Các lỗ thoát nước của bộ chuyển đổi ống nối thường xuyên bị tắc? Không phải do áp lực nước mà là do cân bằng.
Đây là một mâu thuẫn trong chẩn đoán khiến những người thợ khoan phát điên: đồng hồ đo áp suất nước hiển thị bình thường, đồng hồ đo lưu lượng cho thấy lượng nước dồi dào, nhưng các lỗ xả ở bộ phận nối trục khoan vẫn liên tục bị tắc. Bạn làm sạch chúng, và một giờ sau chúng lại bị tắc. Nước vẫn chảy. Các lỗ vẫn bị tắc. Làm sao cả hai điều đó đều đúng?
Câu trả lời — và nó không hề dễ hiểu — là tắc nghẽn không phải do vấn đề nguồn cung. Đó là vấn đề tỷ lệ. Hệ thống xả có hai nhiệm vụ: cung cấp chất làm mát cho bề mặt cắt và đưa phôi cắt ra khỏi lỗ khoan. Khi tốc độ tạo ra phôi cắt vượt quá tốc độ loại bỏ phôi cắt, lượng phôi cắt dư thừa không chỉ nằm yên ở đó mà còn tích tụ tại điểm hẹp nhất trong đường dẫn dòng chảy và đông cứng lại. Và điểm hẹp nhất hầu như luôn là các lỗ dẫn nước trong bộ chuyển đổi trục.
Vấn đề đất sét: Khi đá mềm biến thành keo dán
Một số loại đá – đá phiến sét, đá bùn, đá gneiss bị phong hóa mạnh – có đặc tính khiến chúng đặc biệt khó bị các hệ thống rửa trôi xử lý: các khoáng chất sét trong chúng ngậm nước và trương nở khi tiếp xúc với nước. Những gì ban đầu chỉ là vụn khoan, chỉ trong vài giây, sẽ biến thành một hỗn hợp sệt, có độ nhớt cao, giống như đất sét nặn và có tính kết dính của vữa xây dựng.
Ở chế độ khoan cường độ cao, đầu cắt tạo ra hỗn hợp dạng sệt này nhanh hơn tốc độ nước rửa có thể đẩy nó ra khỏi lỗ khoan. Hỗn hợp này không có đặc tính như các mảnh vụn dạng hạt có thể lơ lửng trong không khí. Nó bám dính, tạo thành lớp màng và tích tụ chủ yếu tại các lỗ dẫn nước của bộ phận nối chuôi khoan — điểm hẹp nhất trong toàn bộ đường dẫn rửa — nơi vận tốc dòng chảy cao nhất và nước lần đầu tiên đi vào cần khoan.
Đây là trình tự các bước dẫn đến việc hệ thống xả bị tắc: cặn bẩn tích tụ xung quanh cửa vào của đường ống dẫn nước → đường kính hiệu dụng của cửa bị thu hẹp → tốc độ dòng chảy tăng lên qua khe hở còn lại → tốc độ cao hơn làm cho cặn bẩn bám chặt hơn vào các cạnh của cửa → cặn bẩn khô và cứng lại trong những khoảng dừng ngắn của dòng chảy → cửa bị thu hẹp hoặc tắc nghẽn vĩnh viễn.
Người vận hành nhìn thấy đồng hồ đo áp suất vẫn hiển thị bình thường — vì bơm đang phải hoạt động hết công suất do bị tắc nghẽn, làm tăng áp suất — nhưng lưu lượng thực tế đến mũi khoan đã giảm xuống mức rất thấp. Mũi khoan quá nóng. Mùn khoan lấp đầy khoảng không giữa ống và thành giếng. Cần piston bắt đầu bị kẹt. Và trớ trêu thay, đồng hồ đo áp suất vẫn hoạt động bình thường vì nó đang đo áp suất ngược từ chỗ tắc nghẽn, chứ không phải lưu lượng.
Giải pháp không phải là tăng áp lực nước. Tăng áp lực qua một lỗ bị tắc chỉ làm cho vật cản càng thêm cứng chắc. Giải pháp là giảm tốc độ sản xuất mùn khoan xuống mức phù hợp với lượng mùn mà hệ thống xả có thể loại bỏ. Trong các tầng đất sét mềm, hãy giảm tốc độ khoan. Làm chậm tốc độ khoan. Cho nước xả thời gian để làm nhiệm vụ của nó. Việc khoan sẽ mất nhiều thời gian hơn, nhưng lỗ khoan sẽ được hoàn thành — không giống như trường hợp bạn khoan nhanh mười mét rồi mất cả giờ đồng hồ để làm sạch một chuỗi mùn bị tắc nghẽn.
