Nghiên cứu ứng dụng công nghệ khoan tuần hoàn ngược trong khoan khai thác nước ngầm ở đồng bằng nam bộ

HCM, ngày 10 tháng 08 năm 2007 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên học viên: Trần Văn Chung Giới tính : Nam ;/ Nữ Ngày, tháng, năm sinh : 22 tháng 12 năm 1960 Nơi sinh : Nghệ An Chuy

TRẦN VĂN CHUNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ KHOAN TUẦN HOÀN NGƯỢC TRONG KHOAN KHAI THÁC NƯỚC

NGẦM Ở ĐỒNG BẰNG NAM BỘ Chuyên ngành: Kỹ thuật khoan, khai thác và công nghệ dầu khí

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 8 năm 2007

CÔNG TRÌNH NÀY ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học

TS Vũ Văn Ái:

TS Vũ Văn Nghi:

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Mai Cao Lân

Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS TS Cao Ngọc Lâm

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 15 tháng 8 năm 2007

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

- -oOo -

Tp HCM, ngày 10 tháng 08 năm 2007

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: Trần Văn Chung Giới tính : Nam ;/ Nữ Ngày, tháng, năm sinh : 22 tháng 12 năm 1960 Nơi sinh : Nghệ An

Chuyên ngành : Kỹ thuật khoan, khai thác và công nghệ dầu khí

Khoá (Năm trúng tuyển) : 16 (năm 2005)

1- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ khoan tuần hoàn ngược trong khoan khai thác nước ngầm ở đồng bằng Nam Bộ

2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

Phân tích số liệu thống kê các công trình đã thi công tại Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Nam trong những năm qua bằng cả hai công nghệ khoan để khẳng định tính hiệu quả của công nghệ tuần hoàn ngược

Trên cơ sở điều kiện địa chất – địa chất thủy văn vùng đồng bằng Nam Bộ, phân tích, lựa chọn sơ đồ công nghệ khoan tuần hoàn ngược phù hợp với vùng nghiên cứu

Xây dựng quy trình kỹ thuật thiết kế, thi công các giếng khoan khai thác nước bằng công nghệ tuần hoàn ngược ở đồng bằng Nam Bộ

3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 27 tháng 2 năm 2007

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 15 tháng 8 năm 2007

5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi đầy đủ học hàm, học vị ):

TS Vũ Văn Ái

TS Vũ Văn Nghi

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

(Họ tên và chữ ký) QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ký)

LỜI CẢM ƠN

Sau gần 2 năm học tập và nghiên cứu, nay tôi đã hoàn thành chương trình cao học tại Khoa Kỹ thuật Địa chất và Dầu khí – Trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh

Để có được kết quả này, tôi xin chân thành cảm ơn Thầy TS Vũ Văn Ái và Thầy TS Vũ Văn Nghi đã tận tình hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu, xin cảm ơn các thầy cô và các bạn trong Khoa, Bộ môn đã giúp đỡ nhiệt tình trong quá trình học tập

Tôi xin chân thành cảm ơn các vị Lãnh đạo, các bạn bè và đồng nghiệp trong Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Nam đã động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi có thể hoàn thành khóa học này

Tôi thực sự cảm động trước nguồn động viên tinh thần lớn lao từ vợ, con gái và những người thân đã hết lòng khuyến khích và ủng hộ tôi trong hai năm qua

Tôi xin chân thành cảm ơn

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hiện nay nhu cầu sử dụng nước sạch được khai thác từ các giếng khoan phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất đã trở thành yêu cầu hết sức cấp bách Công nghệ khoan tuần hoàn ngược (THN) với những ưu điểm vượt trội hiện đang là công nghệ khoan có hiệu quả cao trong việc thi công các giếng khoan khai thác nước có quy mô lớn Để có thể ứng dụng rộng rãi công nghệ THN trong sản xuất, luận văn đã nghiên cứu và đánh giá chi tiết hiệu quả của các công nghệ khoan, xây dựng quy trình kỹ thuật thiết kế, thi công các giếng khoan bằng công nghệ THN ở đồng bằng Nam Bộ

Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn được chia thành 5 chương dài 98 trang A4 bao gồm 14 biểu bảng và 35 hình, ảnh minh họa Sau khi mô tả sơ lược về vị trí và đặc điểm địa chất thủy văn của vùng nghiên cứu trong chương I, chương II đã đưa ra các đánh giá tổng quan về việc ứng dụng công nghệ khoan THN trên thế giới và ở Việt Nam Chương III thực hiện việc đánh giá chi tiết và

so sánh hiệu quả của 2 công nghệ khoan trong vùng nghiên cứu Chương IV tập trung phân tích và lựa chọn sơ đồ công nghệ khoan THN phù hợp vùng nghiên cứu Trên cơ sở lý thuyết và số liệu thi công thực tế, chương V dành cho việc xây dựng quy trình kỹ thuật thiết kế, thi công các giếng khoan bằng công nghệ THN trong vùng đồng bằng Nam Bộ

ABSTRACT

At present, fresh water demand exploited from water wells for domestic use and production becomes exigent The reverse circulation drilling method (RCD) with its advantages is now a drilling technique having high efficiency in drilling of water production wells with large capacity In order to widely apply this drilling technique in production, the thesis put forward its tasks to evaluate in detail efficiency of both drilling methods, set up a technical process for designing and drilling water production wells by RCD in Nam Bo area

Besides introduction and conclusion, the thesis consists of 5 chapters, including 98 pages, 14 tables, 35 pictures and drawings After describing location and hydrogeological settings of the studying area in chapter I, the thesis reversed chapter II for viewing RCD application in many countries and in Viet Nam Chapter III performed detail evaluation and comparison of both drilling methods Chapter IV concentrated on analyzing and choosing schematic drawing of RCD system for Nam Bo area Based on theory and real drilling data, the chapter V was reserved for setting up a technical process for water wells designing and drilling by RCD in Nam Bo plain

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1 

CHƯƠNG 1 SƠ LƯỢC ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT THỦY VĂN VÙNG ĐỒNG BẰNG NAM BỘ 5 

1.1 Khái quát chung 5 

1.2 Đặc điểm các tầng chứa nước 5 

1.2.1 Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Pleistocen thượng (qp3) 5 

1.2.2 Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Pleistocen trung-thượng (qp2-3) 7 

1.2.3 Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Pleistocen hạ (qp1) 8 

1.2.4 Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Pliocen trung (n22) 8 

1.2.5 Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Pliocen hạ (n21) 9 

1.2.6 Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Miocen thượng (n13) 10 

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KHOAN TUẦN HOÀN NGƯỢC TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 12 

