Cách sử dụng mũi khoan ba chấu đúng cách: Chọn mũi khoan phù hợp với địa tầng.
Mũi khoan ba chấu có thể hoạt động rất khác nhau tùy thuộc vào từng loại địa chất.
Cùng một mũi khoan có thể khoan nhanh qua đất sét mềm nhưng lại nhanh mòn khi khoan vào đá sa thạch giàu thạch anh. Một mũi khoan hoạt động tốt trong đá vôi có thể bị hư hại do va đập trong đá nứt nẻ. Khi hiệu suất khoan thay đổi, nguyên nhân không phải lúc nào cũng do chính mũi khoan. Loại địa chất, áp suất khoan, tốc độ quay, việc xả nước và điều kiện lỗ khoan đều ảnh hưởng đến kết quả.
Việc sử dụng mũi khoan ba chấu đúng cách bắt đầu từ việc hiểu rõ địa hình.
Điều kiện hình thành kiểm soát sự hỏng hóc của mũi khoan
Các tầng địa chất khác nhau tạo ra những vấn đề khoan khác nhau.
Đất sét, đá bùn và đá phiếnNó có thể hấp thụ nước tự do từ dung dịch khoan và nở ra. Lỗ khoan có thể bị thu hẹp, gây khó khăn cho việc kéo ống và tăng nguy cơ kẹt. Với thời gian tiếp xúc lâu hơn, các mảnh vỡ của tầng địa chất có thể rơi ra, làm rộng lỗ khoan và tạo ra sự mất ổn định.
Đá phiến chứa cacbon thường có liên kết yếu và dễ bị sụp đổ. Đá bùn mềm có thể khoan nhanh, nhưng cũng có thể gây tắc nghẽn mũi khoan khi các mảnh vụn bám vào mũi khoan.
Trong các tầng địa chất này, chương trình dung dịch khoan đóng vai trò quan trọng. Nước hoặc dung dịch có mật độ thấp, độ nhớt thấp có thể phù hợp trong một số điều kiện, nhưng sự lựa chọn cuối cùng phải tuân theo kế hoạch giếng khoan và các yêu cầu kỹ thuật địa phương.
Đá sa thạchThành phần khoáng chất thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào kích thước hạt, hàm lượng khoáng chất và độ kết dính.
Các hạt mịn, hàm lượng thạch anh cao và xi măng silica hoặc sắt thường tạo ra đá sa thạch cứng hơn và dễ mài mòn hơn. Do đó, đá sa thạch thạch anh có thể làm tăng tốc độ mài mòn răng khoan và ổ trục.
Hàm lượng xi măng sét, mica hoặc feldspar cao hơn thường tạo ra tầng đá mềm hơn và dễ khoan hơn. Đá sa thạch thô, liên kết yếu có thể thấm nước nhiều hơn, làm tăng sự mất chất lỏng và tạo thành lớp cặn dày trên thành giếng. Điều đó có thể góp phần gây ra hiện tượng kẹt mũi khoan không đồng đều và hoạt động bất thường của mũi khoan.
Tập đoànCó thể gây ra hiện tượng giật cục, dao động mô-men xoắn và sụp đổ giếng khoan. Nếu lưu lượng bơm quá thấp hoặc độ nhớt của dung dịch khoan không phù hợp, sỏi có thể không được đưa trở lại bề mặt một cách hiệu quả. Việc tiếp xúc lặp đi lặp lại với thân mũi khoan và răng mũi khoan sau đó có thể gây ra hư hỏng nghiêm trọng.
Đá vôiVật liệu này thường cứng và có tốc độ khoan tương đối thấp. Các vết nứt và hốc rỗng tạo ra thêm các rủi ro, bao gồm mất tuần hoàn đột ngột, khoan vào khoảng trống, mô-men xoắn không ổn định và lỗ khoan mở rộng. Ở những nơi lớp mềm và lớp cứng xen kẽ, hiện tượng lệch hướng cũng dễ xảy ra hơn.