Vấn đề nước cứng: Sự đóng cặn mà bạn không thể nhìn thấy cho đến khi quá muộn
Nguyên nhân thứ hai gây tắc nghẽn đường dẫn nước không liên quan gì đến loại đá đang được khoan mà hoàn toàn liên quan đến nước được bơm. Nếu nguồn nước của bạn chứa nồng độ khoáng chất hòa tan cao — canxi, magiê, sắt, silic — bạn đang dần dần tạo ra cặn khoáng bên trong mọi đường dẫn nước trong dụng cụ khoan của mình.
Đây là cơ chế hóa học: nước mang theo canxi bicacbonat hòa tan chảy qua các đường dẫn bên trong của mũi khoan. Khi đi qua các lỗ dẫn nước hẹp của bộ phận nối chuôi, dòng chảy tăng tốc và áp suất giảm. Sự giảm áp suất giải phóng khí carbon dioxide hòa tan từ nước, làm thay đổi trạng thái cân bằng cacbonat và khiến canxi cacbonat — cặn đá vôi — kết tủa trực tiếp lên thành lỗ dẫn nước.
Ban đầu, lớp cặn chỉ ở dạng vi mô — một lớp màng mỏng. Sau một ca làm việc, nó hiện rõ dưới dạng lớp vỏ màu trắng hoặc nâu. Sau một tuần hoạt động liên tục, đường kính lỗ dẫn nước đã bị thu hẹp từ kích thước ban đầu xuống còn một nửa hoặc ít hơn, và lưu lượng bị giảm xuống chỉ còn một phần nhỏ so với lượng nước mà bơm cung cấp. Đồng hồ đo áp suất — một lần nữa, lại gây hiểu nhầm — hiển thị áp suất cao do sự tắc nghẽn, trong khi lưu lượng thực tế tại mũi khoan lại thấp đến mức nguy hiểm.
Cơ chế tương tự cũng áp dụng cho các hạt rắn lơ lửng trong nước — bùn, mảnh gỉ sắt, cặn tảo. Ở tốc độ dòng chảy cao qua các cửa dẫn nước hẹp, các hạt này bị đẩy vào thành cửa với lực đủ mạnh để bám vào và tích tụ từng lớp, giống như cặn lắng trong đường ống.
Làm thế nào để giải quyết cả hai vấn đề cùng một lúc
Đối với tình trạng tắc nghẽn do đất sét, giải pháp nằm ở khâu vận hành: điều chỉnh lực khoan phù hợp với loại đất. Trong đất giàu sét, bạn không cần chạy đua với thời gian mà là chạy đua với lượng bùn. Hãy khoan chậm lại, giữ cho nước luôn chảy và đừng để bùn tích tụ. Sau mỗi lỗ khoan, khi đầu nối mũi khoan vẫn còn ướt và bùn chưa khô, hãy xả sạch các lỗ dẫn nước bằng nước sạch. Một khi bùn đã khô và cứng lại, việc loại bỏ bùn sẽ trở thành công việc cơ học.
Đối với tình trạng tắc nghẽn do cặn vôi và trầm tích, giải pháp nằm ở phía nguồn cung cấp nước. Hãy lắp đặt bộ lọc cho nguồn nước của bạn — một bộ lọc đa tầng với lưới lọc thô để loại bỏ cặn và lưới lọc mịn để loại bỏ bùn. Kiểm tra chênh lệch áp suất của bộ lọc ít nhất một lần mỗi ca làm việc. Chênh lệch áp suất tăng lên có nghĩa là bộ lọc đang hoạt động tốt và cần được làm sạch.
Nếu nguồn nước của bạn có hàm lượng khoáng chất hòa tan cao — nước ngầm từ tầng chứa nước đá vôi là trường hợp tệ nhất — hãy cân nhắc sử dụng nước đã qua xử lý hoặc lắp đặt thiết bị làm mềm nước vào hệ thống cấp nước. Chi phí xử lý nước là không đáng kể so với chi phí thay thế các bộ phận nối trục khoan, cần khoan và mũi khoan bị hư hỏng do quá nhiệt từ việc tắc nghẽn đường ống xả.
Và vào cuối mỗi ca làm việc, hãy xả toàn bộ hệ thống bằng nước sạch — khớp nối trục khoan, cần khoan, mọi thứ ở phía hạ lưu — để loại bỏ cặn bẩn hoặc chất lắng đọng trước khi chúng có cơ hội đông cứng qua đêm. Việc xả nước trong năm phút vào cuối ngày sẽ ngăn ngừa tắc nghẽn vào đầu ca làm việc tiếp theo.
