Nâng cao hiệu quả công nghệ khoan tuần hoàn nghịch cho các giếng khai thác nước ngầm trong địa tầng trầm tích bở rời vùng nhơn trạch, đồng nai

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN DUY TUẤN NÂNG CAO HIỆU QUẢ CƠNG NGHỆ KHOAN TUẦN HỒN NGHỊCH CHO CÁC GIẾNG KHAI THÁC NƯỚC NGẦM TRONG ĐỊA TẦNG TRẦM TÍCH BỞ RỜI VÙNG NHƠN TRẠCH, ĐỒNG NAI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN DUY TUẤN NÂNG CAO HIỆU QUẢ CƠNG NGHỆ KHOAN TUẦN HỒN NGHỊCH CHO CÁC GIẾNG KHAI THÁC NƯỚC NGẦM TRONG ĐỊA TẦNG TRẦM TÍCH BỞ RỜI VÙNG NHƠN TRẠCH, ĐỒNG NAI Ngành: Kỹ thuật dầu khí Mã số: 9520604 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN THẾ VINH PGS.TS NGUYỄN XUÂN THẢO Hà Nội - 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 25 tháng năm 2020 Tác giả Nguyễn Duy Tuấn ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC .ii CÁC TỪ VIẾT TẮT v CÁC KÝ HIỆU vi DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC HÌNH .xi MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu xử lý số liệu Tài liệu sở luận án Ý nghĩa khoa học thực tiễn Tính đóng góp luận án Luận điểm bảo vệ 10 Khối lượng cấu trúc luận án 11 Lời cám ơn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KHOAN TUẦN HOÀN NGHỊCH TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 1.1 Phân tích đánh giá ưu nhược điểm phương pháp tuần hồn nước rửa q trình khoan 1.2 Các phương tiện trì dòng nước rửa THN giếng khoan 12 1.3 Tình hình nghiên cứu áp dụng công nghệ khoan THN giới 18 1.4 Tình hình nghiên cứu áp dụng cơng nghệ khoan THN Việt Nam 24 1.5 Các dạng phức tạp nguyên nhân làm giảm hiệu khoan THN 30 iii CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT, ĐỊA CHẤT THỦY VĂN VÙNG NHƠN TRẠCH, ĐỒNG NAI VÀ LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ KHOAN TUẦN HỒN NGHỊCH ĐỂ THI CÔNG CÁC GIẾNG KHAI THÁC NƯỚC NGẦM 33 2.1 Khái quát điều kiện địa lý kinh tế - xã hội vùng nghiên cứu 33 2.2 Điều kiện Địa chất thủy văn phức hệ chứa nước 35 2.3 Đặc điểm cấu trúc địa tầng tính chất lý đất đá 39 2.4 Lựa chọn công nghệ khoan THN cho giếng KTNN vùng Nhơn Trạch, Đồng Nai 44 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CƠNG NGHỆ KHOAN TUẦN HỒN NGHỊCH BẰNG BƠM AIRLIFT CHO CÁC GIẾNG KHAI THÁC NƯỚC NGẦM VÙNG NHƠN TRẠCH, ĐỒNG NAI 56 3.1 Đặc điểm công nghệ khoan THN bơm airlift 56 3.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu công nghệ khoan THN bơm airlift 62 3.3 Các giải pháp nâng cao hiệu công nghệ khoan THN bơm airlift cho giếng KTNN vùng Nhơn Trạch, Đồng Nai 73 CHƯƠNG THỬ NGHIỆM TRONG ĐIỀU KIỆN SẢN XUẤT VÀ KẾT QUẢ ÁP DỤNG CÔNG NGHIỆP 84 4.1 Mục đích thử nghiệm 84 4.2 Điều kiện thử nghiệm 84 4.3 Chế độ công nghệ khoan thử nghiệm 92 4.4 Trình tự thử nghiệm 93 4.5 Đánh giá kết thử nghiệm 94 4.6 Kết áp dụng công nghệ khoan THN bơm