HDD trong điều kiện khắc nghiệt: Khoan giữa đá và nơi cứng

Điều kiện đất hoặc đá thay đổi đáng kể giữa các dự án khoan ngầm. Bắt buộc phải hiểu các điều kiện ngầm cho từng dự án và chọn công cụ cắt tốt nhất cho các điều kiện đó. Dung dịch khoan cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo vệ thiết bị khoan để giảm thiểu thời gian chết và tối đa hóa hiệu quả.

Ngày đăng: 29-04-2021

495 lượt xem

HDD trong điều kiện khắc nghiệt: Khoan giữa đá và nơi cứng

Các dự án xây dựng khoan ngang định hướng phải chịu những áp lực giống như bất kỳ dự án xây dựng nào - những áp lực khiến bạn chậm tiến độ và tăng chi phí. Tuy nhiên, luôn có mức độ không chắc chắn cao hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến việc thực hiện dự án khi làm việc dưới lòng đất và chạy dự án khoan định hướng ngang (HDD). Sự không chắc chắn này làm cho việc quản lý các biến trong tầm kiểm soát của chúng ta càng trở nên quan trọng hơn, như sử dụng đúng vật liệu và công cụ cho đúng công việc.

Sử dụng sai công cụ có thể gây ra bất cứ điều gì từ tốc độ khoan chậm lại hoàn toàn đến việc tắt máy hoặc thậm chí làm lại, ví dụ:

  • Điều kiện mài mòn có thể làm mòn đầu khoan, làm cho nó kém hiệu quả và làm chậm tiến độ.
  • Đầu khoan sai hình dạng có thể làm mất đủ răng khiến lỗ khoan hẹp dần theo thời gian.
  • Công cụ sai có thể bị kẹt trong lỗ khoan, lãng phí thời gian và tiền bạc để giải phóng nó.

Điều kiện đất hoặc đá thay đổi đáng kể giữa các dự án khoan ngầm. Bắt buộc phải hiểu các điều kiện ngầm cho từng dự án và chọn công cụ cắt tốt nhất cho các điều kiện đó. Dung dịch khoan cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo vệ thiết bị khoan để giảm thiểu thời gian chết và tối đa hóa hiệu quả.

Tầm quan trọng của khảo sát địa kỹ thuật

Khảo sát địa kỹ thuật phát hiện ra loại vật liệu nền thông qua nhiều thử nghiệm trên các mẫu đất. Phân tích thành phần khoáng vật cho biết độ mài mòn của đất. Phương pháp nhiễu xạ tia X cũng được sử dụng, nhưng đắt hơn và ít phổ biến hơn.

Các kỹ sư có thể lập bản đồ định tuyến được đề xuất và xem các điều kiện thay đổi như thế nào dọc theo đường khoan. Trong một số điều kiện khắc nghiệt, có thể nên thay đổi đường dẫn này để tránh một đoạn khó khoan qua.

Việc đưa ra quá nhiều giả định về các điều kiện không bao giờ là một ý kiến ​​hay. Khi các kỹ sư có được đánh giá chính xác về điều kiện mặt đất, họ có thể đánh giá các tùy chọn đầu cắt. Khảo sát địa kỹ thuật càng kỹ lưỡng, đội khoan càng tin tưởng rằng họ có vật liệu phù hợp cho công việc.

Giới thiệu về các đặc tính của đất và đá

Vỏ trái đất bao gồm các loại đất đá khác nhau. Mỗi loại có những đặc điểm riêng ảnh hưởng đến phương pháp đào rãnh nào sẽ hiệu quả nhất. Bảng dưới đây tóm tắt các loại đất đá khác nhau.

Kiểu

Tính chất

Sự va chạm

Đá lửa

 

Được hình thành dưới nhiệt độ và áp suất cao - bao gồm đá granit và đá cẩm thạch.

Độ cứng trung bình với cường độ nén từ 7.000 psi đến 18.000 psi.

 

Đá trầm tích

 

Đá tạo thành các lớp như đá phiến sét, sa thạch và than đá.

Đá mềm có cường độ nén nhỏ hơn 7.000 psi.

Đá biến chất

 

Các cấu trúc tinh thể hợp nhất được hình thành dưới nhiệt độ và áp suất cực cao.

Đá rất cứng với cường độ nén từ 18.000 psi trở lên.

 

Bùn / cát

 

Tập hợp lỏng lẻo của các hạt không dính vào nhau.

 

Khả năng chống khoan tối thiểu mặc dù độ ổn định của lỗ khoan có thể là một vấn đề.

Đất sét / đất phù sa dày đặc

 

Các hạt dính vào nhau và phồng lên khi ngậm nước.

