Cách vận hành và bảo trì giàn khoan định hướng ngang HDD

Ngày đăng: 09/03/2021

2197 Lượt xem

0 Đánh giá

Trong sự phát triển của công nghệ khoan ngầm hiện nay, việc sử dụng máy khoan ngầm ngày càng nhiều. Khoan cần phải sử dụng các kỹ thuật và phương pháp khoan ngầm để nâng cao hiệu quả công việc, vì vậy chúng ta nên thường xuyên bảo trì máy khoan định hướng, sau đó chúng ta nên chú ý đến những gì khi đổ đầy máy khoan, tiếp theo để cho đội ngũ khoan ngầm của Minh Phương Corp đưa chúng ta tới một cái nhìn mới.

KỸ THUẬT VẬN HÀNH, BẢO TRÌ VÀ BẢO DƯỠNG MÁY KHOAN ROBOT HDD

TRONG THI CÔNG NGẦM HIỆN ĐẠI

Sự phát triển mạnh mẽ của hạ tầng đô thị, công nghiệp và viễn thông tại Việt Nam khiến nhu cầu thi công các tuyến ống ngầm, cáp điện lực, cáp quang, tuyến thoát nước,… ngày càng lớn. Trong đó, công nghệ khoan định hướng ngang (HDD – Horizontal Directional Drilling) trở thành phương pháp thi công ưu tiên nhờ khả năng vượt qua đường giao thông, sông suối, và khu dân cư đông đúc mà không cần đào mở mặt đất.

Sự gia tăng nhu cầu này dẫn đến việc sử dụng máy khoan robot HDD ngày càng nhiều tại các doanh nghiệp chuyên thi công ngầm. Đối với Minh Phương Corp – đơn vị có đội ngũ khoan HDD chuyên nghiệp – việc nâng cao kỹ năng vận hành, bảo trì và bảo dưỡng máy khoan là yếu tố trọng tâm để:

Giảm chi phí vận hành và kéo dài tuổi thọ thiết bị.
Nâng cao năng suất và độ chính xác của công trình HDD.
Hạn chế sự cố gây mất ổn định lỗ khoan hoặc gãy cần khoan.
Đảm bảo an toàn cho công nhân và môi trường xung quanh.
Giữ vững uy tín thương hiệu trong các dự án lớn.

Từ góc nhìn chuyên môn, bảo trì máy khoan HDD không chỉ là bảo trì cơ học thông thường mà là quy trình quản trị kỹ thuật toàn diện, bao gồm: vận hành đúng chuẩn, kiểm tra định kỳ, bảo dưỡng trước – trong – sau ca, bảo trì lớn theo giờ máy, quản lý phụ tùng tiêu hao, bảo vệ hệ thống thủy lực, động cơ, mâm xoay, cần khoan, đầu khoan và hệ thống bentonite.

Bài nghiên cứu này cung cấp phân tích chuyên sâu về quy trình vận hành, yêu cầu bảo trì và kỹ thuật bảo dưỡng tối ưu cho máy khoan HDD, đặc biệt dành cho đội khoan Minh Phương Corp – nơi đang làm chủ nhiều dự án khoan ngầm có quy mô lớn.

Nguyên lý vận hành của máy khoan robot HDD

Để thực hiện bảo trì hiệu quả, trước tiên cần hiểu cấu tạo và nguyên lý vận hành của thiết bị.

2.1 Thành phần chính của hệ thống khoan HDD

Một hệ thống khoan hoàn chỉnh gồm các bộ phận:

Máy khoan chính (HDD Rig): cung cấp lực kéo – đẩy, mô-men xoắn.
Động cơ diesel hoặc điện: tạo năng lượng cho toàn bộ hệ thống.
Hệ thống thủy lực: truyền lực đến mâm xoay, xy lanh kéo – đẩy.
Mâm xoay (rotary head): xoay cần khoan, quyết định lực xoay và tốc độ.
Hệ thống cần khoan: các đoạn cần bằng thép hợp kim.
Đầu khoan robot: có mặt phẳng điều hướng, vòi phun bentonite, cảm biến.
Hệ thống bentonite: trộn – bơm dung dịch khoan – thu hồi bùn.
Thiết bị định vị: sonde, walk-over, gyro.
Bộ kéo ống (swivel) và reamer: dùng khi kéo ống hoặc mở rộng lỗ khoan.

