi xuất hiện lực cản nâng cần bất thường nên kiểm tra trước các vấn đề co thắt đường kính, rơi khối, kẹt cần hoặc xả mùn, chứ không nên trực tiếp dựa vào lực nâng tối đa để xử lý. Hạn chế này cho thấy: dù cấu hình công suất và đường kính lỗ khoan có phù hợp đến đâu, bất thường trong lỗ khoan vẫn phải dựa vào đánh giá công nghệ, không thể trông chờ vào dự phòng thông số.
Tài liệu có thể hỗ trợ đến đâu, những gì còn cần xác nhận
Theo tài liệu đã xác minh, định vị của WR300SE là công trình giếng nước thông thường cấp 300 mét, độ sâu khoan tối đa 300 m, phù hợp với tầng đất rời và tầng đá, trọng lượng toàn máy khoảng 7,2 T, tốc độ di chuyển bánh xích 2,5 km/h, góc leo dốc tối đa tham khảo 21°, hành trình chân thủy lực 1,5 m. Những thông tin này hỗ trợ đưa thiết bị vào phạm vi so sánh cho các dự án tưới tiêu nông nghiệp thông thường, cấp nước nông thôn, nước chăn nuôi và điều tra nước ngầm, nhưng không tạo thành kết luận phù hợp cho bất kỳ dự án cụ thể nào.
Các hạng mục cần xác nhận riêng bao gồm: độ sâu tầng chứa nước và tổ hợp địa tầng tại vị trí dự án, kết cấu hoàn thiện giếng và đường kính lỗ khoan tương ứng với lưu lượng nước thiết kế, lựa chọn thực tế máy nén khí và bơm dung dịch, sự phù hợp giữa chiều dài cần khoan và điều kiện vận chuyển, cũng như yêu cầu giảm tải công suất ở độ cao lớn hoặc khí hậu đặc biệt. Tổ hợp dụng cụ trong lỗ khoan và ảnh hưởng của sự khác biệt góc khoan đến hiệu quả mà tài liệu chưa đề cập, cũng nên dựa trên điều kiện hiện trường.
Đọc hai dòng công suất và đường kính lỗ khoan như “định hướng cấu hình”, chứ không phải “xếp hạng năng lực”, thì đánh giá mới có thể áp dụng: đường kính lỗ khoan trước tiên do thiết kế hoàn thiện giếng quyết định, công suất sau đó chọn theo tải trọng thực tế của đường kính lỗ khoan, địa tầng và độ cao, các điều kiện phụ trợ ngoài hai dòng được kiểm tra đồng thời. Bất kỳ dòng nào lấy lớn riêng lẻ, đều không có nghĩa là dự án sẽ thuận lợi hơn.