Khoan quay: công nghệ, nguyên lý hoạt động và tính năng

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Một trong những phương pháp tạo giếng sản xuất và thăm dò nước được sử dụng rộng rãi nhất là khoan quay. Nó được cung cấp bằng cách chuyển các chuyển động quay từ rôto bề mặt sang dây khoan.

Khoan quay khác ở chỗ nó không có lực dọc trục do ổ đĩa tạo ra. Trong quá trình này, quá trình làm việc (giết mổ) được rửa sạch khỏi chất thải đá với sự trợ giúp của nước và các dung dịch đặc biệt. Xem xét phương pháp chi tiết hơn.

Bối cảnh lịch sử

Khoan quay đã được sử dụng hơn một trăm bốn mươi năm. Công nghệ của phương pháp khoan giếng này lần đầu tiên được sử dụng ở Hoa Kỳ vào đầu những năm tám mươi của thế kỷ XIX. Kể từ thời điểm đó, nó hầu như không thay đổi, ngoại trừ những cải tiến nhỏ đã dẫn đến hiệu quả cao hơn. Những thay đổi đã ảnh hưởng đến các công cụ cắt đá - chúng đã được cải tiến, môi trường lỏng mới được tạo ra để xả giếng và sức mạnh của các bộ phận của cơ chế được tăng lên.

Khoan quay là một trong những loại khoan quay. Nguyên tắc làrằng công cụ phá đá, nằm bên trong giếng, hoạt động nhờ lực truyền tới nó bằng động cơ điện hoặc thiết bị tuabin khí. Phương pháp này khá đơn giản và hiệu quả. Với sự giúp đỡ của nó, dầu sản xuất và các giếng thăm dò được khoan. Kích thước nhỏ gọn của thiết bị cho phép nó được sử dụng trên đất tư nhân để tạo giếng nước.

Phương pháp khoan

Hiện nay việc khoan giếng lấy nước được thực hiện bằng phương pháp khoét đá sử dụng cơ chế đặc biệt. Đất có thể bị chán ăn theo hai cách:

• Với sự trợ giúp của các cơ chế - phương pháp khô.
• Tia nước dưới áp suất cao hoặc trọng lực - thủy lực.

Nói chung, khoan cơ khí được thực hiện theo một trong ba cách:

• Khoan quay - đất được khoan bằng chuyển động quay.
• Tác động - đất bị phá hủy do tác động của mũi khoan.
• Rung - đất bị phá vỡ bởi các rung động tần số cao.

Phương pháp đầu tiên được sử dụng nhiều nhất do tính đơn giản, chi phí thấp và hiệu quả cùng một lúc.

Khi phương pháp được áp dụng

Khoan quay được sử dụng khi đất nửa đá và đất đá đang được phát triển để khoan giếng sâu đến một trăm năm mươi mét. Để khoan đá thành công, cần phải chọn đúng công cụ khoan - một cái đục và các đường ống có trọng lượng. Theo các chuyên gia, để hoạt động hiệu quả, nên sử dụng máy khoan xoay nếucác điều kiện sau được đáp ứng:

• Việc nghiên cứu phần địa chất thủy văn của địa điểm đã được thực hiện đầy đủ chi tiết.
• Người ta biết rằng đất bao gồm đá.
• Có dữ liệu về mức độ của tầng chứa nước.
• Có áp lực nước ngầm tốt.
• Có khả năng cung cấp chất lỏng xả liên tục.

Ngoài ra, cần lưu ý rằng điều kiện của các khu vực phía Nam cho phép hoạt động khoan quanh năm, và ở các khu vực phía Bắc, công việc bị giới hạn bởi nhiệt độ của môi trường bên ngoài, tại đó chất lỏng xả đóng băng.

Thiết bị khoan giếng

Công nghệ khoan quay liên quan đến việc sử dụng các hệ thống lắp đặt đặc biệt - được lắp trên cơ sở xe tự hành hoặc cố định. Cả hai đều phải có các thành phần sau:

• Động cơ.
• Tháp.
• Ổ.
• Swivel - một hệ thống cung cấp chất lỏng cho lỗ đáy.
• Chuỗi khoan.
• Rotor.
• Bơm piston.
• Cơ chế nâng bao gồm khối và khối vương miện.
• Dòng áp
• Hệ thống thanh lọc và hồi lưu chất lỏng có chứa hydrocyclones, máng trượt và màn hình rung.