2.2 Chu trình vận hành cơ bản

Một chu trình thi công HDD gồm:

Thiết lập và căn chỉnh máy.
Khoan dẫn hướng (Pilot Hole).
Định vị và điều hướng đầu khoan.
Mở rộng lỗ khoan (Reaming).
Kéo ống (Pullback).
Rút thiết bị và hoàn thiện.

Mỗi giai đoạn đều yêu cầu kỹ thuật vận hành riêng, kèm theo các tiêu chuẩn bảo trì cụ thể.

Kỹ thuật vận hành máy khoan robot HDD

Vận hành đúng chuẩn là yếu tố quan trọng giúp máy hoạt động ổn định và giảm thiểu hư hỏng. Đội khoan cần tuân thủ các nguyên tắc kỹ thuật dưới đây.

3.1 Chuẩn bị trước khi khoan

Kiểm tra tổng thể máy khoan:

Kiểm tra dầu động cơ, dầu thủy lực, nước làm mát, dầu hộp số.
Kiểm tra rò rỉ dầu, nứt ống thủy lực, lỏng khớp nối.
Kiểm tra bộ lọc gió, lọc thủy lực, lọc nhiên liệu.
Kiểm tra tình trạng mâm xoay, bạc đạn, xy lanh kéo – đẩy.

Kiểm tra hệ thống bentonite:

Tình trạng bơm trộn và bơm tuần hoàn.
Kiểm tra hố bùn, lưới chắn, bể lắng.
Độ nhớt bentonite theo tiêu chuẩn (45 – 65 s Marsh).

Kiểm tra cần khoan và đầu khoan:

Sửa chữa ren mòn.
Làm sạch đầu khoan, kiểm tra mặt phẳng điều hướng.
Kiểm tra độ mòn răng hợp kim nếu khoan trong đất cứng.

Kiểm tra thiết bị định vị sonde / gyro:

Kiểm tra pin sonde.
Kiểm tra bộ phát tín hiệu và bộ thu tín hiệu.
Hiệu chỉnh thiết bị trước khi khoan.

3.2 Kỹ thuật khoan dẫn hướng

Khoan dẫn hướng là công đoạn quan trọng nhất, yêu cầu:

Tốc độ khoan ổn định, không tăng tốc đột ngột.
Điều chỉnh góc dẫn đường từng 1–2 mét.
Duy trì áp lực bentonite ổn định.
Kiểm soát độ sâu theo thiết kế.

Sai sót trong khoan dẫn hướng có thể dẫn đến:

Lệch tuyến lớn.
Gặp chướng ngại vật.
Mất dung dịch khoan.
Sập lỗ khoan.

3.3 Kỹ thuật mở rộng lỗ khoan

Dùng reamer đúng kích thước.
Mở rộng từng cấp (20–50 mm/lần).
Bơm bentonite đều để tránh ma sát lớn.
Hạn chế rung lắc tránh gãy cần.

3.4 Kỹ thuật kéo ống

Ống HDPE phải được hàn đúng tiêu chuẩn.
Dùng swivel để chống xoắn.
Bố trí con lăn giảm ma sát.
Theo dõi lực kéo, không vượt ngưỡng thiết kế ống.

3.5 Kết thúc công việc và kiểm tra

Vệ sinh máy.
Ghi nhận nhật ký khoan.
Kiểm tra ống lắp đặt bằng áp lực hoặc CCTV.

4. Bảo trì – bảo dưỡng máy khoan HDD

Bảo trì là yếu tố quyết định tuổi thọ máy khoan. Dưới đây là hệ thống bảo trì theo ba cấp: trước – trong – sau ca, bảo trì định kỳ và bảo trì lớn theo giờ máy.

4.1 Bảo trì trước ca làm việc

4.1.1 Kiểm tra dầu – nước – nhiên liệu

Dầu động cơ phải ở mức MIN–MAX.
Dầu thủy lực ở mức chuẩn.
Nước làm mát đủ.
Kiểm tra nhớt hộp số và nhớt mâm xoay.

4.1.2 Kiểm tra hệ thống thủy lực

Ống thủy lực không được rỉ dầu.
Hệ thống van phải sạch, không bụi bẩn.
Kiểm tra mức nhiệt độ dầu bằng cảm biến.

4.1.3 Kiểm tra cần khoan và ren nối

Đảm bảo ren không bị mẻ hoặc gãy.
Tra mỡ chống ma sát ren.
Sắp xếp cần khoan đúng kỹ thuật.