Các thành phần hòa tan như thạch cao hoặc muối mỏ có thể làm thay đổi tính chất của dung dịch khoan và ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động bình thường của mũi khoan.
Các thông số khoan phải phù hợp với mũi khoan và loại đá.
Các thông số khoan có thể kiểm soát chính là:
Trọng lượng dồn lên phần đuôi
Tốc độ quay
Tốc độ dòng chảy chất lỏng khoan
Các giá trị này nên được lựa chọn dựa trên đặc điểm địa chất, thiết kế mũi khoan, công suất giàn khoan, kích thước lỗ khoan và kinh nghiệm của người vận hành. Một thông số giúp cải thiện hiệu suất trong một loại đá có thể làm giảm tuổi thọ mũi khoan trong loại đá khác.
Không có áp suất khoan tối đa hoặc tốc độ quay "tối đa" nào phù hợp với mọi nơi.
Lực tác động lên mũi khoan: đủ để lưỡi cắt hoạt động.
Việc tạo lực lên mũi khoan là cần thiết để răng khoan có thể xuyên vào và phá vỡ lớp đất đá.
Khi trọng lượng tăng lên, tốc độ xuyên thấu ban đầu có thể tăng. Tuy nhiên, trọng lượng quá lớn cũng làm tăng tốc độ mài mòn ổ trục, hư hỏng răng, rung động và tải trọng lên kết cấu.
Mối quan hệ giữa trọng lượng và sự phá vỡ đá có thể được hiểu qua ba giai đoạn.
Giai đoạn nứt vỡ bề mặt:Khi lực tác dụng nhỏ hơn sức kháng lún của lớp đất đá, răng khoan không thể xuyên sâu hiệu quả. Chúng chủ yếu chỉ cào và chà xát bề mặt. Quá trình khoan diễn ra chậm, trong khi độ mòn răng có thể cao một cách đáng ngạc nhiên.
Giai đoạn gãy do mỏi:Khi trọng lượng đạt gần mức cần thiết, sự tiếp xúc lặp đi lặp lại giữa các răng cưa tạo ra các vết nứt trong đá. Cấu trúc đá bắt đầu bị phá vỡ do tải trọng lặp đi lặp lại, nhưng quá trình này vẫn kém hiệu quả hơn so với việc xuyên thủng hoàn toàn.
Giai đoạn phân mảnh thể tích:Khi răng mũi khoan xuyên sâu vào mũi khoan, các mảnh vụn lớn hơn sẽ vỡ ra và mũi khoan bước vào trạng thái khoan hiệu quả hơn.
Mục tiêu là đạt được khả năng xuyên thấu hiệu quả mà không làm quá tải mũi khoan.
Các loại đá mềm, dính có thể cần trọng lượng nhẹ hơn để giảm hiện tượng vón cục và tắc nghẽn. Đá mài mòn có thể cần trọng lượng đủ để ngăn răng cưa cọ xát mà không tạo ra vết cắt. Các loại đá nứt nẻ thường cần trọng lượng nhẹ hơn để giảm hiện tượng nhảy vọt và ngăn ngừa gãy răng cưa.
Cài đặt tối ưu nhất là cài đặt cho phép cấu trúc cắt hoạt động hiệu quả đồng thời hạn chế tối đa sự hao mòn không cần thiết.
Tốc độ quay: nhanh hơn không phải lúc nào cũng tốt hơn
Tốc độ quay quyết định tốc độ mũi khoan quay so với đá.
Trong các tầng đá mềm, dẻo và có độ mài mòn thấp, tốc độ quay cao hơn thường có thể làm tăng tốc độ khoan cơ học khi trọng lượng vẫn phù hợp. Các răng cắt xuyên thấu tương đối dễ dàng, và độ mài mòn có thể được hạn chế.
Các tầng đá cứng và mài mòn có đặc điểm khác nhau. Khi răng khoan bị mòn và diện tích tiếp xúc tăng lên, quá trình biến dạng đá và hình thành vết nứt cần nhiều thời gian hơn. Nếu mũi khoan quay quá nhanh, răng khoan có thể rời khỏi vùng tiếp xúc trước khi đá bị vỡ hoàn toàn.