2.1 Ứng dụng công nghệ khoan tuần hoàn ngược trên thế giới 12 

2.1.1 Sự hình thành công nghệ khoan tuần hoàn ngược 12 

2.1.2 Ứng dụng công nghệ khoan tuần hoàn ngược ở một số nước 12 

2.2 Tình hình sử dụng công nghệ khoan tuần hoàn ngược ở Việt Nam 17 

CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA CÔNG NGHỆ KHOAN TUẦN HOÀN NGƯỢC Ở ĐỒNG BẰNG NAM BỘ 23 

3.1 Thống kê các giếng khoan đã được thi công bằng công nghệ khoan tuần hoàn ngược ở Đồng bằng Nam Bộ 23 

3.2 Đánh giá hiệu quả của công nghệ khoan tuần hoàn ngược ở Đồng bằng Nam

Bộ 25 

3.2.1 So sánh, đánh giá về thời gian thi công công trình 26 

3.2.2 So sánh đánh giá lưu lượng, mực hạ thấp các giếng khoan 28 

3.2.3 Đánh giá chỉ tiêu kinh tế giếng khoan khai thác trong dự án đầu tư 29 

3.2.4 Kết luận 31 

CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ KHOAN TUẦN HOÀN NGƯỢC PHÙ HỢP VÙNG NGHIÊN CỨU 32 

4.1 Cơ sở lý thuyết 32 

4.1.1 Chế độ chảy của dung dịch khoan 32 

4.1.2 Xác định chương trình thủy lực rửa lỗ khoan 32 

4.2 Nguyên lý của công nghệ khoan tuần hoàn ngược 35 

4.2.1 Nguyên lý của công nghệ khoan THN 35 

4.2.2 Các ưu điểm cơ bản của công nghệ tuần hoàn ngược: 37 

4.2.3 Điều kiện áp dụng hiệu quả công nghệ khoan tuần hoàn ngược 38 

4.3 Các sơ đồ công nghệ khoan tuần hoàn ngược 38 

4.3.1 Duy trì sự tuần hoàn bằng việc ép dung dịch 39 

4.3.2 Tuần hoàn bằng bơm hút với bơm chân không 40 

4.3.3 Tuần hoàn bằng bơm phun 41 

4.3.4 Phương pháp tuần hoàn dùng máy bơm nén khí 42 

4.4 Phân tích, lựa chọn sơ đồ công nghệ khoan tuần hoàn ngược phù hợp với vùng đồng bằng Nam Bộ 43 

CHƯƠNG 5 XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ KHOAN CÁC GIẾNG KHAI THÁC NƯỚC QUY MÔ CÔNG NGHIỆP BẰNG CÔNG NGHỆ TUẦN

HOÀN NGƯỢC 50 

5.1 Xây dựng thiết kế các giếng khai thác nước bằng công nghệ tuần hoàn ngược ở đồng bằng Nam Bộ 50 

5.1.1 Các kiểu giếng thông dụng trong khoan bằng công nghệ tuần hoàn ngược 50  5.1.2 Thiết kế các thành phần của giếng 52 

5.2 Xây dựng quy trình công nghệ khoan tuần hoàn ngược áp dụng ở đồng bằng Nam Bộ 70 

5.2.1 Các yêu cầu tối thiểu về tổ chức thi công 70 

5.2.2 Móng tháp khoan 71 

5.2.3 Quy trình kỹ thuật khoan 74 

5.2.4 Quy trình khoan 75 

5.3 Phòng tránh và cứu chữa sự cố các giếng khoan khi thi công bằng công nghệ tuần hoàn ngược 81 

5.3.1 Các khó khăn phức tạp do nguyên nhân địa chất và các biện pháp phòng tránh, cứu chữa 81 

5.3.2 Sự cố trong quá trình thi công, các biện pháp phòng tránh và cứu chữa sự cố 83 

KẾT LUẬN 91 

KIẾN NGHỊ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 92 

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 

DANH MỤC HÌNH, BIỂU BẢNG 96

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây, nền kinh tế của nước ta đã có những bước phát triển vượt bậc, hàng loạt các khu công nghiệp, các nhà máy, các khu dân cư tập trung đã được hình thành Vì vậy, nhu cầu sử dụng nước sạch cho sản xuất và sinh hoạt là một yêu cầu hết sức cấp bách Để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của chất lượng nước dùng cho ăn uống, sinh hoạt và sản xuất, các Công ty cấp nước ở khu vực đồng bằng Nam Bộ (ĐBNB) đang chuyển dần sang sử dụng nguồn nước được khai thác từ các giếng khoan do chất lượng nước mặt ngày càng suy giảm vì

ô nhiễm, nhiễm mặn (Tiền Giang, Đồng Tháp ) hoặc nguồn nước mặt không thể sử dụng được (Cà Mau, Sóc Trăng, Bạc Liêu ) Các giếng khoan khai thác nước

ở đồng bằng Nam Bộ hiện nay chủ yếu được thi công bằng công nghệ khoan tuần hoàn thuận - công nghệ khoan đơn giản, dễ áp dụng Tuy nhiên, công nghệ khoan này có một số nhược điểm, ảnh hưởng tới chất lượng của giếng, như trong quá trình khoan phải sử dụng dung dịch sét, đặc biệt khi khoan giếng có đường kính lớn, mực thủy tĩnh thấp thì tỷ trọng, độ nhớt của dung dịch càng cao, điều này sẽ dẫn đến tầng chứa nước bị bít nhét, làm giảm lưu lượng và hiệu suất khai thác của giếng, hơn nữa, do hạn chế của công nghệ và thiết bị nên các giếng khoan thường có đường kính không lớn, rất khó bọc sỏi, vì vậy, giếng thường có công suất khai thác không lớn

Để khắc phục các nhược điểm trên, công nghệ khoan tuần hoàn ngược (THN) với những ưu điểm như không sử dụng dung dịch sét, có thể khoan các giếng khoan có đường kính rất lớn thực sự là một công nghệ khoan có hiệu quả cao trong việc thi công các giếng khoan khai thác nước có quy mô lớn Tuy nhiên,

vì nhiều lý do khác nhau, công nghệ này cho đến nay chưa được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam nói chung và đồng bằng Nam Bộ nói riêng Gần đây công nghệ này

đã được áp dụng rất thành công tại Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Nam với khoảng gần 100 giếng khoan đã được thi công Tuy nhiên, để có thể áp dụng rộng rãi công nghệ THN trong việc thi công các giếng khoan khai thác nước ở đồng bằng Nam Bộ, cần thiết phải có những nghiên cứu, đánh giá chi tiết hiệu quả của công nghệ này so với công nghệ khoan thông thường, nghiên cứu và lựa chọn sơ đồ công nghệ khoan phù hợp với đặc điểm địa chất - địa chất thủy văn vùng đồng bằng Nam Bộ, ngoài ra, cần phải xây dựng quy trình kỹ thuật thiết kế, thi công các giếng khoan bằng công nghệ THN Vì vậy, việc nghiên cứu, thực hiện đề tài