airlift khu công nghiệp Nhơn Trạch 5, Đồng Nai 96 iv KẾT LUẬN 103 KIẾN NGHỊ 104 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CƠNG BỐ 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO 107 PHỤ LỤC Kết tính toán lưu lượng nước rửa phụ thuộc vào vận tốc dòng nước rửa chảy lên bề mặt đường kính cột cần khoan khoan THN xiv PHỤ LỤC Cột địa tầng cấu trúc giếng khoan thử nghiệm xvi PHỤ LỤC Thiết bị khoan thử nghiệm .xx PHỤ LỤC Kết quan trắc QAP phụ thuộc vào QK chiều sâu h hệ số nhúng chìm buồng HTK α thay đổi .xxi PHỤ LỤC Kết tính tốn vận tốc VV, vận tốc Vh phụ thuộc vào lưu lượng bơm QAP QK chiều sâu h thay đổi xxiii PHỤ LỤC Kết quan trắc vận tốc học hàm lượng mùn khoan tạo thành trình khoan phụ thuộc vào đặc điểm đất đá .xxv v CÁC TỪ VIẾT TẮT BHT Buồng hòa trộn DCK Dụng cụ khoan ĐCCT Địa chất cơng trình ĐCTV Địa chất thủy văn HTK Hòa trộn khí KGVX Khơng gian vành xuyến KTNN Khai thác nước ngầm THN Tuần hoàn nghịch THT Tuần hoàn thuận vi CÁC KÝ HIỆU c- vận tốc cần thiết để nâng hạt mùn, m/s; D1- đường kính cột cần khoan, m; d1- đường kính ống dẫn khí, m; DGK- đường kính giếng khoan, m; dh- đường kính hạt mùn, m; F1- diện tích đáy giếng khoan theo lý thuyết, m2; F2- diện tích đáy giếng khoan thực tế, m2; G- tải trọng chiều trục, kN; g- gia tốc trọng trường, m/s2; H- chiều cao nâng cột nước rửa tính từ buồng HTK đến điểm cao xả, m; HGK- chiều sâu giếng khoan, m; Hn- chiều cao cột hỗn hợp nước rửa tính từ miệng giếng đến điểm cao xả, m; h- chiều sâu nhúng chìm buồng hòa trộn khí so với mực nước động, m; h0- chiều cao nâng cột nước rửa tính từ mực nước động đến điểm cao xả; hđ - chiều sâu mực nước động, m; hn- chiều cao chênh lệch cột nước rửa so với mực nước động bắt đầu khởi động máy nén khí; htt- chiều sâu mực nước tĩnh, m; K2- hệ số tính tới chuyển động xoắn hạt mùn cột cần quay trình khoan; Km- hệ số mở rộng thành giếng khoan; Kn- hệ số nén khí áp suất cột nước phía buồng HTK; Ksl- tỷ lệ thể tích mùn khoan thể tích nước rửa bơm lên bề mặt, %; k- hệ số tổn thất áp suất ma sát hỗn hợp nước rửa chuyển động cột cần khoan; vii kv- hệ số tính tới chuyển động khơng đồng dòng nước rửa; l- chiều dài ống hút, m; lkh- chiều dài khoan được, m; N- lượng cần thiết khí nén để nâng hỗn hợp nước rửa từ buồng hòa trộn lên bề mặt, J; n- vận tốc vòng quay, v/ph; Pa- áp suất khí quyển, Pa; Pc- áp suất buồng HTK, Pa; Pc- áp suất buồng HTK, Pa; Pc1- áp suất buồng HTK bắt khởi động máy nén khí, Pa; Pg- tổn thất áp suất gia tốc trọng trường hỗn nước rửa, Pa; Ph- áp suất hút máy bơm ly tâm, Pa; Phc- tổn thất áp suất thay đổi hướng dòng chảy hỗn hợp nước rửa, Pa; Pm- tổn thất áp suất ma sát hỗn hợp nước rửa chuyển động cần khoan, Pa; Pρ- tổn thất áp suất tăng khối lượng riêng nước rửa cột cần khoan, Pa; AP QTN - lưu lượng nước rửa thử