Dung dịch khoan ''quyết định” sự thành công của quá trình khoan định hướng HDD

Dung dịch khoan ''quyết định” sự thành công của quá trình khoan định hướng HDD

Thời thế đã thay đổi và các nhà thầu giờ đây nhận ra tầm quan trọng của bùn khoan.

Jim Watland đã làm việc trong ngành khoan định hướng ngang (HDD) được 26 năm. Nhưng ông thừa nhận rằng phải đến vài năm trước, ông mới nhận ra tầm quan trọng của dung dịch khoan.

Sau khi “học được cách khó”, như anh ấy nói, khoan chủ yếu bằng nước và đôi khi pha một chút polymer, anh ấy đã áp dụng các phương pháp khoan dung dịch hiện đại.

Kết quả là ngày đêm cho 15 nhóm khoan định hướng ngang HDD mà ông giám sát với tư cách là giám đốc hoạt động của Dakota Utility Contractors, một công ty có trụ sở tại Texas chuyên lắp đặt hệ thống tiện ích và đường ống ở nhiều bang.

“So với 10 năm trước, tôi có thể sử dụng máy khoan định hướng ngang cùng kích thước và khoan đường kính thêm 500 ft hoặc thêm 10 inch vì chúng tôi đã học cách sử dụng các sản phẩm dung dịch khoan sẵn có cho mình,” anh nói.

Kinh nghiệm của Watland không phải là hiếm. Dung dịch khoan, thường được gọi là "bùn", được một số người đánh giá thấp và có thể được xem là phức tạp.

Đây có lẽ không phải là một bất ngờ lớn. Mặc dù khoan ngang định hướng HDD đã xuất hiện được vài thập kỷ, nhưng nó không thực sự phát triển như một kỹ thuật xây dựng dưới lòng đất cho đến khoảng năm 1990. Dung dịch khoan được sử dụng trong các ứng dụng khoan định hướng HDD vào thời điểm đó được thiết kế để khoan thẳng đứng. Đầu những năm 1990 chứng kiến ​​sự ra đời của dung dịch khoan được phát triển cho khoan định hướng ngang HDD, nhưng phải mất một thời gian để chúng bắt kịp.

Chuyên gia về dung dịch khoan Frank Canon cho biết: “Chúng tôi đã trải qua một quá trình học tập to lớn trong suốt những năm 1990. “Ví dụ, hầu hết các nhà thầu chỉ sử dụng nước. Thông qua các cuộc trình diễn trên đường, trường học và hội thảo, các nhà thầu bắt đầu sử dụng dung dịch bentonite và sau đó là phụ gia polyme ”.

Canon được coi là thứ của một chuyên gia về dung dịch khoan sau 40 năm sự nghiệp tại Baroid Industrial Drilling Products và bằng cách xây dựng mối quan hệ bền chặt với Vermeer. Sau khi nghỉ hưu vào năm 2015, ông thành lập một công ty tư vấn, Frank Canon LLC, và vẫn hoạt động trong ngành công nghiệp khoan định hướng HDD.

Dung dịch khoan rất quan trọng để quá trình khoan định hướng thành công

Chất lỏng khoan phục vụ nhiều mục đích trong một lỗ khoan mà chỉ nước không thể thực hiện được, nhưng Canon cho rằng ba mục đích quan trọng nhất:

• Tạo sự ổn định cho lỗ khoan.
• Đình chỉ việc giâm cành, hoặc cành chiết.
• Tiến hành giâm cành ra khỏi hố.

Watland đồng ý rằng những điều này là quan trọng và nói rằng những gì nó có nghĩa là đối với các nhà thầu là bảo vệ các thanh khoan và các dụng cụ khác của hố sụt. Anh ấy đưa ra một ví dụ: Ở Texas, đội của anh ấy khoan đất sét rất nhiều. Đất sét phản ứng với nước bằng cách trương nở, có thể khiến dụng cụ bị kẹt. Chất phụ gia giúp ngăn chặn điều đó. Đó là một tình huống tương tự trên cát.

Ông nói: “Theo quan điểm của giáo dân, chúng tôi không muốn treo thanh của mình và chúng tôi muốn kéo sản phẩm trở lại mà không bị treo. “Vì vậy, đó là lý do tại sao bạn phải cắt bỏ những cành giâm đó.”

