Đồ án Thiết kế giếng khoan nước

- Căn cứ vào máy móc thiết bị có sẵn ở trong công ty ta chọn phơng pháp khoan xoay bằng khoan Rôto và chọn máy khoan XY42.. - Căn cứ vào phơng án khoan cấu trúc địa tầng: Lu lợng khai th

Lời nói đầu

Khoan khai thác nớc là một vấn đề quan trọng trong việc khai thác tài nguyên khoáng sản Để phục vụ cho đời sống sinh hoạt và phục vụ sản xuất cho các nhà máy khu công nghiệp Vì vậy nhiệm vụ của nó là rất quan trọng, lỗ khoan nớc mà em thiết kế là lỗ khoan đã xác định rõ vị trí không gian, cấu tạo tầng chứa nớc nh cấu trúc địa chất mà lỗ khoan khoan qua Qua đó đánh giá trữ lợng khai thác theo yêu cầu để phục vụ

đắc lực cho nhiệm vụ khai thác nớc cung cấp phần sau:

Đề án gồm 5 phần sau:

I Khái quát về thi công.

II Thiết kế cấu trúc, ống chống, ống lọc.

III Chọn thiết kế và dụng cụ khoan.

IV Quy trình kỹ thuật khoan.

V Kết cấu giếng khai thác, kỹ thuật an toàn.

Chơng I: Khái quát về phơng án thi công

I Đặc điểm địa chất, địa chất thuỷ văn.

Từ 0 – 2m là lớp đất phủ

Từ 2- 6m là Sét mầu xanh xám

Từ 6 – 13m là cát hạt mịn, hạt trung

Từ 13 – 22m là Sét mầu xanh xám dẻo

Từ 22 – 37m là sạn cát hạt thô

Từ 37 – 46m là sạn sỏi

Từ 46 – 70 là cuội sỏi

II Đặc điểm thi công

Đây là giếng khoan khai thác nớc có đờng kính Φ219 ữ 114mm Đây là giếng sử dụng lâu dài vì vậy khi thi công phải

đảm bảo chất lợng kỹ thuật Chèn sỏi xung quanh ống lọc bơm thổi rửa sạch sử lý nớc tốt đảm bảo cho nhu cầu sinh hoạt công nghiệp

- Yêu cầu đảm bảo đúng tiến độ, đúng kỹ thuật

- Đảm bảo lu lợng, đảm bảo an toàn cho ngời và thiết bị trong suốt thời gian thi công

Chơng II Thiết kế cấu trúc giếng, cấu trúc ống chống, ống lọc.

1 Chọn phơng pháp khoan.

Đây là một giếng khoan có đờng kính Φ219 ữ 114mm

- Căn cứ vào cột địa tầng thực tế chiều sâu giếng khoan

- Căn cứ vào máy móc thiết bị có sẵn ở trong công ty ta chọn phơng pháp khoan xoay bằng khoan Rôto và chọn máy khoan XY42

2 Yêu cầu đối với cấu trúc

- Căn cứ vào phơng án khoan cấu trúc địa tầng: Lu lợng khai thác ở đây ta chọn ống chống có đờng kính Φ114mm dầy 4mm

3 Cơ sở thiết kế cấu trúc.

- Dựa vào cột địa tầng thực tế: Hệ tầng đề tứ QI.: QII

- Dựa vào chiều sâu của giếng 70m

- Đờng kính ống lọc ống khai thác phù hợp với 36m3/h của máy bơm hút nớc

Ta có: Đờng kính khoan theo cấu trúc nh sau:

Từ 0mữ36m đờng kính khoan Φ219m

Từ 36mữ70 đờng kính khoan Φ114

4 Chọn máy bơm:

- Căn cứ vào lu lợng khai thác ta chọn máy bơm điện chìm trong bảng

Bơm thổi rửa lỗ khoan bằng máy nén khí

- Lu lợng Q = 36m3/h

- Xác định thông số cơ bản của cấu trúc

+ Chiều sâu của giếng phụ thuộc vào độ sâu lớn nhất của tầng chứa nớc đặt ống khai thác

+ Phần nhận nớc của giếng phụ thuộc vào phần có độ thấm nớc lớn nhất (phần này đợc thiết kế cấu trúc ống lọc)

