Kiến thức cơ bản về khoan
Kiến thức cơ bản về khoan
1. Cấu trúc giếng khoan
Sự định nghĩa:
Cấu trúc giếng khoan đề cập đến sự thay đổi về đường kính và chiều dài giếng từ khi bắt đầu khoan đến độ sâu cuối cùng, tức là mặt cắt kỹ thuật của giếng khoan.
Các thành phần cốt lõi:
Các yếu tố này chủ yếu bao gồm đường kính lỗ khoan, số lần giảm đường kính, số lượng chuỗi ống chống, đường kính và chiều dài ống chống, độ sâu thay đổi đường kính và phương pháp làm kín chống thấm tại đáy ống chống.
Yêu cầu tối ưu hóa:
Trên cơ sở đảm bảo chất lượng giếng khoan và an toàn vận hành, cần ưu tiên sử dụng dung dịch khoan, vữa xi măng hoặc vữa hóa chất chất lượng cao để gia cố thành giếng và kiểm soát mất tuần hoàn. Số lần thay đổi đường kính giếng cần được giảm thiểu, và nên giảm hoặc loại bỏ ống chống khi có thể, nhằm đơn giản hóa cấu trúc giếng khoan đến mức tối đa.
Chức năng chính của nó là cô lập các cấu tạo địa chất phức tạp và đảm bảo hoạt động khoan diễn ra suôn sẻ.
Các trường hợp cần giảm đường kính và lắp đặt ống bao:
Khi khoan các tầng đất cát sỏi rời rạc hoặc các lớp cát lún, tác động của nước ngầm có thể khiến tường bùn không đủ chắc chắn để đáp ứng nhu cầu xây dựng.
Khi xuyên qua các khu vực bị nứt vỡ và có nhiều khe nứt lớn, hiện tượng sụp đổ vách đá và sạt lở đất nghiêm trọng có thể vẫn xảy ra ngay cả khi có bùn hoặc các biện pháp hỗ trợ khác.
Khi giếng khoan giao cắt với các cấu trúc chứa nước và các vết nứt lớn liên thông, sẽ gây ra hiện tượng thất thoát nước nghiêm trọng mà các phương pháp bịt kín khác không thể kiểm soát được.
Sau khi đạt đến độ sâu dự kiến, có thể tiến hành khoan giảm đường kính để phù hợp với khả năng chịu tải của thiết bị xây dựng.
Các yếu tố cần xem xét khi lựa chọn cấu trúc giếng khoan:
Việc lựa chọn cần xem xét toàn diện các đặc tính của đá, điều kiện thủy văn địa chất, đường kính lỗ khoan cuối cùng, độ sâu lỗ khoan, phương pháp khoan, mục đích khoan, biện pháp bảo vệ thành lỗ và thiết bị thi công.
Ghép chuỗi khoan:
Điều này đề cập đến mối quan hệ tương thích giữa đường kính cần khoan và đường kính lỗ khoan (mũi khoan). Nó ảnh hưởng trực tiếp đến khe hở hình vành khuyên và do đó ảnh hưởng đáng kể đến điều kiện hoạt động của cần khoan, hiệu suất dòng chảy của dung dịch rửa và lực cản quay của chuỗi khoan.
2. Những điều cần thiết cơ bản trong vận hành khoan
Phương pháp khoan:
Thuật ngữ chung chỉ các kỹ thuật và biện pháp kỹ thuật liên quan được sử dụng để phá vỡ đá ở đáy giếng trong quá trình khoan dưới lòng đất.
Quy trình khoan:
Quy trình làm việc hoàn chỉnh bao gồm việc sử dụng các thiết bị và dụng cụ chuyên dụng để phá đá (hoặc đất), tạo thành lỗ khoan trơn tru và đều đặn với đường kính và độ sâu yêu cầu, đồng thời đảm bảo quá trình khoan liên tục thông qua các biện pháp kỹ thuật hỗ trợ.
Phân loại các phương pháp khoan:
Bằng lực tác động bên ngoài và phương pháp phá đá: khoan xoay, khoan va đập và khoan xoay-va đập.
