Ba con số quyết định lỗ khoan có hoàn thành hay không
Mỗi bảng thông số ống khoan HDD đều có ba con số quan trọng hơn mọi con số khác, và chúng hầu như luôn bị đọc theo thứ tự sai:
- Bán kính uốn — đường cong gắt nhất mà thân ống có thể đi qua mà không vượt quá biến dạng cho phép. Đây là tính chất của ống, không phải của công việc.
- Góc uốn tối đa — mức độ rẽ mà một đoạn ống đơn lẻ có thể hấp thụ. Đây là tính chất của chiều dài ống.
- Độ dốc tối đa — độ dốc phần trăm lớn nhất mà cung tròn đó tương ứng. Đây là thứ cấu hình lỗ khoan của bạn thực sự phải tuân thủ.
Đọc sai con số thứ nhất thì không gì phía sau cứu được bạn. Máy khoan sẽ kéo, ống sẽ bị biến dạng dư, và hỏng hóc sẽ xuất hiện tại khớp nối dụng cụ chứ không phải giữa thân ống — đúng chỗ bạn không muốn.
Bán kính uốn thực sự là gì
Bán kính uốn là bán kính nhỏ nhất mà ống có thể uốn đàn hồi. Dưới bán kính đó, sợi vật liệu phía ngoài vượt ngưỡng chảy, thành ống mỏng đi, và ống bị biến dạng dư ngay cả khi không gãy ngay. Một ống đã bị biến dạng dư trên một lỗ khoan sẽ bị mỏi sớm trên lỗ khoan tiếp theo.
Điểm then chốt: bán kính uốn được cố định bởi ống — đường kính ngoài, độ dày thành và cấp thép. Nó không thay đổi theo chiều dài ống. Điều này được ghi rõ trong catalogue KISN, và là điều phổ biến nhất mà người mua hiểu sai.
Mối quan hệ không ai in trên bảng thông số
Nếu bán kính uốn được cố định bởi ống, tại sao cùng một ống 52 mm lại có góc tối đa 3,0° ở chiều dài 1.800 mm và 5,1° ở 3.048 mm? Vì góc mà ống có thể hấp thụ là hình học cung tròn thuần túy:
góc uốn tối đa = chiều dài ống ÷ bán kính uốn (tính bằng radian)
Kiểm chứng với bảng bên dưới. Ống 52 mm có bán kính uốn 34,3 m:
- 1.800 mm ÷ 34.300 mm = 0,0525 rad = 3,0°
- 3.048 mm ÷ 34.300 mm = 0,0889 rad = 5,1°
Đây không phải trùng hợp và cũng không phải biên an toàn — đây là cung tròn mà ống đi qua. Ống dài hơn nằm trên nhiều hơn của đường tròn, nên hấp thụ được nhiều độ rẽ hơn ở cùng bán kính. Điều này có nghĩa là:
- Ống dài hơn = nhiều độ rẽ hơn, chứ không phải bán kính gắt hơn. Mua ống dài hơn không cho phép bạn khoan đường cong gắt hơn.
- Để thu hẹp bán kính thực tế trên lỗ khoan, bạn phải đổi kích cỡ ống hoặc cấp thép — chứ không phải chiều dài.
Độ dốc tối đa là cùng cung tròn đó biểu diễn bằng phần trăm dốc: nó xấp xỉ tang của góc uốn, nên 3,0° đọc là khoảng 5,1%. Hãy coi đây là độ dốc liên tục lớn nhất mà chiều dài ống đó có thể duy trì mà không vượt giới hạn bán kính.
Bảng ống khoan HDD KISN
Toàn bộ dải sản phẩm catalogue, từ 42 mm đến 168 mm. Đọc cột bán kính uốn trước, sau đến cột góc cho chiều dài bạn thực sự sử dụng:
| Đường kính ngoài ống mm (in) | Ren | Chiều dài mm (ft) | Đường kính ngoài khớp mm (in) | Mô-men tối đa N·m | Mô-men siết N·m | Bán kính uốn m (ft) | Góc uốn tối đa | Độ dốc tối đa |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 42 (1,66) | ZX40 | 1.828 (6,00) | 48 (1,89) | 2.040 | 1.224 | 30,2 (99,1) | 3,5° | 5,9% |
| 52 (2,05) | ZX50 | 1.800 (5,91) | 57,4 (2,26) | 3.525 | 2.115 | 34,3 (112,5) | 3,0° | 5,1% |
| 52 (2,05) | ZX50 | 3.048 (10,00) | 57,4 (2,26) | 3.525 | 2.115 | 34,3 (112,5) | 5,1° | 8,7% |
| 60 (2,36) | ZX60 | 3.000 (9,84) | 68 (2,68) | 8.294 | 4.976 | 39,6 (129,9) | 4,3° | 7,4% |
| 60 (2,36) | ZX60 | 3.048 (10,00) | 68 (2,68) | 8.294 | 4.976 | 39,6 (129,9) | 4,4° | 7,5% |
| 73 (2,87) | NC23 | 3.000 (9,84) | 82 (3,23) | 13.978 | 8.387 | 52 (170,6) | 3,3° | 5,6% |
