Bài giảng hướng dẫn thực tập khoan khai thác bài 3 đh bách khoa TP HCM

BÀI GIẢNG HƯỚNG DẪN THỰC TẬP KHOAN - KHAI THÁC BÀI 3: KHOAN THĂM DÒ KHAI THÁC NƯỚC CBGD : ThS ĐỖ QUANG KHÁNH ThS HOÀNG TRỌNG QUANG ThS BÙI TỬ AN Bộ môn : Khoan Khai thác Tel : 84-8-8654086 NỘI DUNG MÔN HỌC Bài 3: KHOAN THĂM DÒ KHAI THÁC NƯỚC I Nội dung yêu cầu thực tập II Cơ sở lý thuyết 2.1 Phân loại giếng 2.2 Các phương pháp khoan 2.3 Các yêu cầu giếng khoan thăm dò - khai thác nước 2.4 Công nghệ khoan, kết cấu giếng, mở vỉa, gọi dòng bơm thí nghiệm III Điều kiện thực tập cách thức tổ chức Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 189 BM KHOAN & KHAI THÁC I NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THỰC TẬP ‰ Nội dung: ™ Tổ chức đội khoan thăm dò khai thác nước ™ Công tác chuẩn bị thi công giếng khoan ™ Địa tầng cấu trúc giếng ™ Quy trình công nghệ thi công giếng khoan ™ Các phương pháp hoàn thiện giếng gọi dòng sản phẩm ™ Các phương pháp bơm thí nghiệm khai thác sản phẩm ™ Ghi chép số liệu trường Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 190 BM KHOAN & KHAI THÁC NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THỰC TẬP ‰ Yêu cầu thực tập: ™ Ghi chép chung buổi thực tập (ngày thực tập, địa điểm, đặc điểm công trình ) ™ Ghi chép tổ chức đội khoan thăm dò khai thác nước ™ Tham gia, tìm hiểu công tác chuẩn bị trước khoan ™ Trình bày vẽ lại sơ đồ bố trí thiết bị dụng cụ khoan thăm dò khai thác nước ™ Tham gia, tìm hiểu báo cáo quy trình thi công giếng khoan ™ Tham gia, tìm hiểu báo cáo công tác bơm thí nghiệm khai thác sản phẩm ™ Mô tả cột địa tầng cấu trúc giếng khoan vị trí thực tập khoan thăm dò khai thác nước Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 191 BM KHOAN & KHAI THÁC II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Phân loại giếng phương pháp khoan 2.2 Một số yêu cầu giếng khoan 2.3 Công nghệ khoan 2.4 Tính toán sơ ống lọc 2.5 Khôi phục độ nhả nước tầng chứa nước 2.6 Trám giếng khoan Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 192 BM KHOAN & KHAI THÁC 2.1 Phân loại giếng phương pháp khoan Phân loại giếng khoan Phương pháp khoan xoay - rửa thuận Khoan xoay thổi khí Khoan xoay rửa nghịch Khoan đập cáp Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 193 BM KHOAN & KHAI THÁC Phân loại giếng khoan ‰ Tùy theo mục đích sử dụng phân thành kiểu giếng khoan thăm dò khai thác nước sau: TT KIỂU GIẾNG ỨNG DỤNG Tìm kiếm-đo vẽ đồ Tìm kiếm phục vụ cho công tác đồ tỉ lệ nhỏ Thăm dò Dùng cho mục đích thăm dò nước Thăm dò - khai thác Dùng cho việc thăm dò chi tiết chuyển sang mục đích khai thác Khai thác Khai thác nước Tháo khô hạ thấp mực nước Sử dụng để tháo khô hạ thấp mực nước theo cấp phục vụ cho công trình xây dựng khai khoáng Quan trắc Dùng cho giai đoạn thăm dò thăm dò- khai thác để đánh giá chất lượng trữ lượng nước Tăng áp Bơm ép tạo kho chứa ngầm dòng chảy ngầm Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 194 BM KHOAN & KHAI THÁC Phân loại giếng khoan Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 195 BM KHOAN & KHAI THÁC Phân loại giếng khoan ‰ Tuy có nhiều khả ứng dụng kinh tế Quốc dân tất giếng khoan địa chất thủy văn áp dụng phương pháp khoan sau: ™ Khoan xoay - rửa thuận ™ Khoan xoay - thổi khí ™ Khoan xoay - rửa nghịch ™ Khoan đập cáp ‰ Ngoài người ta phân loại giếng khoan theo đường kính theo độ sâu … Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 196 BM KHOAN & KHAI THÁC Phương pháp khoan xoay - rửa thuận ‰ Bộ dụng cụ khoan từ lên bao gồm: ™ Lưỡi choòng khoan khoan (13) đến ống mẫu (nếu có) (12) ™ Đầu chuyển tiếp (11) ™ Cần khoan (9) (10) (có thể có cần nặng) ™ Và cần chủ đạo (7) Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 197 BM KHOAN & KHAI THÁC Khôi phục độ nhả nước tầng chứa nước ‰ Hiện có nhiều phương pháp khử sét (làm vỏ sét) thành lỗ khoan làm ống lọc Trong phạm vi giáo trình đề cập tới số phương pháp chủ yếu sau: ™ Trong tầng đất đá chứa nước có áp suất lớn: ƒ Sau hạ xong ống lọc vào lỗ khoan, dùng máy bơm bơm rửa nước lã qua cột cần khoan từ phần ống lọc xuống tới đáy Công tác rửa tiến hành nước rửa có xuất slam tầng chứa nước vừa khoan qua ƒ Trường hợp nước để rửa lỗ khoan, ta dùng ống múc múc dung dịch sét lỗ khoan Cứ múc xuất nước tầng chứa nước mực nước thủy tính tầng chứa nước ổn định Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 234 BM KHOAN & KHAI THÁC Khôi phục độ nhả nước tầng chứa nước ƒ Nếu tầng chứa nước đất đá rắn nứt nẻ, sau rửa lỗ khoan nước lã qua cột cần khoan múc ống múc xong, cần tiến hành dùng thiết bị bơm airslift (thiết bị bơm dâng khí nén) để rửa lỗ khoan ƒ Ống dâng nước hạ xuống cách đáy lỗ khoan khoảng 0,5 mét Máy bơm cho làm việc với công suất lớn tiến hành đóng, ngắt đột ngột tạo điều kiện thay đổi áp suất lớn lỗ khoan, làm cho hạt sét slam bị hút theo khỏi kẽ nứt tầng đất đá quanh ống lọc ƒ Nếu khoan tầng đất đá cứng, nứt nẻ mà dùng nước lã để rửa lỗ khoan, tiến hành dùng máy bơm éclíp để khôi phục độ phóng thích nước tầng chứa nước Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 235 BM KHOAN & KHAI THÁC Khôi phục độ nhả nước tầng chứa nước ƒ Trường hợp tầng đất đá chứa nước hạt nhỏ vừa, cần tiến hành dùng ống múc múc đặn vùng ống lọc (phần lọc) trước dùng thiết bị bơm éclíp để khôi phục độ phóng thích nước ƒ Trong tất trường hợp dùng thiết bị bơm éclíp cần bơm nước hoàn toàn, cát không dâng lên theo dòng nước, mực thủy động lưu lượng nước lỗ khoan ổn định (lúc độ phóng thích nước tầng chứa nước khôi phục) Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 236 BM KHOAN & KHAI THÁC Khôi phục độ nhả nước tầng chứa nước ™ Trong tầng đất đá chứa nước có áp suất yếu phương pháp khôi phục độ phóng thích nước tầng chứa nước phức tạp so với trường hợp trên, cụ thể : ƒ Dùng máy bơm bơm nước rửa qua cột cần khoan hạ tới vùng ống lọc ƒ Dung dịch sét quanh vùng ống lọc phía chảy vào lỗ khoan qua ống lọc lỗ nhỏ đặc biệt đục ống lắng cao đế khoảng 0,5 mét ƒ Cứ tiến hành rửa đưa hoàn toàn dung dịch sét khỏi lỗ khoan xuất cát dâng theo lên miệng lỗ khoan ƒ Công việc dùng thiết bị bơm éclíp dùng ống múc Tùy theo lưu lượng tầng chứa nước để khôi phục hoàn toàn độ phóng thích nước Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 237 BM KHOAN & KHAI THÁC Khôi phục độ nhả nước tầng chứa nước ƒ Cuối cùng, trước tiến hành bơm khai thác, đổ xuống phần ống lắng có đục lỗ lượng đá dăm trám nút xi măng để tăng khả phóng thích nước tầng chứa nước, đồng thời đề phòng cát tràn vào lỗ khoan ƒ Trong tầng cát hạt nhỏ vừa dùng nước bơm rửa qua phần đế ống lọc Khi ống lọc đặt chìm dùng cần khoan nối ren trái với đế đầu ống lọc, qua để rửa lỗ khoan Đế ống lắng cần dừng lại cách đáy khoảng 0,5 mét Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 238 