Tải bản đầy đủ
Bảng 6-1: Trọng lượng riêng của vữa xi măng cho từng cột ống.

Bảng 6-1: Trọng lượng riêng của vữa xi măng cho từng cột ống.

Tải bản đầy đủ

dụng đầu nối đặc biệt để nối đáy ống chống với cần khoan khi thực hiện phương
pháp bơm trám xi măng trong cần.
- Đối với cột ống trung gian có đường kính 508mm và 340mm ta chọn
phương pháp trám một tầng do khoảng trám nhỏ.
- Đối với cột ống khai thác có đường kính 245 mm, chiều cao trám xi
măng là 2060 m ta chọn phương pháp trám xi măng cho cột ống chống lửng.
6.3. Tính toán trám xi măng cho từng cột ống.
6.3.1. Phương pháp tính toán.

* Thể tích của vữa xi măng cần trám. Được tính theo công thức sau:
Vxm=0,785×

[ K .( M
1

2

.Dc2 − Dn2 ).L1 + ( Dtt2 − Dn2 ).L2 + Dt2 .h

]

(m3)

(6-1)

Trong đó: - Vxm : Thể tích vữa xi măng cần để trám.
- K1: Hệ số hao hụt xi măng vào khe nứt của đất đá.
- M: Hệ số mở rộng thành giếng khoan.
- Dc: Đường kính choòng khoan cho ống cần trám.
- Dtt: Đường kính trong ống chống trước đó.
- Dt: Đường kính trong ống chống cần trám.
- Dn: Đường kính ngoài ống chống cần trám.
- L1: Chiều dài thân giếng khoan được.
- L: Chiều dài ống chống trước đó từ đế ống trước đến chiều
cao dâng vữa xi măng.
- h: Chiều cao cốc xi măng.
* Lượng xi măng khô cần thiết để điều chế vữa xi măng.

Gxm=

K 2 .Vxm .γ bxm
1 + m.γ bxm

(tấn)

(6-2)

Trong đó: - Gxm: Lượng xi măng khô cần thiết.
÷

- K2: Hệ số hao hụt xi măng bột. K2=1.03 1.05.
90

-

γ bxm

: Trọng lượng riêng của bột xi măng.

- m: Tỷ lệ nước và xi măng, được xác định như sau:

m=
-

γ vxm

γ bxm − γ vxm
γ bxm (γ vxm − 1)

(6-3)

: Trọng lượng riêng của vữa xi măng.

* Lượng nước cần thiết để điều chế vữa xi măng.
Vn=m.Gxm

(m3)

(6-4)

* Thể tích dung dịch bơm ép.
91

Vep=0,785×
Trong đó: -



∆.Dtb2 .( L − h)

(m3)

(6-5)

: Hệ số nén của dung dịch ép.

∆ = 1.03 ÷ 1.05

- Dtb: Đường kính trong trung bình của cột ống chống.
- L: Chiều dài cột ống chống.
* Áp suất tối đa có thể đạt tới cuối thời kỳ bơm trám.
Pmax=Pth + Pcl

(6-6)

Trong đó: - Pth: Áp suất tiêu thụ để thắng sức cản trong hệ thống
tuần hoàn và được xác định theo công thức:
Pth= 0.02H+16 (at)

γ ep

với

(6-7)

- Pcl: Áp suất sinh ra do sự chênh lệch giữa

γ xm

với

γ ep



γ dd

. Áp suất này được tính theo công thức.
( H xm − h).( γ xm − γ ep )
10

Pcl=

+

( H − H xm ).( γ dd − γ ep )
10

(at)

(6-8)

Trong đó: - Hxm: Chiều cao cột vữa xi măng.
- H: Chiều cao ống chống.
-

γ xm
γ ep

γ dd

: Trọng lượng riêng của vữa xi măng.

: Trọng lượng riêng của dung dịch ép.
: Trọng lượng riêng của dung dịch khoan.

Khi dung dịch ép có trọng lượng riêng bằng trọng lượng riêng của dung
dịch khoan và khi trám toàn bộ ống chống thì ta có Pcl được tính như sau:
( H xm − h).( γ xm − γ ep )

Pcl=

10

(at)
92

(6-9)

* Thời gian trám xi măng với một máy bơm trám.
T=ttr+t

(6-10)

Trong đó: - t: Thời gian giải phóng nút trám trên. t=15 phút.
- ttr: Thời gian bơm dung dịch xi măng và dung dịch ép (phút).
Vxm + Vep

ttr=

q

.1000

(phút)

(6-11)

Trong đó: - q: Lưu lượng bơm trám (l/phút).
6.3.2. Tính toán trám xi măng cho các cột ống chống.

