Trong thông số toàn máy của WRT1000, độ sâu khoan tối đa được ghi là 1000 m. Con số này xuất hiện trong tài liệu ở vị trí mô tả năng lực toàn máy, không phải hồ sơ thi công của một giếng cụ thể. Nó mô tả giới hạn trên của phạm vi độ sâu lỗ khoan mà chiếc máy khoan giếng nước tháp khoan thẳng gắn xe cấp 1000 mét này dự kiến đáp ứng, liệu có thể thực sự khoan tới độ sâu này trong một dự án cụ thể hay không phụ thuộc vào một nhóm điều kiện đồng thời được thỏa mãn. Bài viết này chỉ dựa trên tài liệu WRT1000 công khai của trang web, tách riêng các điều kiện gắn với con số 1000 m để xem xét.
1000 m là giới hạn trên, không phải giá trị mặc định
Tài liệu mô tả WRT1000 là “độ sâu khoan tối đa 1000 m”. Cùng đoạn tài liệu đó cũng đưa ra đường kính lỗ khoan 105–800 mm, lực nâng 51/52 T, mô-men xoay hai tốc độ 20000/10000 N·m, động cơ diesel 194 kW, áp suất khí làm việc 1,65–8 MPa, lưu lượng khí tiêu thụ 16–96 m³/phút, hành trình cấp tiến 7 m, đường kính cần khoan khuyến nghị 114 mm. Những con số này không phải các nhãn độc lập, độ sâu khoan nằm trong phạm vi do chúng cùng giới hạn.
Hiểu 1000 m là “độ sâu có thể đạt được khi thay bất kỳ đường kính lỗ khoan, bất kỳ địa tầng nào” sẽ bỏ qua giới hạn của đường kính lỗ khoan, địa tầng và năng lực phối hợp đối với độ sâu thực tế có thể đạt được. Điều này được thể hiện ngay trong cấu trúc của tài liệu: đường kính lỗ khoan được ghi là một khoảng, áp suất khí và lưu lượng khí tiêu thụ cũng được ghi là khoảng, khoảng có nghĩa là các giá trị khác nhau tương ứng với các điều kiện làm việc khác nhau.
Giá trị đường kính lỗ khoan trực tiếp thay đổi mức độ khó đạt được 1000 m
Phạm vi đường kính lỗ khoan 105–800 mm có độ trải rộng rất lớn. Đường kính lỗ khoan càng lớn, tải trọng bộ dụng cụ khoan, trọng lượng ống chống, độ khó tạo lỗ và yêu cầu thải mùn ở cùng độ sâu càng tăng đồng thời. Tài liệu mô tả về điều này như sau: đường kính lỗ khoan lớn hơn phù hợp với ống giếng và loại bơm lớn hơn, nhưng tăng đường kính lỗ khoan sẽ đồng thời làm tăng tải trọng bộ dụng cụ khoan, nhu cầu máy nén khí, trọng lượng ống chống và độ khó tạo lỗ, dự án thực tế nên lựa chọn đường kính lỗ khoan hợp lý theo lưu lượng nước và kết cấu hoàn thiện giếng.
Điều này có nghĩa là độ sâu khoan 1000 m và đường kính lỗ khoan 800 mm không phải hai điều kiện có thể đơn giản cộng gộp. Tài liệu không đưa ra bảng độ sâu có thể đạt được tương ứng với các đường kính lỗ khoan khác nhau, do đó trước khi mua nên đặt đường kính giếng mục tiêu, kết cấu hoàn thiện giếng và năng lực thiết bị cùng nhau để xác nhận bằng văn bản với nhà sản xuất, thay vì trích dẫn song song giới hạn trên của đường kính lỗ khoan và giới hạn trên của độ sâu khoan.
Độ ổn định của đoạn lỗ khoan phía trên là điều kiện tiên quyết để khoan sâu tiếp tục
Tài liệu ghi rõ, đối với giếng sâu 1000 mét, độ ổn định của đoạn lỗ khoan phía trên đặc biệt quan trọng, vì một khi xuất hiện sập lỗ, thu hẹp đường kính hoặc vấn đề ống chống ở giai đoạn đầu, rủi ro thi công đoạn sâu tiếp theo và chi phí xử lý sẽ tăng đáng kể. Phương thức thi công tương ứng bao gồm sử dụng khoan tuần hoàn dung dịch, ống chống hoặc các biện pháp ổn định lỗ khoan khác ở tầng đất lỏng phía trên.
