Hướng dẫn thực tập khoan và khai thác

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ -oOo - BÀI GIẢNG TP HCM, Tháng 11/2006 MỤC LỤC BÀI GIẢNG STT NỘI DUNG Trang Giới thiệu môn học Bài 1: Làm quen với thiết bị dụng cụ khoan 14 Bài 2: Khoan khảo sát địa chất cơng trình 127 Bài 3: Khoan thăm dò khai thác nước 189 BÀI GIẢNG HƯỚNG DẪN THỰC TẬP KHOAN - KHAI THÁC GIỚI THIỆU MÔN HỌC CBGD : ThS ĐỖ QUANG KHÁNH ThS HOÀNG TRỌNG QUANG ThS BÙI TỬ AN Bộ môn : Khoan Khai thác Tel : 84-8-8654086 Mục lục ‰ Mục tiêu môn học ‰ Nội dung mơn học ‰ Nội qui kỹ thuật an tồn ‰ Giới thiệu công tác khoan – khai thác (video) ‰ Hình thức đánh giá ‰ Tài liệu tham khảo Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác BM KHOAN & KHAI THÁC MỤC TIÊU MÔN HỌC ‰ Giúp cho sinh viên có điều kiện tiếp xúc làm quen với nghề nghiệp ‰ Tạo điều kiện cho sinh viên quan sát, thực hành số cơng việc khoan địa chất cơng trình, địa chất thủy văn trường ‰ Tổng kết, làm báo cáo thực tập khoan – khai thác Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác BM KHOAN & KHAI THÁC NỘI DUNG MÔN HỌC Bài 1: LÀM QUEN VỚI THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHOAN I Nội dung yêu cầu thực tập II Cơ sở lý thuyết 2.1 Thiết bị khoan 2.2 Dụng cụ khoan 2.3 Các dụng cụ kéo thả 2.4 Các dụng cụ cứu cố tháo mở cần III Điều kiện thực tập cách thức tổ chức Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác BM KHOAN & KHAI THÁC NỘI DUNG MÔN HỌC Bài 2: KHOAN KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH I Nội dung u cầu thực tập II Cơ sở lý thuyết 2.1 Giới thiệu 2.2 Các phương pháp khoan 2.3 Lấy mẫu đất 2.4 Bảo quản ghi nhãn mẫu 2.5 Các thí nghiệm hố khoan III Điều kiện thực tập cách thức tổ chức Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác BM KHOAN & KHAI THÁC 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 phương pháp khoan 2.2 Một số yêu cầu giếng khoan 2.3 Cơng nghệ khoan 2.4 Tính tốn sơ ống lọc 2.5 Khôi phục độ nhả nước tầng chứa nước 2.6 Trám giếng khoan III Điều kiện thực tập cách thức tổ chức Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác BM KHOAN & KHAI THÁC NỘI QUI VÀ KỸ THUẬT AN TOÀN CƠ BẢN Những qui định chung • Đội nón, mang giày bảo hộ, mang găng tay khoan • Khơng làm việc có giơng, mưa to bảo • Có biển cảnh báo thi cơng • Chú ý đến cơng tác bảo vệ môi trường ƒ Không vứt rác phế thải ƒ Khơng để dung dịch khoan tràn ngồi ƒ San lấp phục hồi mặt di dời Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác BM KHOAN & KHAI THÁC NỘI QUI VÀ KỸ THUẬT AN TỒN CƠ BẢN An tồn lắp đặt thiết bị • Chuẩn bị khu vực khoan • Không đặt thiết bị khoan sườn dốc • Đảm bảo khoảng cách nhỏ từ máy khoan đến nhà ở, nhà xưởng, đường dây điện 1,5 lần chiều cao tháp khoan Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 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 khơng có 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 khơi 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 khơi phục độ phóng thích nước ƒ Trong tất trường hợp dùng thiết bị bơm éclíp cần bơm nước hồn tồn, cát khơng dâng lên theo dịng 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 khơi 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 ngồi 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 khơi phục hồn tồn 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 Q trình khơi 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 phịng cát bị xơ 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 vịng 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 khơi 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 khơi phục độ phóng thích nước tầng chứa nước mà phương pháp khơng có 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 khơi 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, khơng 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 khống 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 khống sản ™ Làm kín tồn 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 cơng 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 tồn 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), cịn 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 phịng 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 đơng cứng lâu có độ bền sau đơng 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 Cơng trình khoan thăm dị 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 dị khai thác nước ƒ Khu Linh trung Đại học Quốc gia Tp HCM ƒ Hoặc cơng trình khoan khảo sát địa chất cơng trình thực tế TP HCM tỉnh thành lân cận Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 248 BM KHOAN & KHAI THÁC ... cần Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 18 BM KHOAN & KHAI THÁC 2.1 Thiết bị khoan Máy khoan Máy bơm dung dịch Tháp khoan Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 19 BM KHOAN & KHAI THÁC MÁY KHOAN. .. trí cân Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 46 BM KHOAN & KHAI THÁC MÁY BƠM DUNG DỊCH Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 47 BM KHOAN & KHAI THÁC Khái niệm ‰ Dòng dung dịch làm mùn khoan dung... http://www.lifewater.ca/ Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 13 BM KHOAN & KHAI THÁC BÀI GIẢNG HƯỚNG DẪN THỰC TẬP KHOAN - KHAI THÁC BÀI 1: LÀM QUEN VỚI THIẾT BỊ & DỤNG CỤ KHOAN CBGD : ThS ĐỖ QUANG