| 76 (2,99) | NC26 | 3.000 (9,84) | 88 (3,46) | 16.560 | 9.936 | 54 (177,2) | 3,2° | 5,4% |
| 83 (3,27) | ZX80 | 3.000 (9,84) | 92 (3,62) | 20.372 | 12.223 | 59 (193,6) | 2,9° | 5,0% |
| 83 (3,27) | ZX80 | 4.500 (14,76) | 92 (3,62) | 20.372 | 12.223 | 59 (193,6) | 4,4° | 7,4% |
| 89 (3,50) | NC31 | 3.000 (9,84) | 105 (4,13) | 30.867 | 18.520 | 64 (210,0) | 2,7° | 4,6% |
| 89 (3,50) | NC31 | 4.500 (14,76) | 105 (4,13) | 30.867 | 18.520 | 64 (210,0) | 4,0° | 6,9% |
| 102 (4,02) | NC38 | 4.500 (14,76) | 127 (5,00) | 39.515 | 23.709 | 73 (239,5) | 3,5° | 6,0% |
| 102 (4,02) | NC38 | 6.000 (19,69) | 127 (5,00) | 39.515 | 23.709 | 73 (239,5) | 4,7° | 8,0% |
| 114 (4,49) | NC38 | 6.000 (19,69) | 127 (5,00) | 59.972 | 35.983 | 82 (269,0) | 4,2° | 7,1% |
| 114 (4,49) | NC46 | 6.000 (19,69) | 157 (6,18) | 59.972 | 35.983 | 82 (269,0) | 4,2° | 7,1% |
| 127 (5,00) | NC50 | 6.000 (19,69) | 168,3 (6,63) | 108.759 | 65.255 | 91 (298,6) | 3,8° | 6,4% |
| 127 (5,00) | NC50 | 9.600 (31,50) | 168,3 (6,63) | 108.759 | 65.255 | 91 (298,6) | 6,0° | 10,3% |
| 140 (5,50) | 5½ FH | 9.600 (31,50) | 190,5 (7,50) | 117.340 | 70.404 | 100 (328,1) | 5,5° | 9,4% |
| 168 (6,63) | 6⅝ FH | 9.600 (31,50) | 215,9 (8,50) | 160.000 | 96.000 | 121 (397,0) | 4,5° | 7,7% |
Cách khớp ống khoan với máy khoan và cấu hình lỗ khoan
- Lấy bán kính gắt nhất theo kế hoạch từ cấu hình lỗ khoan, không phải từ bản as-built. Ý định thiết kế luôn trơn hơn thực tế thiết bị định vị đạt được.
- Chuyển đổi sang phần trăm dốc trên chiều dài ống bạn dự định sử dụng, và so sánh với cột độ dốc tối đa.
- Thêm biên an toàn cho sai số định vị và chuyển dịch đất. Nếu cấu hình yêu cầu 5,0%, ống có thông số 5,1% là không có biên nào. Hãy nhắm ít nhất 20% dư địa.
- Kiểm tra lực kéo ngược của máy khoan trên toàn chuỗi, không chỉ một ống. Công suất kéo ngược là giới hạn mức độ bạn có thể lê chuỗi quanh cung tròn — bán kính uốn là giới hạn ống có sống sót khi bị lê hay không.
- Xác nhận ren và mô-men siết cho kích cỡ bạn chọn. Mô-men siết khuyến nghị được liệt kê từng dòng và phải đạt được tại hiện trường; khớp lỏng trên lỗ khoan cong là điểm khởi phát mỏi.
Ví dụ tính toán: 102 mm so với 114 mm
Một lối vượt sông 400 m được quy hoạch với dốc vào 6% và dốc 5% qua khúc cong chính. Cả hai kích cỡ đều có sẵn.
- 102 mm / NC38, 6.000 mm: bán kính uốn 73 m, góc tối đa 4,7°, độ dốc tối đa 8,0%. Dư địa so với cấu hình 6% là thoải mái.
- 114 mm / NC38, 6.000 mm: bán kính uốn 82 m, góc tối đa 4,2°, độ dốc tối đa 7,1%. Vẫn trên 6%, nhưng ống nặng hơn cần lực kéo ngược lớn hơn cho cùng cung tròn.
Chuỗi 102 mm là lựa chọn đúng ở đây: nó vượt dốc với biên lớn hơn, và máy khoan không phải làm việc vất vả bằng. 114 mm chỉ xứng đáng khi lối vượt dài thêm hoặc địa chất đòi thêm thành ống — chứ không phải như nâng cấp mặc định.
- Chọn ống chỉ bằng mô-men tối đa. Trên lỗ khoan cong, mô-men hiếm khi là chế độ hỏng; uốn mới là.
- Cho rằng ống dài hơn chịu được đường cong gắt hơn. Nó chịu được nhiều độ hơn, ở cùng bán kính.
- Đọc bán kính uốn của khớp nối dụng cụ như bán kính uốn của ống. Khớp nối cứng hơn và là nơi biến dạng dư tập trung.
- Định cỡ từ hình minh họa catalogue thay vì bảng. Bản vẽ thể hiện hình dạng sản phẩm; bảng mang các giới hạn.
Lấy bán kính gắt nhất trên cấu hình của bạn, cộng 25%, rồi tra ống nhỏ nhất vượt qua nó với biên an toàn. Nếu hai kích cỡ đều vượt qua, chọn cái nhẹ hơn — ngân sách kéo ngược của máy khoan bạn là hữu hạn và lỗ khoan không hề dễ hơn.