Bằng dụng cụ phá đá (loại mài mòn): khoan bằng cacbua vonfram, khoan bằng bi thép và khoan bằng kim cương.
Theo phương thức tuần hoàn: tuần hoàn thuận, tuần hoàn ngược và tuần hoàn ngược cục bộ ở đáy giếng.
Theo yêu cầu khoan lấy mẫu lõi: khoan lấy mẫu lõi và khoan toàn bề mặt.
Nguyên tắc lựa chọn phương pháp khoan:
Phương pháp nên được lựa chọn chủ yếu dựa trên các đặc tính vật lý và cơ học của đá:
Đối với các tầng đá mềm và một số tầng đá có độ cứng trung bình, hãy sử dụng mũi khoan cacbua vonfram.
Đối với một số tầng đá có độ cứng trung bình đến cứng, hãy sử dụng mũi khoan hợp kim dạng kim, mũi khoan PDC hoặc mũi khoan bi thép.
Đối với các tầng địa chất có độ cứng trung bình đến rất cứng, hãy sử dụng mũi khoan kim cương, mũi khoan bi thép hoặc khoan búa xuống đáy giếng.
Chuẩn bị trước khi luộc khoai tây:
Chuẩn bị đầy đủ vật tư, bao gồm cần khoan, ống chống, ống định hướng, mũi khoan, bi thép, chất bôi trơn, dung dịch rửa, dụng cụ lắp ráp và tháo dỡ, dụng cụ lấy mẫu lõi chuyên dụng, các ống lấy mẫu lõi ngắn cần thiết, hộp đựng mẫu lõi và tất cả các biểu mẫu cần thiết.
Tiến hành kiểm tra toàn diện thiết bị khoan và chất lượng lắp đặt. Bất kỳ sự không phù hợp nào phải được sửa chữa hoặc điều chỉnh ngay lập tức; lắp đặt lại nếu cần thiết. Nghiêm cấm tuyệt đối việc vận hành cưỡng bức.
Đối với việc khoan giếng sâu, để ngăn ngừa lệch hướng giếng, có thể đào một hố ở miệng giếng và đặt ống định hướng; sau đó hạ ống chống sau khi khoan vào nền đá. Đối với việc khoan giếng nông, nên sử dụng bùn để chống đỡ thành giếng. Nếu thành giếng bị sụp đổ nghiêm trọng, có thể sử dụng các phương pháp gia cố thành giếng nhân tạo trước khi khoan vào nền đá và hạ ống chống.
Trong giai đoạn khoan mở rộng, cần kéo dài ống lấy mẫu lõi dần dần, và thao tác cần tuân theo quy trình: lực ấn mũi khoan nhẹ, tốc độ quay chậm và lưu lượng bơm phù hợp. Trong giai đoạn giảm đường kính, cần sử dụng cụm dẫn hướng kết hợp để tránh làm cong thành giếng khoan.
Do việc khoan thăm dò thường diễn ra trong lớp đất phủ, dung dịch rửa dễ bị thất thoát, làm giảm độ ổn định của thành giếng; cần đặc biệt chú ý đến việc ngăn ngừa các sự cố dưới giếng như kẹt mũi khoan, bị vùi lấp, tắc nghẽn mũi khoan và cháy mũi khoan.
Ống chống phải được đặt xuống nền đá cứng chắc. Trước khi hạ ống chống, cần thả các viên đất sét xuống lỗ và nén chặt để phần đế ống chống được đặt chắc vào đất sét, giúp bịt kín đáy ống. Phần đỉnh ống chống cần được cố định bằng các nêm gỗ và bịt kín bằng đất sét; có thể sử dụng xi măng để bịt kín khi cần thiết. Trước khi cố định ống chống cuối cùng, hãy nối cần khoan (hoặc thanh đẩy) vào ống chống để kiểm tra độ thẳng đứng và sự thẳng hàng giữa tâm lỗ khoan và tâm ống chống.
