Nghiên cứu về công nghệ ngăn cản bùn chảy trong ống khoan hướng dẫn ngang

Nghiên cứu về công nghệ ngăn cản bùn chảy trong ống khoan hướng dẫn ngang

Công nghệ không khai quật đề cập đến việc sử dụng các phương tiện kỹ thuật như khoan đất đá để đặt, sửa chữa hoặc thay thế các đường ống ngầm khác nhau trong trường hợp không đào mặt đất. Công nghệ không khai quật theo quy trình xây dựng chủ yếu được chia thành: công nghệ ống khoan định hướng ngang, công nghệ trải nhựa tàu con thoi đột quân, phương pháp đường hầm thu nhỏ, phương pháp khoan ngầm kéo ống, phương pháp khoan xoắn ốc ngang, công nghệ lát ống hàng đầu. Nó được sử dụng rộng rãi để không cho phép đào hoặc không có điều kiện khai quật, thông qua đường cao tốc, đường sắt, tòa nhà, sông, hồ, và xây dựng các đường ống ngầm như nước thải, nước máy, khí đốt, điện, viễn thông, dầu khí, v.v.

Ngoài ra, công nghệ không khai quật cũng có thể được sử dụng trong kỹ thuật lượng mưa, kỹ thuật đường hầm, kỹ thuật cơ bản và kỹ thuật quản lý môi trường. Nó có những ưu điểm như không gây ô nhiễm môi trường, không ảnh hưởng đến giao thông, phá hủy cấu trúc cơ bản nhỏ, an toàn xây dựng đáng tin cậy, chu kỳ ngắn, chi phí thấp, lợi ích xã hội và lợi ích kinh tế đáng kể, được thể hiện trong các khía cạnh sau.

1. Tránh sự can thiệp của việc xây dựng khai quật truyền thống vào cuộc sống hàng ngày và công việc của người dân, giảm thiệt hại và tác động tiêu cực đến giao thông và cơ sở xây dựng xung quanh.

2. Sử dụng công nghệ không khai quật có thể kiểm soát chính xác hướng đặt đường ống, chôn sâu, đồng thời cho phép các đường ống được đặt để bỏ qua hoặc tránh các chướng ngại vật dưới lòng đất (ví dụ: tảng đá và các tòa nhà ngầm, v.v.) và đường ống ngầm ban đầu.

3. Trong các khu vực mà phương pháp xây dựng đường đào truyền thống không thể được xây dựng hoặc không cho phép xây dựng (ví dụ: đi qua sông, đường sắt, đường cao tốc, quảng trường, đường băng sân bay, khu bảo tồn di tích, vv) có thể được sử dụng để vượt qua các kỹ thuật không khai quật và có thể thiết kế đường ống dẫn đường ống ở vị trí tối ưu.

4. Có lợi ích kinh tế tốt, trong điều kiện khách quan tương tự, chi phí toàn diện của việc sử dụng công nghệ không khai quật để đặt đường ống thấp hơn đáng kể so với phương pháp xây dựng khai quật truyền thống.

Thông qua nhiều thực hành kỹ thuật thực tế, chúng ta có thể thấy rằng trong hầu hết các trường hợp, đặc biệt là trong các khu vực đô thị dày đặc của đường ống hoặc đường ống được chôn sâu hơn, xây dựng không khai quật là một thay thế tuyệt vời cho việc xây dựng khai quật truyền thống. Trong trường hợp đặc biệt, xây dựng không khai quật là phương pháp xây dựng khả thi và kinh tế duy nhất. Công nghệ khoan định hướng ngang là một trong những phương pháp kỹ thuật chính được sử dụng trong công nghệ không khai quật trong và ngoài nước, việc xây dựng khoan định hướng ngang không ảnh hưởng đến môi trường xung quanh của công trường xây dựng, dễ dàng điều chỉnh và thay đổi hướng và độ sâu của đường ống đặt, khoảng cách đặt dài, và có thể làm cho đường ống bỏ qua chướng ngại vật dưới lòng đất, công trường xây dựng có thể linh hoạt điều chỉnh, xây dựng, chu kỳ ngắn, giá kỹ thuật thấp.

Nhiều dự án ống khoan không khai quật trong và ngoài nước được xây dựng bằng phương pháp khoan định hướng ngang này, nguyên tắc cơ bản của nó là: giàn khoan được lắp đặt trước ở một bên của điểm vào đất, bắt đầu từ điểm vào đất dọc theo đường dây được thiết kế, theo đường hầm được xác định trước thông qua quỹ đạo ống khoan lỗ hướng dẫn, và tạo thành một Đường cong vượt qua từ điểm vào đến điểm khai quật, hoạt động như một đường cong hướng dẫn cho các lỗ mở rộng trước và đường ống kéo trở lại, và sau đó lắp đặt các lỗ khuếch đại có đường kính khác nhau ở mặt trước của đầu ra của lỗ hướng dẫn, khi lỗ mở rộng đáp ứng các yêu cầu kích thước được thiết kế sẵn, Kết nối các đầu nối quay, đầu kéo và đường ống ở mặt sau của bộ khuếch đại và đặt đường ống ngầm trở lại.

