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

Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------------------

TRẦN VĂN CHUNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ KHOAN TUẦN
HOÀN NGƯC 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 naêm 2007


ii

CÔNG TRÌNH NÀY ĐƯC 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 só được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 15 tháng 8 năm 2007


iii

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
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 só đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)


iv

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.


v

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.


vi

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.


vii

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 
CHƯƠNG 1. SƠ LƯC 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 NGƯC
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 NGƯC 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 Boä ...................................................................................23 


viii

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 NGƯC PHÙ HP 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 


ix

CHƯƠNG 5. XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ KHOAN CÁC GIẾNG
KHAI THÁC NƯỚC QUY MÔ CÔNG NGHIỆP BẰNG CÔNG NGHỆ TUẦN
HOÀN NGƯC........................................................................................................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 ngược50 
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


1

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 tónh 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


2

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 nghóa 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 ĐCTVĐCCT miền Nam trong những năm qua bằng cả hai công nghệ để khẳng định tính
hiệu quả của công nghệ THN.

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 Boä.


3

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


4

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 nghóa khoa học và thực tiễn của đề tài
7.1 Ý nghóa 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 nghóa 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 lónh vực cấp nước.

5

CHƯƠNG 1. SƠ LƯC 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” vó 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, Vónh 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:
1.2.1. Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Pleistocen thượng (qp3)
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 Nghóa (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.

6

Sơ đồ vị trí địa lý vùng đồng bằng Nam Boọ

Bình Phớc

tây ninh
Bình Dơng
Đồng Nai
thủ dầu một

t.p.hồ chí minh

biên hòa

Long An
châu đốc

đồng Tháp
An Giang

tân an

bà rịa vũng tàu

cao lÃnh

Tiền Giang

hà tiên

gò công
long xuyên

mỹ tho

bến tre
cần thơ

rạch giá

vĩnh long

trà vinh
Kiên Giang

Hậu Giang
Vị Thanh

sóc trăng

bạc liêu

Cà mau

Hỡnh 1-1: Sụ ủo vũ trớ địa lý vùng đồng bằng Nam bộ


7

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


8

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.
1.2.3. Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Pleistocen hạ (qp1)
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 tónh 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.
1.2.4. Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Pliocen trung (n22)
Tầng chứa nước n22 phần lớn không lộ ra trên mặt, trừ một vài dải hẹp lộ
ra ở Minh Hưng, Chơn Thành, Phước Vónh (Đồng Nai), Bình Trưng, Biên Hoà.
Dưới sâu chúng phân bố rộng rãi nhưng không gặp tại một số nơi từ Bình Phước


9

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
tónh 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.
1.2.5. Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Pliocen hạ (n21)
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 tónh thường gặp 0,5 ÷ 1,5m, nhiều nơi mực nước cao hơn mặt đất.


10

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.
1.2.6. Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Miocen thượng (n13)
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 (Vónh 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
Vónh Long, Cà Mau. Mức độ chứa nước trung bình đến giàu. Mực nước tónh
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


11

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.


12

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KHOAN TUẦN HOÀN
NGƯC 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: 1БA15B, 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 Myõ,


13

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


14

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


15

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, YKC30 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 YPБ3AM 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 lónh 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.


16

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