nghiệm, m3/s; QAP lưu lượng bơm airlift, m3/s; Qh- lưu lượng hút, m3/s; QK - lưu lượng khí nén truyền vào buồng HTK, m3/ph; Qm- thể tích mùn khoan tạo thành đơn vị thời gian, m3/h; Qt - lưu lượng khí tách từ hỗn hợp nước - khí - mùn khoan, m3/s; q- tiêu hao khí nén để nâng 1m3 hỗn hợp nước rửa lên bề mặt; tkh- thời gian khoan túy, ph; tth- thời gian nước rửa chảy đầy thùng thử nghiệm, s; u- vận tốc lắng đọng hạt mùn trọng lực, m/s; viii V2 - vận tốc dòng khí nén, m/s; VAP - vận tốc chảy lên dòng nước rửa pha gồm khí - nước - mùn khoan, m/s; Vm - vận tốc học khoan, m/h; Vsl - thể tích mùn khoan với sỏi, cuội lắng đọng thùng thử nghiệm, m3; Vth - thể tích thùng thử nghiệm m3; VV - vận tốc chảy lên bề mặt dòng nước rửa, m/s; W- vận tốc trượt khí, m/s; W - hệ số tổn thất áp suất ma sát hỗn hợp nước rửa chuyển động đầu xa nhích; Α - hệ số nhúng chìm buồng HTK; Ρ - khối lượng riêng nước rửa KGVX giếng khoan, kg/m3; ρ1 - khối lượng riêng hỗn hợp nước rửa giếng khoan, kg/m3; ρ3 - khối lượng riêng hỗn hợp pha, g/cm3; ρh - khối lượng riêng hạt mùn, g/cm3; ρmd - khối lượng riêng nước rửa hòa trộn với mùn khoan, g/cm3; ρhh - khối lượng riêng hỗn hợp nước rửa hút khỏi giếng khoan, kg/m3; 109 20 Trung tâm Thông tin - Kinh tế tài nguyên nước (2010), Đề án khai thác nước đất khu công nghiệp Nhơn Trạch 1, H Nhơn Trạch, T Đồng Nai, công suất 22.000 m3/ng-đêm 21 Viện Công nghệ Khoan (2015), Báo cáo kết khoan thăm dò kết hợp khai thác nước đất khu CN Nhơn Trạch H Nhơn Trạch, Tỉnh Đồng Nai 22 Viện Công nghệ Khoan - Khai thác (2013), Báo cáo hồn cơng giếng khoan H2A, H3A, H4A, GK1A GK2A khu Nhơn Trạch 1, H Nhơn Trạch, T Đồng Nai 23 Viện Công nghệ Khoan (2015), Báo cáo kết hồn cơng giếng - Cơng trình: Nhà máy nước ngầm Tuy Hạ, công suất 22.000 m3/ng-đêm; KCN Nhơn Trạch 1, H Nhơn Trạch, T Đồng Nai 24 Vũ Minh Cát, Bùi Xuân Quang (2002), Thủy văn nước đất, Nhà Xuất Xây dựng, Hà Nội 25 A.Nenes, D Assimacopoulos, N Markatos, E.Mitsoulis (2012), Simulation of Airlift Pumps for Deep Water Wells, Department of Chemical Ergineering, National Techical University of Athens, Greece 26 Driller training and reference manual (1981), National Water Well Associational, Australia 27 Douglas Joseph Reinemann (1987), A theoretical and experimental study of airlift pumping and aeration with reference to aquaculture, A thesis Cornell University, New York 28 Fabrik Gmbh (1981), Drilling technique manual, Germal 29 Fletcher G Driscoll (2000), Groundwater and Wells, Published by Johnson Fitration Systems Inc., Minnesota 30 Lectures (1997), Ground Water Development and Treatment Woskshop, Hanoi 110 31 Liu Guangzhi, etc (2005) Special Drilling Technologies, Shanghai Science and Technology Press, Shanghai 32 Liu Guangzhi, etc (2014), Technical Improvements and