4.1.4 Kiểm tra hệ thống bentonite

Kiểm tra bơm cao áp.
Kiểm tra bơm trộn và đường ống dẫn.
Kiểm tra độ nhớt bentonite.

4.2 Bảo trì trong ca làm việc

4.2.1 Theo dõi nhiệt độ và áp lực

Nhiệt độ động cơ.
Áp lực thủy lực.
Áp lực bơm bentonite.
Nhiệt độ dầu.

4.2.2 Theo dõi mô-men xoắn của mâm xoay

Nếu mô-men tăng đột ngột → nguy cơ gặp vật cản.
Nếu mô-men thấp bất thường → mòn mũi khoan.

4.2.3 Theo dõi mức bentonite và độ nhớt

Dung dịch khoan phải luôn được duy trì vì nó:

Giữ ổn định thành lỗ khoan.
Làm mát đầu khoan.
Bôi trơn cần khoan.
Vận chuyển đất cắt ra ngoài.

4.2.4 Theo dõi lực kéo khi kéo ống

Tránh tăng lực kéo lớn gây biến dạng ống.
Dùng bảng lực kéo tiêu chuẩn cho từng loại ống HDPE, thép.

4.3 Bảo trì cuối ca

4.3.1 Vệ sinh máy

Rửa sạch mâm xoay.
Làm sạch hệ thống cần khoan.
Vệ sinh bộ lọc bentonite.

4.3.2 Kiểm tra dầu rò rỉ

Sau khi máy làm việc, áp lực giảm → dễ phát hiện rò rỉ.

4.3.3 Ghi nhật ký bảo trì

Ghi các thông số:

Tổng số mét khoan.
Số lượng cần khoan sử dụng.
Lượng bentonite.
Các sự cố phát sinh.

Điều này giúp dự đoán lịch bảo trì trong tương lai.

Bảo trì định kỳ theo giờ máy

5.1 Bảo trì 250 giờ

Thay dầu động cơ.
Thay lọc dầu – lọc nhiên liệu.
Kiểm tra quạt, dây đai, đầu phun.

5.2 Bảo trì 500 giờ

Kiểm tra mâm xoay, bạc đạn.
Kiểm tra xi lanh kéo – đẩy.
Súc rửa két nước.

5.3 Bảo trì 1000 giờ

Thay dầu thủy lực toàn phần.
Kiểm tra bơm thủy lực, bơm bentonite.
Thay lọc thủy lực.
Kiểm tra khung sườn máy và sơn chống gỉ.

5.4 Bảo trì lớn (Overhaul)

Thực hiện khi máy đạt 3000–5000 giờ:

Mở toàn bộ hộp số, thay bạc đạn.
Kiểm tra piston thủy lực.
Đại tu bơm bentonite.
Kiểm tra toàn bộ hệ thống ống dầu – ống thủy lực.

Lưu ý khi đổ đầy bentonite – yếu tố sống còn của HDD

Trong thi công HDD, bentonite là yếu tố quan trọng quyết định:

Sự ổn định đường khoan.
Khả năng kéo ống.
Giảm ma sát và mô-men xoắn.
Hạn chế mất dung dịch vào địa tầng.

6.1 Khi đổ bentonite, cần chú ý:

Độ nhớt phù hợp:
Trung bình 45–65 s Marsh.
Không để bentonite quá loãng:
→ gây sập lỗ và mất dung dịch.
Không quá đặc:
→ gây khó bơm, kẹt đầu khoan.
Bentonite phải luôn có trong ống khoan:
Không để đoạn khoan chạy “khô”.
Thêm polymer trong đất cát rời:
Để tăng độ kết dính và hạn chế mất nước.

Những lỗi vận hành phổ biến và cách khắc phục

7.1 Máy rung lắc mạnh khi khoan

Nguyên nhân: mũi khoan mòn, gặp sỏi/đá.
Khắc phục: thay mũi khoan, giảm tốc độ, tăng bentonite.

7.2 Tăng nhiệt độ thủy lực

Nguyên nhân: dầu bẩn, lọc nghẹt, bơm yếu.
Khắc phục: thay dầu – thay lọc – vệ sinh két.

7.3 Mất tín hiệu định vị

Nguyên nhân: nhiễu từ điện lực – sắt thép.
Khắc phục: đổi tần số, dùng gyro để thay thế.

7.4 Gãy ren cần khoan

Nguyên nhân: siết quá lực, ren mòn.
Khắc phục: thay cần, bảo dưỡng ren định kỳ.

