thiet ke gieng khoan nuoc

§å ¸n m«n häc
khoan níc

Sinh viªn: Phạm Ngọc Phụng
§CCT K51

ThiÕt kÕ cÊu tróc giÕng

1

Líp:


§å ¸n m«n häc
khoan níc

Sinh viªn: Phạm Ngọc Phụng
§CCT K51

ThiÕt kÕ cÊu tróc giÕng

2

Líp:


Đồ án môn học
khoan nớc

Thiết kế cấu trúc giếng

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.

Sinh viên: Phm Ngc Phng
ĐCCT K51

3

Lớp:


Đồ án môn học
khoan nớc

Thiết kế cấu trúc giếng

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 219 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
Sinh viên: Phm Ngc Phng
ĐCCT K51

4

Lớp:


Đồ án môn học
Thiết kế cấu trúc giếng
khoan nớc

- 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 219 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 114mm
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 219m.
Từ 36mữ70 đờng kính khoan 114.
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
Sinh viên: Phm Ngc Phng
ĐCCT K51

5

Lớp:


Đồ án môn học
Thiết kế cấu trúc giếng
khoan nớc
- 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.
6
Sinh viên: Phm Ngc Phng
Lớp:
ĐCCT K51


Đồ án môn học
Thiết kế cấu trúc giếng
khoan nớc
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
Sinh viên: Phm Ngc Phng
ĐCCT K51

7

Lớp:


Đồ án môn học
khoan nớc

Thiết kế cấu trúc giếng
219

Lớp phủ
2

2
sét mầu
xanh sám

6

13

22

4

7

Cát
hạt
mịn
và
hạt trung

9

Sét mầu
xanh xám
dẻo

Sạn cát hạt
thô
37

46

15

9

Sạn
cuội

sỏi,
114

Cuội sỏi
70

24

Chơng III
Chọn thiết bị và dụng cụ khoan
Sinh viên: Phm Ngc Phng
ĐCCT K51

8

Lớp:


Đồ án môn học
khoan nớc

Thiết kế cấu trúc giếng

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 50
- ống chống 219, 114
- ống lọc quấn lới 114,
- ống lắng 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: 219, 114
Sinh viên: Phm Ngc Phng
ĐCCT K51

9

Lớp:


Đồ án môn học

Thiết kế cấu trúc giếng
khoan nớc
- 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

Choòng cánh

P cho phép
50 ữ 100

N (V/P)
150 ữ 200

V(m/s)
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/PSinh viên: Phm Ngc Phng
ĐCCT K51

10

Lớp:


Đồ án môn học
khoan nớc

Thiết kế cấu trúc giếng
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: lỗ khoan: dm
D: 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:
Thông số
Tỷ trọng:
Độ khớp: T
ứng xuất trợt tĩnh :
Độ thải nớc B
Độ lắng ngày đêm:
Độ ổn định: C
Độ dày vỏ sét: K
Hàm lợng cát:
Sinh viên: Phm Ngc Phng
ĐCCT K51

Giá trị
1,1 ữ 1,29/cm3
xo ữ 25 s

X0 ữ 40 MG/cm2
10 ữ 25 cm3/30
4%
0,02
3mm
4%
11

Lớp:


Đồ án môn học
Thiết kế cấu trúc giếng
khoan nớc
Tính toán lợng để sản xuất dung dịch
- Tổng lợng nớc để sản xuất dung dịch cho 1m 3 dung
dịch (Dùng nớc ngọt)
s- d
V=

T/m3


s - n

Trong đó:
s: Trọng lợng riêng của sét khô (2,3 ữ 2,69/cm3)
d: Trọng lợng riêng của dung dịch (1,1 ữ 1,29/cm3)
n:: 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
s(d - n) 2,6 ( 1,2 - 1)
V= = = 0,32
s - n

(2,6 - 1)

- Lợng dung dịch sử dụng cho giếng khoan:
V = KVLK.
V: Lợng dung dịch cần sản xuất: m3.

Trong đó:

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.

Sinh viên: Phm Ngc Phng
ĐCCT K51

12

Lớp:


Đồ án môn học
Thiết kế cấu trúc giếng
khoan nớc
+ 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.

1- Mục đích: Giảm tỷ trọng: Giảm , giảm chiều cao cột
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
Sinh viên: Phm Ngc Phng 13
ĐCCT K51

Lớp:


Đồ án môn học
Thiết kế cấu trúc giếng
khoan nớc
a- Chọn sỏi: Dựa trên cơ sở < d60
Đờng kính các hạt chiếm 60% lợng đổ vào tơng ứng với đờng 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)
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

: Hệ số lấy = 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.

Sinh viên: Phm Ngc Phng
ĐCCT K51

14

Lớp:


Đồ án môn học
Thiết kế cấu trúc giếng
khoan nớc
- 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 đờng kính giếng tơng đối lớn, chiều sâu trung bình.

Sinh viên: Phm Ngc Phng
ĐCCT K51

15

Lớp:


Đồ án môn học
Thiết kế cấu trúc giếng
khoan nớc
- 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.

Sinh viên: Phm Ngc Phng
ĐCCT K51

16

Lớp: