Xây dựng mô hình xử lý giếng khoan điển hình bị suy giảm năng suất khai thác trong vùng đá cứng nứt nẻ, mực nước động nằm sâu phục vụ cấp nước sinh hoạt
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
XÂY DỰNG MÔ HÌNH XỬ LÝ GIẾNG KHOAN ĐIỂN HÌNH
BỊ SUY GIẢM NĂNG SUẤT KHAI THÁC TRONG VÙNG ĐÁ CỨNG
NỨT NẺ, MỰC NƯỚC ĐỘNG NẰM SÂU PHỤC VỤ CẤP NƯỚC SINH HOẠT
Nguyễn Vũ Việt, Phạm Văn Tùng, Lương Văn Thanh, Nguyễn Thanh Tùng
Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam
Tóm tắt: Do đặc điểm cấu tạo địa chất và địa chất thủy văn trên địa bàn tỉnh Bình Phước cho
thấy hầu hết các giếng khoan đều nằm trong vùng đá cứng nứt nẻ nên rất khó khoan trúng nơi có
mạch nước ngầm nên lưu lượng giếng khoan khai thác thường nhỏ và sau một thời gian khai
thác việc suy thoái năng suất khai thác nước là một hiện tượng rất phổ biến. Nhóm tác giả đã
nghiên cứu, đề xuất giải pháp cải tạo, phục hồi giếng khoan suy thoái trong vùng đá cứng nứt nẻ
trên địa bàn tỉnh Bình Phước. Mô hình xử lý được chọn là giếng khoan tại sóc ông Nẵng, Ấp
vườn bưởi, xã Lộc Thiện để triển khai mô hình. Giếng khoan cũ có độ sâu 115m với đường kính
lỗ khoan là Ø110. Phương án chọn xử lý là khoan doa mở rộng đường kính ống từ Ø110 lên
Ø140 tới độ sâu 115 m và dùng hóa chất (HCL 36%) ngâm, sục rửa để phá tan các cặn bám
nhằm tăng cường khả năng thoáng cho các lớp đất đá nứt nẻ. Sau xử lý giếng đã đạt lưu lượng
ổn định là 2,3 m3/giờ so với 1,37 m3/giờ trước khi xử lý.
Từ khóa: địa chất thủy văn, giếng suy thoái, phục hồi giếng khoan, khoan doa
Summary: Due to the geology and hydro-geoloy in Binh Phuoc province leading to the almost
of the wells for water supply in to the unconsolidated rock layers and often to be small water
discharge and to be declined after some years. The authors have studied and proposed the
improvemnet solutions for the wells. The improved well has been chosen at Ong Nang area,
Vuon Buoi group, Loc Thien village. The depth of old well is 115m with diameter of 110 mm. The
chosen solution is open diemeter of the old well form 110 to 140 mm by the drill and to be
flooded the well with HCL 36% in 6 hours in order to dessolve the resides to be adhered to the
rock fissures. The stable water discharge has been 2,3 m3/ hour after improved well instead of
1,37 m3/hour before.
Key words: hydro-geoloy, declined well, improved well, drilling technology
1. ĐẶT VẤN ĐỀ*
thời gian khai thác việc suy thoái năng suất
khai thác nước là một hiện tượng rất phổ biến.
Hiện nay ở khu vực các tỉnh miền Đông Nam
Bộ, nguồn nước để cung cấp cho sinh hoạt và Nhóm tác giả đã nghiên cứu, đề xuất giải pháp
sản xuất của các hộ gia đình bao gồm nước cải tạo, phục hồi giếng khoan suy thoái trong
mưa, nước mặt (sông, suối) và nguồn nước vùng đá cứng nứt nẻ trên địa bàn tỉnh Bình
ngầm. Do đặc điểm cấu tạo địa chất và địa Phước. Mô hình xử lý được chọn là giếng
chất thủy văn trong vùng hầu hết các giếng khoan tại sóc ông Nẵng, Ấp vườn bưởi, xã Lộc
khoan đều nằm trong vùng đá cứng nứt nẻ rất Thiện để triển khai mô hình. Giếng khoan cũ
khó trúng nơi có mạch nước ngầm và sau một có độ sâu 115m với đường kính lỗ khoan là
Ø110. Phương án chọn xử lý là khoan doa mở
rộng đường kính ống từ Ø110 lên Ø140 tới độ
sâu 115 m và dùng hóa chất (HCL 36%) ngâm,
sục rửa để phá tan các cặn bám nhằm tăng
Ngày nhận bài: 21/01/2019
Ngày thông qua phản biện: 08/3/2019
Ngày duyệt đăng: 26/3/2019
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019
1
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
cường khả năng ng thoáng cho các lớp đất đá
nứt nẻ. Sau xử lý giếng đã đạt lưu lượng ổn
định là 2,3 m3/giờ so với 1,37 m3/giờ trước khi
xử lý.