Ưu nhược điểm của phương pháp

Phương pháp khoan xoay có một số ưu điểm hơn các phương pháp khác. Trong số đó, cần lưu ý những điều sau:

• Vượt trội hơn phần còn lại về hiệu suất: gấp năm lần phương pháp tác động và mười lần phương pháp rung.
• Có caotốc độ làm việc.
• Do sử dụng nhiều loại đục rời, nó có thể được sử dụng trên các loại đất có độ phức tạp khác nhau.
• Thiết bị có kích thước nhỏ gọn, vì vậy nó có thể hoạt động trong một không gian hạn chế.
• Do có thể đặt vị trí trên nền tảng, thiết bị này khá cơ động.
• Cho phép khoan giếng sâu và khai thác nước từ đá vôi bị nứt nẻ.
• Phương pháp có đặc tính chịu nước tốt.
• Cho phép khoan giếng có đường kính lên đến hai trăm cm.

Cùng với những ưu điểm này, khoan xoay có thể quay có những nhược điểm sau:

• Đảm bảo xem xét loại đất để tìm loại đục phù hợp.
• Sự hiện diện của các hạt đá siêu cứng cản đường có thể là một trở ngại đòi hỏi phải sử dụng nhiều cơ chế phá hủy hơn.
• Đất sét có thể cản trở.
• Một trở ngại nghiêm trọng cho việc khoan là mặt đất đóng băng.
• Công suất phụ thuộc vào rôto hiện đang được lắp đặt.
• Nhu cầu luôn có một lượng lớn chất lỏng xả.

Mặc dù có một số nhược điểm nhất định nhưng phương pháp này có nhiều ưu điểm hơn.

Nguyên lý hoạt động của dàn quay

Việc khoan giếng quay vòng được thực hiện bằng một hệ thống lắp đặt đặc biệt - một khung hoặc tháp lưới, được cố định trên bệ. Tất cả các hệ thống khác được gắn vào nó, cho phép bạn nâng và hạ dây khoan định hình. Như làcột được lắp ráp từ một số ống nối với nhau bằng khớp nối đóng mở.

Động lực là động cơ điện của ô tô hoặc một máy phát điện riêng, truyền chuyển động quay từ cột đến rôto thông qua trục truyền động và hộp số. Quay, rôto dẫn động cái đục, phá hủy lớp đất trong giếng cùng với các cạnh làm việc của nó. Phạm vi quay có thể được điều chỉnh. Các cạnh bit có thể là kim cương, composite hoặc cacbit. Hình dạng của chúng có thể khác nhau.

Lớp đất đã phát triển được dịch chuyển khỏi mỏ bằng cách rửa trực tiếp hoặc ngược lại bằng trọng lực hoặc dưới áp lực sử dụng các thiết bị bơm. Sau khi xả giếng, các ống vách được lắp vào đó. Thông qua các ống xoay và rỗng của dây khoan, chất lỏng xả được cung cấp đến mũi khoan, làm xói mòn đất dưới mũi khoan. Qua khe hở giữa các ống và thùng, chất lỏng mang đất ra ngoài. Trên bề mặt, chất lỏng được thu thập và làm sạch thông qua các bộ lọc đặc biệt để có thể đưa chất lỏng trở lại hoạt động bằng cách sử dụng máy bơm piston.

Tính năng của công nghệ khoan quay

Quá trình khoan được tổ chức theo cách mà do lớp đất bị rửa trôi khỏi mỏ, dây khoan đi sâu hơn theo từng chuyển động. Định kỳ, nó phải được tăng lên bằng cách thêm các đường ống khác.

Quá trình khoan được thực hiện theo các bước:

• Sau khi vượt qua những lớp đất rời đầu tiên, cột được nâng lên, và vỏ được hạ vào trục.
• Khoảng trống được lấp đầy trong một vòng tròn bằng vữa xi măng.
• Saukhi xi măng đông kết, một chút có đường kính nhỏ hơn sẽ được đưa vào trục và công việc vẫn tiếp tục.

