Được sự nhất trí của Giám đốc Công ty CP Tin học, Công nghệ, Môi trường - Vinacomin (VITE), ngày 10/4/2024, tại công trường khoan thuộc khu mỏ Ngã Hai, phường Quang Hanh, TP.Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh, Phòng Thi công thăm dò (TCTD), Công ty VITE, đã thực hiện thử nghiệm thực tế sản phẩm nghiên cứu của đề tài nghiên cứu khoa học “Nghiên cứu chế tạo thiết bị nút trám xi măng trong thi công khoan thăm dò địa chất, áp dụng thử nghiệm tại một số lỗ khoan thăm dò khu vực Quảng Ninh”.

Quá trình thử nghiệm gồm đoàn kiểm tra đại diện các Ban TKV như: Ban KCL, Ban KTTC, Ban Tài nguyên và các thành viên trong tổ thực hiện đề tài của Phòng TCTD, Công ty VITE, đã tiến hành thử nghiệm sản phẩm nghiên cứu là bộ nút trám xi măng trong lỗ khoan.

Đoàn tiến hành kiểm tra bộ dụng cụ trước khi thử nghiệm

Sau thời gian nghiên cứu, xây dựng và phát triển các bộ dụng cụ nút trám xi măng cho các cấp đường kính ø76, ø93, ø112, ø132 và thực hiện thí nghiệm thực tế trên mặt đất, với điều kiện lỗ khoan mô phỏng, các bộ dụng cụ đã được chế tạo thành công và đưa vào thí nghiệm và đánh giá hiệu quả hoạt động.

Tại thời điểm kiểm tra, đơn vị đã tiến hành thử nghiệm nén ép trên mặt bằng để kiểm tra độ giãn nở của các nút trám và thử mở các khoá ngàm của bộ dụng cụ. Kết quả kiểm tra các nút trám đảm bảo độ giãn nở cũng như hồi phục nguyên dạng, các bộ khoá ngàm đã mở theo thiết kế. Sau khi kiểm tra trên mặt bằng, đơn vị tiến hành đưa bộ dụng cụ thử nghiệm xuống lỗ khoan. Quy trình thử nghiệm diễn ra như sau:

    - Kiểm tra lại mẫu thực tế của lỗ khoan trong các khay mẫu và cấp đường kính hiện tại của lỗ khoan, sau đó lựa chọn vị trí thích hợp để đặt bộ nút trám xi măng tại chiều sâu 35m, cấp đường kính ɸ112.

   - Lắp bộ dụng cụ nút trám xi măng vào cần khoan và kết nối với cột cần qua đầu zamoc.

   - Đưa bộ nút trám xi măng xuống vị trí đã tính toán: tiến hành bơm xi măng áp lực cao, với áp lực mở ngàm là 1.5-2 Mpa, quan sát đồng hồ đo áp máy bơm để biết ngàm giữ đã mở.

   - Tạo lực ép với các trái bóng cao su: Sau khi ngàm giữ đã mở tiến hành thả từ từ bộ dụng cụ để các ngàm giữ cắm chặt vào thành lỗ khoan. Khi các ngàm giữ đã cắm chặt vào thành lỗ khoan thì lắp đầu máy khoan, tiến hành ép các trái bóng cao su với lực ép 2÷3 tấn. Dùng đầu máy khoan để tiến hành ép với áp lực tương ứng để ép các trái bóng cao su nở ra chèn chặt vào thành lỗ khoan. 

   - Bơm xi măng vào lỗ khoan: Sử dụng máy bơm BW250 bơm xi măng áp lực cao vào lỗ khoan, với áp lực hoạt động là 1 Mpa. Quá trình bơm xi măng sẽ diễn ra đồng thời với quá trình ép bóng cao su, khi các trái bóng cao su đạt đến biên độ biến dạng dọc là 200mm thì xi măng sẽ được thoát ra ngoài thông quá lỗ thoát xi măng trên ống chụp và ống chính; quá trình bơm diễn ra đến lúc đồng hồ đo áp suất của máy bơm tăng đến khoảng 2÷3 MPa thì tiến hành cắt bơm (lúc này xi măng đã tiến sâu vào các khe nứt trên thành lỗ khoan và không thể ép thêm được nữa). Sau khi cắt bơm giữ nguyên trạng thái dừng bơm này trong vòng 20 phút để giữ áp suất đẩy sâu xi măng vào bên trong các khe nứt.

- Thu hồi bộ dụng cụ, kiểm tra các cấu kiện, lau rửa và bảo dưỡng cho lần sử dụng sau.

Áp lực trong quá trình bơm xi măng

Lỗ khoan đã được bịt kín, xi măng không thể đi ngược lên miệng lỗ khoan trong quá trình bơm

Sau quá trình thử nghiệm nhận thấy, quá trình bơm xi măng của bộ dụng cụ có hiệu suất hoạt động cao hơn so với phương pháp bơm trám xi măng truyền thống. Lượng tiêu hao xi măng trong quá trình bơm là không có do xi măng không thể đi ngược lên miệng khoan, giúp tiết kiệm chi phí. Quá trình bơm trám diễn ra nhanh chóng và hiệu quả, sau khi bơm 24h có khoan kiểm tra và nhận thấy các dấu hiệu của khe nứt đã không còn, dung dịch khoan đã tuần hoàn ổn định không còn xảy ra tình trạng mất nước trong quá trình khoan.

Bộ dụng cụ được thu hồi sau khi kết thúc quá trình thử nghiệm

Đoàn kiểm tra đánh giá bộ dụng cụ nút trám xi măng hoạt động tốt, trong quá trình ép vữa xi măng, các nút trám đã hoạt động như một tường phản áp để chắn vữa xi măng không phụt lên phía trên các quả bóng cao su (lên miệng lỗ khoan), đồng thời tạo áp lực chắn để vữa xi măng có thể trám, đi sâu vào các khe nứt của các lớp đất đá đạt hiệu quả cao nhất.

Sau khi trao đổi, các bên thống nhất một số nội dung sau:

Sản phẩm của đề tài đáp ứng được yêu cầu phục vụ cho sản xuất, tuy nhiên, đơn vị nghiên cứu cần tiếp tục thử nghiệm sản phẩm đã chế tạo với các đường kính khoan khác nhau để đánh giá tổng thể các bộ dụng cụ nút trám xi măng theo sản phẩm đăng ký trong đề tài;

Sản phẩm chính từ kết quả nghiên cứu của đề tài (04 bộ dụng cụ nút trám xi măng cho các cấp đường kính lỗ khoan: F76, F93, F112 và F132) đảm bảo hoạt động theo đúng thiết kế, dễ gia công và sửa chữa, phù hợp theo nội dung Hợp đồng nghiên cứu Khoa học;

Đề nghị đơn vị chủ trì tiếp tục thử nghiệm, theo dõi và đánh giá đồng thời khẩn trương hoàn thiện các nội dung công việc còn lại theo tiến độ tại Phụ lục của Hợp đồng, gửi sản phẩm về Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam để thực hiện các bước tiếp theo theo quy định./.