Vì sao các nhà khoan giếng nước tiếp tục lựa chọn phương pháp khoan DTH: Năm ưu điểm vượt trội so với phương pháp khoan quay bằng bùn.

Khoan xoay bằng bùn vẫn chiếm ưu thế trong ngành công nghiệp giếng nước. Phương pháp này quen thuộc, hiệu quả trong hầu hết các tầng địa chất, và thiết bị có mặt ở khắp mọi nơi. Tuy nhiên, ngày càng có nhiều nhà thầu giếng nước chuyển sang sử dụng phương pháp khoan búa khí nén xuống đáy giếng (DTH) cho các ứng dụng cụ thể, và một khi đã chuyển đổi, họ sẽ không quay lại phương pháp cũ nữa.

Những lợi ích này không chỉ là lý thuyết. Chúng thể hiện rõ trong hóa đơn, trong thời gian phát triển giếng khoan và trong chất lượng nước của khách hàng. Dưới đây là lý do tại sao công nghệ khoan trực tiếp xuống giếng (DTH) xứng đáng có mặt trên giàn khoan giếng nước.

Ưu điểm 1: Giàn khoan không cần phải quá lớn

Giàn khoan xoay dùng bùn để khoan giếng nước sâu 200 mét, đường kính 8 inch cần có khả năng kéo ngược mạnh mẽ, mô-men xoắn quay cao và hệ thống bùn với máy bơm, bể chứa, sàng rung và máy tách cát. Giàn khoan rất nặng, việc lắp đặt phức tạp và chi phí huy động phản ánh tất cả những điều đó.

Búa khoan DTH trên cùng một lỗ chỉ cần lực ép hướng trục vừa phải — vừa đủ để giữ mũi khoan cố định. Tốc độ quay thấp — từ 15 đến 25 vòng/phút trong hầu hết các tầng địa chất. Yêu cầu mô-men xoắn tương ứng thấp vì mũi khoan đang đập vào đá chứ không phải mài đá. Cần khoan có thể nhẹ hơn và đường kính nhỏ hơn vì chúng truyền lực đẩy và chuyển động quay, chứ không phải lực kéo ngược lớn.

Kết quả: giàn khoan nhỏ hơn, tiêu thụ nhiên liệu ít hơn, lắp đặt và tháo dỡ nhanh hơn, và tiếp cận được những địa điểm mà giàn khoan quay bùn cỡ lớn không thể hoạt động. Đối với các giếng nước ở vùng sâu vùng xa — phục vụ nông nghiệp, cộng đồng nông thôn, cung cấp nước cho các khu khai thác mỏ — chỉ riêng lợi thế về mặt hậu cần này cũng đủ khiến DTH trở thành lựa chọn khả thi duy nhất.

Ưu điểm 2: Không khí là dung dịch khoan, và không khí thì miễn phí.

Khoan quay bằng bùn đòi hỏi phải trộn, bơm, xử lý và thải bỏ dung dịch khoan. Mỗi mét lỗ khoan tạo ra một lượng bùn bị ô nhiễm cần được chứa đựng, lắng đọng và cuối cùng là thải bỏ. Hệ thống bùn hoạt động liên tục — máy bơm, máy khuấy, máy sàng — tiêu thụ nhiên liệu và đòi hỏi sự chú ý thường xuyên.

Công nghệ khoan DTH sử dụng khí nén. Khí nén tác động lên đá, thổi các mảnh vụn lên khe hở giữa ống khoan và thành giếng, rồi phân tán chúng. Không cần pha trộn chất lỏng. Không có mảnh vụn lắng đọng. Không cần đào hố. Không có bùn cần xử lý. Vật liệu tiêu hao duy nhất là dầu khoan đá — vài lít mỗi ca — và chính khí nén.

Việc loại bỏ khâu quản lý chất lỏng giúp tiết kiệm đáng kể thời gian ở bất kỳ giếng khoan nào, nhưng lại tạo ra sự thay đổi lớn ở các giếng sâu, nơi khối lượng bùn trở nên khó khăn về mặt hậu cần. Một giếng khoan sâu 300 mét tạo ra khoảng 10-15 mét khối mùn khoan trộn lẫn với dung dịch khoan. Với phương pháp khoan quay bằng bùn, vật liệu này phải được xử lý. Với phương pháp khoan DTH, mùn khoan sẽ được thổi ra dưới dạng bụi hoặc mảnh vụn ẩm và đọng lại ở miệng giếng.

Ưu điểm 3: Sử dụng ống bao khi khoan qua địa chất yếu

Bất kỳ người khoan giếng nước nào cũng biết đến kịch bản tồi tệ nhất: bạn khoan trúng vùng đất bị nứt nẻ, hang động, hoặc lớp sỏi vụn – và giếng bị sập. Quá trình tuần hoàn bị gián đoạn. Mũi khoan bị kẹt. Giếng có thể bị mất hoàn toàn.

