Khi mở tài liệu sản phẩm WR500RC-CS3, khoan tuần hoàn ngược được viết thành hai việc khác nhau: một là mùn đá hồi về mặt đất qua ống trong của cần khoan RC hai thành, hai là mùn đá tại mũi khoan đáy lỗ phải tách khỏi đáy lỗ để vào kênh hoàn lưu mẫu. Hai việc dùng chung một đường dẫn, nhưng quản lý những thứ khác nhau — kênh hoàn lưu mẫu quyết định mẫu đến mặt đất như thế nào, xả mùn đáy lỗ quyết định mùn đá có thể rời khỏi mặt khoan kịp thời hay không. Gộp hai việc này thành một động tác "tuần hoàn ngược" dễ bỏ qua các điều kiện ràng buộc riêng của chúng.
Bài viết này triển khai theo sự phân biệt đó, giải thích giá trị nào tương ứng với khâu hoàn lưu mẫu, điều kiện nào ảnh hưởng đến xả mùn đáy lỗ, cũng như phần được ghi rõ và phần không được ghi rõ trong tài liệu WR500RC-CS3.
Mẫu hoàn lưu ống trong và xả mùn đáy lỗ mỗi bên quản lý gì
Khoan tuần hoàn ngược dựa vào cần khoan hai thành để tạo kênh hoàn lưu mẫu độc lập, mùn đá chủ yếu hồi về từ bên trong cần khoan, chứ không đi lên theo vành xuyến bên ngoài cần khoan. Cấu trúc này mô tả một đoạn kênh; hướng chảy, tốc độ và trạng thái của mùn đá trong kênh do điều kiện cấp khí quyết định.
Xả mùn đáy lỗ mô tả một việc khác: mùn đá do mũi khoan cắt hoặc búa đập tạo ra trước tiên phải được dòng khí hoặc môi chất rửa mang rời khỏi đáy lỗ, mới có thể vào kênh hoàn lưu mẫu ống trong. Mùn đá còn lại ở đáy lỗ không vào kênh thì cũng không hồi về mặt đất. Do đó, xả mùn đáy lỗ có đầy đủ hay không quyết định trực tiếp mẫu hồi lên có tương ứng với đoạn độ sâu đã khoan hay không.
Ranh giới của kênh hoàn lưu mẫu nằm ở đâu
Ống trong của cần khoan RC hai thành là một ranh giới rõ ràng: mùn đá chủ yếu đi lên trong ống trong, cách ly với vành xuyến. Tài liệu gọi kênh này là "kênh hoàn lưu mẫu độc lập", mục đích là rút ngắn đường tiếp xúc giữa mẫu và các tầng đất đá khác ở thành lỗ, giúp giảm xác suất mùn đá ở các độ sâu khác nhau trộn lẫn. "Giúp" này có điều kiện; tài liệu đồng thời ghi rõ "tính đại diện của mẫu cuối cùng vẫn liên quan đến làm sạch lỗ, nối cần, độ ổn định hoàn lưu mẫu và quản lý lấy mẫu tại hiện trường".
Xả mùn đáy lỗ chịu ảnh hưởng của gì
Tài liệu đưa ra áp suất làm việc khuyến nghị 1,6–6 MPa, lưu lượng khí tiêu thụ khuyến nghị 16–55 m³/phút. Với khoan RC cấp 500 mét, máy nén khí không chỉ dẫn động búa đập mà còn đảm nhận nhiệm vụ đưa mùn đá từ ống trong hồi lên mặt đất với tốc độ cao. Nói cách khác, cùng một hệ cấp khí phục vụ hai khâu: một phần cấp cho búa đập sinh công, phần khác duy trì dòng khí đi lên trong kênh hoàn lưu mẫu. Khi áp suất và lưu lượng eo hẹp, hai khâu sẽ tranh chấp lẫn nhau.