BM KHOAN & KHAI THÁC Khôi phục độ nhả nước tầng chứa nước ƒ Quá trình khôi phục độ phóng thích nước phương pháp nhờ máy bơm, bơm nước rửa qua cột cần khoan xuống đáy, qua đế ống lắng dâng lên miệng lỗ khoan qua khoảng hở phần ống lọc thành lỗ khoan, rửa dung dịch sét phá vỡ lớp vỏ sét thành lỗ khoan Đồng thời nước rửa lấy theo hạt sét slam nhỏ từ tầng đất đá chứa nước Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 239 BM KHOAN & KHAI THÁC Khôi phục độ nhả nước tầng chứa nước ƒ Công tác rửa dừng lại thấy nước mạnh nước rửa dâng lên miệng lỗ khoan thấy lẫn cát ƒ Sau rửa xong, ống lọc đặt vào vị trí định, cột cần khoan tháo lấy lên đế ống lắng đổ đá dăm cuội sỏi nhỏ trám nút xi măng đề phòng cát bị xô vào lỗ khoan trình khai thác sau ƒ Khoảng hở đầu ống lọc ống chống cần phải làm đệm nút bịt kín để tránh tượng cát đất đá rơi vào khoảng hở ống lọc tầng đất đá chứa nước, đồng thời tăng khả phóng thích nước tầng Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 240 BM KHOAN & KHAI THÁC Khôi phục độ nhả nước tầng chứa nước ƒ Khi cần khử sét tầng cát hạt vừa đặt ống lọc nhiều tầng lỗ khoan, người ta rửa nước lã bơm qua ống lọc đục lỗ ƒ Ống đục lỗ có hai vòng lót kín cao su hai đầu để làm nút Nó thả vào lỗ khoan nhờ cột cần khoan đặt ống lọc Nhờ cần khoan mà dịch chuyển lên xuống để rửa đoạn, nước rửa dâng lên mang theo cát chứng tỏ độ phóng thích nước khôi phục ƒ Trong đất đá có hạt nhỏ, mịn, đồng khử sét thành lỗ khoan phương pháp đánh sập cho kết tốt sau đánh sập vùng gần ống lọc, người ta dùng ống múc để lấy vụn đất đá bị lắng xuống phần ống lắng, dùng bơm bơm thật mạnh, lợi dụng dòng nước xói rửa mang lên miệng lỗ khoan Cuối phần đế ống lắng trám xi măng Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 241 BM KHOAN & KHAI THÁC Khôi phục độ nhả nước tầng chứa nước ƒ Để khôi phục độ phóng thích nước tầng chứa nước mà phương pháp hiệu quả, ta dùng dây nổ lỗ khoan đầy nước ƒ Phương pháp lợi dụng sóng va chạm truyền theo phương đường kính Sóng nổ phá vỡ lớp vỏ sét để khôi phục độ phóng thích nước tầng đất đá chứa nước ƒ Sau sử dụng dây nổ, thiết phải rửa lỗ khoan cẩn thận nước lã Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 242 BM KHOAN & KHAI THÁC 2.6 Trám giếng khoan ‰ Người ta thường dùng vật liệu có tính dẻo chặt xít, không thấm nước để trám cột ống chống, tức để làm kín khoảng hở ống chống với thành lỗ khoan Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 243 BM KHOAN & KHAI THÁC Trám giếng khoan ‰ Tác dụng chủ yếu việc trám lỗ khoan : ™ Phân cách tầng khoáng sản lỏng (dầu, nước ), khí (khí đốt ) cứng (muối mỏ ) với tầng lân cận lỗ khoan để tránh xâm nhập lẫn làm tính chất thân khoáng sản ™ Làm kín toàn lỗ khoan để bảo vệ tầng khoáng sản khỏi bị tác dụng phong hóa, mặt khác ngăn ngừa nước phía theo lỗ khoan mà xâm nhập vào công trình khai thác sau ™ Gia cố thành lỗ khoan chống lại tượng phức tạp địa chất sập lở, nước, nước xâm nhập mà không cần phải chống ống Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 244 BM KHOAN & KHAI THÁC Trám giếng khoan ™ Từ tác dụng đó, ta thấy lỗ khoan cần trám tầng trám toàn từ đáy lên tới miệng Khi trám bịt tầng, vật liệu trám tạo nên lớp vỏ bảo vệ che kín lên tầng "bắt rễ" sâu vào đất đá thành vách ™ Còn trám toàn (hay thường gọi trám lấp) vật liệu trám làm đầy lỗ khoan theo suốt chiều sâu Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 