Application of Air-lift Reverse Geothermal Well Circulation Geological Drilling Technology Engineering to Drilling Ultra-deep Technology Conference (IGEDTC), New International Convention Exposition Center Chengdu Century City China on 23rd-25th May 2014 Procedia Engineering 73, pp 243 - 251 33 Olle Andersson (2001), Specifications for well design and construction procedures, Lectures, Malmo, Sweden 34 Published by Johnson Filtration Systems Inc (2000), Ground water and wells, Minnesota 35 Prepared by Utah Division of Water Resources (2016), Guide to well drilling for groundwater development,t Salt Lake City, Utah 36 U.S Department of Inferior, Ground Water Manual (1980), Washington 37 Xu Liu wan (2004), Air lift reverse circulation Drilling technique in water well construction, Institute of Exploration Techniques, Academy of Geosciences; Beijing China 38 Xu Liu Wan (2008), Reverse Circulation Drilling Technique in Water Well Construction, Institute of Exploration Techniques, China Academy of Geosciences, Beijing 39 WIRTH (1981) Drilling Technique Manual, Germany 40 Д Н Башкатов С Л Драхлис, Г П Квашнин, Сафонов В В (1988), Специальные работы при бурении и оборудовании скважин на воду, Москва, Недра, 41 Башкатов Д Н., Сулакшин С С.; Драхлис С.Л.; Квашнин Г П (1979), Справочник по бурению скважин на воду, Недра, Москва 111 42 Броников И.Д Куликов В.В (2013), Проектирование скважин на воду, МГРИ-РГГРУ, Москва 43 Гейер В.Г., Козыряцкий Л.Н., Пащенко В.С и др (1982), Эрлифтные установки, ДПИ, Донецк 44 Давиденко А Н.; Игнатов А А (2012), Прямая и обратная схемы очистки при бурении скважин, Днепропетровск НГУ, Донецк 45 Дерусов В П (1984), Обратная промывка при бурении геологоразведочных скважин, Недра, Москва 46 Шамшев Ф.А., Тараканов С.Н., Кудряшов Б.Б., и др, (1983), Технология и Техника разведочного бурения, Недра, Москва xiv PHỤ LỤC Kết tính tốn lưu lượng nước rửa phụ thuộc vào vận tốc dòng nước rửa chảy lên bề mặt đường kính cột cần khoan khoan THN Bảng Trường hợp khối lượng riêng hạt mùn ρh = 2,6 g/cm3; khối lượng riêng nước rửa hòa trộn với mùn khoan trình khoan  m = 1,05 g/cm3 dh, m 5.10-3 10.10-3 15.10-3 20.10-3 25.10-3 30.10-3 35.10-3 40.10-3 45.10-3 50.10-3 55.10-3 60.10-3 u, m/s c=0,25u , m/s 0,35 0,088 0,49 0,123 0,60 0,15 0,70 0,175 0,78 0,195 0,85 0,21 0,92 0,23 0,99 0,25 1,05 0,26 1,1 0,275 1,16 0,29 1,21 0,31 VV= 1,5 (u+c) m/s 0,657 0,912 1,125 1,313 1,463 1,588 1,725 1,86 1,965 2,063 2,175 2,28 d1 = 0,077 m 0,0036 0,0042 0,0052 0,0061 0,0068 0,0074 0,0080 0,0087 0,0091 0,0096 0,0098 0,011 Q NR  0, 785 d i2VV ; m3/s; d2 =0,096 m 0,0048 0,0066 0,0081 0,0095 0,0105 0,0115 0,0125 0,0135 0,0142 0,0149 0,0157 0,0165 d3 = 0,100 m 0,0052 0,0072 0,0088 0,0103 0,0115 0,0125 0,0135 0,0146 0,0154 0,0162 0,0171 0,0179 