"Nghiên cứu ứng dụng công nghệ khoan tuần hoàn ngược trong khoan khai

thác nước ngầm ở đồng bằng Nam Bộ " là rất cần thiết và có ý nghĩa khoa học,

kinh tế - xã hội trong thời điểm hiện nay

2 Mục đích và nhiệm vụ của đề tài

2.1 Mục đích

Chứng minh tính hiệu quả của công nghệ khoan THN trong khoan khai thác nước ngầm so với phương pháp khoan thông thường, thiết lập các tài liệu cơ sở để áp dụng rộng rãi công nghệ này ở đồng bằng Nam Bộ

2.2 Nhiệm vụ

Phân tích số liệu thống kê các công trình đã thi công tại Liên đoàn ĐCCT miền Nam trong những năm qua bằng cả hai công nghệ để khẳng định tính hiệu quả của công nghệ THN

ĐCTV-Trên cơ sở điều kiện địa chất – địa chất thủy văn vùng đồng bằng Nam Bộ, phân tích, lựa chọn sơ đồ công nghệ THN phù hợp với vùng nghiên cứu

Xây dựng quy trình kỹ thuật thiết kế, thi công các giếng khoan khai thác nước bằng công nghệ THN ở đồng bằng Nam Bộ

3 Đối tượng nghiên cứu

Các thành tạo chứa nước thuộc trầm tích bở rời ở đồng bằng Nam Bộ

Các sơ đồ công nghệ khoan THN

Quy trình kỹ thuật thiết kế, thi công một giếng khoan bằng công nghệ khoan THN

4 Phương pháp nghiên cứu

Thu thập, tổng hợp số liệu về chỉ số kinh tế - kỹ thuật của các giếng khoan đã được thi công và sử dụng các công cụ phân tích, so sánh của các phần mềm như Ground water for Windows, Excel, Mapinfor để so sánh, đánh giá hiệu quả của các phương pháp khoan

Phân tích các sơ đồ công nghệ THN về mặt lý thuyết và kết quả thực tiễn để đánh giá và lựa chọn sơ đồ phù hợp với vùng nghiên cứu

Thu thập bổ sung các chỉ số kỹ thuật khoan khi sử dụng công nghệ khoan THN, tổng hợp, phân tích để xây dựng quy trình kỹ thuật khoan THN

5 Những điểm mới của luận văn

Luận văn "Nghiên cứu ứng dụng công nghệ khoan tuần hoàn ngược trong khoan khai thác nước ngầm ở đồng bằng Nam Bộ" sẽ giải quyết một số điểm mới bao gồm:

Lần đầu tiên có một công trình so sánh, đánh giá một cách chi tiết hiệu quả của công nghệ khoan THN so với công nghệ khoan tuần hoàn thuận trong việc khoan các giếng khoan khai thác nước quy mô công nghiệp ở vùng đồng bằng Nam Bộ

Lần đầu tiên xây dựng quy trình kỹ thuật thiết kế, thi công các giếng khoan khai thác nước bằng công nghệ THN ở đồng bằng Nam Bộ

6 Tài liệu cơ sở

Các sách của nước ngoài về công nghệ khoan bao gồm: nước ngầm và giếng, sổ tay khoan khai thác, sổ tay tra cứu khoan địa chất thủy văn

Các tài liệu thu thập trong quá trình tham gia các khóa đào tạo ở nước ngoài (Thụy Điển, Trung Quốc, Thái Lan) về khoan và khoan tuần hoàn ngược

Các số liệu thực tế thu thập trong quá trình thi công các giếng khoan khai thác nước quy mô công nghiệp của Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT trong những năm qua

7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

7.1 Ý nghĩa khoa học

Khẳng định ưu điểm của công nghệ khoan THN trong khoan khai thác nước, lựa chọn sơ đồ công nghệ phù hợp với vùng đồng bằng Nam Bộ

Xây dựng được quy trình kỹ thuật thiết kế, thi công các giếng khoan khai thác nước quy mô công nghiệp sử dụng công nghệ khoan THN ở đồng bằng Nam Bộ

7.2 Ý nghĩa thực tiễn

Trên cơ sở đánh giá các ưu nhược điểm chủ yếu của công nghệ khoan THN, nêu bật khả năng áp dụng cũng như lợi ích của việc sử dụng công nghệ khoan THN trong thi công các giếng khoan khai thác nước công suất lớn ở đồng bằng Nam Bộ

Trên cơ sở quy trình kỹ thuật được xây dựng, tăng khả năng áp dụng công nghệ này một cách rộng rãi trong sản xuất đối với tất cả các đơn vị hoạt động trong lĩnh vực cấp nước

CHƯƠNG 1 SƠ LƯỢC ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT THỦY VĂN VÙNG ĐỒNG

BẰNG NAM BỘ 1.1 Khái quát chung

Đồng bằng Nam Bộ (ĐBNB) được giới hạn trong tọa độ:

8025’30”-12009’34” vĩ độ Bắc

103022’55”-107000’00” kinh độ Đông

Phía Đông và Đông Nam của vùng giáp Biển Đông, phía Tây và Tây Nam là vịnh Thái Lan, phía Tây Bắc tiếp giáp với Campuchia (Hình 1-1)

Với diện tích 53.650km2, đồng bằng Nam Bộ bao gồm 18 tỉnh, thành, gồm diện tích các tỉnh: An Giang, Bạc Liêu, Bình Dương, Bến Tre, Cà Mau, Cần Thơ, Đồng Tháp, Kiên Giang, Long An, Sóc Trăng, Tây Ninh, Tiền Giang, Trà Vinh, thành phố Hồ Chí Minh, Vĩnh Long và một phần diện tích của các tỉnh: Bình Phước, Đồng Nai

1.2 Đặc điểm các tầng chứa nước

Các nghiên cứu về địa chất, địa chất thủy văn đã phân chia 9 tầng chứa nước có mặt ở vùng đồng bằng Nam Bộ, tuy nhiên, trong phạm vi luận văn này chỉ đề cập đến các tầng chứa nước có khả năng khoan giếng khai thác nước ở quy mô công nghiệp Các tầng chứa nước này bao gồm:

Tầng chứa nước Pleistocen thượng phân bố rộng rãi trong toàn vùng, nhưng phần lớn bị phủ bởi tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích nhiều nguồn gốc Holocen Chúng lộ ra trên mặt tại miền Đông Nam Bộ như Củ Chi, Bình Trưng, Hóc Môn (thành phố Hồ Chí Minh), Hậu Nghĩa (Long An), Thủ Dầu Một (Bình Dương) và Tri Tôn (An Giang) Dưới sâu chúng không tồn tại ở Tây Ninh, Bình Dương, Bình Phước và một dải nhỏ dọc biên giới Campuchia từ An Phú, Nhà Bàng đến Hà Tiên