245 BM KHOAN & KHAI THÁC Trám giếng khoan ‰ Hiện để trám lỗ khoan người ta thường dùng hai vật liệu đất sét xi măng: Đất sét: cần sử dụng loại sét quánh, dẻo, không chứa phần tử cứng Hỗn hợp với nước tạo hai loại vật liệu trám đất sét nhão dung dịch sét Xi măng: cần sử dụng loại xi măng pooclăng có chất lượng cao (mac 500 600), tươi, tức không để hai tháng sau sản xuất Người ta dùng xi măng để trám dạng dung dịch, với tỉ lệ nước xi măng khô (theo trọng lượng) thường 0,4 - 0,5 Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 246 BM KHOAN & KHAI THÁC Trám giếng khoan Gel xi măng: loại vật liệu trám trung gian hai loại Nó hỗn hợp xi măng với dung dịch sét, tỉ lệ chúng xác định phòng thí nghiệm theo điều kiện sử dụng cụ thể (thí dụ: để trám chống nước, trộn m3 dung dịch sét có tỷ trọng δ = 1,1 đến 1,2 g/cm3 1600 đến 800 kg xi măng) Tuy có thời gian đông cứng lâu có độ bền sau đông cứng hơn, lại ưu điểm so với dung dịch xi măng có tính linh động cao, nên dễ bơm dễ xâm nhập vào khe nứt đất đá ‰ Có loại trám khai thác nước là: a Trám cách ly nhiễm bẩn nhiễm mặn b Trám cách ly địa tầng đặc biệt c Trám lấp giếng khoan Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 247 BM KHOAN & KHAI THÁC III ĐIỀU KIỆN THỰC TẬP VÀ CÁCH THỨC TỔ CHỨC ‰ Điều kiện thực tập ƒ Xe khoan thăm dò khai thác nước ƒ Công trình khoan thăm dò khai thác nước ƒ Xem video hướng dẫn thực tập khoan – khai thác ‰ Cách thức tổ chức Tổ chức theo nhóm thực tập khoan thăm dò khai thác nước ƒ Khu Linh trung Đại học Quốc gia Tp HCM ƒ Hoặc công trình khoan khảo sát địa chất công trình thực tế TP HCM tỉnh thành lân cận Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 248 BM KHOAN & KHAI THÁC [...]... Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 219 BM KHOAN & KHAI THÁC Công nghệ khoan ‰ Sau khi thả ống chống xuống giếng xong cần tiến hành thả cột cần khoan đến đáy giếng để bơm rửa mùn khoan qua van đáy (hình 3. 3) ‰ Đồng thời với quá trình thả sạn lọc và bơm rửa đến khi nước tuần hoàn loãng hoàn toàn và xuất hiện cát của tầng chứa nước là có thể được Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 220 BM KHOAN & KHAI. .. được cốt địa tầng chính xác từ mặt đất đến đáy thăm dò Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 216 BM KHOAN & KHAI THÁC Công nghệ khoan ‰ Từ cột địa tầng này có thể tính được các thông số khác như hệ số thấm, thành phần độ hạt, độ lỗ rỗng, độ mặn … của tầng chứa và địa tầng cách ly Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 217 BM KHOAN & KHAI THÁC Công nghệ khoan ‰ Với các đề án quan trọng, cần phải thả ống chống... khoan (9) qua ống mẫu (12) và lưỡi khoan ( 13) làm sạch mùn khoan ở đáy sinh trong khi khoan đem qua khoảng không vành xuyến và đi lên mặt đất qua các máng dẫn, hố lắng mùn và tràn về hố chứa dung dịch Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 198 BM KHOAN & KHAI THÁC Phương pháp khoan xoay - rửa thuận ‰ Phương pháp khoan xoay có rửa thường được sử dụng hai kiểu máy khoan là máy khoan có đầu mâm cặp điều khiển... tốt thành lỗ khoan 2 Gia cố thành lỗ khoan thủy văn không cho phép ít hơn hai cột ống chống, trừ những lỗ khoan ống chống được trám xi măng suốt từ đáy lên tới miệng lỗ khoan 3 Cần đặt đế của cột ống chống lên tầng đất đá không thấm nước, đế của cột ống khai thác trên tầng đất đá chứa