Trong tài liệu WRT1200 có hai nhóm giá trị thường xuất hiện cùng nhau: độ sâu khoan tối đa 1200 m, mô-men xoắn tối đa của hệ thống quay 24000 / 12000 N·m. Tốc độ tương ứng với giá trị sau là 75 / 150 r/min. Hai giá trị mô-men xoắn này không phải hai cách diễn đạt hiệu suất của cùng một máy khoan tại cùng một thời điểm, mà là giới hạn đầu ra của hai chế độ quay. Hiểu rõ sự khác biệt giữa chúng cũng chính là hiểu vì sao một máy khoan cấp 1200 mét lại cần đồng thời hai đường làm việc: mô-men xoắn lớn và tốc độ cao.
Trước tiên xác định 24000 / 12000 N·m mô tả bộ phận nào
Hai giá trị này được ghi trong mục hệ thống quay của WRT1200, chỉ mô-men xoắn quay tối đa mà đầu động lực có thể xuất ra, không phải lực nâng, cũng không phải hành trình cấp tiến. Cặp tốc độ được tài liệu đưa ra đồng thời là 75 / 150 r/min, nghĩa là 24000 N·m tương ứng cấp tốc độ thấp khoảng 75 r/min, 12000 N·m tương ứng cấp tốc độ cao khoảng 150 r/min.
Cấp tốc độ thấp có mô-men xoắn đầu ra lớn hơn, tốc độ thấp hơn; cấp tốc độ cao thì ngược lại. Đây là một kết cấu phổ biến của hệ thống quay, chia công suất hữu hạn thành hai dạng đầu ra, để cùng một thiết bị vừa có thể dẫn động được dụng cụ khoan đường kính lớn, vừa duy trì được tốc độ nhất định khi lực cản tương đối nhỏ. Giữa hai cấp tồn tại quan hệ đánh đổi, không thể đạt giá trị lớn nhất đồng thời.
Cấp 24000 N·m tương ứng đoạn lỗ nào
Theo mô tả ứng dụng trong tài liệu, tốc độ thấp mô-men xoắn cao hướng đến đoạn lỗ chịu lực cản lớn nhất: đoạn thành giếng đường kính lớn, đoạn đá cứng tương đối nguyên vẹn, và đoạn lỗ mà ma sát cột khoan tăng rõ rệt khi độ sâu tăng. Trong lỗ sâu cấp 1200 mét, trọng lượng bản thân cần khoan, ma sát thành lỗ và mùn khoan trong khe hở vành khuyên đều liên tục tiêu hao dự trữ quay; giới hạn mô-men xoắn quyết định đầu động lực có thể dẫn động tổ hợp dụng cụ khoan nặng đến đâu, có thể quay được mũi khoan lớn đến mức nào.
Phạm vi đường kính khoan của WRT1200 là 105–900 mm, khoảng này rất rộng. Quay ở đường kính lỗ 900 mm, thải mùn khoan và tải trọng dụng cụ khoan đều cao hơn đáng kể so với đường kính lỗ 105 mm, do đó đoạn đường kính lớn về cơ bản chỉ có thể được xem xét trong phạm vi làm việc của cấp mô-men xoắn cao. Tài liệu không đưa ra tốc độ khuyến nghị cho từng đường kính lỗ, cũng không đưa ra giá trị dự trữ mô-men xoắn theo đường kính lỗ; phần này thuộc nội dung cần xác nhận với nhà sản xuất.
Cấp 12000 N·m không phải “cấu hình thấp”, mà là một trạng thái làm việc khác
Cấp tốc độ cao giảm mô-men xoắn xuống khoảng một nửa, đồng thời nâng tốc độ lên khoảng 150 r/min. Nó tương ứng đoạn lỗ có lực cản tương đối nhỏ: tầng phủ lỏng lẻo phía trên, địa tầng mềm đến trung cứng có độ ổn định tốt hơn, và đoạn nông mà tải trọng dụng cụ khoan chưa tích tụ cao. Những đoạn lỗ này nếu tiếp tục dùng cấp tốc độ thấp mô-men xoắn lớn sẽ không mang lại lợi ích thêm, ngược lại có thể ảnh hưởng nhịp độ tiến khoan do tốc độ quay thấp.
Cần nói rõ: tài liệu đưa ra là hai giá trị đầu ra tối đa, không đưa ra phạm vi mô-men xoắn thực tế dùng trong thi công, cũng không đưa ra tiêu chí chuyển đổi. Coi nó như “lựa chọn tốc độ giữa hai cấp” sẽ bỏ sót ràng buộc thực sự — giới hạn mô-men xoắn tương ứng với việc có thể dẫn động dụng cụ khoan lớn đến đâu, có thể chịu lực cản quay lớn đến mức nào, không chỉ là vấn đề nhanh chậm.