bà rịa vũng tàu

Đồng Nai tây ninh

Bình Phước

thủ dầu một

biên hòa

t.p.hồ chí minh Bình Dương

mỹ tho

gò công

trà vinh bến tre Tiền Giang

tân an

vĩnh long Long An

cần thơ

đồng Tháp

sóc trăng Hậu Giang

Hỡnh 1-1: Sụ ủoà vũ trớ ủũa lyự vuứng ủoàng baống Nam boọ

Sụ ủoà vũ trớ ủũa lyự vuứng ủoàng baống Nam Boọ

Thành phần thạch học bao gồm các trầm tích nguồn gốc sông, sông-biển và biển: cát, cuội, sỏi, bột và sét cao lanh, thuộc các trầm tích Pleistocen thượng hệ tầng Củ Chi ở Đông Nam Bộ và hệ tầng Mộc Hóa ở Trung Nam Bộ Đây là tầng chứa nước áp lực yếu Trên cùng là lớp mái cách nước, dưới là tầng chứa nước Chiều sâu gặp mái tầng chứa nước 10,1 ÷ 37,3m với thành phần đất đá hạt mịn không chứa nước: bột, sét, sét bột Bề dày của tầng thay đổi theo từng vùng, trung bình 21,5 ÷ 44,4m, mức độ chứa nước từ trung bình đến giàu Nước ở một số vùng có chất lượng tốt do độ tổng khoáng hóa nhỏ và ít bị nhiễm bẩn Động thái mực nước thay đổi theo mùa, biên độ dao động 0,45 ÷ 2,09m Nguồn cung cấp cho NDĐ ở miền Đông Nam Bộ và một vài nơi thuộc khu vực Tri Tôn, Hà Tiên có thể là nơi tầng chứa nước lộ ra Nơi đây trực tiếp đón nhận nguồn cấp nước từ nước mưa, sông, hồ, kênh mương và vận chuyển chảy về phía nam và tây nam do chênh lệch áp lực hoặc do quá trình khai thác Ở phần còn lại của ĐBNB nước nhạt tầng Pleistocen thượng phân bố dưới dạng các thấu kính, bị bao xung quanh bởi nước lợ, nước mặn không có nguồn bổ cập tại chỗ Điều kiện khai thác nước của tầng rất thuận lợi nên cần chú ý các biện pháp bảo vệ, sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên này

Tầng chứa nước qp2-3 phân bố rộng rãi trong toàn vùng, nhưng phần lớn bị phủ và chỉ lộ ra trên mặt tại một số tỉnh như Bình Phước, Bình Dương, Đồng Nai, Tây Ninh và một vài dải nhỏ ở Tịnh Biên, Tri Tôn (An Giang) Dưới sâu, chúng mất hẳn ở một số tỉnh miền Đông Nam Bộ và một phần giáp Campuchia

Thành phần thạch học bao gồm các trầm tích nguồn gốc sông, sông-biển và biển: cuội, sỏi, cát, bột, bột sét và sét Trên toàn vùng đồng bằng Nam Bộ, chiều sâu phân bố và bề dày của tầng có sự thay đổi khá lớn theo từng khu vực và theo các tuyến mặt cắt Đây là tầng chứa nước áp lực yếu Mái cách nước

được cấu tạo bởi thành phần đất đá hạt mịn: sét bột, bột, sét Đáy là các lớp cát hạt mịn đến trung thô lẫn sạn sỏi, đôi nơi xen kẹp các thấu kính sét, bột sét Mức độ chứa nước phong phú Nước một số vùng có chất lượng tốt, trữ lượng dồi dào đủ cung cấp nước với quy mô công nghiệp Động thái mực nước có sự thay đổi theo mùa nhưng với biên độ không lớn (thường <1m) Điều kiện khai thác khá thuận lợi nhưng không được nhận nguồn nước nhạt sung, nên cần chú ý các biện pháp bảo vệ, sử dụng nguồn nước tiết kiệm và hợp lý

Tầng chứa nước qp1 chỉ lộ ra thành những dải hẹp với diện tích nhỏ ở Minh Long, Châu Thành, Bầu Tràm (Đồng Nai) và Tri Tôn (An Giang) Phần còn lại chúng phân bố hầu khắp trên đồng bằng (tương tự như tầng qp2-3) và bị phủ bởi các trầm tích trẻ hơn

Các trầm tích Pleistocen hạ có nguồn gốc sông là chủ yếu, thành phần thạch học gồm sét, bột sét, cát, cuội, sỏi rời rạc Riêng ở khoảnh mũi Cà Mau trầm tích có nguồn gốc biển và ven bờ, thành phần hạt mịn chiếm ưu thế Bề dày tầng chứa nước trung bình 22,1 ÷ 60,4m Mức độ chứa nước phong phú phân bố ở trung tâm bồn và trung bình đến kém ở phần rìa Mực nước tĩnh thường gặp 1 ÷ 3m Hướng chảy chung của bồn từ bắc xuống nam do chênh lệch áp lực hoặc do quá trình khai thác nước Ở vùng lộ, nguồn cung cấp trực tiếp từ nước mưa và nước sông suối Điều kiện khai thác nước từ tầng này khá thuận lợi nhưng do không được tiếp nhận nguồn nước nhạt bổ sung từ miền cấp, nên cần có các biện pháp bảo vệ, sử dụng nguồn nước tiết kiệm và hợp lý

Tầng chứa nước n22 phần lớn không lộ ra trên mặt, trừ một vài dải hẹp lộ

ra ở Minh Hưng, Chơn Thành, Phước Vĩnh (Đồng Nai), Bình Trưng, Biên Hoà Dưới sâu chúng phân bố rộng rãi nhưng không gặp tại một số nơi từ Bình Phước

kéo dài đến phía đông của Bình Dương, và phần phía tây đồng bằng Nam Bộ từ

An Phú, Nhà Bàng, Tri Tôn, đến Hòn Đất, Kiên Lương, Hà Tiên Thành phần thạch học bao gồm các trầm tích nguồn gốc sông, sông-biển và biển: cát mịn lẫn sạn, cát pha sét bột, bột, sét bột Bề dày tầng chứa nước trung bình 60 ÷ 80m Mức độ chứa nước phong phú trên toàn đồng bằng (trừ vùng ven rìa) Mực nước tĩnh thường gặp 1 ÷ 2m, nhiều nơi mực nước hạ xuống sâu hơn do quá trình khai thác Ở vùng lộ, nguồn cung cấp trực tiếp từ nước mưa và nước sông suối Trên toàn đồng bằng đã có nhiều nơi khai thác tầng chứa nước này để ăn uống, sinh hoạt

Trên toàn đồng bằng Nam Bộ, tầng chứa nước n21 chỉ bắt gặp dưới sâu Chúng phân bố hầu khắp nhưng vắng mặt tại một số nơi như: phía bắc và đông bắc của miền Đông Nam Bộ, và một dải phía tây giáp biên giới Campuchia kéo dài qua Hòn Đất đến An Biên (Kiên Giang) Thành phần đất đá có nguồn gốc sông, sông-biển và biển, được cấu tạo bởi cát sạn sỏi, cát pha bột sét, và bột gắn kết