Tính toán trám xi măng cho cột ống định hướng đường kính 762 mm.
* Thể tích của vữa xi măng cần trám.
Ta có: K1=1.2; M=1.2; L1=35m; h=10m; Dc= 0.914m; Dn=0.762m;
Dt =0.711m.
Thay vào công thức (6-1) ta được:
Vxm=0.785×[1.2×(1.22×0.9142-0.7622)×35+0.7112×10]
⇒ Vxm=24.5 (m3)
* Lượng xi măng khô cần thiết để điều chế vữa xi măng.
Với khoảng trám này ta sử dụng xi măng OWC có
Áp dụng công thức (6-3) với

Gxm=

1,04.24,5.2,9
1 + 0,565.2,9

γ vxm = 1.72G / cm 3

γ bxm

=2.9 Tấn/m3.

ta tính được m=0.565

= 28 tấn

* Lượng nước cần thiết để điều chế vữa xi măng.
Áp dụng công thức (6-4) ta có:
Vn=0.565×28=15.82 (m3).
* Thể tích dung dịch bơm ép. Áp dụng công thức (6-5) ta có:
93

∆=

1.04; Dtb=0.711m; L= 120m; h=10m.


Vep=0.785×1.04×0.7112×(120-10) =45.4 (m3).

* Áp suất tối đa có thể đạt tới cuối thời kỳ bơm trám.
Áp dụng công thức (6-7) ta có Pth =0.02×120+16=18.4 (at).

Áp dụng công thức (6-9) ta có Pcl =

(35 − 10).(1,72 − 1,03)
= 1,725
10

(at).

Áp dụng công thức (6-6) ta tính được: Pmax = 20.125 (at).
* Thời gian trám xi măng với một máy bơm trám: Ta sử dụng máy bơm
trám Fracmaster - Triplex với đường kính d=127mm lưu lượng bơm lớn nhất
q=1649.53 (l/phút) tương ứng với áp suất đạt được là 578.23 (at). Với
Pmax=22.02< 578.23 nên ta bơm với lưu lượng lớn nhất q=1649.53 (l/phút) thời
gian bơm trám là:

Theo công thức (6-10) ta có: T=

24,5 + 45,4
.1000 + 15 = 57,38
1649,53

(phút).

Tính toán trám xi măng cho ống 508 mm.
* Thể tích của vữa xi măng cần trám:
Thể tích vữa xi măng được tính theo công thức (6-1):
Vxm=0.785×

[ K .( M
1

2

.Dc2 − Dn2 ).L1 + ( Dtt2 − Dn2 ).L2 + Dt2 .h

]

(m3)

Trong đó: - Vxm: Thể tích vữa xi măng cần để trám.
- K1: Hệ số hao hụt xi măng vào khe nứt của đất đá. K1=1.15
- M: Hệ số mở rộng thành giếng khoan, M=1.2.
- Dc: Đường kính choòng khoan cho ống cần trám, Dc = 0.6604m.
- Dtt: Đường kính trong ống chống trước đó, Dtt =0.711m.
- Dt: Đường kính trong ống chống cần trám, Dt =0.486m.
- Dn: Đường kính ngoài ống chống cần trám, Dn=0.508m.
94

- L1: Chiều dài thân giếng khoan được, L1=130m
- L: Chiều dài ống chống trước đó từ đế ống trước đến chiều cao
dâng vữa xi măng, L2=35m.
- h: Chiều cao cốc xi măng, h=20m.
Thay các số liệu vào ta có:
Vxm=0.785×[1.15×(1.22×0.66042-0.5082)×130+(0.7112-0.5082)×35+
0.4862×20]
Vxm=53.92 (m3)
* Lượng xi măng khô cần thiết để điều chế vữa xi măng.
Với khoảng trám này ta sử dụng xi măng OWCL có
Áp dụng công thức (6-3) với
Gxm=

γ vxm = 1,52G / cm 3

1,04.53,92.2,7
= 46,33
1 + 0,84.2,7

γ bxm

=2.7 Tấn/m3.

ta tính được m=0.84.

tấn

* Lượng nước cần thiết để điều chế vữa xi măng.
Áp dụng công thức (6-4) ta có:
Vn=0.84×46.33= 38.92(m3)
* Thể tích dung dịch bơm ép. Áp dụng công thức (6-5) ta có:
∆=


1.04; Dtb=0.486m; L= 250m; h=20m.

