Tài liệu Thiết kế giếng khoan nước docx

Đồ án môn học Thiết kế cấu trúc giếng khoan nước
Sinh viên: Phạm Ngọc Phụng Lớp: ĐCCT K51
1
Đồ án môn học Thiết kế cấu trúc giếng khoan nước
Sinh viên: Phạm Ngọc Phụng Lớp: ĐCCT K51
2
Đồ án môn học Thiết kế cấu trúc giếng khoan nước
LỜI NÓI ĐẦU
Khoan khai thác nước 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 nước mà em thiết kế là lỗ khoan đã xác định rõ vị trí không gian, cấu tạo
tầng chứa nước như cấu trúc địa chất mà lỗ khoan khoan qua. Qua đó đánh giá
trữ lượng khai thác theo yêu cầu để phục vụ đắc lực cho nhiệm vụ khai thác
nước 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.
Sinh viên: Phạm Ngọc Phụng Lớp: ĐCCT K51
3
Đồ án môn học Thiết kế cấu trúc giếng khoan nước
CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ PHƯƠNG 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 nước có đường kính Φ219 ÷ 114mm. Đây
là giếng sử dụng lâu dài vì vậy khi thi công phải đảm bảo chất lượng kỹ thuật.
Chèn sỏi xung quanh ống lọc bơm thổi rửa sạch sử lý nước tốt đảm bảo cho nhu
cầu sinh hoạt công nghiệp.
- Yêu cầu đảm bảo đúng tiến độ, đúng kỹ thuật
- Đảm bảo lưu lượng, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong suốt
thời gian thi công.
CHƯƠNG II. THIẾT KẾ CẤU TRÚC GIẾNG,
CẤU TRÚC ỐNG CHỐNG, ỐNG LỌC.
1. Chọn phương pháp khoan.
Đây là một giếng khoan có đường kính Φ219 ÷ 114mm.
- Căn cứ vào cột địa tầng thực tế chiều sâu giếng khoan.
Sinh viên: Phạm Ngọc Phụng Lớp: ĐCCT K51
4
Đồ án môn học Thiết kế cấu trúc giếng khoan nước
- Căn cứ vào máy móc thiết bị có sẵn ở trong công ty ta chọn phương
pháp khoan xoay bằng khoan Rôto và chọn máy khoan XY42.
2. Yêu cầu đối với cấu trúc
- Căn cứ vào phương án khoan cấu trúc địa tầng: Lưu lượng khai thác ở
đây ta chọn ống chống có đường kính Φ114mm dầy 4mm.
3. Cơ sở thiết kế cấu trúc.
- Dựa vào cột địa tầng thực tế: Hệ tầng đề tứ Q
I.
: Q
II
- Dựa vào chiều sâu của giếng 70m
- Đường kính ống lọc ống khai thác phù hợp với 36m

3
/h của máy bơm hút
nước.
Ta có: Đường kính khoan theo cấu trúc như sau:
Từ 0m÷36m đường kính khoan Φ219m.
Từ 36m÷70 đường kính khoan Φ114.
4. Chọn máy bơm:
- Căn cứ vào lưu lượng khai thác ta chọn máy bơm điện chìm trong bảng.
Bơm thổi rửa lỗ khoan bằng máy nén khí.
- Lưu lượng Q = 36m
3
/h
- Xác định thông số cơ bản của cấu trúc.
+ Chiều sâu của giếng phụ thuộc vào độ sâu lớn nhất của tầng chứa nước đặt
ống khai thác.
+ Phần nhận nước của giếng phụ thuộc vào phần có độ thấm nước lớn
nhất (phần này được thiết kế cấu trúc ống lọc)
+ Đường kính ống khai thác: Phụ thuộc vào đường kính của máy bơm khai
thác.
5. Thiết kế ống lọc
a. Chọn chiều dài và đường kính ống lọc
- Căn cứ vào lưu lượng yêu cầu khai thác 36m
3
/h
- Căn cứ vào đường kính máy bơm hút nước trong giếng
- Căn cứ vào cột địa tầng thực tế: Ta lấy nước tại 2 tầng.
Tầng sạn sỏi và tầng sạn cát hạt thô (từ 37m ÷ 46m)
Sinh viên: Phạm Ngọc Phụng Lớp: ĐCCT K51
5
Đồ án môn học Thiết kế cấu trúc giếng khoan nước