Đây là tầng chứa nước có áp lực cao, được cấu tạo bởi phía trên là mái cách nước với thành phần chủ yếu là bột, bột sét Có thể bắt gặp mái của tầng ở độ sâu 196,5 ÷ 281,1m tuỳ thuộc ở mỗi vùng Xu hướng chung mái và đáy tầng chứa nước chìm sâu ở vùng trung tâm và nâng dần về 2 phía đông bắc và tây Bề dày mái 11,8 ÷ 20,5m Bề dày của tầng thay đổi 56,4 ÷ 84,9m

Tầng chứa nước n21 hiện đã được khai thác ở một số nơi để phục vụ ăn uống, sinh hoạt như: Đồng Tháp, Tây Ninh, Tiền Giang, Cần Thơ, An Giang, Sóc Trăng, Cà Mau Quan trắc động thái NDĐ ở một số lỗ khoan cho thấy biên độ dao động mực nước trong năm 0,62 ÷ 1,70m Mức độ chứa nước trung bình đến giàu Mực nước tĩnh thường gặp 0,5 ÷ 1,5m, nhiều nơi mực nước cao hơn mặt đất

Nguồn cung cấp có thể từ các tầng trên ngấm xuống qua các cửa sổ thuỷ lực hoặc

do thấm xuyên Tại đồng bằng Nam Bộ đã có nhiều nơi khai thác tầng chứa nước này để ăn uống, sinh hoạt Điều kiện khai thác nước từ tầng này khá thuận lợi nhưng do không được tiếp nhận nguồn nước nhạt bổ sung từ miền cấp, nên cần chú ý các biện pháp bảo vệ, sử dụng nguồn nước tiết kiệm và hợp lý

Tầng chứa nước n13 lộ rất ít trên bề mặt, phân bố thành một vài dải nhỏ ở Phú Riềng, Bù Nho (Bình Phước) Dưới sâu, chúng phân bố từ Nam sông Sài Gòn đến Hồng Ngự, Tân Hiệp, Gò Quao, Thới Bình Các thành tạo của tầng chứa nước này được nghiên cứu địa tầng hoàn chỉnh tại một số lỗ khoan chuẩn đại diện cho từng vùng, nhưng nhìn chung số lượng lỗ khoan còn ít nên kết quả nghiên cứu còn hạn chế

Một số lỗ khoan đã khoan hết bề dày của tầng chứa nước như lỗ khoan

222 (Tây Ninh), lỗ khoan 214 (Vĩnh Long), lỗ khoan 17 (Cần Thơ) v.v Thành phần thạch học gồm phần trên là các lớp bột, bột sét phong hóa laterit cứng chắc không chứa nước Phần dưới là cuội sạn sỏi, cát lẫn sạn, cát mịn, có khả năng chứa nước Đây là tầng chứa nước áp lực rất cao, với phía trên là lớp mái cách nước Độ sâu gặp mái tầng chứa nước 257,9 ÷ 364,1m, với bề dày thay đổi 11,7 ÷ 24,1m; bề dày chung của tầng 44,9 ÷ 90,6m tuỳ thuộc vào từng vùng

Các lỗ khoan nghiên cứu được đặt ống lọc trong các lớp hạt mịn đến thô, rời rạc, lẫn sỏi cuội Trong số 19 lỗ khoan thí nghiệm, lưu lượng thường gặp 5,2 ÷ 15,2 l/s, có nơi đến 40,26 l/s (lỗ khoan Q023050) Trên bản đồ ĐCTV tỷ lệ 1:500.000, một số khu vực phong phú nước nằm dọc sông Vàm Cỏ Đông đến Vĩnh Long, Cà Mau Mức độ chứa nước trung bình đến giàu Mực nước tĩnh thường gặp 0,14 ÷ 1,93m, nhiều nơi mực nước cao hơn mặt đất Nguồn cung cấp có thể do thấm xuyên từ tầng trên xuống Thường gặp nước có độ tổng khoáng

hóa M = 0,1 ÷ 2,7g/l Tại đồng bằng Nam Bộ đã có một số nơi khai thác tầng chứa nước này để ăn uống, sinh hoạt

Tóm lại: Qua phân tích một số đặc điểm ĐCTV, thuỷ hoá các tầng chứa

nước chính ở đồng bằng Nam Bộ, có thể rút ra một số nhận xét như sau:

- Nhìn chung đồng bằng Nam Bộ có cấu trúc dạng bồn actezi, sâu nhất ở vùng trung tâm (miền ĐCTV Trung Nam Bộ) và nâng dần về phía đông bắc, bắc và tây bắc Dưới đáy là lớp đá móng gồm đá trầm tích lục nguyên, lục nguyên phun trào được xếp chung vào tuổi PZ-MZ

- Hầu hết các tầng chứa nước đều có khả năng chứa nước từ giàu đến trung bình và có sự khác biệt tương đối giữa các vùng Phần trên chúng thường được ngăn cách bởi các lớp bột, sét, bột sét không chứa nước Phần dưới là các lớp cát từ hạt mịn đến trung - thô và cuội, sỏi, sạn Lưu lượng thí nghiệm thường đạt 5 ÷ 12 l/s, nhiều lỗ khoan khai thác có lưu lượng 20 ÷ 30 l/s

- Thành phần trầm tích của các tầng chứa nước và cách nước chủ yếu là cát, bột cát, cát bột, bột sét và sét với độ cứng theo khoan là từ cấp I đến cấp IV

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KHOAN TUẦN HOÀN

NGƯỢC TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 2.1 Ứng dụng công nghệ khoan tuần hoàn ngược trên thế giới

2.1.1 Sự hình thành công nghệ khoan tuần hoàn ngược

Do những nhược điểm của việc rửa sạch mùn khoan trong lỗ khoan, đặc biệt khi đường kính lỗ khoan tăng lên một cách đáng kể người ta đã phát triển một phương pháp tuần hoàn khác có ưu điểm là tải sạch mùn khoan một cách nhanh chóng và hiệu quả, ổn định thành vách lỗ khoan, đó là công nghệ THN

Ở nước ngoài việc ứng dụng công nghệ THN trong khoan giếng khai thác nước quy mô công nghiệp đã được thực hiện từ rất sớm do sự ưu việt của phương pháp này

Công nghệ khoan THN được nghiên cứu xây dựng ở Mỹ năm 1939 và sau đó được áp dụng rộng rãi ở các nước phương tây như Đức, Nam Tư, Ba Lan do điều kiện thuận lợi về cấu trúc địa chất đồng bằng châu Âu Ở Nga, Trung Quốc, Nhật Bản công nghệ này vào những năm 70 mới được nghiên cứu ứng dụng

Các hãng sản xuất máy khoan lớn của các nước Mỹ, Đức đã sản xuất các loại máy khoan chuyên dụng cho công nghệ này Ở Liên Xô trước đây và Nga bây giờ không chế tạo riêng biệt máy khoan mà chế tạo hệ thống công nghệ rửa ngược để ứng dụng vào các máy hiện có như máy khoan xoay bàn rô to: 1БA-15B, YPБ-3A3, YPБ-3AM và máy khoan đập cáp: YKC-22, YKC-30