Mặc dù nó được gọi là bùn và các chất phụ gia trong đó được chú ý nhiều, nhưng dung dịch khoan chủ yếu là nước. Canon cho biết dung dịch khoan thường không có nhiều hơn 3 hoặc 4% phụ gia, thường là bentonit, polyme hoặc sự kết hợp của cả hai.

Ông nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kiểm tra hàm lượng canxi và độ pH của nước trang điểm. Dung dịch Bentonite và polyme có hiệu quả nhất khi độ pH từ 8,5 đến 9,5 trên thang pH. Tro soda có thể được sử dụng để điều chỉnh độ pH. Canxi ảnh hưởng đến độ cứng của nước, và nước quá cứng có thể làm giảm hiệu quả của các chất phụ gia. Canon cho biết hàm lượng canxi dưới 100 phần triệu được ưu tiên.

Độ pH và độ cứng là hai đặc tính cơ bản của dung dịch khoan. Các yếu tố khác mà nhà thầu cần lưu ý là: độ nhớt (độ dày chất lỏng), tỷ trọng (trọng lượng chất lỏng và hàm lượng chất rắn), tổn thất lọc và bánh chất lỏng (giúp tạo ra sự ổn định của lỗ khoan) và độ bền của gel (đặc tính huyền phù).

Biết nhu cầu về bùn khoan của bạn trước khi đấu thầu

Việc lựa chọn và quản lý dung dịch khoan là rất quan trọng đối với sự thành công của một lỗ khoan và quá trình này nên bắt đầu ngay cả trước khi đấu thầu một công việc.

Công nhân sẽ lấy nước ở đâu? Cần bao nhiêu dung dịch khoan để thực hiện công việc? Các điều kiện mặt đất là gì? Các yêu cầu đối với việc xử lý bùn là gì? Cách bãi thải gần nhất bao xa? Đây chỉ là một số câu hỏi nhà thầu cần trả lời trước khi nộp hồ sơ dự thầu.

Hậu quả của việc làm sai có thể rất đáng kể. Jon Heinen, giám đốc kinh doanh thương mại về đường ống tại Vermeer, cho biết dung dịch khoan có thể chiếm một nửa chi phí của nhà thầu khoan ngầm kéo ống HDD trong một số công việc và anh ấy biết các dự án mà nhà thầu đã bỏ đi vì việc xử lý bùn tỏ ra quá cồng kềnh.

“Vì các yêu cầu, công việc không có ý nghĩa kinh tế đối với công việc kinh doanh của họ,” anh nói. “Cách đó hai giờ đồng hồ là trạm đổ rác. Họ phải tăng gấp đôi trên các máy xúc chân không, và nếu hết chỗ trống, cả đoàn phải đợi cho đến khi chỗ trống quay trở lại công trường. ”

Watland cho biết việc xử lý bùn ngày càng trở nên “khó khăn hơn đối với tất cả các nhà thầu khoan ngầm HDD.” Người ta thường cho rằng bùn có thể được rải ở bên phải hoặc được xử lý theo cách khác thuận tiện hơn. Bây giờ điều đó hầu như chưa từng xảy ra, và thay vào đó các nhà thầu phải vận chuyển bùn khoan đến các bãi chôn lấp - thường là các cơ sở được phân loại đặc biệt cho chất thải nguy hại ít phổ biến hơn. Và các chủ dự án và chính phủ yêu cầu kê khai, biên lai và các tài liệu khác để chứng minh dung dịch khoan đã bị loại bỏ theo yêu cầu.

“Đó là công việc của tôi với tư cách là giám đốc vận hành - và tôi có bốn quản lý bên dưới, những người cũng giúp đỡ - để tìm ra nơi chúng ta sẽ lấy nước, chúng ta sẽ làm gì với bùn của chúng ta, chúng ta sẽ xử lý như thế nào nó và câu trả lời cho các câu hỏi khác, ”Watland nói.

Nhận biết bùn khoan

Khi nói đến việc lựa chọn dung dịch khoan cho một dự án, Canon và Watland đồng ý rằng điều cân nhắc hàng đầu phải là điều kiện cơ sở.