7.5 Kẹt reamer khi mở rộng lỗ

Nguyên nhân: thiếu bentonite.
Khắc phục: bơm bổ sung, khoan lùi – tiến ổn định.

Quy trình bảo trì – bảo dưỡng theo chuẩn Minh Phương Corp

Minh Phương Corp áp dụng quy trình bảo trì HDD theo tiêu chuẩn 04 bước:

Bảo trì phòng ngừa: thay dầu định kỳ, kiểm tra mâm xoay và thủy lực.
Bảo trì theo tình trạng: dựa trên rung động, áp lực, nhiệt độ.
Bảo trì đột xuất: khi phát sinh sự cố.
Bảo trì cải tiến: nâng cấp hệ thống bentonite, lọc dầu, phần mềm định vị.

Quy trình này:

Giảm 35–50% nguy cơ gãy cần khoan.
Tăng 25% tuổi thọ mâm xoay.
Giảm 40% chi phí sửa chữa lớn.

Máy khoan robot HDD là thiết bị phức tạp, đắt tiền và đóng vai trò trung tâm trong thi công hạ tầng ngầm hiện đại. Do đó, việc vận hành đúng kỹ thuật và bảo trì – bảo dưỡng bài bản là yêu cầu bắt buộc nhằm:

Tăng năng suất và chất lượng thi công.
Đảm bảo an toàn cho đội ngũ khoan.
Duy trì sự ổn định của lỗ khoan.
Giảm nguy cơ hỏng hóc và tiết kiệm chi phí.
Tối ưu thời gian thi công dự án.

Thông qua nghiên cứu chuyên sâu này, đội khoan Minh Phương Corp có cái nhìn rõ ràng, hệ thống và chuyên nghiệp hơn về quản lý thiết bị HDD – từ vận hành cơ bản đến bảo dưỡng định kỳ và xử lý sự cố.

Khi kết hợp giữa vận hành đúng – bảo trì chuẩn – kiểm soát bentonite thông minh, Minh Phương Corp hoàn toàn có thể đạt đến chuẩn thi công quốc tế trong lĩnh vực khoan ngầm hiện đại.

Máy khoan ngầm định hướng là thiết bị khoan ngầm, có thể được sử dụng để khoan nước ngầm, năng lượng địa nhiệt, v.v. Và kỹ thuật khoan ngầm quan trọng nhất là vấn đề an toàn, sau đó trong quá trình khoan ngầm làm thế nào để ngăn chặn sự sụp đổ của giàn khoan? Cách vận hành và bảo trì giàn khoan định hướng ngang HDD.

Nguyên nhân gốc rễ của việc bán phá giá hoặc sụp đổ giàn khoan định hướng: theo đặc điểm lực của giàn khoan dầu trong các điều kiện hoạt động khác nhau, nếu tần số tải di chuyển của hiệu ứng trên giàn khoan và tần số vốn có của giàn khoan gần hoặc gấp đôi số nguyên số nguyên, sẽ dẫn đến cộng hưởng bố trí giàn khoan, dẫn đến đổ hoặc sụp đổ giàn khoan.

Bốn yếu tố để ngăn chặn sự sụp đổ của giàn khoan định hướng

Các kỹ thuật viên khoan ngầm cho biết, để ngăn chặn sự sụp đổ của giàn khoan định hướng chủ yếu là bốn yếu tố sau:

(1) Tăng cường quản lý hoạt động an toàn của nhân viên, để nhân viên có thể nắm vững các kỹ năng sử dụng.

(2) Tuân thủ nghiêm ngặt các luật và quy định có liên quan, nhân viên cần phải có giấy phép để làm nhiệm vụ, thiết bị phải được kiểm tra và kiểm tra kịp thời.

(3) Chú ý đến việc bảo trì và bảo trì thiết bị giàn khoan, để thiết bị luôn ở trong tình trạng tốt nhất, để đảm bảo rằng không có vấn đề trong quá trình sử dụng.

(4) Tần số tải động trên giàn khoan và tần số vốn có của một giai đoạn nhất định của giàn khoan để tránh điều kiện cộng hưởng của giàn khoan.

Chú ý đến điều gì khi đổ đầy giàn khoan?