Chọn ống lắng: Đề phòng các vật liệu cơ học có thể vào giếng khoan và
lắng xuống đáy giếng. Ta chọn kích thước ống lắng như sau: Chiều dài là 4m
đường 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 lượng lỗ theo hàng: 34 lỗ
- Số lượng 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 thước hạt sỏi đổ xuống lỗ khoan 2-8mm
lượng sỏi đổ vào chiếm 60% tương ứng với các phần tử đất đá vậy ta chọn ống lọc:
ø 114 là hợp lý.
6. Chọn đường kính ống khai thác.
- Căn cứ vào lưu lượng khai thác yêu cầu đường kính ngoài của máy bơm.
Ta chọn đường kính ống lọc và ống khai thác.
Với đường kính ống lọc là 114mm.
7. Cấu trúc giếng khoan khai thác.
* Mô tả cấu trúc giếng khoan.
Từ 0,0m ÷ 35m đường kính lỗ khoan là 219mm chống ống đường kính
36,5m.
Từ 35m ÷70m Đường kính lỗ khoan là 114m
Chống ống 114mm trám sét khô viên
Chống ống lọc 10m.
ống lắng 4m
Sinh viên: Phạm Ngọc Phụng Lớp: ĐCCT K51
6
Đồ án môn học Thiết kế cấu trúc giếng khoan nước

Cấu trúc lỗ khoan, ống chống và ống lọc khoan khai thác
CHIỀ
U DÀY
CỘT
CHÂN
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
Sạn sỏi, cuội
Φ219

Sinh viên: Phạm Ngọc Phụng Lớp: ĐCCT K51
7
Đồ án môn học Thiết kế cấu trúc giếng khoan nước
46
70
9
24
Cuội sỏi

Φ114
CHƯƠNG 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 đường kính khai thác.
- Ta chọn phương 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 lưỡi khoan (hợp kim và kim cương).
2. Dụng cụ đi kèm
- Dùng cần Φ50
- Ống chống Φ 219, Φ 114
- Ống lọc quấn lưới Φ 114,
- Ống lắng Φ 114
- Dụng cụ cứu chữa sự cố đi kèm
Sinh viên: Phạm Ngọc Phụng Lớp: ĐCCT K51
8
Đồ án môn học Thiết kế cấu trúc giếng khoan nước
CHƯƠNG IV
QUY TRÌNH KỸ THUẬT KHOAN.
- Khoan mở lỗ.
Trước khi khoan mở lỗ cần phải kiểm tra lại góc phương vị và độ lệch của
cần chủ động.
+ Đào một hố có kích thước 0,5 x 0,5m
+ Áp lực đóng nhỏ bằng 1/2 áp lực tính toán
+ Tốc độ vòng quay số 1
+ Lưu lượng nước rửa: Q= 80 ÷ 90 l/p’
+ Khoan một đoạn L = 6m
- Khoan 2 cấp đường kính: Φ 219, Φ 114
- Dùng Choòng cánh để khoan đất: Từ 0,0m ÷ 37,0m

+ Các thông số chế độ khoan áp dụng khoan qua tầng cát, cuộn sỏi được sử
dụng.
Theo bảng
P cho phép N (V/P) V(m/s)
Choòng cánh 50 ÷ 100 150 ÷ 200 0,25 ÷ 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: Đường kính của choòng
+ Áp lực xác định cho 2 cấp tương ứng
Theo công thức P = p.D = 50 x 21,9 = 1.095kg
* Tốc độ vòng quay của dụng cụ
* Lưu lượng nước rửa
Sinh viên: Phạm Ngọc Phụng Lớp: ĐCCT K51
9
Đồ án môn học Thiết kế cấu trúc giếng khoan nước
+ Trọng khoan phá đáy lượng nước rửa rất quan trọng nếu không V
CH
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 ÷ 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: Đường kính choòng: cm
Lấy V - 0,23 m/s trong trường hợp V nhỏ thì cần phải giảm tác dụng và
rửa giếng một cách định kỳ.
(1) Q: Cần thiết được xác định theo V
Q= 0,785 (D
2
- d
2
) V
Trong đó Q: l/s
V: dm/s
D: φ lỗ khoan: dm
D: φ cần khoan: dm
Q
CT
= 0,755 (2,19
2
- 0,73
2
) x 2,0 = 6,7 l/s
Thông thường sử dụng Q = Q
Max
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 lượng,
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:
Thông số Giá trị
Tỷ trọng: γ 1,1 ÷ 1,29/cm
3
Sinh viên: Phạm Ngọc Phụng Lớp: ĐCCT K51
10
Đồ án môn học Thiết kế cấu trúc giếng khoan nước
Độ khớp: T xo ÷ 25 s
ứng xuất trượt tĩnh : θ
X0 ÷ 40 MG/cm
2
Độ thải nước B 10 ÷ 25 cm
3
/30’
Độ lắng ngày đêm: β ≤ 4%
Độ ổn định: C 0,02
Độ dày vỏ sét: K
≤3mm
Hàm lượng cát: π ≤4%
Tính toán lượng để sản xuất dung dịch
- Tổng lượng nước để sản xuất dung dịch cho 1m
3
dung dịch (Dùng
nước ngọt)
δ
s
- δ
d
V=