Có thể thực hiện một số bước tương tự như vậy, và sau đó một đường ống sản xuất được đục lỗ ở cuối sẽ được hạ vào trục. Tùy thuộc vào chất lượng của lớp đất và độ sâu, số lượng và trọng lượng của ống, loại bit, tốc độ quay của nó và vật liệu cạnh, và áp suất của chất lỏng xả được chọn. Cụ thể như sau:

• Các thành tạo đá nhẹ chạy ở tốc độ tối đa và tuôn ra nhiều nhất.
• Đất nhiều đá yêu cầu giảm tần suất và giảm áp suất chất lỏng.

Đất cứng - đá tảng - trong đường dẫn của rôto, có thể bị kẹt, hoặc đất hấp thụ tích cực quá trình rửa có thể cản trở công việc. Quá trình này cũng bị chậm lại do thiếu nước tại khu vực làm việc và sự hiện diện của một lớp đất sét lớn. Đất sét, trộn với nước, làm tắc nghẽn kênh dẫn nước và cần phải rửa kỹ thêm.

Ống vỏ

Sau khi khoan giếng, việc gia cố thành giếng là rất quan trọng. Đất không đáng tin cậy và có thể thay đổi, điều này sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến hố đáy.

Để ngăn trái đất sụp đổ, một chuỗi vỏ bọc được lắp đặt. Nó giúp chống rơi vãi đất và ngăn nước thấm. Cột đầu tiên được gọi là "dây dẫn". Nó được gắn để che những tảng đá không ổn định. Việc lắp đặt diễn ra ở khoảng cách không sớm hơn mốc 30 mét và không muộn hơn 600 mét. Đối với giếng dầu, cột được đặt cách nhau một khoảng, tối đasát bề mặt.

Vì khoan xoay được sử dụng ở hầu hết mọi loại đất nên trong quá trình lắp đặt cột, người lao động được hướng dẫn bởi điều kiện địa chất. Đôi khi bạn phải sử dụng một số dây bọc để tăng cường lỗ đáy.

Đường kính nhỏ nhất của chúng chìm sâu hơn phần còn lại và được gọi là hoạt động. Thủng được tạo ra từ bên dưới, chính qua những lỗ này mà khối lượng khí, nước hoặc dầu sẽ chảy vào đó.

Tầm quan trọng của dung dịch khoan trong hoạt động khoan

Phương pháp xả phù hợp cho khoan quay có thể làm tăng đáng kể hiệu quả của quy trình. Đối với các tác phẩm thuộc loại này, áp dụng:

• Giải pháp polyme.
• Nhũ dầu.
• Giải pháp có khí.
• Nước.

Phương pháp thanh lọc không khí cũng được sử dụng rộng rãi. Nếu công việc được thực hiện ở những nơi có áp suất bình chứa thấp, thì người lao động phải sử dụng một loại khí đặc biệt. Xả nước giúp loại bỏ các tạp chất và vật thể dư thừa, đá vụn là điều không thể tránh khỏi trong quá trình khoan. Chất lỏng dính vào một chút sẽ làm lạnh nó. Giúp kéo dài tuổi thọ dụng cụ.

Khoan quay diễn ra trong ba giai đoạn:

1. Phá hủy đá đất bằng cách sử dụng một cái đục.
2. Phóng nước để thực hiện việc phá đá. Quá trình này có thể được thực hiện cả bằng cách xả ngược và xả trực tiếp, tất cả phụ thuộc vào độ sâu của giếng, khối lượng nước sử dụng và loại đất. Được sử dụng trong các hộ gia đình tư nhânphương pháp xả trực tiếp phổ biến.
3. Gia cố thành giếng mới bằng ống vách.

Khoan quay là một quá trình sử dụng nhiều lao động, trong quá trình đó phải tính đến nhiều yếu tố. Mặc dù vậy, nó được coi là khá hiệu quả và được sử dụng trong nhiều điều kiện khác nhau.