Tầng đất, đất sét, tầng cát và tầng sỏi được tài liệu xếp vào tầng đất phía trên phù hợp với khoan tuần hoàn dung dịch. Giếng sâu thường phải trải qua quá trình thay đổi liên tục từ tầng phủ lỏng, đá phong hóa, đới đứt gãy đến đá nguyên vẹn. Lộ trình khả dụng của WRT1000 là dùng dung dịch hoặc ống chống để ổn định lỗ khoan ở phía trên, sau khi vào đá cứng ổn định thì chuyển sang DTH. Cách làm được tài liệu đưa ra cho thi công đới đứt gãy là giảm cấp tiến, tăng cường làm sạch lỗ khoan, và xử lý kịp thời đá rơi và thu hẹp đường kính theo tình trạng thành lỗ.
Nói cách khác, một tiền đề để 1000 m thành lập là đoạn lỗ khoan phía trên không mất kiểm soát trước khi đạt độ sâu mục tiêu. Phần này phụ thuộc vào địa tầng tại hiện trường, không thuộc phạm vi thiết bị có thể cam kết đơn phương.
Trong điều kiện DTH, áp suất khí và lưu lượng khí tiêu thụ phải phối hợp
Trong tài liệu, khoan DTH khuyến nghị áp suất khí làm việc 1,65–8 MPa, lưu lượng khí tiêu thụ 16–96 m³/phút. Hai mục này được ghi là khoảng, và tài liệu đặc biệt lưu ý: lỗ khoan sâu cấp 1000 mét và đá cứng đường kính lớn có yêu cầu rất cao đối với áp suất và lưu lượng của máy nén khí, khi chọn loại nên đánh giá tổng hợp theo thông số búa DTH, đường kính lỗ khoan, độ sâu lỗ khoan, độ cao so với mực nước biển và độ cứng địa tầng, không chỉ nhìn áp suất định mức.
1,65 MPa và 8 MPa là hai đầu của phạm vi này, 16 m³/phút và 96 m³/phút cũng vậy. Giá trị cụ thể trong khoảng cần được xác định cùng với thông số búa DTH, độ sâu lỗ khoan, độ cao so với mực nước biển, độ cứng địa tầng. Tài liệu không đưa ra quan hệ quy đổi giữa các biến số này, do đó mục này trước khi mua thuộc nội dung cần được đối chiếu bằng văn bản kết hợp với thiết bị phối hợp cụ thể.
Ngoài ra, tài liệu còn đề cập sau khi vào tầng chứa nước chính, lượng nước trong lỗ khoan tăng sẽ ảnh hưởng đến thải mùn và trạng thái tuần hoàn của búa DTH, trong thi công nên ghi lại độ sâu tầng ra nước chính, và điều chỉnh phương án cấp khí, làm sạch lỗ khoan và ống chống theo lưu lượng nước chảy vào. Đoạn tầng chứa nước mạnh và thải mùn DTH có thể ảnh hưởng lẫn nhau, điều này cũng cần được xem xét trong lỗ khoan sâu.
Lực nâng và quản lý cột cần khoan tương ứng với năng lực thi công đoạn khoan sâu
Tài liệu ghi rõ, ở độ sâu lỗ khoan cấp 1000 mét, trọng lượng bản thân cần khoan, trọng lượng ống chống và ma sát thành lỗ đều tăng đáng kể. WRT1000 cung cấp lực nâng 51/52 T và áp lực trục 11 T, có thể dùng cho nâng hạ cần khoan sâu, thu hồi búa DTH, một phần thi công ống chống và xử lý dụng cụ ở đoạn lỗ khoan bất thường.
Tài liệu đồng thời đưa ra một ranh giới vận hành: khi gặp lực cản nâng cần khoan tăng liên tục, nên làm sạch lỗ khoan trước và đánh giá trạng thái trong lỗ, thay vì trực tiếp dựa vào lực nâng tối đa để kéo mạnh. Điều này cho thấy 51/52 T là giới hạn trên của năng lực, không phải tải trọng nâng cần khoan bình thường có thể huy động bất cứ lúc nào. Nội dung cần quan sát liên tục trong thi công lỗ khoan sâu được tài liệu liệt kê là áp suất gió, mô-men xoay, mùn trả về, nước trả về và lực cản nâng cần khoan.
