Giếng khoan là gì?

Giếng khoan là một công trình thu nước ngầm mạch sâu với công suất lớn từ 5-500l/s, có độ sâu từ vài chục đến vài trăm mét, với đường kính từ 100-600mm.
Được ứng dụng phổ biến trong sinh hoạt gia đình và công nghiệp.
Giếng khoan là công trình dạng hình trụ trong vỏ Trái Đất có tiết diện nhỏ (thường từ 40 đến 3.000 mm) và chiều sâu lớn (thường từ vài m đến hàng nghìn m) thường là với mục đích lấy nước, dầu hay khí từ mạch nước ngầm, hay vỉa dầu, khí.
Hai loại giếng khoan chính: Giếng khoan hút trực tiếp và giếng khoan hút hồi.
Một số loại giếng khoan khác: giếng khoan hoàn chỉnh, giếng khoan không hoàn chỉnh, giếng có áp, giếng không có áp…

Ưu điểm nước giếng khoan

– Chi phí thi xây dựng lắp đặt giếng khoan không quá cao và không đòi hỏi quá nhiều công đoạn phức tạp trong thi công xây dựng giúp tiết kiệm về cả tài chính lẫn thời gian.
– Giếng khoan có độ sâu lớn nên có nguồn nước ngầm dồi dào không có hiện tượng thiếu nước về mùa khô.
– Có độ sâu lớn nên nước cũng có phần sạch hơn tỉ lệ nhiễm hóa chất trên lớp bề mặt đất ít hơn.
– Không tốn nhiều diện tích xây dựng mà có thể hoàn toàn đậy kín, sử dụng không gian bên trên bề mặt như bình thường.
– Do cấu trúc xây dựng kín nên không bị hiện tượng xâm nhập của động vật cũng như các yếu tố độc hại của môi trường xuống nguồn nước.
– Nạo vét vệ sinh hoặc sửa chữa rất đơn giản.

Giếng khoan có các bộ phận chính:

Miệng giếng
Đây là vị trí để đặt máy bơm nước, miệng giếng còn để theo dõi và kiểm tra sự vận hành của giếng. Có thể lắp thêm các loại ống đẩy đưa nước tới công trình xử lý hoặc các nhà bao che, bảo vệ.

Thân giếng (ruột giếng, ống vách)
Đây là những ống thép inox được nối lại với nhau. Mục đích sử dụng các loại ống này chính là bảo vệ chống nước bị nhiễm bẩn và chống sụt lở giếng. Bên trong ống vách ở phía trên là các guồng bơm nối với động cơ điện trục đứng. Đội ngũ kĩ thuật thi công có thể sử dụng bơm chìm giếng khoan tại đây

Ống lọc
Là bộ phận lọc của giếng khoan, được đặt trực tiếp trong đất chứa nước để thu nước vào giếng, ngăn cho bùn cát chui vào giếng. Có rất nhiều các loại ống lọc với các kết cấu khác nhau, lấy ví dụ như sau.
Nếu lớp đất chứa nước là cuội sỏi hoặc cát to thì đội ngũ kĩ thuật không cần lưới bọc ngoài. Tuy nhiên, nếu lớp đất chứa nước ngầm là cát mịn thì ngoài lưới đan nên bọc sỏi phía ngoài.

Ống lắng
Nằm ở vị trí dưới cùng của giếng khoan, thường có chiều dài 2-10m để giữ lại cặn cát chui vào giếng. Khi thực hiện thau rửa giếng lớp cặn, cát này được đưa lên khỏi mặt đất. Để tránh nhiễm bẩn cho giếng bởi nước mặt thấm vào, các thợ thi công thường bọc đất sét xung quanh ống váy dày khoảng 0.5m với chiều sâu tối thiểu 3m, tính từ mặt đất xuống.

Các loại giếng khoan

- Giếng hút trực tiếp:

Loại giếng này thi công ở khu vực có mặt nước tĩnh nhỏ hơn hoặc bằng 9m, cấu tạo giếng gồm 2 phần:
+ vỏ giếng: gồm ống nhựa Φ48 – Φ60, côn thu 60-34, 48-34, mang xông 34, ống lọc, bịt lọc.

Vỏ giếng bằng ống nhựa Φ48 – Φ60 thường được làm sâu hơn mực nước ngầm từ 5-10m (thường là 30m trở lại), sau đó thu lại bằng ống nhỏ hơn (thường là ống 34) cốt để tránh sức ép từ lòng đất lên bề mặt ống (ống nhỏ thường chịu sức ép ít hơn) -> sau đó ống 34 này sẽ được nối qua côn thu 48-34 vào 2-4m ống lọc Φ48 và kết thúc bằng bịt lọc Φ48.