Máy khoan búa DTH có thể hoạt động ở chế độ khoan đồng thời với việc đặt ống chống. Một cụm mũi khoan lệch tâm hoặc doa lỗ sẽ khoan một lỗ lớn hơn một chút so với đường kính ống chống. Ống chống sẽ đi theo máy khoan xuống khi nó tiến vào. Khi vượt qua đoạn đất xấu, cụm mũi khoan được rút ra khỏi ống chống, và quá trình khoan tiếp tục với mũi khoan tiêu chuẩn.

Điều này biến tình huống xấu nhất thành một bước đi được lên kế hoạch. Thay vì đối phó với hiện tượng mất tuần hoàn dung dịch khoan bằng vật liệu chống mất tuần hoàn và hy vọng giếng khoan vẫn thông thoáng, người khoan sẽ cô lập khu vực gặp sự cố bằng ống thép và tiếp tục công việc. Giếng khoan được đảm bảo an toàn, tầng chứa nước phía trên khu vực gặp sự cố được bảo vệ, và khách hàng nhận được một giếng khoan hoàn chỉnh thay vì phải bỏ dở.

Ưu điểm 4: Tầng chứa nước ngầm luôn sạch

Đây là lợi ích quan trọng nhất đối với người dùng cuối — người uống nước.

Quá trình khoan xoay bằng bùn đẩy dung dịch khoan vào tầng địa chất. Lớp cặn lọc giúp ổn định thành giếng trong quá trình khoan cũng đồng thời bịt kín các khoảng trống trong tầng chứa nước. Việc phát triển giếng – loại bỏ lớp cặn lọc đó và khôi phục độ thấm tự nhiên của tầng địa chất – cần thời gian, hóa chất và quá trình bơm mạnh. Ngay cả khi phát triển đúng cách, một số hư hại còn sót lại trong tầng địa chất vẫn thường xảy ra. Giếng sẽ sản xuất ít nước hơn so với lượng nước mà tầng chứa nước có thể cung cấp về mặt lý thuyết.

Khoan DHT bằng khí nén không tạo thành lớp cặn lọc. Thành giếng trong đá cứng được cắt sạch nhờ tác động va đập. Không có sự xâm nhập của chất lỏng vào tầng địa chất. Độ thấm tự nhiên của tầng chứa nước được bảo toàn. Thời gian phát triển giếng giảm từ vài ngày xuống còn vài giờ, và giếng hoàn thiện thường cho sản lượng gần với công suất lý thuyết của tầng địa chất.

Trong các tầng chứa nước đá nứt nẻ — nơi nước chảy qua các vết nứt và kẽ hở chứ không phải qua các khoảng trống rỗng — sự khác biệt này rất rõ rệt. Bùn xâm nhập vào các vết nứt và bịt kín chúng. Không khí làm sạch chúng. Một giếng khoan DTH trong đá nứt nẻ thường cho hiệu quả khai thác tốt hơn một giếng khoan bằng bùn trong cùng một tầng địa chất.

Ưu điểm 5: Mùa đông không làm gián đoạn công việc

Khoan quay bằng bùn trong điều kiện nhiệt độ đóng băng là một việc vô cùng khó khăn. Đường ống dẫn bùn bị đóng băng. Các bể chứa bị đóng băng. Đống mùn khoan biến thành một đống băng giá. Việc chuẩn bị hệ thống bùn cho mùa đông mất hàng giờ vào cuối mỗi ca làm việc, và việc tháo dỡ hệ thống bùn khỏi mùa đông lại mất hàng giờ vào đầu ca.

Hệ thống khoan DTH sử dụng khí nén. Không có chất lỏng nào bị đóng băng — chỉ có hơi nước ngưng tụ trong đường ống dẫn khí, được xử lý bằng máy sấy khí tiêu chuẩn hoặc bơm cồn. Giàn khoan có thể hoạt động xuyên suốt mùa đông ở các vùng phía bắc với sự chuẩn bị bổ sung tối thiểu. Đối với các khu vực mà mùa khoan bị hạn chế bởi thời tiết, DTH kéo dài thời gian hoạt động thêm nhiều tháng.

Thực tế về bảo trì

Thiết bị khoan giếng nước DTH cần được bảo trì thường xuyên như bất kỳ ứng dụng nào khác — thậm chí còn cần nhiều hơn, bởi vì các giếng nước sâu hơn và có thời gian khoan dài hơn so với các lỗ khoan nổ mìn thông thường. Các bộ phận bên trong búa cần được làm sạch và kiểm tra định kỳ. Cần theo dõi độ dày của mũi khoan. Bôi trơn không bao giờ được bỏ qua — việc búa khoan giếng nước bị khô ở độ sâu 200 mét sẽ dẫn đến chi phí khắc phục rất tốn kém.

Nhưng đối với những người khoan giếng bảo dưỡng thiết bị đúng cách, phương pháp khoan DTH trong dịch vụ giếng nước mang lại sự kết hợp giữa tính đơn giản về mặt hậu cần, bảo vệ tầng đất đá và khả năng hoạt động quanh năm mà phương pháp khoan quay bằng bùn không thể sánh được. Nó không phải là công cụ phù hợp cho mọi giếng nước. Nhưng đối với những giếng phù hợp, nó là công cụ giúp công việc dễ dàng hơn và giếng nước tốt hơn.