Nắm vững các điểm cốt lõi của công nghệ khoan

Hơn 60% tài nguyên khoáng sản được phát hiện cho đến nay đều nằm dưới lòng đất, đòi hỏi công nghệ khoan thăm dò. Do công tác thăm dò địa chất của Trung Quốc phát triển tương đối muộn, trình độ công nghệ khoan không cao lắm, độ sâu thăm dò trung bình trong khoảng 300 mét đến 500 mét. Điều này dẫn đến khoảng cách nhất định giữa công tác thăm dò sâu của Trung Quốc và trình độ quốc tế, không có lợi cho sự phát triển hơn nữa của công tác thăm dò sâu của Trung Quốc. Do đó, các nhà nghiên cứu kỹ thuật có liên quan cần tiếp tục nghiên cứu công nghệ khoan, đặc biệt là công nghệ khoan sâu.

Đặc điểm của khoan thăm dò sâu:

So với thăm dò nông và thăm dò lộ thiên, thăm dò sâu chủ yếu được sử dụng để thăm dò ở lớp vỏ sâu. Các nhà thăm dò địa chất sử dụng công nghệ khoan trong các giếng sâu để tiến hành thăm dò địa tầng. Khoan thăm dò sâu có các đặc điểm chính sau.

(1) Trong quá trình khoan sẽ gặp phải nhiều loại địa tầng khác nhau. Cần phải chuẩn bị đầy đủ trước khi tiến hành thăm dò sâu, đầu tiên là khoan các địa tầng nông, sau đó dần dần đi sâu hơn. Trong quá trình khoan, phải xem xét loại địa tầng. Các địa tầng này đều là các địa tầng cổ đại được hình thành trong thời gian dài và trải qua những thay đổi liên tục. Ví dụ, trong quá trình khoan thăm dò sâu, Mỏ sắt Jining đã gặp phải các loại thành tạo đá khác nhau như đá vôi Majiagou, đá vôi Changqing, đá vôi Jiulong, dolomit và phyllite silic. Khi khoan, cần phải có lỗ khoan có đường kính lớn để giải quyết vấn đề sụp đổ thành giếng.

(2) Địa tầng phức tạp. Trong quá trình khoan thăm dò sâu, không thể tránh khỏi bị ảnh hưởng bởi cấu trúc địa chất. Đặc biệt khi thăm dò khoáng sản kim loại, các loại địa tầng đa dạng và ảnh hưởng của các yếu tố địa chất khác nhau sẽ dẫn đến kết quả thăm dò không chính xác.

Ví dụ, khi so sánh các loại quặng khác nhau, bao gồm quặng sắt, quặng bạc, quặng vàng và quặng đồng, do môi trường địa chất phức tạp ở đáy lớp quặng, cấu trúc liên tục di chuyển và đới đứt gãy liên tục phát triển, các tầng không ổn định. Một số tầng cũng chứa nước, đây cũng là một yếu tố gây mất ổn định quan trọng.

Bùn và đá trong tầng sẽ khiến tầng không ổn định, biểu hiện sự trượt mài mòn yếu hoặc thấm vào tầng. Do thời gian khoan tương đối dài nên thành lỗ sẽ mất ổn định. Sau khi thành hệ lộ ra, khi thời gian khoan tăng lên, thành hệ tất yếu sẽ bị ảnh hưởng bởi quá trình khoan và thay đổi. Khi gặp thành hệ cứng và trơn trượt trong quá trình khoan, mũi khoan sẽ bị hỏng và hiệu quả khoan tất yếu sẽ bị ảnh hưởng.

(3) Khó ngăn ngừa nghiêng lỗ khoan. Khi tiến hành khoan thăm dò sâu, dễ gặp phải các thành tạo có lớp lá hoặc lớp nền phát triển tốt. Bản thân tính dị hướng của đá sẽ gây ra hiện tượng khó ngăn ngừa nghiêng trong quá trình khoan. Khi xảy ra nghiêng lỗ khoan, rất khó để giải quyết. Tối ưu hóa công nghệ khoan không chỉ có thể nâng cao chất lượng khoan thăm dò sâu mà còn đảm bảo tiến độ.

Những điểm chính của công nghệ khoan thăm dò sâu:

Dựa trên phân tích trên về đặc điểm của khoan thăm dò sâu, có thể thấy rõ ràng rằng một số hiện tượng phổ biến sẽ xảy ra trong quá trình khoan thăm dò sâu và cần phải điều chỉnh kỹ thuật tương ứng để đảm bảo hoạt động kỹ thuật được thực hiện và chất lượng khoan được cải thiện. Các điểm kỹ thuật của nghiên cứu này chủ yếu bao gồm ba khía cạnh, cụ thể là các điểm kỹ thuật của khoan thành hệ phức tạp, các điểm kỹ thuật của khoan bùn đứt gãy và các điểm kỹ thuật của khoan định hướng. Chi tiết như sau.

(1) Những điểm chính của công nghệ khoan cho các tầng phức tạp trong khoan thăm dò sâu:

Tầng phức hợp được hình thành do hoạt động của sông, đá khoáng, phong hóa, v.v., bản thân đá là tầng cố kết yếu, trong đó giá trị liên kết của các hạt đá tương đối thấp. Loại tầng này nên có tính chọn lọc trong việc sử dụng các công cụ khoan để đảm bảo sự phát triển trơn tru của công tác khoan thăm dò và đạt được kết quả gấp đôi với một nửa nỗ lực.