+ Đờng kính ống khai thác: Phụ thuộc vào đờng kính của máy bơm khai thác

5 Thiết kế ống lọc

a Chọn chiều dài và đờng kính ống lọc

- Căn cứ vào lu lợng yêu cầu khai thác 36m3/h

- Căn cứ vào đờng kính máy bơm hút nớc trong giếng

- Căn cứ vào cột địa tầng thực tế: Ta lấy nớc tại 2 tầng

Tầng sạn sỏi và tầng sạn cát hạt thô (từ 37m ữ 46m)

Chọn ống lắng: Đề phòng các vật liệu cơ học có thể vào giếng khoan và lắng xuống đáy giếng Ta chọn kích thớc ống lắng nh sau: Chiều dài là 4m đờng kính ống là 114mm

Các thông số cấu trúc ống lọc d = 20mm

- Khoảng cách lỗ đục theo hàng a = 10mm

- Khoảng cách lỗ dục theo cột b = 10mm

- Số lợng lỗ theo hàng: 34 lỗ

- Số lợng lỗ theo cột: 33 lỗ

∑Tơ trên 1 mét: 33x 34 = 1122 lỗ

Độ lỗ hổng ống lọc là 34,8%

Dựa trên cơ sở, kích thớc hạt sỏi đổ xuống lỗ khoan 2-8mm lợng sỏi đổ vào chiếm 60% tơng ứng với các phần tử đất đá vậy

ta chọn ống lọc: ứ 114 là hợp lý

6 Chọn đờng kính ống khai thác.

- Căn cứ vào lu lợng khai thác yêu cầu đờng kính ngoài của máy bơm Ta chọn đờng kính ống lọc và ống khai thác

Với đờng kính ống lọc là 114mm

7 Cấu trúc giếng khoan khai thác.

* Mô tả cấu trúc giếng khoan

Từ 0,0m ữ 35m đờng kính lỗ khoan là 219mm chống ống

đờng kính 36,5m

Từ 35m ữ70m Đờng kính lỗ khoan là 114m

Chống ống 114mm trám sét khô viên

Chống ống lọc 10m

ống lắng 4m

Cấu trúc lỗ khoan, ống chống và ống lọc khoan khai thác

Chiề

u

dày

cột

châ

n lớp

Chiề

u

dày

lớp

Cột

địa tầng

Mô tả đất

đá Cấu trúc giếng Cấu trúc ống Yêu cầu kỹ thuật

0

2

6

13

22

37

2

4

7

9

15

Lớp phủ

sét mầu xanh sám

Cát hạt mịn và hạt trung

Sét mầu xanh xám dẻo

Sạn cát hạt thô

Φ219

70

9

24

Sạn sỏi, cuội

Cuội sỏi

Φ114

Chơng III

Chọn thiết bị và dụng cụ khoan

I Thiết bị khoan.

Cơ sở lựa chọn:

- Căn cứ vào chiều sâu khoan

- Căn cứ vào đờng kính khai thác

- Ta chọn phơng pháp khoan xoay phá mẫu

- Chọn máy khoan XY42

II Dụng cụ phá huỷ và các dụng cụ đi kèm.

1 Dụng cụ phá huỷ.

- Yêu cầu: Phá toàn đáy

- Do địa tầng chủ yếu là cát, cuội sỏi, Vậy ta chọn dụng

cụ phá huỷ là choòng cánh và lỡi khoan (hợp kim và kim cơng)

2 Dụng cụ đi kèm

- Dùng cần Φ50

- ống chống Φ 219, Φ 114

- ống lọc quấn lới Φ 114,

- ống lắng Φ 114

- Dụng cụ cứu chữa sự cố đi kèm

Chơng IV Quy trình kỹ thuật khoan.