2.1.2 Ứng dụng công nghệ khoan tuần hoàn ngược ở một số nước

Đức là một trong những nước có công nghệ khoan tiên tiến, các giếng khoan khai thác nước chủ yếu thi công bằng công nghệ THN dùng khí nén tạo sự tuần hoàn, công nghệ này đặc biệt phục vụ tốt cho khoan các giếng có đường kính lớn trong các địa tầng phức tạp Để áp dụng công nghệ này các nước Mỹ,

Đức, Pháp đã thiết kế hàng loạt tiêu chuẩn dụng cụ như cần khoan, choòng khoan Cần khoan được chế tạo có loại nối bằng mặt bích và bu lông có cường độ cao như DSG và NW của Đức, có loại là cần nòng đôi như loại CON-COR của Mỹ

Hình 2-1: Máy khoan do Hãng WIRTH CHLB Đức sản xuất

Hình 2-2: Cần khoan nối bằng mặt bích do Hãng WIRTH sản xuất

Hình 2-3: Hệ thống khoan tuần hoàn ngược tại công trình ở Đức

(ảnh Bart Greenen, 1999) Các hãng sản xuất máy khoan lớn của các nước như Mỹ, Canada, Đức, Anh, Úc, v.v đã sản xuất các loại máy khoan đặc dụng cho phương pháp công nghệ này Đức sản xuất đủ loại máy khoan tuần hoàn ngược dùng trong các ngành cấp nước, nền móng công trình, xây dựng, thủy lợi giao thông với đủ loại công suất và quy mô, đặc biệt mạnh là loại quy mô lớn

Nhật Bản tự nghiên cứu công nghệ khoan tuần hoàn ngược của riêng mình từ năm 1962 sau khi nhập khẩu loại máy PS-150 từ Đức dùng cho khoan nền móng công trình

Ở Liên Xô trước đây công nghệ khoan tuần hoàn ngược đã được nghiên cứu ứng dụng đầu tiên ở Liên hiệp Địa chất vào năm 1970 Người Nga chế tạo hệ thống công nghệ tuần hoàn ngược để ứng dụng vào các máy hiện có như máy

khoan rôto 1БA-15B, YPБ-3A3, YPБ-3AM và máy khoan đập cáp YKC-22, YKC-30 (Hình 2-4) Khi cải tạo máy người Nga chỉ chế tạo hệ thống tuần hoàn ngược để khoan với các loại máy khoan hiện có Khi cải tạo máy YKC-22, YKC-

30 người Nga đã lắp đặt thêm bàn roto và hệ thống truyền động cho bàn rôto để máy có đầy đủ chức năng khoan xoay tuần hoàn ngược Hiện nay loại máy YPБ-3AM không còn được sản xuất ở Nga nữa

Cần khoan sử dụng ở Nga là loại cần nòng đơn nối bằng ren, loại cần hơi thì được bố trí 2 ống hơi kèm song song 2 bên Cách chế tạo này đơn giản và rẻ tiền giúp tiết kiệm chi phí đầu tư

Ở Trung Quốc vào những năm 70 của thế kỷ 20 đã có các nghiên cứu về công nghệ khoan tuần hoàn ngược song chưa thể áp dụng rộng rãi vì quy trình vận hành khá phức tạp nên đã không đựợc khuyên dùng Đến những năm 1980 sau khi nhập khẩu loại máy khoan B3A từ Đức, ở Trung Quốc mới bắt đầu ứng dụng và phát triển rộng rãi công nghệ này Bộ cần khoan nhập khẩu vào thời điểm đó là loại thuộc loại DSG chỉ phù hợp dùng cho loại máy đầu quay thủy lực, còn ở Trung Quốc lại chỉ sản xuất và sử dụng loại máy khoan xoay bàn rô to

Do vậy Trung Quốc đã sản xuất loạt cần SHB cho riêng mình

Hiện nay Trung Quốc đang ứng dụng rộng rãi công nghệ khoan tuần hoàn ngược cho nhiều lĩnh vực trong đó có khoan giếng cấp nước và khoan nền móng công trình Trung Quốc cũng đã có khả năng chế tạo loại máy đầu quay thủy lực để đáp ứng nhu cầu đa dạng của công nghệ sản xuất (Hình 2-5) Máy móc của Trung Quốc giá rẻ và có trình độ phù hợp để Việt Nam ứng dụng nên đây là một hướng để nghiên cứu

Hình 2-4: Máy khoan YPБ-3AM tuần hoàn ngược do Nga chế tạo

Hình 2-5: Máy khoan GP-30 do Trung Quốc sản xuất

(ảnh Hứa Lưu Vạn, 2004)

2.2 Tình hình sử dụng công nghệ khoan tuần hoàn ngược ở Việt Nam

Mặc dù công nghệ khoan tuần hoàn ngược đã phát triển mạnh ở nhiều nước trên thế giới, tuy vậy, việc áp dụng công nghệ này ở Việt Nam vẫn còn nhiều hạn chế Thực tế công nghệ này đã được áp dụng thử nghiệm ở một số đơn

vị địa chất từ những năm 80, song vì nhiều lý do, công nghệ này đã không được ứng dụng rộng rãi vào sản xuất

Việc áp dụng công nghệ khoan tuần hoàn ngược ở Việt Nam thực sự được bắt đầu vào năm 2000 tại Liên đoàn Địa chất Thủy văn - Địa chất Công trình Miền Nam thuộc Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Bộ Tài nguyên và Môi

trường, xuất phát từ một dự án viện trợ không hoàn lại của Hà Lan, một nước có công nghệ khoan tuần hoàn ngược ở trình độ rất cao

Hình 2-6: Máy khoan THN WWR25 đang thi công cụm giếng quan trắc tại

Trà Vinh (Ảnh Trần Văn Chung - 2000) Trong khuôn khổ dự án “Nghiên cứu nước dưới đất Đồng bằng sông Cửu Long” do chính phủ Vương quốc Hà Lan tài trợ thông qua quỹ MILIEV, Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Nam cùng với Công ty tư vấn Haskoning đã nhập về bộ máy khoan Drillcon WWR/25/TM do Hà Lan sản xuất, với mục đích thi công 2 giếng khoan thuộc đề án Quan trắc Quốc gia động thái nước dưới đất khu vực Đồng bằng Nam Bộ (Hình 2-6) Giếng quan trắc này có 7 cột ống chống nhưng được đặt trong một lỗ khoan duy nhất, loại kết cấu này chưa từng có trước đây ở Việt Nam Giếng này được thi công trong một thời gian ngắn kỷ lục chưa đầy 1 tháng vào năm 2000 Cột ống gồm 7 tầng ống D60mm song song được chống

xuống giếng hoàn hảo, đánh dấu một kỷ lục về thời gian và chất lượng thi công một công trình giếng lớn cả về đường kính và chiều sâu (Hình 2-7)