Vep=0.785×1.04×0.4862×(250-15) =44.35 (m3)

* Áp suất tối đa có thể đạt tới cuối thời kỳ bơm trám.
Áp dụng công thức (6-7) ta có Pth =0.02×250+16=21 (at)

Áp dụng công thức (6-9) ta có Pcl =

(165 − 20).(1,52 − 1,1)
= 6,09
10

Áp dụng công thức (6-6) ta tính được: Pmax= 27.09 (at).
95

(at)

* Thời gian trám xi măng với một máy bơm trám.
Ta sử dụng máy bơm trám với đường kính d=127mm, với Pmax=27.75 at
nên ta chọn lưu lượng bơm lớn nhất q=1649.53 (l/phút) thời gian bơm trám là:

theo công thức (6-10) ta có: T=

53,92 + 44,35
.1000 + 15 = 74,57
1649,53

(phút).

Tính toán trám xi măng cho ống 340mm.
* Thể tích của vữa xi măng cần trám.
Vxm=0.785×

[ K .( M
1

2

.Dc2 − Dn2 ).L1 + ( Dtt2 − Dn2 ).L2 + Dt2 .h

]

(m3)

Trong đó: - Vxm: Thể tích vữa xi măng cần để trám.
- K1: Hệ số hao hụt xi măng vào khe nứt của đất đá, K1=1.15.
- M: Hệ số mở rộng thành giếng khoan, M=1.2.
- Dc: Đường kính choòng khoan cho ống cần trám, Dc= 0.4445m.
- Dtt: Đường kính trong ống chống trước đó, Dtt = 0.486m.
- Dt: Đường kính trong ống chống cần trám, Dt =0.3156m.
- Dn: Đường kính ngoài ống chống cần trám, Dn=0.340m.
- L1: Chiều dài thân giếng khoan được, L1=650 m.
- L: Chiều dài ống chống trước đó từ đế ống trước đến chiều cao
dâng vữa xi măng, L2=165m.
- h: Chiều cao cốc xi măng, h=20m.
Thay vào công thức (6-1) ta được:
Vxm=0.785×[1.15×(1.22×0.44452-0.3402)×650+(0.4862-0.3402)×165
+0.31562 ×20]
⇒ Vxm=116.30 (m3).
* Lượng xi măng khô cần thiết để điều chế vữa xi măng.
Với khoảng trám này ta sử dụng xi măng OWCL có
96

γ bxm

=2.7 Tấn/m3.

Áp dụng công thức (6-3) với

Gxm=

1,04.116 ,30.2,7
= 99,93
1 + 0,84.2,7

γ vxm = 1,52G / cm 3

ta tính được m=0.84

(tấn)

* Lượng nước cần thiết để điều chế vữa xi măng.
Áp dụng công thức (6-4) ta có:
Vn=0.84×99.93= 83.94(m3)
* Thể tích dung dịch bơm ép. Áp dụng công thức (6-5) ta có:
∆=

1.04; Dtb=0.3156m; L= 900m; h=20m


Vep=0.785×1.04×0.31562×(900-20) =71.56 (m3)

* Áp suất tối đa có thể đạt tới cuối thời kỳ bơm trám.
Áp dụng công thức (6-7) ta có Pth =0.02×900+16=34 (at)

Áp dụng công thức (6-9) ta có Pcl =

(815 − 20).(1,52 − 1,1)
= 33,39
10

(at)

Áp dụng công thức (6-6) ta tính được: Pmax= 67.39 (at).
* Thời gian trám xi măng với một máy bơm trám.
Ta sử dụng máy bơm trám với đường kính d=127mm, với Pmax=69.775 at
nên ta chọn lưu lượng bơm lớn nhất q=1649.53 (l/phút) thời gian bơm trám là:

theo công thức (6-10) ta có: T=

116 ,30 + 71,56
.1000 + 15 = 128,89
1649,53

(phút).

Tính toán trám xi măng cho ống 245mm.
* Thể tích của vữa xi măng cần trám. Được tính theo công thức sau:
Vxm=0.785×

[ K .( M
1

2

.Dc2 − Dn2 ).L1 + ( Dtt2 − Dn2 ).L2 + Dt2 .h

Trong đó: - Vxm: Thể tích vữa xi măng cần để trám.
97

]

(m3).