- Khoan mở lỗ

Trớc khi khoan mở lỗ cần phải kiểm tra lại góc phơng vị và

độ lệch của cần chủ động

+ Đào một hố có kích thớc 0,5 x 0,5m

+ áp lực đóng nhỏ bằng 1/2 áp lực tính toán

+ Tốc độ vòng quay số 1

+ Lu lợng nớc rửa: Q= 80 ữ 90 l/p’

+ Khoan một đoạn L = 6m

- Khoan 2 cấp đờng kính: Φ 219, Φ 114

- Dùng Choòng cánh để khoan đất: Từ 0,0m ữ 37,0m

+ Các thông số chế độ khoan áp dụng khoan qua tầng cát, cuộn sỏi đợc sử dụng

Theo bảng

P cho phép N (V/P) V(m/s) Choòng cánh 50 ữ 100 150 ữ 200 0,25 ữ 0,3

Theo công thức áp dụng thông qua từng khoan

(1) áp lực chiều trục P = p.D

Trong đó P: áp lực chiều trục

P: áp lực cho phép D: Đờng kính của choòng + áp lực xác định cho 2 cấp tơng ứng

Theo công thức P = p.D = 50 x 21,9 = 1.095kg

* Tốc độ vòng quay của dụng cụ

* Lu lợng nớc rửa

+ Trọng khoan phá đáy lợng nớc rửa rất quan trọng nếu không VCH sẽ giảm Mức độ rửa sạch phụ thuộc chủ yếu vào tốc

độ dòng rửa đi lên ở khoảng không ngoài cần, chọn V theo bảng I

Tốc độ vòng quay có thể tính theo vận tốc dài

Khoan bằng choòng và có sử dụng dung dịch ta lấy V = 1,4 ữ 1,5m/s

Vậy 60V

n = –––––

IID Trong đó n: Tốc độ vòng quay V/P

-V: Vận tốc dùng m/s (cm/s) D: Đờng kính choòng: cm Lấy V - 0,23 m/s trong trờng hợp V nhỏ thì cần phải giảm tác dụng và rửa giếng một cách định kỳ

(1) Q: Cần thiết đợc xác định theo V

Q= 0,785 (D2 - d2) V

Trong đó Q: l/s

V: dm/s D: φ lỗ khoan: dm D: φ cần khoan: dm

QCT = 0,755 (2,192 - 0,732) x 2,0 = 6,7 l/s

Thông thờng sử dụng Q = QMax của máy bơm

* Công tác rửa máy khoan

Để đảm bảo cho lỗ khoan không bị sập lở trong suốt quá trình khoan

- Vì khoan phá toàn đáy, do vậy phải sử dụng dung dịch

có chất lợng, đảm bảo vận chuyển mùn khoan và giữ cho mùn khoan ở trạng thái lơ lửng thì dung dịch cần phải đảm bảo các thông số sau:

Qua địa tầng thực tế cho thấy sử dụng dung dịch Bentônit

Bảng các thông số:

ứng xuất trợt tĩnh : θ X0 ữ 40 MG/cm2

Độ thải nớc B 10 ữ 25 cm3/30’

Độ lắng ngày đêm: β ≤ 4%

Tính toán lợng để sản xuất dung dịch

- Tổng lợng nớc để sản xuất dung dịch cho 1m3 dung dịch (Dùng nớc ngọt)

δs- δd

V= –––––– T/m3

δs - δn

Trong đó:

δs: Trọng lợng riêng của sét khô (2,3 ữ 2,69/cm3)

δd: Trọng lợng riêng của dung dịch (1,1 ữ 1,29/cm3)

δn:: Trọng lợng riêng của nớc (19/cm3)

(2,6 - 1,2) V= ( 2,6 - 1) = 0,88m3

Lợng sét cho 1m3 dung dịch T/m3

δs(δd - δn) 2,6 ( 1,2 - 1)

V= ––––––––– = –––––––––– = 0,32

δs - δn (2,6 - 1)

- Lợng dung dịch sử dụng cho giếng khoan:

V = KVLK

Trong đó: V: Lợng dung dịch cần sản xuất: m3

VLK: Thể tích lỗ khoan

K: Hệ số kể đến sự hao hụt của dung dịch trong khi khoan

và hố chứa, hố lắng: lấy K = 3

V = 3 x 0,785 x (D12 x L1 + D22 x L22)

Vậy để thi công giếng khoan ta cần:

+ Sét khô: 29,28m3dd x 0,32 = 9,37 tấn

+ Lợng nớc đi điều chế: 29,28 x 0,88 = 25,77m3

+ Dùng hoá phẩm đi điều chế dung dịch: Xôđa Na2, CO3, sút NaOH

Chơng V Kết cấu giếng khai thác, kỹ thuật an toàn.