Tuy nhiên, trong quá trình xây dựng khoan định hướng ngang sẽ gặp phải một số vấn đề khó giải quyết, trong đó bùn chảy là một trong những vấn đề phổ biến chính. Đặc biệt là trong các dự án ống khoan định hướng ngang không khai quật cỡ nòng lớn và đường dài, bùn chảy trên mặt đất luôn là một vấn đề nổi bật và khó giải quyết. Hầu hết bùn chảy mặt đất xảy ra trong quá trình khoan lỗ hướng dẫn, bùn chảy xảy ra trên mặt đất, lỗ không trở lại bùn chảy sẽ dẫn đến xỉ khoan trong lỗ không thể thoát ra, khoan vào người cai trị khó khăn, ảnh hưởng đến tiến độ xây dựng, nghiêm trọng cũng sẽ dẫn đến toàn bộ dự án khoan định hướng không khai quật không thể thực hiện được, đồng thời cũng gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, gây thiệt hại kinh tế lớn cho bên xây dựng, do đó, bùn chảy không đào tạo phải đối mặt với một vấn đề quan trọng trong xây dựng, công thức chất lỏng khoan, v.v., tình hình cũng rất phức tạp, hiện nay trong và ngoài nước chưa hình thành một hệ thống công nghệ chống bùn chảy có hệ thống và hiệu quả, vì vậy việc nghiên cứu một hệ thống công nghệ chống bùn chảy hiệu quả có ý nghĩa rất quan trọng.

Sử dụng kiến thức lý thuyết về cơ học đất tiên tiến, cơ học đàn hồi và cơ học chất lỏng, bài viết này đã thực hiện một nghiên cứu sâu hơn về công nghệ chống giả mạo khoan định hướng ngang và xác minh công nghệ thu được thông qua các thí nghiệm trong nhà và kỹ thuật thực tế.

Bài viết được chia thành bảy chương:

Chương đầu tiên giới thiệu tình trạng nghiên cứu trong và ngoài nước về công nghệ chống bùn chảy, hiểu sâu sắc công việc nghiên cứu và kết quả đạt được của những người tiền phương, dựa trên kết quả nghiên cứu của người tiền kỳ để thực hiện nghiên cứu mới về công nghệ chống bùn chảy.

Chương thứ hai lần đầu tiên giới thiệu cơ chế phá hủy bùn chảy giả mạo của các tầng khoan khác nhau, theo cơ học đất, cơ học gãy xương và lý thuyết cơ học chất lỏng tập trung vào việc phân tích cơ chế phá hủy bùn chảy của các thành tạo kín dính, rò rỉ và nứt. Sau đó, thiết kế và chế biến các thiết bị mô phỏng bùn chảy hình thành, và thực hiện các thí nghiệm mô phỏng bùn chảy, để có được áp lực bùn chảy tương ứng với đất khác nhau, độ dày khác nhau, thông qua các thí nghiệm mô phỏng bùn chảy, có thể quan sát trực quan hơn các quá trình bùn chảy khác nhau. Thông qua phân tích cơ chế phá hủy bùn chảy hình thành ở trên và thí nghiệm mô phỏng bùn chảy giả mạo, nền tảng được đặt ra để thiết lập mô hình tính toán áp suất quan trọng của bùn chảy hình thành.

Chương thứ ba lần đầu tiên giới thiệu tầm quan trọng của chất lỏng khoan trong kỹ thuật khoan định hướng ngang, và giải thích ngắn gọn về sự biến tính, chất lỏng và dòng chảy của chất lỏng khoan. Sau đó, trên cơ sở kết quả nghiên cứu của người tiền nhiệm, mô hình tính toán áp suất chất lỏng khoan được thiết lập, một số công thức tính toán áp suất chất lỏng khoan dòng chảy khác nhau được suy ra, sau đó mô hình tính toán áp suất chất lỏng khoan được thiết lập được sửa đổi một phần, mô hình chuyển hướng lỗ mở rộng mới được đề xuất, và ảnh hưởng của chip khoan đối với áp suất chất lỏng khoan được nghiên cứu sơ bộ. Thông qua thử nghiệm trong nhà và kỹ thuật thực tế, mô hình trên đã được xác minh sơ bộ, và những thiếu sót của mô hình và những gì cần cải thiện được đề xuất. Sử dụng kiến thức lý thuyết như cơ học đất cao hơn và cơ học dẻo, mô hình tính toán áp suất quan trọng của bùn chảy hình thành được thiết lập bằng phương pháp phân tích toán học và mô hình được xác minh bằng dữ liệu đo lường kỹ thuật. Cuối cùng, kết hợp với mô hình tính toán áp suất chất lỏng khoan và mô hình tính toán áp suất quan trọng của bùn chảy hình thành, công nghệ dự đoán bùn chảy hình thành được hình thành và công nghệ này được xác minh thông qua kỹ thuật thực địa.