- K1: Hệ số hao hụt xi măng vào khe nứt của đất đá, K1=1.15.
- M: Hệ số mở rộng thành giếng khoan, M=1.1.
-Dc: Đường kính choòng khoan cho ống cần trám, Dc= 0.311m.
- Dtt: Đường kính trong ống chống trước đó, Dtt=0.3156m.
- Dt: Đường kính trong ống chống cần trám, Dt =0.221m.
- Dn: Đường kính ngoài ống chống cần trám, Dn=0.245m.
- L1: Chiều dài thân giếng khoan được, L1=1980m.
- L: Chiều dài ống chống trước đó từ đế ống trước đến chiều cao
dâng vữa xi măng, L2=200m.
- h: Chiều cao cốc xi măng, h=20m.
Thay vào công thức (6-1) ta được:
Vxm=0.785×[1,15.(1,12.0,3112-0,2452).1980+(0,31562-0,2452).200+
0,2212.20]
⇒ Vxm=108.88 (m3).
* Lượng xi măng khô cần thiết để điều chế vữa xi măng.
- Ta sử dụng xi măng OWCL có
(6-3) với

Gxm=

γ vxm = 1,57G / cm 3

γ bxm

=2.7 Tấn/m3. Áp dụng công thức

ta tính được m = 0.73.

1,04.108,88.2,7
= 102,91
1 + 0,73.2,7

(tấn).

* Lượng nước cần thiết để điều chế dung dịch xi măng.
Áp dụng công thức (6-4) ta có:
Vn=0.73×102.91= 75.12(m3)
* Thể tích dung dịch bơm ép. Áp dụng công thức (6-5) ta có:
∆=

1.04; Dtb=0,221m; L= 2880m; h=30m
98



Vep=0.785×1.04×0.221×(2880-20) =114.04 (m3)

* Áp suất tối đa có thể đạt tới cuối thời kỳ bơm trám.
Áp dụng công thức (6-7) ta có Pth=0.02×2880+16=73.6 (at)

Áp dụng công thức (6-9) ta có Pcl=

(2180 − 20).(1,57 − 1,2)
= 79,92
10

(at)

Áp dụng công thức (6-6) ta tính được: Pmax= 153.52 (at).
* Thời gian trám xi măng với một máy bơm trám.
Ta sử dụng máy bơm trám với đường kính d=127mm, với Pmax=202.6 at nên
ta chọn lưu lượng bơm lớn nhất q=1649.53 (l/phút) thời gian bơm trám là:

theo công thức (6-10) ta có: T=

108,88 + 114 ,04
.1000 + 15 = 150,14
1649,53

(phút).

Bảng 6-2: Kết quả tính toán trám xi măng các c ột ống chống.

Tên cột ống

Phương pháp trám

762mm

Một tầng

508mm

Một tầng

340mm

Một tầng

245mm

Lửng

99

6.4. Kiểm tra chất lượng trám xi măng.

Khi trám xi măng xong các van ở đầu bơm trám đều được đóng lại giữ
yên tĩnh chờ xi măng đông cứng. Quá trình đông rắn là quá trình tỏa nhiệt vì vậy
thành lỗ khoan và ống chống đều được sấy nóng lên làm tăng áp lực ở đầu bơm
trám. Khi đó cần giảm áp lực bằng cách nới các van ở đầu bơm trám.
6.4.1. Kiểm tra chiều cao dâng vữa xi măng có hai cách:

- Phương pháp điện nhiệt kế: sau thời gian đông cứng của dung dịch xi
măng người ta thả nhiệt kế xuống giếng khoan để xác định chiều cao dâng vữa
xi măng thực tế ngoài ống chống. Quá trình đông rắn xi măng là quá trình tỏa
nhiệt, vì vậy muốn xác định rõ độ cao của dung dịch xi măng cần phải thả nhiệt
kế xuống trước 24h kể từ lúc kết thúc bơm trám. Ranh giới của mực xi măng
dâng lên ngoài ống chống được biểu thị bằng sự thay đổi nhiệt độ một cách đột
ngột xem hình vẽ (6-5)

Hình 6-5: Xác định chiều cao dâng vữa bằng nhiệt kế.
γ −γ

- Phương pháp phóng xạ: Trộn đồng vị phóng xạ (
) vào dung dịch xi
măng khi khuấy trộn, sau đó dung dịch xi măng được bơm trám bình thường. Để
kiểm tra chiều cao cột xi măng sau ống chống dùng dụng cụ thu chất phóng xạ
thả xuống giếng khoan thu được một đường biểu thị cường độ của chất phóng
xạ. Căn cứ vào đường đặc tính thu được so với đường chuẩn ta sẽ biết được
chiều cao dâng vữa và sự đồng đều của vành đá xi măng sau ống chống.
6.4.2.Kiểm tra độ kín các vành đá xi măng:

Chất lượng vành đá xi măng được xác định bởi mức độ cách ly ngoài ống
chống. Cụ thể tiến hành: sau khi xác định được chiều cao của xi măng ngoài ống
chống, người ta lắp các thiết bị miệng giếng, sau đó thả choòng mũi nhọn để
khoan phá các nút trám và khoan phá cốc xi măng. Sau khi khoan phá xong
100