Công tác này đợc thực hiện sau khi khoan đủ chiều sâu,

đờng kính thiết kế

I Công tác chống ống.

Đợc tiến hành nh sau:

1- Công tác chuẩn bị.

- Tiến hành kiểm tra chiều sâu thật chính xác với cột ống kết cấu

- Bơm rửa sạch mùn khoan ở đáy lỗ khoan

- Kiểm tra lại toàn bộ cột ống khai thác và ống lọc

+ Về độ thẳng

+ Về chống ống: Mối ghép bằng hàn, do vậy cần lu ý

 Bề mặt tiếp xúc giữa các ống phải thật bằng phẳng và

đợc sang phanh

 Xếp sắp thứ tự ống, thả xuống lỗ khoan tính từ dới lên + Kiểm tra lại độ thẳng đứng của tháp, sự hoạt động của tời, dây cáp, chống nâng, thả

II Phơng pháp phục hồi độ thải nớc, gọi dòng và chèn sỏi, sét.

chất lỏng, xử lý vùng cận đáy giếng

2- Phơng pháp: có 3 phơng pháp:

+ Phơng pháp thổi đồng tâm

+ Phơng pháp thổi vòng xuyến (thổi song song) + Phơng pháp thổi tràn

3- Phơng pháp chèn sỏi

a- Chọn sỏi: Dựa trên cơ sở δ < d60

Đờng kính các hạt chiếm 60% lợng đổ vào tơng ứng với đ-ờng kính các phần tử đất đá

b- Cách chèn: Sau khi kết cấu ống xong, thả cần khoan có

hệ thống Piston, bơm tia, bơm ép nớc lã qua vòng, vòng xuyến của giếng khoan Trong quá trình này ta đồng thời chèn sỏi

Lu ý đổ từ từ

c- Lợng sỏi cần thiết để chèn.

V= (VLK - VôL)α

Trong đó: V: Thể tích sỏi

VLK: Thể tích của lỗ khoan đến đoạn cần chèn

VôL: Thể tích ống lọc và ống lắng đoạn cần chèn

α: Hệ số lấy α = 1,2

III- Công tác an toàn lao động

Để đảm bảo an toàn lao động trong quá trình thi công cho ngời và thiết bị, mọi công nhân khi làm việc trên công

trình phải chấp hành triệt để quy trình, quy phạm về an toàn lao động

- Tất cả công nhân làm việc trên khoan trờng đều phải học tập quy trình, quy phạm về an toàn lao động theo định kỳ

- Công tác kiểm tra, bảo dỡng, vận hành máy móc thiết bị phải đúng quy trình kỹ thuật

- Trong quá trình khoan, kíp trởng phải thờng xuyên theo dõi tiến độ khoan, tình trạng máy móc, tình trạng lỗ khoan, phát hiện những bất bình thờng, để kịp thời xử lý

- Các dụng cụ khoan phải để đúng nơi quy định, các bộ phận truyền động của máy móc phải đợc che chắn tốt, đảm bảo an toàn, khoan trờng phải sạch sẽ

- Hệ thống chiếu sáng phải lắp đúng quy định, đủ ánh sáng, không chói mắt công nhân trong khi làm việc

Kết luận

Qua quá trình học tập và nỗ lực của bản thân, dới sự hớng dẫn của thầy giáo : Khai thác nớc tầng đệ tứ: Mục đích cung cấp nớc sinh hoạt cho nhân dân

Trong bản đồ án này tôi đã viết lên đợc toàn bộ nội dung của phơng pháp khoan xoay bằng Rôto để khai thác nớc có đ-ờng kính giếng tơng đối lớn, chiều sâu trung bình

- Phơng pháp làm sạch giếng khoan, vùng cận đấy giếng bằng bơm ép nớc và phơng pháp elipst

Đồ án không tránh khỏi sai sót do còn thiếu kinh nghiệm Qua đây tôi thấy còn phải học tập thật nhiều hơn nữa nhằm tiếp thu tri thức mới để phục vụ trong giai đoạn công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc

Tôi kính mong đợc sự đóng góp ý kiến của các thầy cô, các bạn trong lớp và các đồng nghiệp

Xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cùng các thầy trong bộ môn khoan khai thác đã giúp đỡ tôi hoàn thành môn học này