Khi tiến hành khoan cần kiểm soát hợp lý tốc độ khoan, nắm chính xác vị trí khoan, kiểm soát hợp lý các yếu tố ảnh hưởng để tránh ảnh hưởng tiêu cực đến công tác khoan, khiến thành lỗ khoan bị rơi hoặc vỡ.

Độ nhớt của chất lỏng rửa được sử dụng trong quá trình khoan có thể làm tăng độ bám dính thấp của các hạt đá và xử lý các hạt đá xuất hiện trên thành lỗ để tăng độ liên kết giữa chúng và đá. Bơm bùn phải được kiểm soát trong quá trình vận hành để tránh vấn đề sụp đổ hoặc hư hỏng thành giếng. Do đó, cần phải thực hiện tốt công tác kiểm soát thất thoát nước.

Ví dụ, trong quá trình xử lý các thành tạo đá phiến, cần kiểm soát lượng nước thất thoát từ 8 ml đến 10 ml để giảm vấn đề suy giảm thành tạo đá phiến bùn và tránh sụp đổ hoặc rò rỉ. Mục đích chính của việc sử dụng dung dịch khoan có hàm lượng muối cao trong quá trình thi công là để giảm sự hòa tan và ngăn không cho đá muối của thành tạo ảnh hưởng đến đường kính lỗ khoan.

Khi gặp phải thành hệ bị phân mảnh cao trong quá trình khoan thăm dò, cần phải thực hiện một số biện pháp bịt kín. Việc sử dụng các chất hoạt tính hoặc chất kết dính có thể làm cho các khối đá vỡ rời rạc hoặc cố định trong thành hệ tiếp tục đông cứng và ngăn không cho chúng rơi ra trong quá trình khoan, do đó cải thiện độ ổn định của bề mặt đá và tăng cường độ đá trước khi khoan.

Tất nhiên, công nghệ khoan bùn bọt hoặc ống vách cũng có thể được sử dụng để bịt kín phần đá vỡ, có tác dụng gia cố tốt cho đá.

(2) Các điểm chính của công nghệ khoan cho các đoạn lỗ bùn đứt gãy trong khoan thăm dò sâu:

Các thành hệ sâu có thể gây ra hiện tượng bùn đứt gãy dưới tác động của các chuyển động địa chất. Khi khoan trong các thành hệ như vậy, các điểm chính phải được kiểm soát hiệu quả. Ví dụ, sau khi khoan một lỗ trong thành hệ đá nứt nẻ, thường xảy ra vấn đề về dòng chảy dẻo, dẫn đến kẹt khoan hoặc thắt cổ chai. Khi thành hệ đá trong khu vực nứt nẻ chịu ứng suất cao trong thời gian dài, sẽ có vấn đề mất cân bằng ứng suất bên trong thành hệ.

Loại thành tạo này thường chứa sét như montmorillonite, dễ bị hấp thụ nước và nở ra, gây ra hiện tượng thắt nút cổ chai. Ngoài ra, diện tích bề mặt của đá đào tương đối lớn và chất lượng rất tốt, khi gặp nước sẽ kẹp chặt cần khoan, do đó làm tăng độ khó khi kéo cần khoan.

Do đó, trong quá trình khoan, cần phải kiểm soát lượng nước thất thoát trong mỏ. Lượng nước thất thoát thường là 8 mg đến 10 mg mỗi nửa giờ. Sau khi kiểm soát được độ bôi trơn, cần thêm một nồng độ dầu thực vật nhất định vào bùn, nồng độ cần kiểm soát trong khoảng từ 6% đến 10%.

(3) Những điểm chính về công nghệ khoan định hướng trong khoan thăm dò sâu:

Khoan lỗ nhánh và lỗ chính trong thăm dò sâu là mắt xích xây dựng quan trọng. Trong quá trình khoan, cần nắm vững các điểm chính của công nghệ khoan định hướng, kiểm soát lực khoan và kiểm soát độ chính xác khoan trong phạm vi nửa mét. Sử dụng công nghệ khoan định hướng có thể đạt được kết quả tốt trong thăm dò và khoan quặng halogen. Trong quá trình khoan thăm dò sâu, trước khi khoan phải thực hiện nhiều công tác chuẩn bị khác nhau để tránh làm giảm hiệu quả của công nghệ khoan và ảnh hưởng đến chất lượng khoan.

Với sự phát triển liên tục của công nghệ, công nghệ khoan sẽ tiếp tục được cải thiện. Ví dụ, về dữ liệu khoan, đã đạt được độ chính xác về lý thuyết, thiết kế khoan, vận hành khoan, khoan, đo lường, v.v. Hoạt động khoan và phân tích dữ liệu được thực hiện đồng thời để nâng cao hiệu quả công việc. Do đó, trong ứng dụng công nghệ khoan định hướng, cần phát huy ưu điểm kỹ thuật, cần sử dụng kết hợp ống khoan và chuỗi khoan để cân bằng lực của ống khoan.

Ngoài ra, cần chú ý đến việc bôi trơn và bảo dưỡng cần khoan để giảm ma sát và lực cản, từ đó nâng cao hiệu quả của cần khoan. Khi độ sâu khoan đạt 50 mét, cần đo góc của lỗ khoan và khả năng chịu lực của nó, sau đó điều chỉnh lực khoan và góc khoan theo kết quả đo để giảm độ khó của việc khoan. Khi độ sâu khoan vượt quá 150 mét, cần tăng đường kính và độ dày thành ống khoan một cách thích hợp, và nên chọn ống khoan lõi dây cường độ cao.