Chương thứ tư lần đầu tiên phân tích cơ chế hoạt động của chất lỏng khoan chống giả mạo, sau đó thông qua thử nghiệm trong nhà, một loạt các công thức chất lỏng khoan đã được thực hiện để thực hiện các thí nghiệm pha loãng cắt cao, để có được đường cong dòng chảy tương ứng và các thông số hiệu suất tương ứng với chất lỏng khoan được thêm vào các chất xử lý khác nhau. Sau đó, công thức chất lỏng khoan rò rỉ được thực hiện ưa thích, thông qua các thí nghiệm trong nhà, tốt nhất là công thức chất lỏng khoan bị rò rỉ. Cuối cùng, với pha loãng cắt cao như là chỉ số hiệu suất chính, đồng thời cũng có bộ lọc giảm mạnh, ức chế mạnh mẽ, bôi trơn mạnh mẽ, loại bỏ xỉ hiệu quả và các tính chất khác, tốt nhất là một tập hợp các hệ thống công thức khoan chống giả mạo cho các tầng khoan khác nhau.

Chương 5 là thiết kế tối ưu hóa công nghệ chống giả mạo, bao gồm thiết kế tối ưu hóa đường cong, thiết kế tối ưu hóa giai đoạn lỗ khoan và tối ưu hóa các thông số xây dựng, tối ưu hóa từ ba khía cạnh này, cung cấp điều kiện thuận lợi để ngăn chặn bùn chảy mặt đất trong quá trình xây dựng. Cặp đầu tiên của thiết kế tối ưu hóa đường cong xuyên qua, chủ yếu từ việc lựa chọn hình thành, tối ưu hóa các thông số quỹ đạo lỗ hướng dẫn (bao gồm góc đất, góc khai quật, độ sâu khoan và tối ưu hóa chiều dài đường cong xuyên qua). Thứ hai, dựa trên một bản tóm tắt các kinh nghiệm xây dựng khác nhau, một phương pháp xác định mức độ lỗ mở rộng hợp lý và đường kính lỗ cuối cùng được đề xuất. Bằng cách thiết lập mô hình toán học, một phương pháp tối ưu hóa thiết kế phù hợp với đường kính lỗ mở rộng mới được đề xuất, cụ thể là, phương pháp tối ưu hóa cấp lỗ mở rộng sử dụng nguyên tắc mô-men xoắn bằng nhau, và xác minh các ví dụ kỹ thuật, và xác minh tính hợp lý của mô hình tối ưu hóa phân phối mức lỗ mở rộng được đề xuất trong bài báo này. Thứ ba, xem xét ảnh hưởng của hàm lượng chip khoan khác nhau, một mô hình tính toán phù hợp với số lượng bơm và tốc độ khoan được thiết lập, số lượng bơm tối ưu và tốc độ khoan trong quá trình xây dựng được tính toán, các thông số xây dựng được tối ưu hóa, áp lực bùn vòng lặp được giảm, bùn chảy hình thành được ngăn chặn, và mô hình tính toán được xác minh thông qua kỹ thuật thực địa.

Chương thứ sáu là ứng dụng thực địa của công nghệ khoan bùn chảy chống giả mạo, và kết quả tốt đã đạt được bằng cách áp dụng công thức chất lỏng khoan cho kỹ thuật khoan định hướng ngang xuyên qua. Thông qua việc xác minh công trường xây dựng, công nghệ khoan định hướng ngang có thể làm giảm hiệu quả áp lực bùn rỗng vòng khoan, và có hiệu quả ngăn chặn sự xuất hiện của bùn chảy hình thành, đảm bảo tiến độ trơn tru và hoàn thành dự án.

Chương thứ bảy tóm tắt các kết luận và điểm sáng tạo của toàn bộ văn bản, và đưa ra những thiếu sót của luận án và ý tưởng nghiên cứu thêm. Một số kết quả thu được trong bài viết này như sau:

1. Phân tích để có được cơ chế phá hủy bùn chảy giả của các tầng khoan khác nhau.

2. Thiết lập mô hình tính toán áp suất chất lỏng khoan trong ống khoan và khoan vòng khoan.

3. Thiết lập mô hình tính toán áp suất quan trọng của bùn chảy hình thành.

4. Kết hợp với mô hình tính toán áp suất chất lỏng khoan vòng khoan khoan và mô hình tính toán áp suất quan trọng của bùn chảy hình thành, công nghệ dự đoán bùn chảy thông qua các lớp ống trải nhựa thu được.

5. Thông qua một số lượng lớn các thí nghiệm trong nhà, tốt nhất là phù hợp với các đặc điểm khoan khác nhau của các đặc điểm khoan định hướng ngang vào công thức khoan chống giả mạo một số bộ.

6. Thông qua thử nghiệm trong nhà tốt nhất là ngăn chặn rò rỉ công thức chất lỏng khoan.

7. Suy ra mô hình tính toán thiết kế khẩu độ khuếch đại.

8. Suy ra số lượng bơm bơm bùn và khoan

Có thể bạn muốn biết:

Các phương pháp khoan ngầm kéo ống trong công nghệ khoan không rãnh

Các phương pháp khoan ngầm

Khoan ngầm dẫn hướng (HDD)