Sau khi hoàn thành các công trình giếng quan trắc, Liên đoàn ĐCCT Miền Nam đã áp dụng công nghệ này trong việc thi công các giếng khoan khai thác nước với quy mô công nghiệp Hàng loạt các công trình đã được thi công như các giếng khoan thuộc Công ty Bia Việt Nam (Hình 2-8), Công ty nước khoáng La Vie, Công ty Bia Sài Gòn, các bãi giếng thuộc Công ty Khai thác và Xử lý nước ngầm TP, các giếng khai thác nước thuộc các Công ty cấp nước các tỉnh đồng bằng Nam Bộ như Tiền Giang, Long An, Đồng Tháp, Bạc Liêu, Cà Mau, Sóc Trăng, Trà Vinh Các công trình này là những sản phẩm có chất lượng và hiệu quả kinh tế cao, đã chứng minh một cách hùng hồn tính ưu việt của công nghệ tuần hoàn ngược trong khoan các giếng khai thác nước quy mô lớn, góp phần cung cấp nước sạch cho sản xuất và sinh hoạt của nhân dân trong khu vực

ĐCTV-2.2 Khoan giếng khai thác nước đường kính lớn

Đầu năm 2000 Liên đoàn Địa chất Thủy văn - Địa chất Công trình Miền Nam đã dùng máy này thi công cho Nhà máy Bia Việt Nam một giếng khoan khai thác nước

với thời gian 7 ngày cùng chất lượng thi công giếng tốt nhất lúc đó có thể có được

BẢN VẼ HỒN CƠNG LỖ KHOAN TRẠM QUAN TRẮC SỐ Q401

ĐỀ ÁN: MẠNG QUAN TRẮC QUỐC GIA ĐỘNG THÁI NƯỚC DƯỚI ĐẤT ĐỒNG BẰNG NAM BỘ

Vị trí: Thị trấn Kiên Lương, tỉnh Kiên Giang

269 275 282

250 256

193 201 282 211 215

3 9 12

60 70 74

Φ K 50 0÷115

2 5

3 1

3 5

140 146 155 161 165

222 232

175 185

91 101

43 53

18 23

3 9 12

Hình 2-7: Bản vẽ hoàn công giếng quan trắc nhiều tầng

Hình 2-8: Máy khoan WWR25 đang thi công giếng khoan khai thác nước tại Công

ty Bia Việt Nam (ảnh Trần Văn Chung, 2000) Từ thành công của việc áp dụng công nghệ tuần hoàn ngược vào sản xuất và nhu cầu thực tế, Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Nam đã nghiên cứu chuyển đổi các máy khoan cũ của Nga sử dụng công nghệ mới

Hình 2-9: Máy khoan cải tạo theo công nghệ THN đang thi công tại Bạc Liêu

(ảnh Rob Warren, 2004)

Cho đến nay việc chuyển đổi các máy khoan đã đưa lại hiệu quả rất cao, có 3 máy được chuyển đổi đã khoan được 47 giếng cấp nước công nghiệp quy mô lớn, trong số đó có một số giếng đạt lưu lượng trên 200 mét khối/giờ, nhiều giếng đạt trên 100 mét khối /giờ (Hình 2-9), hiệu quả khai thác vượt trội so với công nghệ tuần hoàn thuận Việc cải tạo chuyển đổi các máy khoan cũ sử dụng công nghệ tuần hoàn ngược tại Liên đoàn đã đem lại lợi ích kinh tế - kỹ thuật to

lớn

CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA CÔNG NGHỆ KHOAN TUẦN

HOÀN NGƯỢC Ở ĐỒNG BẰNG NAM BỘ 3.1 Thống kê các giếng khoan đã được thi công bằng công nghệ khoan tuần hoàn ngược ở Đồng bằng Nam Bộ

Một số công trình khoan chủ yếu được thi công bằng công nghệ khoan tuần hoàn ngược trong những năm qua được thống kê trong Bảng 3-1

Bảng 3-1: Các công trình khoan chủ yếu được thi công bằng công nghệ khoan

tuần hoàn ngược (nguồn: Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Nam)

Số

TT hiệu giếng Ký Vị trí giếng (Tỉnh) Chiều sâu giếng, m

Lưu lượng khai thác, m3/h

Thời gian thực hiện, ngày

công bằng công nghệ khoan THT trong cùng khu vực (G15, G13, G20, G19, 1) Các công trình này được chọn để phân tích, so sánh vì có cùng điều kiện thi công và quy mô giếng khai thác và cùng được Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Nam thi công

G15-3.2.1 So sánh, đánh giá về thời gian thi công công trình

3.2.1.1 Khoan tuần hoàn thuận

Thời gian thi công các giếng khoan bằng công nghệ THT được thể hiện

trên Hình 3-1

Hình 3-1: Thời gian thi công các giếng khoan THT được khảo sát

Hình 3-1 cho thấy thời gian thi công các giếng bằng công nghệ THT dao động trong khoảng từ 28 đến 42 ngày tùy thuộc vào chiều sâu giếng, trung bình là 33,4 ngày

3.2.1.2 Khoan tuần hoàn ngược

Khảo sát các giếng khoan bằng công nghệ THN trong cùng khu vực cho thấy thời gian thi công các giếng dao động trong khoảng từ 15 đến 24 ngày, trung bình là 18,6 ngày Biểu đồ thời gian thi công các giếng THN được thể hiện trên Hình 3-2

Hình 3-2: Thời gian thi công bằng công nghệ THN

3.2.1.3 Phân tích nguyên nhân

Khi sử dụng công nghệ tuần hoàn thuận để khoan các giếng khai thác nước đường kính lớn, khả năng vận chuyển mùn khoan của máy bơm bùn là rất khó khăn do lưu lượng của máy bơm hiện đang sử dụng rất nhỏ (trung bình là 350l/phút, đặc biệt khi lượng mùn tăng lên nhiều Để khắc phục nhược điểm này, các đơn vị thi công thường áp dụng hai giải pháp: thứ nhất, khoan mở rộng đường kính thành nhiều cấp khác nhau, với mục đích nhằm làm giảm lượng mùn khoan trong một lần khoan, và thứ hai là gia tăng tỷ trọng và độ nhớt của dung dịch khoan bằng cách pha thêm nhiều bột sét bentonite