Vì sao cùng một giếng 1200 mét từ trên xuống dưới phải đổi chế độ
Một thiết bị đồng thời ghi hai loại mô-men xoắn, tiền đề là các đoạn lỗ khác nhau của cùng một giếng sâu có nhu cầu quay vốn đã khác nhau.
- Đoạn lỗ phía trên: địa tầng lỏng lẻo, tính khoan tốt, trọng lượng dụng cụ khoan nhỏ, lực cản quay chủ yếu đến từ ma sát thành lỗ và tình trạng thải mùn khoan; lúc này giá trị của tốc độ cao hơn mô-men xoắn.
- Đoạn lỗ giữa: khi độ sâu tăng, số lượng cần khoan và trọng lượng bản thân tăng lên, ma sát tích tụ, dự trữ mô-men xoắn bắt đầu trở nên quan trọng.
- Đoạn đường kính lớn hoặc đoạn đá cứng: mở rộng đường kính lỗ và tăng cường độ đá đồng thời nâng cao lực cản quay; cấp tốc độ thấp mô-men xoắn cao có tác dụng trực tiếp nhất ở đoạn này.
- Đoạn đới phá hủy sâu hoặc đoạn rơi khối: mô-men xoắn có thể dao động; tài liệu chỉ nêu cần chú ý thay đổi mô-men xoắn và điều chỉnh chế độ kịp thời, không đưa ra thông số xử lý cụ thể.
Căn cứ phân chia bốn giai đoạn này là mô tả về hệ thống quay và mô tả thi công trong tài liệu, không phải dữ liệu đo thực tế. Việc phân chia đoạn lỗ thực tế phụ thuộc vào thiết kế địa chất thủy văn của từng dự án.
Mô-men xoắn hai chế độ không thể đơn độc làm căn cứ độ sâu khoan
24000 N·m là một con số đáng chú ý, nhưng nó không trả lời “có thể khoan tới 1200 mét hay không”. Trong cùng tài liệu còn ghi lực nâng 61 T, áp lực trục 13 T, hành trình cấp tiến 7 / 13 m, đường kính cần khoan khuyến nghị 127 mm, cùng áp suất làm việc 1.65–8 MPa và lưu lượng khí tiêu thụ 16–120 m³/min trong chế độ DTH. Trong thi công lỗ sâu, thứ dễ trở thành điểm yếu trước tiên thường là điều kiện thải mùn khoan và cấp khí, khả năng nâng hạ cột khoan — những hạng mục phối hợp này, chứ không phải một mô-men xoắn quay đơn lẻ.
WRT1200 được trang bị động cơ diesel 220 / 264 kW; bản thân cấu hình động lực sẽ ảnh hưởng mức độ các hệ thống trên có thể phát huy đồng thời. Tài liệu không đưa ra khác biệt đầu ra thực tế của hệ thống quay dưới các phương án động lực khác nhau; ở giai đoạn mua sắm nên xác nhận với nhà sản xuất theo đường kính lỗ chính, độ cứng tầng đá và tải trọng hệ thống phối hợp của dự án.
Những gì tài liệu có thể xác nhận và những gì cần xác nhận riêng
| Hạng mục | Giá trị tài liệu đưa ra | Phần không thể suy ra từ đó |
|---|---|---|
| Mô-men xoắn quay | 24000 / 12000 N·m | Dự trữ mô-men xoắn theo từng đường kính lỗ, phạm vi sử dụng thực tế |
| Tốc độ tương ứng | 75 / 150 r/min | Thời điểm chuyển đổi và tiêu chí đánh giá |
| Đường kính khoan | 105–900 mm | Cấp chế độ khuyến nghị cho từng đường kính lỗ |
| Lực nâng / áp lực trục | 61 T / 13 T | Phương pháp tính toán phối hợp với mô-men xoắn |
| Cần khoan khuyến nghị | 127 mm, 3 m hoặc 6 m | Đề xuất tổ hợp dụng cụ khoan cho các đoạn lỗ khác nhau |
| Áp suất làm việc DTH | 1.65–8 MPa | Tỷ lệ lưu lượng khí và áp suất cho từng đoạn lỗ cụ thể |
Nhìn tổng thể, hai giá trị 24000 N·m và 12000 N·m mỗi giá trị phụ trách đoạn lỗ có tính chất khác nhau: một giá trị chịu được lực cản, một giá trị nâng nhịp độ khi lực cản trong tầm kiểm soát. Coi chúng như hai cấp có thể thay thế lẫn nhau sẽ dễ bỏ sót những thông số thực sự có vai trò ràng buộc khi bố trí hệ thống phối hợp và tính toán dụng cụ khoan.