–––––– T/m
3
δ
s
- δ
n
Trong đó:
δ
s
: Trọng lượng riêng của sét khô (2,3 ÷ 2,69/cm
3
)
δ
d
: Trọng lượng riêng của dung dịch (1,1 ÷ 1,29/cm
3
)
δ
n:
: Trọng lượng riêng của nước (19/cm
3
)
(2,6 - 1,2)
V= ( 2,6 - 1) = 0,88m
3
Lượng sét cho 1m
3
dung dịch T/m
3
δ

s
(δ
d
-

δ
n
) 2,6 ( 1,2 - 1)
V= ––––––––– = –––––––––– = 0,32
δ
s
- δ
n
(2,6 - 1)
- Lượng dung dịch sử dụng cho giếng khoan:
V = KV
LK
.
Trong đó: V: Lượng dung dịch cần sản xuất: m
3
.
V
LK
: 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 (D
1
2
x L

1
+ D
2
2
x L
2
2
).
Vậy để thi công giếng khoan ta cần:
+ Sét khô: 29,28m
3
dd x 0,32 = 9,37 tấn.
Sinh viên: Phạm Ngọc Phụng Lớp: ĐCCT K51
11
Đồ án môn học Thiết kế cấu trúc giếng khoan nước
+ Lượng nước đi điều chế: 29,28 x 0,88 = 25,77m
3
.
+ Dùng hoá phẩm đi điều chế dung dịch: Xôđa Na
2
, CO
3
, sút NaOH.
CHƯƠNG V
KẾT CẤU GIẾNG KHAI THÁC, KỸ THUẬT AN TOÀN.
Công tác này được thực hiện sau khi khoan đủ chiều sâu, đường kính thiết
kế.
I. CÔNG TÁC CHỐNG ỐNG.
Được tiến hành như 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 lưu ý.
 Bề mặt tiếp xúc giữa các ống phải thật bằng phẳng và được sang
phanh.
 Xếp sắp thứ tự ống, thả xuống lỗ khoan tính từ dưới lên.
+ Kiểm tra lại độ thẳng đứng của tháp, sự hoạt động của tời, dây cáp,
chống nâng, thả
II. PHƯƠNG PHÁP PHỤC HỒI ĐỘ THẢI NƯỚC, GỌI DÒNG VÀ
CHÈN SỎI, SÉT.
1- Mục đích: Giảm tỷ trọng: Giảm γ, giảm chiều cao cột chất lỏng, xử lý
vùng cận đáy giếng.
2- Phương pháp: có 3 phương pháp:
+ Phương pháp thổi đồng tâm.
+ Phương pháp thổi vòng xuyến (thổi song song)
+ Phương pháp thổi tràn.
3- Phương pháp chèn sỏi
a- Chọn sỏi: Dựa trên cơ sở δ < d
60
Sinh viên: Phạm Ngọc Phụng Lớp: ĐCCT K51
12
Đồ án môn học Thiết kế cấu trúc giếng khoan nước
Đường kính các hạt chiếm 60% lượng đổ vào tương ứng với đường 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 nước lã qua vòng, vòng xuyến của giếng khoan. Trong
quá trình này ta đồng thời chèn sỏi.
Lưu ý đổ từ từ.

c- Lượng sỏi cần thiết để chèn.
V= (V
LK
- V
ôL
)α
Trong đó: V: Thể tích sỏi
V
LK
: Thể tích của lỗ khoan đến đoạn cần chèn
V
ôL:
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 người 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 trường đều phải học tập quy trình,
quy phạm về an toàn lao động theo định kỳ.
- Công tác kiểm tra, bảo dưỡng, vận hành máy móc thiết bị phải đúng quy
trình kỹ thuật.
- Trong quá trình khoan, kíp trưởng phải thường xuyên theo dõi tiến độ
khoan, tình trạng máy móc, tình trạng lỗ khoan, phát hiện những bất bình
thường, để kịp thời xử lý.
- Các dụng cụ khoan phải để đúng nơi quy định, các bộ phận truyền động
của máy móc phải được che chắn tốt, đảm bảo an toàn, khoan trường phải sạch
sẽ.
- Hệ thống chiếu sáng phải lắp đúng quy định, đủ ánh sáng, không chói
mắt công nhân trong khi làm việc.

Sinh viên: Phạm Ngọc Phụng Lớp: ĐCCT K51
13
Đồ án môn học Thiết kế cấu trúc giếng khoan nước
KẾT LUẬN
Qua quá trình học tập và nỗ lực của bản thân, dưới sự hướng dẫn của thầy
giáo : Khai thác nước tầng đệ tứ: Mục đích cung cấp nước sinh hoạt cho nhân
dân.
Trong bản đồ án này tôi đã viết lên được toàn bộ nội dung của phương
pháp khoan xoay bằng Rôto để khai thác nước có đường kính giếng tương đối
lớn, chiều sâu trung bình.
- Phương pháp làm sạch giếng khoan, vùng cận đấy giếng bằng bơm ép
nước và phương 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 nước.
Tôi kính mong được 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.
Sinh viên: Phạm Ngọc Phụng Lớp: ĐCCT K51
14