Hành trình cấp tiến và chiều dài cần khoan ảnh hưởng đến cách tổ chức thi công lỗ khoan sâu
WRT1000 có hành trình cấp tiến 7 m, có thể sử dụng cần khoan 3 m hoặc 6 m, đường kính cần khoan khuyến nghị 114 mm. Tài liệu chỉ ra cần khoan 6 m phù hợp với thi công lỗ khoan sâu chu kỳ dài, có thể giảm số lần nối cần; cần khoan 3 m phù hợp hơn với công trường bị hạn chế về không gian, vận chuyển hoặc điều kiện vận hành thủ công. Nâng nhanh 28 m/phút và cấp tiến nhanh 42 m/phút chủ yếu dùng cho các động tác không khoan.
Lựa chọn cần khoan thuộc điều kiện ở cấp tổ chức thi công. Số lần nối cần ảnh hưởng đến sắp xếp thời gian thi công lỗ khoan sâu, không thay đổi bản thân giới hạn trên 1000 m, nhưng trong việc “độ sâu khoan 1000 m có thể hoàn thành trong chu kỳ kế hoạch hay không”, nó là một trong những yếu tố cần xem xét.
Mô-men xoay hai chế độ tương ứng với các đoạn lỗ khoan khác nhau
Tài liệu cho thấy mô-men xoay là cấu hình hai tốc độ 20000/10000 N·m, tương ứng 70/140 r/phút. Tốc độ thấp mô-men cao phù hợp hơn với đường kính lỗ khoan lớn, đá cứng và đoạn lỗ khoan ma sát cao, còn dải tốc độ cao phù hợp với địa tầng ổn định có lực cản nhỏ hơn. Thi công lỗ khoan sâu nên điều chỉnh linh hoạt chế độ làm việc theo tải trọng quay, mùn trả về và mài mòn dụng cụ khoan.
Tài liệu không đưa ra bảng tương ứng nên dùng dải nào dưới các đường kính lỗ khoan và địa tầng khác nhau, phần này cần đánh giá theo tình trạng mùn trả về và tải trọng tại hiện trường.
Điều kiện vận chuyển toàn máy không thay đổi độ sâu khoan, nhưng ảnh hưởng đến khả năng vào công trường
WRT1000 có trọng lượng toàn máy khoảng 26 T, kích thước vận chuyển khoảng 10,8 × 2,5 × 4,23 m. Tài liệu ghi rõ kết cấu gắn xe nâng cao hiệu quả chuyển tuyến đường bộ, nhưng chiều cao vận chuyển 4,23 m có nghĩa là trước khi vào công trường phải xác minh giới hạn chiều cao đường, cầu, đường dây trên cao, cửa khu nhà máy và các chướng ngại vật phía trên khác. Trong điều kiện đường mỏ còn cần xác nhận khả năng qua đường, độ dốc, quay xe và điều kiện chịu tải của nền tảng của khung gầm gắn xe.
Những điều kiện này không tham gia vào việc đánh giá độ sâu khoan 1000 m có thành lập hay không, nhưng quyết định thiết bị có thể đến vị trí lỗ khoan hay không. Độ sâu thực tế có thể đạt được của dự án giếng nước sâu, tiền đề là thiết bị trước tiên phải vào được công trường và ổn định vị trí.
Nội dung tài liệu chưa đề cập, cần xác nhận bằng văn bản trước khi mua
Tài liệu WRT1000 của trang web đã đưa ra phạm vi năng lực toàn máy, nhưng không đưa ra các nội dung sau, trước khi mua nên xác nhận bằng văn bản với nhà sản xuất kết hợp với dự án cụ thể:
- Giá trị cụ thể của độ sâu có thể đạt được tương ứng với đường kính lỗ khoan mục tiêu;
- Khuyến nghị độ sâu chuyển đổi giữa DTH và khoan tuần hoàn dung dịch dưới các tổ hợp địa tầng khác nhau;
- Giá trị của áp suất khí 1,65–8 MPa và lưu lượng khí tiêu thụ 16–96 m³/phút ở độ sâu lỗ khoan, độ cao so với mực nước biển và độ cứng địa tầng cụ thể;
- Phạm vi điều chỉnh cụ thể của lưu lượng nước chảy vào tầng chứa nước mạnh đối với phương án cấp khí và làm sạch lỗ khoan;
- Dư lượng khả dụng của lực nâng 51/52 T dưới các tổ hợp dụng cụ khoan khác nhau;
- Yêu cầu cấu hình ống chống, ống lọc, đoạn chặn nước dưới đường kính giếng mục tiêu và kết cấu hoàn thiện giếng.
Con số 1000 m, vị trí được ghi trong tài liệu là độ sâu khoan tối đa toàn máy. Sử dụng nó như độ sâu giếng dự kiến của một dự án cụ thể, cần trước tiên xác nhận các điều kiện trên có đồng thời thành lập hay không.