Các vấn đề chung đi kèm với các lỗ khoan có đường kính lớn hơn

Các vấn đề chung đi kèm với các lỗ khoan có đường kính lớn hơn

Ngành công nghiệp đường ống đang chứng kiến ​​sự phát triển không ngừng trong việc sử dụng các phương pháp lắp đặt đường ống khoan ngầm. Khoan định hướng ngang (HDD) đã trở thành phương pháp phổ biến được nhiều nhà thầu khoan ngầm áp dụng phần lớn nhờ vào thực tế là phương pháp khoan ngầm gây ra ít thiệt hại bề mặt nhất và hầu như không làm gián đoạn giao thông. Người ta nhận thấy rằng tải trọng tuổi thọ lớn nhất mà đường ống phải chịu trong hầu hết các trường hợp là trong quá trình kéo ngược khi đường ống được kéo vào lỗ khoan.

Hiện nay, các vật liệu cứng hơn và đàn hồi với khả năng chịu tải tốt hơn, chẳng hạn như polyethylene mật độ cao (HDPE), polyethylene (PE) và nhựa gia cường thủy tinh (GRP), ống đang được sử dụng để lắp đặt các dây chuyền mới, tuổi thọ sử dụng và Hiệu suất lâu dài của các đường ống này đã tăng lên rất nhiều. (Tìm hiểu thêm trong "Tuổi thọ của ống thép, đất sét, nhựa và ống hỗn hợp.")

Phương pháp khoan ngang định hướng HDD kết hợp với các vật liệu ống tốt hơn đã giúp việc lắp đặt đường ống qua các khu vực nhạy cảm với môi trường như vùng đầm lầy, cửa sông và giao cắt sông trở nên dễ dàng hơn. Mối nối hợp nhất được sử dụng cho đường ống PE là tuyệt vời cho những nơi này, vì nó cung cấp một mối nối chống rò rỉ và đảm bảo rằng các khu vực nhạy cảm không bị ô nhiễm bởi bất kỳ thứ gì mà đường ống vận chuyển. Tuy nhiên; như với tất cả các kỹ thuật xây dựng, các phương pháp khoan ngầm cũng dễ bị lỗi và hỏng hóc.

Cần tuân thủ các thông số để đảm bảo rằng quy trình khoan phù hợp với các điều kiện địa lý phổ biến trong khu vực. Thông tin không đầy đủ về điều kiện địa điểm hoặc điều tra địa kỹ thuật và lấy mẫu đất không phù hợp có thể hủy hoại dự án ngay từ đầu. Một nhà thầu có kinh nghiệm và hiểu biết được trang bị thông tin chính xác là yếu tố quan trọng để đảm bảo hoàn thành thành công bất kỳ dự án nào khoan ngầm.

Một trong những vấn đề lớn mà dự án khoan ngầm có thể gặp phải là kích thước lỗ khoan quá khổ, tức là khoan hoặc doa lại vượt quá giới hạn thiết kế. Điều này đặc biệt phổ biến ở các lỗ khoan có đường kính lớn vì phạm vi công việc và các điều kiện địa lý không thể đoán trước được. Một lỗ khoan quá khổ có thể bị sập, đi chệch khỏi đường đi đã định và gây lún hoặc sụt lún. Để xác định xem có bất kỳ sai lệch nào trong quá trình khoan hay không, sự di chuyển trên mặt đất được theo dõi cẩn thận vì sự can thiệp kịp thời có thể ngăn ngừa các sai sót tốn kém xảy ra. Kích thước danh nghĩa của lỗ khoan là điều cần thiết để vận chuyển cành giâm và cũng cho quá trình doa lại, nhưng được giới hạn trong khoảng từ 1,2 đến 1,5 lần đường kính của ống được lắp đặt; tuy nhiên, nếu có sỏi và đá tảng trong quá trình khoan, hoặc đất có xu hướng trương nở, thì kích thước quá khổ sẽ tăng lên 25%. Mặc dù kích thước quá khổ này là cần thiết, nhưng một lỗ khoan có kích thước lớn hơn kích thước quá khổ yêu cầu có thể gây ra các vấn đề như sụp đổ, biến động hoặc lún.

Nguyên nhân của sự không ổn định của lỗ khoan trong các lỗ khoan có đường kính lớn

Các lỗ khoan có thể trở nên không ổn định vì nhiều lý do và thường là do sự kết hợp của các hoàn cảnh, có thể là không tự nhiên hoặc tự nhiên. Các yếu tố tự nhiên, còn được gọi là các yếu tố không kiểm soát được vì chúng xảy ra trong tự nhiên bao gồm:

• Sự hình thành địa chất với các đứt gãy
• Gãy hoặc nứt
• Sự hình thành tự nhiên căng thẳng
• Sự sụp đổ đá phiến sét tự nhiên hoặc cảm ứng
• Đội hình lỏng lẻo
• Đội hình di động hoặc không ổn định, v.v.

Các yếu tố bất thường còn được gọi là các yếu tố có thể kiểm soát được bao gồm:

• Rung dây khoan
• Thiết kế bit
• Xói mòn
• Áp suất lỗ chân lông thoáng qua
• Độ nghiêng hoặc phương vị của lỗ khoan
• Tỷ trọng của bùn tuần hoàn v.v.