1, Trong quá trình khoan ngầm, khi phát hiện ống khoan lắc lư hoặc ống kính chậm, đội giếng chuyên nghiệp khuyên bạn nên từ từ chờ đợi ống kính để tránh độ lệch lỗ cọc, dịch chuyển và ống khoan, máy khoan bị hư hỏng. Các nhà khai thác cọc và kiểm soát nên làm việc chặt chẽ với nhau. Bước đầu tiên là kiểm soát chiều dài của cọc và đi vào lớp mang theo yêu cầu quy hoạch và hồ sơ địa chất khoan.

2, Khi chúng tôi áp dụng chất béo bôi trơn cho dây chuyền, bánh xích, bánh răng mở và các khu vực tiếp xúc khác, trước tiên chúng ta nên áp dụng bụi bẩn tại dầu. Bùn, làm sạch và sau đó áp dụng dầu.

3, Đội kỹ sư khoan ngầm đề nghị thêm một lượng nhỏ dầu cơ khí khuấy, dầu mùa đông, chất béo dễ làm cứng, vì vậy nên liên tục khuấy.

Có một số điểm cần lưu ý khi đổ đầy dầu vào giàn khoan định hướng

4, Nếu trong quá trình khoan ngầm không đạt đến độ cao được xác định trước, không đảo ngược ống khoan ngược hoặc nâng ống khoan tiến bộ lên mặt đất, van khoan nên nạo vét và đóng cửa từ đầu, người vận hành nên kiểm soát chặt chẽ tốc độ giảm và tốc độ của mũi khoan ren. Các lỗ thông hơi ở trên cùng của ống lõi nên được kiểm tra cẩn thận trước khi khoan.

5, Đối với các bộ phận đi bộ khi đổ đầy dầu, để đổ đầy dầu xung quanh cổ trục. Lưu ý không vào nên di chuyển giàn khoan và đặt cược lại.

6, Khi áp dụng dầu trên dây cáp, đun nóng dầu để dầu thấm vào lõi dây thép.

7, Thay dầu mỡ phải được bán tinh khiết, nghiêm cấm trộn dầu bôi trơn sử dụng.

Bảo trì hàng ngày của máy khoan ngầm định hướng

1. Máy khoan định hướng ngang phải được giữ sạch sẽ và tốt trong quá trình sử dụng, chức năng hoàn hảo, an toàn và đáng tin cậy, người vận hành phải thực hiện bảo trì hàng ngày và bảo trì thường xuyên của máy khoan.

2. Khi kế nhiệm, để kiểm tra xem mỗi tay cầm hoạt động là linh hoạt và đáng tin cậy, cho dù mỗi con trỏ đồng hồ đo áp suất được chỉ định một cách chính xác, hệ thống không có hiện tượng rò rỉ, nếu có vấn đề phải được xử lý kịp thời.

Khí nhường đường nước: đường ống dẫn nước tốn nhiều hơn so với đường ống dẫn khí, nước chi phí năng lượng hơn so với dòng chảy khí đốt.

Ít hơn nhiều hơn: ống van ít hơn để cho phép nhiều phụ kiện ống.

Nước nhường điện: dễ dàng lắp đặt và bảo trì điện, chi phí thấp.

Nhượng bộ yếu: điện yếu cho phép điện mạnh. Dây điện yếu nhỏ hơn, dễ lắp đặt và chi phí thấp.

Nước nhường gió: ống dẫn khí nói chung là lớn hơn, chiếm không gian lớn, từ quá trình và tiết kiệm xem xét.

Nhiệt cho phép đóng băng: Ống đông lạnh đòi hỏi ít hơn và tốn kém hơn so với đường ống nhiệt.

3. Trong trường hợp bình thường, chất lượng dầu trong bể cạnh tranh được kiểm tra ba tháng một lần, nếu không đủ tiêu chuẩn cần phải xả tất cả dầu, sau đó làm sạch bể, thay thế dầu thủy lực mới.

4. Trong trường hợp nhiệt độ dầu quá cao, cần phải kiểm tra các bộ phận sau:

1) Lượng dầu trong bể là không đủ, nếu mức dầu quá thấp nên được bổ sung kịp thời.

2) Sức đề kháng bể quá lớn, kiểm tra các bộ phận khác nhau của khớp tự niêm phong không thành công, bộ lọc bị chặn, nên được sửa chữa, làm sạch hoặc thay thế kịp thời.

Xem thêm video Máy khoan ngầm có định hướng GS7000-LS với công suất động cơ 199kW, lực đẩy và kéo tối đa 700/1400kN để hiểu thêm về cách vận hành và bảo trì giàn khoan HDD