 

Các hạt dính vào nhau và phồng lên khi ngậm nước. Các cành giâm có thể dính vào nhau và làm cầu nối. Dụng cụ cắt có thể bị kẹt. Sự hình thành có thể sưng lên.

 

Máy khoan ngang phù hợp ở mặt đá

Có một số loại đầu khoan được thiết kế cho các điều kiện khác nhau.

Máy cắt ruồi phù hợp với hầu hết các loại đất. Chúng có cấu trúc mở cho phép các hạt đất rơi vào trung tâm. Trong điều kiện đất sét, máy cắt ruồi nên được thiết kế để khoan đường ra khỏi lỗ. Máy cắt ruồi thường được sử dụng với khả năng phun tia để áp lực của dung dịch khoan đẩy nhanh tiến độ khoan cũng như loại bỏ các vết cắt ra khỏi lỗ khoan.

Một đầu khoan răng đã được phay là lý tưởng cho đất cứng hơn và đá mềm. Thiết kế này có bề mặt răng lớn hơn so với các thiết kế khác nên hiệu quả hơn. Hiệu ứng khoét của răng được mài sẽ loại bỏ các mảnh đất đá lớn.

Hồ sơ công cụ đục là tốt nhất cho đá trung bình. Hình dạng tương tự như răng xay nhưng nhỏ hơn nhiều. Đầu khoan răng đục có thể đạt được tốc độ khoan nhanh và có khả năng chống vỡ ở các loại đá cứng hơn.

Răng hình nón bảo vệ tốt nhất cho đá cứng. Hình dạng hình nón có nghĩa là có một số thỏa hiệp về tốc độ khoan. Cũng có thể tăng số lượng bảo vệ cữ cho đầu khoan bằng cách sử dụng cấu hình này. Điều này có nghĩa là nhiều răng hơn ở các hàng bên ngoài của hình nón, điều này giúp ngăn không cho lỗ bị nhỏ hơn khi một số răng bị gãy.

Vai trò của chất lỏng khoan

Dung dịch khoan là một thành phần quan trọng của nhiều dự án thi công khoan ngầm. Bất kể hình thành mặt đất (đất sét, cát hoặc đá) là gì, tất cả các hom phải được loại bỏ và dịch chuyển bằng chất lỏng để tạo và duy trì lỗ khoan, tăng tốc độ xuyên qua (ROP) và giảm mài mòn dụng cụ lỗ khoan ( Đọc thêm: So sánh chất pha loãng THINNER THN và chất tẩy rửa CX-DET). Chất lỏng khoan đáp ứng một số mục đích, mỗi mục đích đều cần thiết cho sự thành công của một dự án xây dựng không rãnh:

  • Loại bỏ hom khỏi lỗ khoan.
  • Treo cành giâm để chúng không nằm trên bề mặt lỗ khoan.
  • Cung cấp hỗ trợ cho lỗ khoan.
  • Bảo vệ sự hình thành.
  • Cools và bôi trơn các dụng cụ và thanh khoan lỗ xuống
  • Hỗ trợ ức chế đất sét
  • Xác định sự hình thành

Dung dịch khoan có khả năng tạo điều kiện tốt nhất cho quá trình khoan và do đó giảm thiểu thời gian chết và hao mòn thiết bị. Khi nói đến việc khoan qua các điều kiện nền đất khác nhau, thành phần dung dịch khoan có thể tạo ra sự khác biệt đáng kể đối với chi phí và tiến độ của dự án.

Tính chất chất lỏng khoan

Bước đầu tiên để tạo ra dung dịch khoan hiệu quả và tiết kiệm chi phí là kiểm soát chất lượng của nước tạo thành. Sử dụng tro soda kiểm soát độ pH của nước từ 8 đến 9,5 và giảm thiểu độ cứng xuống thấp nhất có thể. Điều này cho phép hiệu quả tối đa của bentonit và các chất phụ gia khác. Cần kiểm tra lại nước pha mỗi lần để đảm bảo các đặc tính tối ưu cho hiệu suất của dung dịch khoan.