Canon phân loại đất thành hai nhóm: kết dính và không kết dính. Đất kết dính có cấu trúc, ví dụ như đất sét và đá phiến sét. Đất không kết dính lỏng hơn và bao gồm cát và sỏi.

Trong cả hai, Canon thường đề xuất đế bentonite khoảng 90% thời gian. Trong đất kết dính, ông cũng sẽ xem xét các sản phẩm có chứa polyme được gọi là PHPA có tác dụng ức chế sự trương nở của đất sét và đá phiến.

Trong các loại đất không kết dính như cát, bentonit là phụ gia quan trọng vì nó giúp hình thành bánh lọc ổn định lỗ khoan. Một chất phụ gia khác, được gọi là xanthan gum, có thể được thêm vào để giúp tạo huyền phù.

Canon cho biết: “Bằng cách làm đó, chúng tôi có thể tạo ra một chất lỏng mang lại cho chúng tôi sự ổn định trong lỗ khoan và hệ thống treo mà chúng tôi cần, và độ nhớt thấp hơn, sẽ dễ dàng làm việc hơn là chỉ sử dụng dung dịch khoan bentonite.

Đây chỉ là những quy tắc chung. Điều quan trọng cần hiểu là không có giải pháp duy nhất, vì vậy nhà thầu cần dựa vào kinh nghiệm của họ hoặc tham khảo ý kiến ​​chuyên gia - hoặc thực hiện cả hai.

Canon cho biết: “Các điều kiện mặt đất khác nhau đòi hỏi các bộ đặc tính dung dịch khoan khác nhau. "Vì lý do này, không có một chất lỏng toàn cầu."

Ý nghĩa của các điều kiện mặt đất có nghĩa là điều tra địa kỹ thuật là quan trọng. Nhưng như các nhà thầu khoan định hướng HDD biết, đôi khi xảy ra bất ngờ. Canon khuyến nghị coi lỗ khoan thí điểm giống như một cuộc điều tra địa kỹ thuật của chính nó. Và ngay cả khi một phi hành đoàn bắt đầu khoan, họ cần biết rằng điều kiện có thể thay đổi.

Watland cho biết tất cả các thành viên trong nhóm khoan định hướng ngang HDD của anh ấy đã được đào tạo một số cấp độ về quản lý bùn khoan và những người vận hành máy khoan giỏi nhất có thể biết khi nào đất thay đổi và biết rằng các đặc tính của dung dịch khoan có thể cần được điều chỉnh. Anh nhớ lại một công việc ở Houston, nơi mặt đất chuyển từ đất sét sang cát mà không hề báo trước.

Ông nói: “Nếu người thợ khoan không nhận ra rằng đã có sự thay đổi và dừng lại ngay lúc đó, thì điều đó có thể là một thảm họa vì họ đang khoan bằng động cơ bùn và có thể họ đã làm mất cụm lỗ dưới cùng,” ông nói.

Đừng hà tiện

Khi nói đến ước tính lượng dung dịch khoan cần sử dụng cho một dự án, có những tính toán có thể giúp các nhà thầu. Một số có sẵn trong các ứng dụng dành cho điện thoại thông minh và máy tính bảng. Watland sử dụng một ứng dụng khi gửi hồ sơ dự thầu. Nhưng anh ấy cũng dựa nhiều vào kinh nghiệm của mình.

“Nhờ kinh nghiệm của mình, tôi có thể biết khá nhiều về lượng nước tôi sẽ cần để hoàn thành một lỗ khoan, dựa trên chiều dài và sản phẩm mà chúng tôi sẽ kéo lại và các yếu tố khác,” anh nói.

Canon cho biết sai lầm phổ biến nhất mà anh ấy gặp khi nói đến dung dịch khoan có thể được tóm gọn trong một từ: đủ.

Ông nói: “Điều đó sẽ là không sử dụng đủ phụ gia và không bơm đủ chất lỏng xuống lỗ thoát nước.

Đôi khi có sự cám dỗ để tiết kiệm phụ gia và dung dịch khoan tổng thể để kiểm soát chi phí, nhưng như Canon và Watland đã nói rõ, việc sử dụng dung dịch khoan thích hợp có thể rất quan trọng đối với một lỗ khoan thành công.

Xem thêm Tcvn thí nghiệm bentonite, dịch vụ khoan ngầm