nước Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 207 BM KHOAN & KHAI THÁC Một số yêu cầu đối với giếng khoan khai thác nước 4... dịch sét (cm3 /30 ’) • T: Độ nhớt qui ước của dung dịch (s) Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 2 13 BM KHOAN & KHAI THÁC Công nghệ khoan ‰ Có nhiều loại giếng khoan nước cho nên sẽ có nhiều kiểu kết cấu giếng khác nhau, ở đây chỉ tìm hiểu về giếng khoan thăm dò - khai thác nước ‰ Với đặc thù giếng này ban đầu người ta phải khoan thăm dò, nếu những giếng thăm dò không sâu hơn 150 - 200m thì khi khoan thăm... nước xâm nhập vào giếng Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 222 BM KHOAN & KHAI THÁC Công nghệ khoan ‰ Sau khi bơm thổi rửa cho nước đạt được độ trong, lưu lượng và độ hạ thấp mực nước ổn định sẽ ngưng thổi rửa và tiến hành bơm thí nghiệm bằng bơm điện chìm (submersible pump) hoặc bơm li tâm trục đứng (vertical turbine pump) Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 2 23 BM KHOAN & KHAI THÁC ... giếng khoan từ 91 - 132 m, có khi phải sử dụng ống mẫu đơn hoặc ống mẫu nòng đôi để lấy mẫu cát nguyên dạng ‰ Sau khi khoan lấy mẫu đất đến hết độ sâu yêu cần thăm dò, lỗ khoan cần được bơm sạch đáy Pha loãng bớt dung dịch, làm sạch bớt mùn khoan Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 214 BM KHOAN & KHAI THÁC Công nghệ khoan ‰ Khi tuần hoàn dung dịch khoảng một vài giờ sẽ tiến hành đo carota giếng khoan Hướng. .. bớt khi trong lỗ khoan có gia cố lớn hơn 3 cột ống chống và kết quả sau khi lấy bớt cột ống chống không gây ảnh hưởng gì tới tầng chứa nước và thành lỗ khoan Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 208 BM KHOAN & KHAI THÁC Một số yêu cầu đối với giếng khoan khai thác nước 6 Cột ống chống chỉ cho phép cắt bớt hoặc tháo bớt khi bảo đảm các tầng nước không được khai thác không chảy vào lỗ khoan, đất đá không... làm sạch mùn khoan và đáy giếng, sau đó đi vào trong cột cần khoan và đi qua sàn rung tới hố chứa dung dịch ‰ Như vậy chu trình đi của nước rửa nghịch ngược với trong trường hợp rửa thuận Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 2 03 BM KHOAN & KHAI THÁC 5 Khoan đập cáp ‰ Khoan đập cáp hiện nay rất ít sử dụng vì nó đạt được tốc độ khoan thấp, hao tốn năng lượng, hay bị sự cố và chiều sâu giếng khoan bị hạn... cần Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 200 BM KHOAN & KHAI THÁC Phương pháp khoan xoay - rửa thuận ‰ Như vậy trong khoan địa chất thủy văn thì phương pháp khoan xoay rửa thuận sử dụng các thiết bị khoan tĩnh tại và tự hành còn điều áp lên đáy giếng bằng hai kiểu: thủy lực (mâm cặp - trục spinden) và phanh tời - hệ cột cần khoan (khoan roto) ‰ Phương pháp khoan roto sử dụng trong khoan địa chất thủy ... mùn khoan Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 214 BM KHOAN & KHAI THÁC Công nghệ khoan ‰ Khi tuần hoàn dung dịch khoảng vài tiến hành đo carota giếng khoan Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác. .. phương pháp khoan Phân loại giếng khoan Phương pháp khoan xoay - rửa thuận Khoan xoay thổi khí Khoan xoay rửa nghịch Khoan đập cáp Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 1 93 BM KHOAN & KHAI THÁC Phân... Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 2 03 BM KHOAN & KHAI THÁC Khoan đập cáp ‰ Khoan đập cáp sử dụng đạt tốc độ khoan thấp, hao tốn lượng, hay bị cố chiều sâu giếng khoan bị hạn chế ‰ Choòng khoan