Điều đó có thể làm giảm độ sâu cắt hiệu quả, tăng nhiệt và mài mòn, và cuối cùng làm giảm tốc độ xuyên thấu.
Thử nghiệm thực địa cho thấy tốc độ tăng không đồng đều giữa các loại địa tầng khác nhau. Trong một so sánh, việc tăng gấp đôi tốc độ quay đã làm tăng tốc độ khoan lên khoảng 93% trong đá cẩm thạch mềm hơn, nhưng chỉ tăng khoảng 28% trong đá granit porphyritic rất cứng.
Bài học rất đơn giản: tốc độ cao hơn có thể giúp ích cho các tầng đá mềm hơn, trong khi đá cứng và dễ mài mòn thường sẽ hiệu quả hơn khi được xử lý bằng tốc độ có kiểm soát và trọng lượng phù hợp.
Việc xả nước giúp bảo vệ mũi khoan.
Dòng dung dịch khoan không chỉ có tác dụng làm mát. Nó còn giúp loại bỏ vụn khoan, ổn định lỗ khoan và giữ cho mặt mũi khoan luôn sạch sẽ.
Xả nước kém có thể gây ra:
Nghiền nát nhiều lần các cành giâm cũ
Bit balling
Tăng độ mòn răng
Mô-men xoắn cao hơn
Bị kẹt hoặc tắc nghẽn
Lỗ lệch
Hư hỏng ổ bi và thân mũi khoan
Lưu lượng dòng chảy phải phù hợp với đường kính lỗ khoan, độ thấm của tầng đất đá, công suất bơm và thể tích mùn khoan. Một con số sao chép từ giàn khoan khác không tự động được coi là chính xác.
Kiểm tra toàn bộ hệ thống khoan.
Cần đánh giá mũi khoan ba chấu cùng với cần khoan và giàn khoan.
Trước khi khoan, hãy kiểm tra:
Loại mũi khoan và cấu trúc răng
Độ cứng và độ mài mòn của vật liệu tạo thành
Trọng lượng và tốc độ quay dự kiến
Công suất bơm và chất lượng xả
Độ bền và chiều dài của cần khoan
Mô-men xoắn giàn và khả năng cấp liệu
Rủi ro lệch lỗ
Chế độ lỗi dự kiến
Mũi khoan có thể được chế tạo đúng cách nhưng vẫn có thể hỏng sớm nếu hệ thống khoan không được phối hợp tốt.
Tương tự, việc tốc độ khoan giảm đột ngột không phải lúc nào cũng có nghĩa là mũi khoan cần phải được thay thế ngay lập tức. Nó có thể cho thấy việc xả nước kém, sự thay đổi địa tầng, tốc độ quá cao, trọng lượng không đủ, sự không ổn định của lỗ khoan hoặc các vấn đề về cần khoan.
Hãy chọn hiệu năng, chứ không chỉ giá cả.
Khi lựa chọn mũi khoan ba chấu, cần xem xét chi phí trên mỗi mét, chứ không chỉ giá mua.
Mũi khoan giá rẻ, khoan chậm, cần thay thế thường xuyên hoặc gây gián đoạn hoạt động có thể tốn kém hơn trong suốt vòng đời dự án. Một sự so sánh tốt hơn bao gồm tốc độ khoan, chiều dài khoan, tuổi thọ ổ trục, độ mòn răng, lượng dung dịch khoan cần thiết và hậu quả khi hỏng hóc.
Gaea Rock cung cấp mũi khoan ba chóp, mũi khoan DTH, mũi khoan nút, cần khoan, bộ chuyển đổi chuôi và các dụng cụ khoan đá liên quan. Việc lựa chọn thiết kế mũi khoan và thông số khoan phù hợp với địa tầng là cách đáng tin cậy nhất để cải thiện hiệu quả khoan, bảo vệ cần khoan và kiểm soát tổng chi phí khoan.