Giếng sau đó sẽ được chèn cát vàng xung quanh ống lọc Φ48, cát vàng hạt to sẽ ngăn cản những hạt đất và cát bé hơn có thể chui vào kẽ lọc làm tắc lọc của giếng khoan.

+ Ruột giếng: ống hút Φ27, van 1 chiều, mang xông, cút, giắc co, ren máy.
Sau khi khoan giếng xong các ống hút này ở cuối ống là rọ hoặc van 1 chiều sẽ được hạ âm vào mặt nước ngầm từ 5-10m, nối bằng mang xông và cút góc, qua 1 giắc co để tiện tháo máy ra, sau đó ống này sẽ được nối vào máy qua 1 ren máy 34-27( 42-27 hoặc 48-27) tùy từng đời máy sẽ có loại ren máy khác nhau. Đầu ra của máy được gắn 1 ren máy 34-21 (42-21 hoặc 48-21) tùy từng đời máy sẽ có loại ren máy khác nhau, ống ra là ống 21.
Phía trên bề mặt kết cấu sẽ được lắp như hình.

- Giếng hút - hồi:

Loại giếng này thi công ở khu vực có mặt nước tĩnh lớn hơn 10m, cấu tạo giếng tương tự giếng hút trực tiếp gồm 2 phần:
+ vỏ giếng: gồm ống nhựa Φ48 – Φ60, côn thu, mang xông, ống lọc, bịt lọc. Vỏ giếng bằng ống nhựa Φ48 – Φ60 thường được làm sâu hơn mực nước ngầm từ 5-10m, sau đó thu lại bằng ống nhỏ hơn cốt để tránh sức ép từ lòng đất lên bề mặt ống ( ống nhỏ thường chịu sức ép ít hơn)

Vỏ giếng bằng ống nhựa Φ48 – Φ60 thường được làm sâu hơn mực nước ngầm từ 5-10m (thường là 30m trở lại), sau đó thu lại bằng ống nhỏ hơn (thường là ống 34) cốt để tránh sức ép từ lòng đất lên bề mặt ống (ống nhỏ thường chịu sức ép ít hơn) -> sau đó ống 34 này sẽ được nối qua côn thu 48-34 vào 2-4m ống lọc Φ48 và kết thúc bằng bịt lọc Φ48.

Giếng sau đó sẽ được chèn cát vàng xung quanh ống lọc Φ48, cát vàng hạt to sẽ ngăn cản những hạt đất và cát bé hơn có thể chui vào kẽ lọc làm tắc lọc của giếng khoan.

+ Ruột giếng: ống hút, van 1 chiều, củ hút sâu, côn thu, mang xông, cút, giắc co, van điều áp.

Sau khi khoan giếng xong các ống hút này ở cuối ống là van 1 chiều + củ hút sâu được gẵn vào nhau sẽ được hạ âm vào mặt nước ngầm từ 5-10m, nối bằng mang xông và cút góc, qua 1 giắc co để tiện tháo máy ra, sau đó ống này sẽ được nối vào máy qua 1 ren máy 34-34 ( 42-34 hoặc 48-34) tùy từng đời máy sẽ có loại ren máy khác nhau.

Đầu ra của máy được gắn 1 ren máy 34-34 ( 42-34 hoặc 48-34) tùy từng đời máy sẽ có loại ren máy khác nhau. đầu ra này thật ra chưa phải là đầu ra nước mà chính là đầu hồi, được gắn qua 1 giắc co 34 qua 1 T 34 đều đi xuống nối với vỏ giếng bằng 1 T 60-34. đầu trên của T 34 đều được gắn với 1 van điều áp. đầu ra của van điều áp là đầu ra của giếng khoan.

Cách khoan lọc và bọc lưới ống lọc giếng khoan công nghiệp:

Ống lọc (filter pipe):

Đoạn nằm sâu nhất của giếng. Đối với giếng thường, cấu tạo của ống lọc là một đoạn của ống giếng nhưng trên đó đục các lỗ để cho nước ngầm đi qua. Đối với giếng kim thì ống lọc được cấu tạo từ một khung có dạng hình lồng, bên ngoài quấn nhiều lớp dây đồng có kẽ hở để hình thành một lưới lọc bao quanh ống lọc. Nhiệm vụ của ống lọc là chỉ cho nước ngầm chui từ ngoài qua lớp lọc vào giếng để được hút ra ngoài, còn các hạt đất cát của nền được giữ lại bên ngoài thành ống lọc.
Tầng lọc phụ bằng cát sỏi (additional sand and gravel filter):

Lớp cát hoặc sỏi (đôi khi dùng hỗn hợp cát và sỏi) bao quanh bên ngoài ống lọc có nhiệm vụ làm tăng khả năng hút nước của ống lọc, giảm nguy cơ tắc ống lọc do các hạt đất, cát nhỏ hơn bịt kín lưới lọc của ống lọc. Tầng lọc phụ bằng cát sỏi lọc có thể được hình thành tự nhiên trong quá trình hút nước ngầm qua ống lọc hoặc được thiết kế và thi công theo một công nghệ nhất định.