Giải pháp thứ nhất sẽ kéo dài thời gian thi công do phải khoan nhiều lần trên cùng một chiều sâu cần khoan Giải pháp thứ hai sẽ tạo nên hiệu ứng "skin", trên thành lỗ khoan sẽ tạo nên một lớp vỏ sét dày, dung dịch sét bentonite sẽ đi sâu vào tầng chứa nước và đông kết thành keo Vì vậy, sau khi kết thúc chống ống giếng, việc làm sạch dung dịch sét để khai thông tầng chứa nước thường khó khăn, phức tạp, thông thường phải dùng nhiều biện pháp xử lýù từ các biện pháp

cơ học như bơm bằng bơm bùn, sục giếng bằng máy ép khí, múc trào, sục pít

tông đến biện pháp hóa học như dùng phụ gia hòa tan sét, v.v Những biện pháp đó có tác dụng tốt nhưng cũng sinh ra nguy cơ cao gây hư hỏng ống lọc giếng và cả ống chống giếng Có nhiều công trình sau khi áp dụng tất cả các biện pháp xử lý nêu trên vẫn không đạt được kết quả như mong muốn, khả năng đánh giá các thông số của tầng chứa nước bị hạn chế Vì vậy, thời gian thi công thường

bị kéo dài

Khi sử dụng công nghệ khoan tuần hoàn ngược, các nhược điểm nêu trên hầu như được khắc phục hoàn toàn Tốc độ vận chuyển mùn khoan bên trong cần khoan là rất cao, do đó lỗ khoan luôn luôn được làm sạch tối ưu Ngoài ra, việc sử dụng dung dịch khoan chủ yếu là nước lã nên các tầng chứa nước rất ít bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng "skin" trong quá trình khoan, tiết kiệm rất nhiều thời gian và các chi phí khác trong giai đoạn súc rửa giếng, giảm tổng chi phí thời gian thi công của cả công trình

3.2.2 So sánh đánh giá lưu lượng, mực hạ thấp các giếng khoan

Hình 3-3 Lưu lượng khai thác của các giếng khảo sát Số liệu thống kê về lưu lượng khai thác của các giếng khoan khảo sát thể

hiện trên Hình 3-3 Lưu lượng khai thác bình quân của các giếng khoan THT là 76,4m3/h trong khi lưu lượng khai thác bình quân của các giếng khoan công nghệ THN là 126m3/h, tăng khoảng 1,65 lần

Mức độ hạ thấp mực nước khi bơm cũng là một chỉ số quan trọng trong việc đánh giá hiệu quả kinh tế của giếng khoan Số liệu thống kê của Liên đoàn về mức độ hạ thấp của các giếng khảo sát thể hiện trên Hình 3-4

Hình 3-4: Mực hạ thấp của các giếng khảo sát Số liệu khảo sát cho thấy rằng mực hạ thấp của các giếng khoan THT là 17,56m và của các giếng khoan THN là 10,16m, giảm được 7,4m

3.2.3 Đánh giá chỉ tiêu kinh tế giếng khoan khai thác trong dự án đầu tư

Ứng dụng công nghệ mới làm giảm đáng kể giá thành khoan, giá đầu tư ban đầu cho giếng và giá khai thác nước sau đó Khảo sát một số chỉ tiêu giá từ thống kê các công trình trong những năm qua để làm rõ hiệu quả của công nghệ khoan tuần hoàn ngược Giá khảo sát ở đây là giá trị quyết toán công trình tính trên 1 mét khoan và giá trị quyết toán công trình tính trên 1 mét khối lưu lượng

giếng trong 1 giờ bơm Giá mét khoan vẫn được các nhà kinh tế tính đến từ trước đến nay nhưng giá 1 mét khối lưu lượng giếng trong 1 giờ bơm thì chưa được xem xét Khảo sát này là sự xem xét 2 loại giá để có một cách nhìn toàn diện đối với công nghệ mới

3.2.3.1 Giá thành đầu tư

Khảo sát 5 công trình công giếng cấp nước bằng công nghệ khoan tuần hoàn thuận như đã nói trên cho thấy rằng giá thành đầu tư cho một mét khoan đã được tính toán và thực hiện từ lâu và đã tiến đến mức cân bằng hợp lý Giá trung bình 1 mét giếng là 1.222.000 đồng, tương đối thấp trong bối cảnh thị trường hiện nay Trong khi đó, giá trung bình 1 mét giếng khoan theo công nghệ THN là 2.488.000 đồng, cao bằng 2 lần giá một mét giếng khoan thi công bằng công nghệ tuần hoàn thuận

Giá thành đầu tư cho một mét khối lưu lượng nước bơm lên từ giếng là chỉ số trước đây chưa hề được quan tâm Khi tính giá thành đầu tư 1 mét khối công suất giếng sẽ có cái nhìn đúng hơn về hiệu quả của công nghệ mới so với công nghệ cũ Các số liệu thống kê cho thấy giá trung bình 1 m3 lưu lượng giếng theo công nghệ THT là 6.750.000 đồng, trong khi đó giá trung bình 1 m3 lưu lượng giếng theo công nghệ THN là 3.244.000 đồng

3.2.3.2 Kinh tế đầu tư giếng

Khảo sát 5 giếng khoan thi công bằng công nghệ tuần hoàn ngược đã được thi công có công suất tổng cộng là 630m3/h Tiết kiệm đầu tư trung bình mỗi m3/h là: 6.750.000 đồng - 3.244.000 đồng = 3.506.000 đồng Tổng tiết kiệm cho chủ đầu tư từ khi ứng dụng công nghệ thi công khoan tuần hoàn ngược cho đến nay là: 3.506.000 x 630 = 2.208.780.000đồng

Để tính hiệu quả khai thác giếng sử dụng số liệu của máy bơm SP – 120 -

4 của hãng Grundfos Đan Mạch Với công suất bơm 120 m3/h, hạ thấp 7,4 m (mức

chênh hạ thấp giữa giếng THN và giếng THT), chế độ bơm được tính là 20 giờ/ngày, 365 ngày/năm, giá điện được tính là 1000 đồng/kWh Với tổng lưu lượng đã bàn giao là 630 m3/h, mỗi năm khối lượng nước bơm lên là 4.599.000

m3 Chi phí tiền điện để bơm 1 m3 nước trong điều kiện trên là 54,7 đồng/m3

Bảng 3-2: Tiết kiệm chi phí khai thác

Ký

C Công suất bơm của các giếng THN (m3/h) 120 Thống kê

D Mức chênh lệch hạ thấp giữa các giếng THN và THT (m) 7,4 Hạ thấp BQ thấp hơn THT

E

Tiêu thụ điện năng cho bơm 1 m3

nước với thông số ở A, B, C và D,

(kwh/m3)

0,0547 Tra cứu thông số Grundfos

G Tổng lượng nước bơm của 5 giếng THN (m3/h) 630m3/h Thống kê

H Tổng lượng nước bơm 1 năm của 5 giếng THN (m3/h) 4.599.000m3 F*G

I Chi phí tiền điện cho 1 m3(VND) 54,70 E*1000đ

J

Tổng chi phí tiền điện tiết kiệm 1

năm từ sự chênh lệch mực hạ

3.2.4 Kết luận

Các số liệu thống kê và kết quả phân tích, so sánh cho thấy rằng khi áp dụng công nghệ THN vào khoan các giếng khai thác nước ngầm hiệu quả kinh tế là khá cao so với khi thi công các giếng bằng công nghệ THT Nguyên nhân chủ yếu là do các ưu điểm về công nghệ mà giếng khoan sẽ cho lưu lượng lớn nhất với mực hạ thấp nhỏ nhất trong khả năng cung cấp của tầng chứa nước Điều này dẫn đến chi phí khai thác nước giảm đáng kể vì vậy tăng hiệu quả đầu tư