d4 = 0,115 m 0,0068 0,0095 0,0117 0,0137 0,0152 0,0165 0,0179 0,0193 0,0204 0.0215 0,0226 0,0237 Bảng Trường hợp khối lượng riêng hạt mùn  h = 2,7 g/cm3; khối lượng riêng nước rửa hòa trộn với mùn khoan trình khoan  m = 1,05 g/cm3 0,37 c=0,25u m/s 0,09 VV = 1,5 (u+c) m/s 0,69 10.10-3 0,52 0,13 0,98 0,0046 15.10-3 0,64 0,16 1,2 20.10-3 0,74 0,185 25.10-3 0,83 0,21 dh , m u, m/s 5.10-3 Q NR  0, 785 d i2VV ; m3/s; d1 = 0,077, d2 =0,096 m m 0,0032 0,005 d3 = 0,100 m 0,0054 d4 = 0,115 m 0,0072 0,0071 0,0077 0,0102 0,0056 0,0087 0,0094 0,0125 1,39 0,0073 0,0093 0,0109 0,0145 1,56 0,0093 0,0113 0,0122 0,0162 xv 30.10-3 0.91 0,23 1,71 0,0079 0,0124 0,0123 0,0178 -3 35.10 0.98 0,245 1,85 0,0086 0,0133 0,0134 0,0192 40.10-3 1.05 0.26 1,96 0,0091 0,0142 0,0142 0,0204 45.10-3 1,11 0.28 2,09 0,0097 0,0151 0,0164 0,0217 50.10 1,17 0,29 2,19 0,0100 0,0159 0,0172 0,0228 -3 55.10 1,23 0,31 2,31 0,0108 0,0167 0,0181 0,0240 60.10-3 1,28 0.32 2,4 0,0111 0,0174 0,0188 0.0250 -3 Bảng Trường hợp khối lượng riêng hạt mùn  h = 2,8 g/cm3; khối lượng riêng nước rửa hòa trộn với mùn khoan trình khoan  m = 1,05 g/cm3 dh , m u, m/s 5.10-3 0,383 0,096 VV= 1,5 (u+c) m/s 0,719 10.10-3 0,539 0,135 1,011 0,0047 0,0073 0,0079 0,011 15.10-3 0,658 0,165 1,235 0,0058 0,0089 0,0097 0,0128 20.10 0,760 0,19 1,425 0,0066 0,0103 0,0112 0,015 -3 25.10 0,852 0,213 1,60 0,0075 0,0116 0,0126 0,0166 30.10-3 0,932 0,233 1,75 0,0082 0,0127 0,0137 0,0182 35.10 1,008 0,252 1,89 0,0088 0,0137 0,0148 0,0198 -3 40.10 1,078 0,269 2,021 0,0094 0,015 0,016 0,021 45.10-3 1,143 0,286 2,144 0,0099 0,016 0,017 0,022 50.10-3 1,202 0,301 2,255 0,011 0,016 0,017 0,023 -3 55.10 1,261 0,315 2,364 0,011 0,017 0,0186 0,0246 60.10-3 1,321 0,330 2,477 0,0179 0,018 0,0194 0,0258 -3 -3 c=0,25u, m/s Q NR  0, 785 d i2VV ; m3/s; d1 = 0,077 m 0.0034 d2 =0,096 m 0,0052 d3 = 0,100 m 0,0056 d4 = 0,115 m 0,0075 Ghi chú: d1=0,077 m - đường kính loại cần khoan đường kính ngồi 0,089 m d2=0,096 m - đường kính loại cần khoan đường kính ngồi 0,0108m d3=0,100 m - đường kính loại cần khoan đường kính ngồi 0,114 m d4=0,115 m - đường kính loại cần khoan đường kính ngồi 0,127 m di (i=1-4) ký hiệu thứ tự đường kính loại cần khoan, m xvi PHỤ LỤC Cột địa tầng cấu trúc giếng khoan thử nghiệm Hình.1 cột địa tầng cấu trúc giếng khoan thử nghiệm GK5A - cát pha sét lẫn sạn sỏi; - cát hạt trung lẫn,sỏi laterit; - Cát hạt trung đến thô lẫn sỏi laterit; - sét pha lẫn sỏi laterit; - cát hạt trung lẫn sỏi laterit; - cát hạt thô lẫn sỏi laterit; - sét pha lẫn sỏi laterit; - cát hạt trung lẫn sỏi laterit; - đá gốc a - ống chống PVC đường kính 315 mm; b ống lọc inox đường kính 219 mm; c- ống lắng PVC đường kính 225 mm; d - xi măng; đ - đất sét; e - cát xây dựng; f - sỏi đường kính từ 2-3 mm ; I - Vòng định tâm xvii Bảng