Các yếu tố chính của giếng khoan

  • Miệng giếng khoan: là phần bắt đầu của công trình khoan.
  • Thành giếng khoan: là bề mặt đất đá tiếp xúc với giếng khoan, thành giếng khoan thường là các bề mặt không nhẵn do tính chất của đất đá là không hoàn toàn đồng nhất và thành giếng còn chịu tác động phá huỷ của nhiều tác động khác nhau (ma sát, dung dịch...).
  • Đáy giếng khoan: là phần kết thức của công trình khoan.
  • Trục giếng khoan: là đường qua tâm tiết diện của công trình khoan; Trục giếng khoan có thể thẳng đứng hoặc nghiêng.Tuy nhiên trục thực của giếng khoan thường là một đường cong liên tục trong không gian (không hoàn toàn trên một mặt phẳng)
  • Số cấp đường kính của giếng: là một số nguyên dương lớn hơn hoặc bằng 1, thông thường giếng càng sâu thì số cấp đường kính càng lớn tuy nhiên nó còn phụ thuộc vào mục đích thi công giếng. Giếng có nhiều cấp đường kính được coi là giếng có cấu trúc phức tạp. Trong thiết kế người ta phải hạn chế sự thay đổi cấp đường kính trên cơ sở cân nhắc các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật.

Mục đích của việc khoan giếng

Khoan giếng có nhiều mục đích khác nhau, cụ thể như:

  • Khoan thăm dò khai thác nước dưới đất: chiều sâu đến 600 m.
  • Khoan thăm dò khoáng sản rắn: chiều sâu đến khoảng 4000 m.
  • Khoan bắn mìn trong gương lò: chiều sâu đến vài m.
  • Khoan thăm dò khai thác dầu khí: chiều sâu đến vài nghìn m.
  • Khoan địa chất công trình: chiều sâu vài chục m.

Quá trình khoan tạo giếng khoan

Việc xây dựng công trình khoan thường bao gồm các quá trình cơ bản sau:

  1. Phá hủy đất đá: quá trình tạo nên lỗ khoan tiến sâu vào lòng đất theo thiết kế bằng các phương pháp khoan như khoan xoay, khoan đập hoặc phối hợp đập - xoay.
  2. Vận chuyển đất đá đã bị phá hủy lên bề mặt đất: làm sạch giếng khoan để tránh mùn khoan cản trở việc phá hủy đất đá tiếp theo trong khi tạo giếng khoan bằng các biện pháp cơ học, thủy lực, khí nén v..v..
  3. Gia cố thành giếng khoan: là áp dụng các biện pháp chống sập lở thành giếng khoan trong quá trình khoan tạo lỗ và sử dụng giếng khoan bằng nước rửa giếng hoặc ống chống hay vật liệu trám xi măng giếng.

Lịch sử phát triển ngành khoan giếng

Khoan giếng đã có từ rất sớm từ những năm trước Công nguyên khi xây dựng kim tự tháp, khai thác muối ở Ai Cập, Trung Hoa. Thông thường khoan được thực hiện theo phương pháp thủ công, chủ yếu là các giếng khoan nông vài m.

Từ cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20 khi có động cơ hơi nước và diêzen mới sử dụng khoan bằng thiết bị máy móc đã cho phép khoan với các giếng khoan có chiều sâu lớn, tốc độ cao và lấy mẫu đất đá trong các giếng khoan.

Ở Việt Nam ngành khoan giếng đã có từ thời kỳ Pháp thuộc, các kỹ sư người Pháp đã tiến hành khoan khảo sát địa chất công trình, khoan các giếng khai thác nước ngầm cấp nước sạch phục vụ cho sinh hoạt đô thị và sản xuất bia rượu. Đến năm 1955 ngành khoan phát triến, năm 1966 có chuyên ngành khoan giảng dạy tại trường Đại học Mỏ địa chất Hà Nội.

Người đăng: thún
Time: 2021-03-15 02:19:28