Do vậy đã tạo ra một áp lực về nước sinh hoạt
trong mùa khô. Các giếng khoan khi bị hư
hỏng, xuống cấp thường được thay thế bằng
một giếng khoan mới dẫn đến sự lãng phí và
nguy cơ gây ô nhiễm nguồn nước ngầm nếu
như không được trám lấp cẩn thận.
Nhóm tác giả đã nghiên cứu, đề xuất giải pháp
cải tạo, phục hồi giếng khoan suy thoái trong
vùng đá cứng nứt nẻ trên địa bàn tỉnh Bình
Phước. Mô hình xử lý được chọn là giếng
khoan tại sóc ông Nẵng, Ấp vườn bưởi, xã Lộc
Thiện để triển khai mô hình. Giếng khoan cũ
có độ sâu 115m với đường kính lỗ khoan là
Ø110. Phương án chọn xử lý là khoan doa mở
rộng đường kính ống từ Ø110 lên Ø140 tới độ
sâu 115 m và dùng hóa chất (HCL 36%) ngâm,
sục rửa để phá tan các cặn bám nhằm tăng
cường khả năng ng thoáng cho các lớp đất đá
Hình 1: Mực nước ngầm trong giếng đào
quanh vị trí xây dựng mô hình
Về chất lượng nước giếng cho thấy về mặt
cảm quan, nước trong các giếng đào và giếng
khoan tương đối trong, không mùi, không vị.
Tuy nhiên, do vị trí các giếng thường đặt gần
chuồng trại chăn nuôi, hệ thống thoát nước lại
không được che chắn cẩn thận nên nước giếng
có nguy cơ nhiễm vi sinh cao, cần lấy mẫu
phân tích chất lượng nước một cách thường
nứt nẻ. Sau xử lý giếng đã đạt lưu lượng ổn xuyên để đánh giá mức độ ô nhiễm vi sinh,
định là 2,3 m3/giờ so với 1,37 m3/giờ trước khi đảm bảo chất lượng nước cho nhân dân trong
xử lý.
khu vực.
2. ĐẶC ĐIỂM VÀ HIỆN TRẠNG GIẾNG
CẦN XỬ LÝ
Vào mùa khô, các giếng có hiện tượng bị hụt
nước, đặc biệt là vào mùa khô năm 2016 vừa
qua, các giếng đều cạn, không có nước để sử
dụng. Mặt khác, vào mùa mưa, nhân dân vẫn
có thói quen sử dụng nước mưa như nguồn
cung cấp chính cho việc ăn uống nên giếng
khoan thường chỉ sử dụng để phục vụ sinh
hoạt chủ yếu vào thời gian mùa khô.
Tình hình khai thác nước ngầm trong
khu vực
Xung quanh khu vực khảo sát hiện có một số
giếng khoan và một số giếng đào hiện hữu. Qua
quá trình kiểm tra thực địa và tham khảo ý kiến
của người dân trong khu vực, mực nước ngầm
trong các giếng khoan và giếng đào vào khoảng
4-5 m so với mặt đất tự nhiên (Hình 1). Một số
giếng khoan xung quanh khu vực đã thực hiện
nhưng không có nước mặc dù đã được khoan
sâu tới 90 - 110 m nên những giếng này đã
được người dân lấp bít lại. Việc lựa chọn được
vị trí khoan một giếng khoan có nước là rất khó
khăn đối với người dân trong vùng.