Đặc điểm địa tầng giếng khoan thử nghiệm GK5A STT lớp Chiều dày Đặc điểm đất đá lớp, m 12 Cát pha sét lẫn sỏi màu nâu vàng Độ cứng theo cấp độ khoan I-III cát hạt trung lẫn,sỏi laterit màu nâu vàng 24 16 sét pha lẫn sỏi laterit màu vàng, xám trắng cát hạt trung lẫn sỏi laterit màu xám trắng 16 sét pha lẫn sỏi laterit màu nâu hồng 11 cát hạt trung lẫn sỏi laterit màu xám trắng II-IV Đá gốc màu xám V-VI xám trắng, nâu hồng Cát hạt trung đến thô lẫn sỏi laterit màu xám trắng, nâu hồng cát hạt thô lẫn sỏi laterit màu xám trắng, nâu hồng, màu đỏ II-III II-IV IV IV IV Cấu trúc giếng khoan KTNN GK5A theo trình tự sau (hình 1): - Khoan đường kính 550 mm từ m - 78 m; - Chống ống nhựa uPVC đường kính 315 mm cao miệng giếng khoan 0,5 m đến chiều sâu 41 m; - Đặt ống lọc inox đường kính 219 mm từ 41 m - 62 m; - Chống ống lắng uPVC đường kính 225 mm từ chiều sâu 62 m - 74 m; Sau lắp đặt xong tiến hành công việc đổ sỏi, bơm rửa giếng; - Đổ sỏi đường kính mm - mm từ chiều sâu 78 m - 27 m; cát xây dựng từ chiều sâu 27 m - 22 m; - Chèn sét từ chiều sâu 22 m - 10 m; - Trám xi măng từ 10 m đến miệng ống chống PVC đường kính 319 mm xviii Hình P2.2 cột địa tầng cấu trúc giếng khoan thử nghiệm GK45-3A - cát pha sét lẫn sạn sỏi; - cát hạt trung lẫn sỏi laterit; - Cát hạt trung đến thô lẫn sỏi laterit; - sét pha lẫn sỏi laterit; - cát hạt trung lẫn sỏi laterit; - cát hạt thô lẫn sỏi laterit; - sét pha lẫn sỏi laterit; - cát hạt trung lẫn sỏi laterit; - sét pha lẫn sỏi laterit; 10 - đá gốc a - ống chống PVC đ ường kính 315 mm; b - ống lọc inox đường kính 219 mm; c - ống lắng PVC đường kính 225 mm; d - xi măng; đ - đất sét; e - cát xây dựng; f - sỏi đường kính từ - mm ; I - vòng định tâm xix Bảng Đặc điểm địa tầng giếng khoan thử nghiệm GK45-3A STT lớp Chiều dày Đặc điểm đất đá lớp,m 11 Cát pha sét lẫn sỏi màu nâu vàng Độ cứng theo cấp độ khoan I-III 14 cát hạt trung lẫn,sỏi laterit màu nâu vàng, xám trắng, nâu hồng Cát hạt trung đến thô lẫn sỏi laterit màu xám trắng, nâu hồng sét pha lẫn sỏi laterit màu vàng, xám trắng cát hạt trung lẫn sỏi laterit màu xám trắng 10 cát hạt thô lẫn sỏi laterit màu xám trắng, nâu hồng, màu đỏ sét pha lẫn sỏi laterit màu nâu hồng cát hạt trung lẫn sỏi laterit màu xám trắng II-IV sét pha lẫn sỏi laterit màu vàng, nâu hồng IV 10 Đá gốc màu xám II-III II-IV IV IV IV V-VI Cấu trúc giếng GK45-3A theo trình tự sau (hình P.2): - Khoan đường kính 550 mm từ m - 74 m; - Chống ống nhựa uPVC đường kính 315 mm cao miệng giếng khoan 0,5 m đến chiều sâu 39 m; - Đặt ống lọc inox đường kính 219 mm từ 39 m - 54 m; - Chống ống nhựa uPVC đường kính 225 mm từ chiều sâu 54m - 60,5 m; - Đặt ống lọc inox đường kính 219 mm từ 60,5 m - 66,5 m; - Chống ống lắng uPVC đường kính 225 mm từ chiều sâu 66,5 m - 72 m; Sau lắp đặt xong tiến hành