| Khâu | Giá trị hoặc điều kiện tương ứng trong tài liệu | Đối tượng ràng buộc |
|---|---|---|
| Mẫu hoàn lưu ống trong | Ống trong cần khoan RC hai thành, độ ổn định hoàn lưu mẫu | Mẫu có thể đến mặt đất theo độ sâu hay không |
| Xả mùn đáy lỗ | Áp suất khí khuyến nghị 1,6–6 MPa, lưu lượng khí tiêu thụ 16–55 m³/phút | Mùn đá có thể rời khỏi mặt khoan hay không |
| Điều kiện chung của hai bên | Làm sạch lỗ, nối cần, quản lý lấy mẫu tại hiện trường | Tính đại diện của mẫu |
Tại sao lượng hoàn lưu mẫu bình thường không có nghĩa xả mùn đáy lỗ đầy đủ
Khi quan sát hoàn lưu mẫu tại hiện trường, thường trước tiên xem lượng mẫu hồi về trong đơn vị thời gian và trạng thái hạt. Nhưng lượng hoàn lưu mẫu bình thường chỉ cho thấy kênh ống trong đang hoạt động, không thể trực tiếp suy ra mọi mặt khoan ở đáy lỗ đã được làm sạch. Trong đới phá hủy, đá góc và tầng đất đá phát triển khe nứt, khối rơi từ thành lỗ có thể tạm thời lưu lại trong lỗ rồi hồi về tập trung. Trong trường hợp này, lượng chất rắn hồi về không bằng lượng mùn đá sinh ra trong khoảng thời gian đó, quan hệ tương ứng giữa mẫu và độ sâu sẽ bị xáo trộn.
Hướng xử lý mà tài liệu đưa ra là: nhân viên thi công kiểm soát tốc độ đẩy và duy trì cấp khí ổn định, nhân viên địa chất tăng ghi chép hiện trường tại đoạn lỗ bất thường, khi cần thiết đánh dấu riêng tình trạng chất lượng mẫu. Đây là ghi chép và đánh dấu, không phải "sửa" mẫu trộn về đúng độ sâu.
Tại sao tầng phủ rời rạc không nên khoan RC trước
Tài liệu ghi rõ, tầng đất phía trên, đất sét, tầng cát và tầng sỏi cát không nhất thiết phù hợp để khoan khí động RC trực tiếp. Cùng một thiết bị cũng hỗ trợ khoan quay bằng dung dịch, do đó có thể trước tiên dùng dung dịch, ống chống để ổn định đoạn lỗ phía trên, sau khi vào tầng đá mới chuyển sang tuần hoàn ngược hoặc công nghệ DTH. Bước này xử lý chính điều kiện xả mùn đáy lỗ — ở tầng đất khó thiết lập dòng khí hoàn lưu mẫu ổn định, trước tiên giữ ổn định thành lỗ, rồi mới vào đoạn lỗ phù hợp với RC.
Yêu cầu liên đới của mẫu hoàn lưu ống trong trong quản lý mẫu
Hệ lấy mẫu xoáy ba trong một CS3 tích hợp tách xoáy, chia mẫu đại diện và thu gom mẫu trong cùng một bộ thiết bị. Mùn đá sinh ra khi khoan qua ống trong hồi về mặt đất rồi trực tiếp vào hệ xoáy, tách dòng khí và hạt rắn, sau đó qua cơ cấu chia mẫu tạo thành mẫu dùng cho ghi chép địa chất và phân tích. Quy trình dịch chuyển về trước giảm bớt khâu vận chuyển mặt đất và chia mẫu thủ công, không loại bỏ bản thân việc quản lý mẫu.
Tài liệu viết: mỗi túi mẫu có thể ghi số lỗ khoan, độ sâu bắt đầu và kết thúc, ngày và số hiệu mẫu, thuận tiện cho gửi phân tích, lưu trữ và truy xuất sau này; mỗi túi mẫu phải ghi rõ số lỗ khoan, số mẫu, độ sâu bắt đầu và kết thúc và ngày, ghi chép hiện trường phải tương ứng một-một với túi mẫu; mẫu quặng cần gửi phòng thí nghiệm phân tích còn phải đặt mẫu lặp, mẫu trắng và mẫu chuẩn theo yêu cầu kiểm soát chất lượng của dự án.
Những điều này tạo thành một mối quan hệ phối hợp với kênh hoàn lưu mẫu: ống trong giảm xác suất mùn đá các đoạn lỗ khác nhau trộn lẫn, nhưng mẫu có thể truy xuất đến độ sâu cụ thể hay không vẫn phụ thuộc vào chế độ xử lý mẫu chuyển tiếp tại hiện trường sau khi nối cần, làm sạch lỗ, dừng khoan và khôi phục.