Bentonite xây dựng độ nhớt của dung dịch khoan, được đo bằng cách sử dụng thử nghiệm phễu đầm lầy thứ hai. Điều kiện đất sét cần dung dịch khoan có độ nhớt khoảng 35 nhưng điều kiện đá hoặc đá cuội cần độ nhớt khoảng 65. Các thành tạo khác yêu cầu độ nhớt trong khoảng này. Độ nhớt là một đặc tính quan trọng để di chuyển hom ra khỏi lỗ khoan và hỗ trợ cho lỗ khoan. (Đọc thêm: Chất pha loãng cho dung dịch khoan THINNER THN)

Polyme và các chất phụ gia khác được thêm vào cuối cùng để kiểm soát lỗ khoan và cải thiện các đặc tính cụ thể của dung dịch khoan. Polyme PAC cải thiện việc kiểm soát thất thoát chất lỏng bằng cách tạo thành một bánh lọc, tạo đường cho lỗ khoan, trong khi polyme PHPA giúp ức chế đất sét. Polyme sinh học cải thiện độ bền của gel, điều này rất quan trọng để đình chỉ hom trong dung dịch khoan và hỗ trợ cho lỗ khoan.

Chất bôi trơn làm giảm mô-men xoắn của lỗ xuống và kéo áp suất ngược trở lại, giúp bảo vệ các dụng cụ và thanh dẫn xuống. Các chất phụ gia tạo bọt giúp mang hom lên bề mặt đồng thời xâm nhập vào một số hệ thống hình thành.

Việc hình thành dung dịch khoan tốt nhất cho dự án phụ thuộc vào quá trình hình thành nền đất. Điều này bao gồm thiết lập độ nhớt và lựa chọn phụ gia để sử dụng. Một lần nữa, khảo sát địa kỹ thuật cung cấp thông tin cần thiết để thực hiện lựa chọn này.

Áp suất chất lỏng khoan

Tỷ lệ loại bỏ hom cũng rất quan trọng đối với việc xây dựng không rãnh. Phải nhanh chóng loại bỏ các mảnh đá hoặc cát thô có độ mài mòn cao khỏi đầu khoan để tránh mài mòn và làm hỏng dụng cụ Tuy nhiên, việc bơm quá nhiều chất lỏng vào lỗ khoan cũng có thể gây ra sự cố. Bơm dung dịch khoan áp suất cao vào các thành tạo có cát có thể rửa sạch lỗ khoan, tạo ra các vùng rỗng. Sự hình thành sỏi thường được giữ cố định bởi các hạt mịn. Áp dụng dung dịch khoan có áp suất cao vào hình thành sỏi có thể rửa các hạt này ra ngoài, làm cho sỏi rơi vào lỗ khoan.

Tốc độ bơm lý tưởng cho một dự án xây dựng khoan ngang định hướng phụ thuộc vào loại hình thành mặt đất. Theo nguyên tắc chung, hàm lượng sét của hệ tầng càng cao thì áp lực khoan cần càng lớn. Điều này là do đất sét dính vào nhau, và cần phải có một lực ép hợp lý để đẩy các hom đất sét ra khỏi lỗ khoan. Các thành tạo cát hoặc sỏi thường chạy ở 1 X thể tích lỗ, trong khi các thành tạo đất sét phản ứng có thể chạy cao tới 5 X thể tích lỗ.

Một ứng dụng của dung dịch khoan áp suất cao được gọi là phun. Đây là nơi dung dịch khoan thực sự cắt vào hình thành phía trước đầu khoan để đẩy nhanh tiến độ. Phản lực được sử dụng trong những tình huống đặc biệt và không được khuyến khích như một thực tế phổ biến. Nó có thể tạo ra các vấn đề về hố sụt trong thành tạo cát và đá cuội.

Phần kết luận

Mỗi dự án xây dựng khoan ngang định hướng đều có những điều kiện đất nền duy nhất. Khảo sát địa chất khám phá các đặc điểm cụ thể và giúp các kỹ sư xác định các công cụ tốt nhất cho công việc hiện tại.

Máy cắt ruồi và đầu khoan răng loại lớn hoạt động tốt đối với đất và đá mềm. Cấu trúc răng đục phù hợp với đá có độ cứng trung bình và cấu hình răng hình nón hoạt động tốt nhất trong đá cứng.

Bên cạnh bản thân đầu khoan, dung dịch khoan cũng đóng một vai trò lớn trong việc bảo vệ các công cụ xây dựng không rãnh bằng cách loại bỏ các vết cắt khỏi lỗ khoan, vì vậy bạn bắt buộc phải có bùn chất lượng cao được làm từ vật liệu phù hợp cho công trình của mình.

 

CÔNG TY CP TƯ VẤN ĐẦU TƯ VÀ THIẾT KẾ XÂY DỰNG MINH PHƯƠNG

Địa chỉ: Số 28B Mai Thị Lựu, Phường Đa Kao, Q.1, TPHCM

Chi nhánh: 109 Chung cư B1, số 2 Trường Sa, P.17, Q. Bình Thạnh, TPHCM

ĐT: (028) 35146426  – Fax: (028) 39118579 - Hotline 090 3649782