công việc đổ sỏi, bơm rửa giếng: - Đổ sỏi đường kính mm - mm từ chiều sâu 78 m - 27 m; cát xây dựng từ chiều sâu 27 m - 22 m; - Chèn sét từ chiều sâu 22 m - 10 m; - Trám xi măng từ 10 m đến miệng ống chống PVC đường kính 319 mm xx PHỤ LỤC Thiết bị khoan thử nghiệm Bảng Các thông số thiết bị khoan URB-3AM (УРБ-3АМ) trước sau cải tiến Sau chuyển đổi Các thông số Trước chuyển đổi Chiều sâu khoan,m - Bằng cần khoan D60,3 mm 500 500 - Bằng cần khoan D73 mm 300 300 - Bằng cần khoan D127 mm (DCK) 150 Đường kính giếng khoan, mm - Mở lỗ 250 650 - Kết thúc 76 76 Đường kính cần khoan, mm 60,3; 73 60,3;73;108;127 Đầu quay TZ-3 P-250 - Loại rơ tơ 500 250 - Kích thước lỗ rơ to,mm 28;49,80 110,190,314 -Tốc độ vòng quay rô to, v/ph Sức nâng tời, kN 50-80 50-80 Đ54 (54 mã Đ54 (54 mã lực) Kiểu động dẫn động lực) A41 (60 mã lực) Máy bơm bùn NB-32 NB-32 Máy nén khí ĐK-9 (Nga) AICOMP (Đức) Phương pháp bơm rửa THT THN THT Bảng Đặc tính kỹ thuật máy nén khí AICOMP Loại máy nén khí AICOMP Kiểu trục Trục vít Áp suất làm việc, MPa - 1,2 Lưu lượng khí, m3/ph 12 Công suất động cơ, kW 130 Loại động Điện Vận tốc vòng quay trục, v/ph 3500 Ghi xxi PHỤ LỤC Kết quan trắc QAP phụ thuộc vào QK chiều sâu h hệ số nhúng chìm buồng HTK α thay đổi Bảng Kết quan trắc lưu lượng nước rửa phụ thuộc vào lưu lượng khí nén chiều sâu nhúng chìm buồng HTK h = 30 m, α = 0,81 QK, (m3/ph) QAP (m3//h) TB t (s) TB 2,5 18 30 17 30 17 29 7,3 17,3 29,7 450 330 120 514 360 120 514 360 124 493 350 120 3,5 4,5 38 40 37 38,3 95 90 97 94 47 44 44 45 76 82 82 80 52 49 50 50 50 49 50,7 49,3 69 74 72 72 72 74 71 73 5,5 49 50 51 50 73 72 71 72 47 47 46 46.7 76 77 78 77 Bảng Kết quan trắc lưu lượng nước rửa phụ thuộc vào lưu lượng khí nén chiều sâu nhúng chìm buồng HTK h= 50 m,  = 0,88 QK, (m3/ph) QAP (m3//h) 2,5 3,5 4,5 5,5 20 48 52 60 68 80 78 81 77 22 43 53 62 70 78 78 79 75 20 42 53 61 68 82 79 80 76 TB 20,3 180 42 52,6 88 69 61 60 68,6 53 80 45 78,3 46 80 44 76 47 t (s) 164 84 68 58 51 46 46 46 48 180 86 68 59 53 44 46 45 47 175 86 68 59 52 45 46 45 47 TB xxii Bảng Kết quan trắc lưu lượng nước rửa phụ thuộc vào lưu lượng khí nén chiều sâu nhúng chìm buồng HTK h = 70 m, α = 0,91 QK, (m3/ph) QAP (m3//h) TB 2,5 3,5 4,5 5,5 30 62 75 85 93 102 100 96 97 31 60 74 86 92 100 100 98 95 30 61 76 86 90 102 100 100 96 75 86 92 101 100 98 96 48 42 39 35 36 38 37 30 120 t (s) TB 61 58 116 60 49 42 39 36 36 37 38 120 59 47 42 40 35 36 36 38 119 59 48 42 39 35 36 37 38 xxiii PHỤ LỤC Kết tính tốn vận tốc VV, vận tốc Vh phụ thuộc vào lưu lượng bơm QAP QK chiều sâu h thay đổi Bảng Khi h = 30 m,  = 0,81; hệ số nén khí Kn = 0,7 QK QAP m /ph m3/h m3/ph t, s Kn QK m3/ph Kn QK + QAP VV m /ph m/ph m/s Vh m/ph m/s 7,3 0,122 493 1,4 1,522 147 2,45 11,8 0,2 2,5 17,3 0,288 349 1,75 2,038 197 3,28 16,7 0,28 