Trong khi các yếu tố không kiểm soát được không thể bị khuất phục, chúng chắc chắn có thể tránh được bằng cách thực hiện một cuộc điều tra địa kỹ thuật chuyên nghiệp về địa điểm được đề xuất trước khi lên kế hoạch cho đường khoan. Điều này giúp tránh bất kỳ sự hình thành tự nhiên nào có thể gây ra sự cố trong quá trình khoan và tìm đường thay thế cho lỗ khoan.

Các yếu tố có thể kiểm soát được có thể được kiểm tra bằng cách đảm bảo rằng thiết bị được sử dụng đúng như thiết kế và ở trong tình trạng hoạt động tốt. (Đọc tiếp trong "Cách vận hành và bảo trig giàn khoan định hướng ngang HDD.")

Các chỉ số về độ không ổn định của lỗ khoan

Một lỗ khoan có thể mất ổn định do nguyên nhân trực tiếp hoặc nguyên nhân gián tiếp. Các chỉ số trực tiếp của một lỗ khoan không ổn định bao gồm khối lượng dư thừa của các lỗ khoan, rãnh hoặc lồi lõm trên bề mặt, lượng xi măng cần thiết vượt quá lượng thiết kế, v.v.

Các chỉ báo gián tiếp của một lỗ khoan không ổn định bao gồm dây hoặc vỏ khoan bị treo lên, tăng áp suất của chất bôi trơn tuần hoàn, độ rung của dây khoan quá mức, sự cố của dây khoan, phản ứng ghi nhật ký kém, các vấn đề về điều khiển sai lệch, chịu lực kéo và mô-men xoắn cao, v.v.

Khi một lỗ khoan được khoan, trạng thái cân bằng của đất hoặc đá bị xáo trộn và phân bố lại vì giá đỡ ban đầu được thay thế bằng áp suất thủy lực từ chất lỏng tuần hoàn. Tính không ổn định là kết quả khi ứng suất phân bố lại này vượt quá cường độ của đất đá trong độ nén hoặc sức căng. Sự cố kéo đứt có thể xảy ra khi ứng suất do dung dịch khoan gây ra, do trọng lượng vượt quá của bùn, gây ra đứt gãy thủy lực, dẫn đến mất lưu thông. Điều này có thể gây ra ứng suất kéo của bùn khoan vượt quá độ bền kéo của thành tạo địa chất mà nó lưu thông qua đó.

Các vấn đề gặp phải với các lỗ khoan có đường kính lớn

Sự sụp đổ của lỗ khoan

Khi một lỗ khoan được khoan, đất xung quanh sẽ mất nền chống đỡ và truyền ứng suất của nó sang đất xung quanh. Nguy cơ sập hố khoan tỷ lệ thuận với đường kính hố khoan. Nếu mặt phẳng đệm yếu và cắt lỗ khoan ở những góc không thuận lợi, nó có thể gây ra các vết nứt khiến dung dịch khoan tìm đường thoát, do đó làm giảm áp suất tuần hoàn và làm rối loạn trạng thái cân bằng. Kết quả là mất áp suất và làm mềm đất do sự xâm nhập của chất lỏng có thể dẫn đến sự sụp đổ của lỗ khoan.

Độ lệch của lỗ khoan

Độ lệch cho phép đối với lỗ khoan là +/- 1% chiều dài lỗ khoan và góc của lỗ khoan phải nằm trong khoảng 8 ° đến 20 °, với 12 ° được coi là tối ưu. Khi một lỗ khoan vượt quá đường kính thiết kế, nó có thể làm cho mũi khoan bị lệch và khoan ở một góc thay thế có thể trượt mục tiêu do chênh lệch lớn. Bất kỳ sự khác biệt nào về áp suất bùn và sự thay đổi độ rung của dây khoan cần được xem xét nghiêm túc và sửa chữa trước khi xảy ra hỏng hóc.

Độ lún của lỗ khoan

Sự lắng đọng xảy ra với các lỗ khoan có bản chất lớn hoặc có hệ thống. Độ lún lớn thường xảy ra khi đào quá mức hoặc đường kính lỗ khoan vượt quá giới hạn thiết kế tùy theo điều kiện địa chất của đất, hoặc do lỗi của người vận hành. Điều này có thể dẫn đến các khoảng trống hoặc hố sụt xuất hiện trên bề mặt. Sự lún có hệ thống xảy ra khi không gian hình khuyên giữa đường ống được lắp đặt và phần đào bị sụp đổ.

Phập phồng

Phập phồng xảy ra khi độ sâu của lỗ khoan so với bề mặt giảm do quá kích thước hoặc khi có bơm quá mức dung dịch khoan sau khi mất lưu thông trong lỗ khoan. Áp suất tạo ra có thể gây ra sự phập phồng có thể nhìn thấy trên bề mặt của mặt đất.

Quá kích thước danh nghĩa là cần thiết để cho phép chất lỏng khoan lưu thông hiệu quả để bôi trơn và ổn định lỗ khoan, giúp loại bỏ các vết cắt đất và kéo đường ống trở lại để lắp đặt qua lỗ khoan một cách an toàn. Khi đường kính lỗ khoan tăng lên, khả năng sụp đổ hoặc sai lệch cũng tăng lên, do đó cần chú ý đảm bảo rằng các thông số được thiết kế dựa trên điều tra địa kỹ thuật và báo cáo của địa điểm được tuân theo thư. Điều này sẽ giúp ngăn ngừa việc làm lại tốn kém hoặc thất bại của một dự án đường ống.