C ng nghệ khoan khoảng cong định hướng và dọc v a than

Chương 3 NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ KHOAN ĐỊNH HƯỚNG HỢP LÝ GIẾNG KHOAN UCG Ở BỂ THAN ĐBSH

3.5. Kỹ thuật c ng nghệ khoan cho các khoảng khoan

3.5.2. C ng nghệ khoan khoảng cong định hướng và dọc v a than

Đối với các khoảng khoan cong định hướng và khoan dọc v a than tạo kênh khí hóa thì việc lựa chọn các th ng số chế độ khoan phù hợp với phương pháp khoan là rất quan trọng, nó giúp tăng tốc độ cơ học khoan và tránh các sự cố xảy ra. Trong khoan bằng động cơ đáy, đại lƣợng vận tốc quay n đƣợc xác định bằng t lệ giữa lưu lượng chất lỏng Q và thể tích trong ruột của động cơ đáy q. Do đó các th ng số chế độ khoan chủ yếu đƣợc quan tâm trong khoan bằng động cơ trục vít xoắn thủy lực là tải trọng chiều trục P và lưu lượng nước rửa Q:

1. Lựa chọn tải trọng chiều trục P

C ng thức tính tải trọng chiều trục theo Warren là:

fw CH d f

d n C V C P M

. . 1000

2

1 









 

 (3.9)

Trong đó:

P - Tải trọng chiều trục tác dụng lên choòng khoan N;

M - m mem quay của choòng, N/m;

C1; C2- Hằng số liên quan đến choòng (xác định bằng thực nhiệm);

VCH- Tốc độ cơ học khoan m/h;

n - Tốc độ vòng quay của choòng, v/ph;

d - Đường kính ngoài của choòng, m;

ffw- Hàm số liêm quan đến dạng và chiều sâu cắm của răng choòng (đƣợc xác định bằng thực nghiệm);

Bằng thực nghiêm Warren đã xác định đƣợc:

C1 = 3,79; C2= 19,17; f fw = 1/(1 + 0,0021L);

L - Chiều sâu cắm của răng choòng.

Nhƣ vậy, để xác định đƣợc giá trị tải trọng chiều trục ứng dụng cho động cơ trục vít thủy lực ta phải giải bài toán ngƣợc, tức là biết giá trị m

mem (khoảng m mem làm việc của PDM) đƣa vào c ng thức (3.9) để tìm giá trị của P. Với mỗi loại PDM của các hãng sản xuất khác nhau ta đều có các khoảng m mem và tìm được trên đường đặc tính kỹ thuật của chúng.

2. Lựa chọn lưu lượng nước rửa Q

Th ng số lưu lượng là đại lượng quyết định tốc độ vòng quay của choòng khoan, đồng thời làm mát choòng khoan và vận chuyển mùm khoan khỏi đáy giếng. Việc lựa chọn lưu lượng nước rửa phải căn cứ vào các yếu tố:

- Lưu lượng lớn nhất cho phép (lưu lượng định mức) của động cơ do nhà sản xuất đƣa ra trong đặc tính kỹ thuật;

- Tốc độ vòng quay thiết kế của choòng khoan, đây là tốc độ phù hợp với loại choòng khoan, đặc tính cơ lý của đất đá mà cho hiệu quả khoan cao nhất, do kỹ sƣ thiết kế thi c ng giếng khoan đƣa ra;

- Lưu lượng phải đảm bảo tống thoát mùm khoan trên đáy giếng khoan.

Từ đó ta tiến hành lựa chon lưu lượng nước rửa. Giả thiết ta có tốc độ quay thiết kế của choòng khoan là n, lúc đó lưu lượng nước rửa xác định theo c ng thức:

Q = q.n/η (3.10) Trong đó:

Q - Lưu lượng nước rửa, l/ph;

n - Tốc độ vòng quay, v/ph;

q - Lưu lượng riêng, l/ph;

η - Hiệu suất động cơ.

Lúc này xảy ra hai trường hợp:

- Trường hợp 1: Lưu lượng nước rửa lớn hơn lưu lượng định mức của động cơ. Trong trường hợp này ta phải chọn lại động cơ hoặc ta ch được khoan với lưu lượng lớn nhất bằng lưu lượng định mức của động cơ.

- Trường hợp 2: Lưu lượng nước rửa nhỏ hơn lưu lượng đảm bảo tống thoát mùn khoan. Trong trường hợp này ta phải khoan với lưu lượng đảm bảo tống thoát mùn khoan (Qk), nhưng khi qua động cơ đáy ta phải trích phần lưu lƣợng chênh lệch qua lỗ th ng tâm r to. Tức là:

Qk= Q + Qx (3.11) Trong đó:

Qk- Lưu lượng khoan, l/ph;

Q - Lưu lượng qua bộ phận c ng tác của động cơ, l/ph;

Qx- Lưu lượng đi qua lỗ th ng tâm của r to, l/ph.

3.5.2.1 Thông số chế độ khoan của đoạn khoan cong định hướng

Ta sử dụng choòng khoan kim cương đa tinh thể PDC hoặc choòng 3 chóp xoay có Φ222mm (8 3/4’’) để khoan và lựa chọn các th ng số chế độ khoan nhƣ sau:

+ Tải trọng lên choòng: P = 8.103 daN ÷ 14.103 daN;

+ Vận tốc quay: n = 175 ÷ 80 v/ph;

+ Lưu lương nước rửa: Q = 1200 ÷ 1600 l/ph.

Dung dịch đƣợc sử dụng cho khoảng khoan này là dung dịch bentonit có các th ng số đƣợc nêu trong bảng 3.4.

Bảng 3.4. Th ng số dung dịch dùng cho khoảng khoan cong định hướng

Các th ng số

 (g/cm3)

B (cm3/30’)

 (mG/cm2)

T (s)

K (mm)

 (%) Giá trị 1,051,06 68 22÷23 1820 1 01

3.5.2.2. Thông số chế độ khoan khoảng khoan dọc vỉa than

Ta sử dụng choòng khoan kim cương đa tinh thể PDC hoặc choòng 3 chóp xoay có Φ152,4mm (6’’) để khoan. Do đặc tính khoan vào v a than mềm yếu nên các th ng số chế độ khoan trong than thường giảm một nửa so với các th ng số chế độ khoan và tầng đất đá xung quanh. Ta lựa chọn các th ng số chế độ khoan dọc v a than nhƣ sau:

+ Tải trọng lên choòng: P = 4.103 daN ÷ 8.103 daN;

+ Vận tốc quay: n = 120 ÷ 50 v/ph;

+ Lưu lương nước rửa: Q = 600 ÷ 800 l/ph.

Dung dịch dùng trong khoan dọc v a than rất quan trọng để đảm bảo sự ổn định và vững chắc của thành giếng khoan. Dung dịch đƣợc lựa chọn là dung dịch sét bentonit có các th ng số đƣợc nêu trong bảng 3.5.

Bảng 3.5. Th ng số dung dịch khoan dùng cho khoảng khoan dọc v a.

Các thông số

 (g/cm3)

B (cm3/30’)

 (mG/cm2)

T (s)

K (mm)

 (%)

Giá trị 1,041,06 68 24÷26 2023 1 01