29,7 0,495 120 2,1 2,592 250 4,17 48 0,8 3,5 38,3 0,638 94 2,45 3,088 298 4,97 61,6 1,03 45,0 0,75 80 2,8 3,55 343 5,7 72 1,2 4,5 50,7 0,845 71 3,15 3,995 386 6,43 82 1,36 49,3 0,82 73 3,5 4,32 417 6,9 79 1.32 5,5 50 0,83 72 3,85 4,68 452 7,5 75 1,25 46,7 0,78 77 4,2 4,98 481 75 1,25 Bảng Khi h = 50 m,  = 0,88; hệ số nén khí Kn = 0,7 QAP t,s Kn QK Kn QK + QAP VV 3 m /ph m /ph m/ph m/s QK m3/ph m3/h m3/ph 20,3 0,33 175 1,4 1,73 167 2,5 42,0 0,7 86 1,75 2,45 52,6 0,877 68 2,1 3,5 61,0 1,02 59 68,6 1,14 4,5 80,0 Vh m/ph m/s 2,78 32 0,54 236 3,94 67,5 1,13 2,977 287 4,79 84,6 1,41 2,45 3,47 335 5,58 98,5 1,64 52 2,8 3,94 380 6,34 110 1,83 1,33 45 3,15 4,48 432 7,2 128,4 2,14 78,3 1,31 46 3,5 4,81 464 7,7 126 2,09 5,5 80,0 1,33 45 3,85 5,18 500 8,3 128 2,14 76,0 0,78 77 4,2 5,47 528 8,8 122 2,03 xxiv Bảng Khi h = 70 m,  = 0,91; hệ số nén khí Kn = 0,7 QAP QK m /ph m3/h m3/ph t ,s Kn QK Kn QK + QAP VV 3 m /ph m /ph m/ph m/s Vh m/ph m/s 30 0,5 120 1,4 1,9 183 3,06 48,3 0,8 2,5 61 1,02 59 1,75 2,77 267 4,46 98,5 1,64 75 1,25 48 2,1 3,35 323 5,39 121 2,01 3,5 86 1,43 42 2,45 3,88 374 6,24 138 2,3 92 1,53 39 2,8 4,33 418 6,96 148 2,5 4,5 101 1,68 35 3,15 4,83 466 7,76 162 2,7 96 1,6 38 3,5 5,1 492 8,2 154 2,6 5,5 98 1,63 37 3,85 5,48 529 8,8 157 2,6 96 1,60 38 4,2 5,8 560 9,33 154 2,57 xxv PHỤ LỤC Kết quan trắc vận tốc học hàm lượng mùn khoan tạo thành trình khoan phụ thuộc vào đặc điểm đất đá STT lớp Đặc điểm đất đá Cát pha sét lẫn cuội sỏi laterit màu nâu vàng; độ cứng cấp I-III theo độ khoan Cát hạt trung, hạt thô lẫn sỏi, cuội laterit màu nâu vàng, xám trắng, nâu hồng; độ cứng cấp II-III theo độ khoan Sét pha lẫn sỏi laterit màu xám trắng, nâu hồng, màu đỏ; độ cứng cấp II- IV theo độ khoan Sét pha lẫn sỏi laterit màu xám trắng; độ cứng cấp III-IV theo độ khoan Đá gốc, màu xám độ cứng cấp VI theo độ khoan Vận tốc học khoan, Vm, m/h Lưu lượng bơm QAP, m3/h Lưu lượng khí Tỷ lệ mùn khoan so với nước rửa Khối Khối Tỷ lệ QK lượng lượng mùn m3/ph nước mùn khoan, rửa, khoan, % m3 m3 1,5 30-70 2,5-3 0,815 0,185 22,7 1,8 40-90 3-4 0,77 0,23 29,87 1,75 40-90 3,5-4 0,865 0,135 15,6 2,1 30-85 3-3,5 0,885 0,117 14,4 1,35 30-75 2,5-3 0,9 0,1 11 ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN DUY TUẤN NÂNG CAO HIỆU QUẢ CƠNG NGHỆ KHOAN TUẦN HỒN NGHỊCH CHO CÁC GIẾNG KHAI THÁC NƯỚC NGẦM TRONG ĐỊA TẦNG TRẦM TÍCH BỞ RỜI VÙNG NHƠN TRẠCH, ĐỒNG NAI Ngành: Kỹ... thiết công tác nghiên cứu: Nâng cao hiệu cơng nghệ khoan tuần hồn nghịch cho giếng khai thác nước ngầm địa tầng trầm tích bở rời vùng Nhơn Trạch, Đồng Nai Kết nghiên cứu không áp dụng để thi công. .. THN cho giếng KTNN vùng Nhơn Trạch, Đồng Nai 44 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CƠNG NGHỆ KHOAN TUẦN HỒN NGHỊCH BẰNG BƠM AIRLIFT CHO CÁC GIẾNG KHAI THÁC NƯỚC NGẦM