Đoạn chuyển tiếp khi nối cần và khôi phục khoan
Tài liệu đặc biệt lưu ý: nếu sau khi nối cần, làm sạch lỗ hoặc dừng khoan rồi khôi phục khoan, phải xử lý mẫu chuyển tiếp theo chế độ lấy mẫu tại hiện trường, tránh để mùn đá còn lại của đoạn lỗ trước trộn vào mẫu độ sâu sau. Chất còn lại này có thể nằm trong kênh ống trong, cũng có thể nằm gần đáy lỗ, thuộc điểm giao nhau của hai khâu hoàn lưu mẫu và xả mùn.
Các giá trị liên quan đến hai khâu này trong tài liệu WR500RC-CS3
Phân loại thông số thiết bị theo khâu có thể thấy giá trị nào trực tiếp tham gia hoàn lưu mẫu và xả mùn, giá trị nào thuộc điều kiện chịu tải của toàn máy.
- Độ sâu khoan tối đa 500 m, đường kính lỗ khoan 105–400 mm: quyết định phạm vi độ sâu và đường kính lỗ mà kênh hoàn lưu mẫu phải bao phủ.
- Áp suất làm việc khuyến nghị 1,6–6 MPa, lưu lượng khí tiêu thụ khuyến nghị 16–55 m³/phút: đồng thời phục vụ búa đập và hoàn lưu mẫu ống trong, lựa chọn nên kết hợp đường kính lỗ, thông số búa RC, độ cao và độ cứng tầng đá.
- Mô-men quay tối đa 10000 / 5000 N·m, tương ứng tốc độ quay tối đa 75 / 150 vòng/phút: thuộc điều kiện quay, không phải điều kiện hoàn lưu mẫu; trong khoan RC nên đồng thời chú ý tải quay, va đập búa đập và trạng thái hoàn lưu mẫu.
- Lực nâng 25 T, áp lực trục 7 T: ở độ sâu lỗ cấp 500 mét, trọng lượng bản thân cần khoan và ma sát thành lỗ đều cao hơn máy 400 mét; khi xuất hiện lực cản nâng cần bất thường, tài liệu khuyến nghị trước tiên xử lý bằng làm sạch lỗ và phán đoán công nghệ, không khuyến nghị trực tiếp dựa vào lực nâng tối đa để kéo mạnh dụng cụ khoan.
- Góc làm việc 45°/90°: với thân quặng nghiêng, mạch và đới đứt gãy có thể dùng lỗ xiên 45°, giếng nước thông thường, điều tra tầng phủ và thăm dò thẳng đứng thông thường dùng 90°; điều kiện góc sẽ ảnh hưởng đến trạng thái đi lên của mùn đá trong kênh hoàn lưu mẫu, nhưng tài liệu không đưa ra quan hệ tương ứng giữa góc và lượng hoàn lưu mẫu.
Phần phải xác nhận với nhà sản xuất hoặc bên dự án
Những nội dung sau không được đưa ra trong tài liệu này, không thể suy ra từ thông số hiện có: tốc độ hoàn lưu mẫu và lưu lượng khí tiêu thụ tương ứng dưới các đường kính lỗ khác nhau, cách điều chỉnh cấp khí cho các đoạn độ sâu lỗ khác nhau, tiêu chuẩn xử lý mẫu chuyển tiếp khi nối cần, chỉ số quan sát cụ thể để phán đoán mẫu trộn trong đới phá hủy. Những nội dung này thuộc phạm vi công nghệ hiện trường và chế độ lấy mẫu của dự án, cần xác nhận riêng kết hợp thiết kế địa chất và hướng dẫn nhà sản xuất.
Ngoài ra, độ chính xác chia mẫu, chi tiết quản lý chống nhiễm bẩn của hệ ba trong một cũng không được đưa ra giá trị có thể đối chiếu trong tài liệu, cần xác minh riêng với nhà sản xuất.
Hai bản ghi chép không nên gộp thành một
Nhìn tách biệt hoàn lưu mẫu và xả mùn, tại hiện trường là hai bản ghi chép: một là ghi chép phía thiết bị về cấp khí, làm sạch lỗ, nối cần và trạng thái hoàn lưu mẫu, một là ghi chép phía địa chất về số hiệu túi mẫu, độ sâu bắt đầu và kết thúc và đánh dấu đoạn lỗ bất thường. Hai bản tương ứng với cùng một lỗ khoan, nhưng trả lời các câu hỏi khác nhau. Những cách diễn đạt như "giúp giảm xác suất trộn mẫu" trong tài liệu, khi nằm trên giấy là kết luận có điều kiện, không phải bảo đảm cho tính đại diện của mẫu.