Từ kết quả nghiên cứu các điều kiện địa chất
thuỷ văn đã thực hiện, trên địa bàn tỉnh Bình
Phước tồn tại 8 tầng chứa nước và 4 thành tạo
địa chất rất nghèo nước, trong đó cả 8 tầng
chứa nước đều có ý nghĩa sử dụng đó là: tầng
chứa nước lỗ hổng Pleistocen dưới (qp1), tầng
2
chứa nước lỗ hổng Pliocen giữa (n2 ), tầng
chứa nước khe nứt các thành tạo phun trào
bazan Pliocen giữa - trên (βn22-3), tầng chứa
nước khe nứt các thành tạo phun trào bazan
2
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
3
KEÁT CAÁU GIEÁNG KHOAN KHAI THAÙC NÖÔÙC
Vò trí: AÁp Vöôøn Böôûi, xaõ Loäc Thieän, huyeän Loäc Ninh, tænh Bình Phöôùc
Miocen trên (βn1 ), tầng chứa nước khe nứt
Moâ taû thaïch
Jura trên - Creta dưới (j3-k1), tầng chứa
nước khe nứt Jura dưới - giữa (j1-2), tầng
chứa nước khe nứt Trias giữa (t2), tầng
chứa nước khe nứt Pecmi trên - Trias dưới
(p3-t1).
Ñöôøng kính
loã khoan
thaêm doø
Vaät tö
laép ñaët
gieáng
Chieàu
saâu
Coät ñòa
taàng
Thöù töï
lôùp
hoïc,tính
chaát nöôùc
(m)
0
0
1.Ñaát maët maøu naâu ñoû, laãn soûi saïn,
khoâng ñaù cuïc moà coâi.
OÁng uPVC
168, daøy
7,3mm ,daøi
20 m
1
180
2.Bazan ñang phong hoùa maøu naâu
saãm, xopá , doøn, deã vôõ, nhieàu loã nhoû,
10
10
2
chöùa nöôùc.
13
14
3
4
3. Boät keát maøu xaùm traéng laãn seùt
maøu naâu ñoû, laãn soûi saïn.
15,5
4. Bazan ñang phong hoùa maïnh
maøu xaùm ñen, xaùm tro, nhieàu loã
20
30
5
roãng, taàng chöùa nöôùc.
5.Bazan maøu xaùm ñen, cöùng chaéc,
24
30
ñaëc xít, lieân tuïc.
Hiện trạng của giếng cần xử lý
Töø 20m
trôû
xuoáng laø
ñaù töï
nhieân
( khoâng
caàn
choáng
oáng)
6
6.Ñaù Bazan maøu xaùm xanh coù
nhieàu loã roãng, hao nöôùc khi bôm,
doø, cöùng vöøa.
7. Ñaù Bazan cöùng chaéc, ñaëc xít
maøu xaùm xanh, xaùm traéng ñeán
cöùng vöøa, khoâng chöùa nöôùc.
8.Bazan maøu xamù tro, xaùm ñen,
raát nhieàu loã roãng.Taàng chöùa nöôùc.
7
8
Giếng khoan sau một thời gian đưa vào khai
thác, sử dụng cũng đã bị xuống cấp (thực tế
lưu lượng khai thác đã suy giảm khoảng 1/3
so với lưu lượng ban đầu: từ 60 m3/ngày
đêm xuống còn khoảng 40 m3/ngày đêm).
35
38
110
40
9.Bazan xaùm xanh, xaùm tro ñaëc
xít, xen laãn loã honå g nhoû tích nöôùc,
khoâng thoâng nhau. Taàøng khoâng
chöùa nöôùc
9
50
60
54
10. Bazan maøu xaùm tro, coù raát
nhieàu loã hoãng thonâ g nhau, taàng
chöùa nöôùc nhieàu.
10
61
11
12
11. Bazan ñaëc xít maøu xaùm ñen,
xaùm xanh, cöùng chaéc.
12. Seùt keát maøu vaøng nhaït
66
68
Hệ thống cấp nước bao gồm một giếng
khoan sâu 115m, lắp đặt bơm hoàn thiện,
một bồn chứa nước Inox dung tích 4m3 đặt
trên khung đỡ bằng thép cao 1m. Bồn chứa
nước được đặt trên nền bê tông, hướng ống
xả về phía đường để người dân tiện lấy
nước. Ngoài ra còn một bể chứa nước bằng
bê tông dung tích khoảng 6m3 dùng để tích
trữ nước.
70
13. Boät keát, caùt keát maøu xaùm traéng,
vaøng, xen laãn haït seùt maøu naâu ñoû.
13
76
80
14
14. Caùt keát mauø xaùm vaøng nhaït,
meàm yeáu.
90
90
100
15
15. Caùt keát mauø xaùm vaøng, ñen,
traïng thaùi meàm.
110
115
115
Hình 2: Kết cấu giếng khoan hiện tại của
giếng ấp Vườn Bưởi
Theo tài liệu thiết kế và kết quả điều tra
khảo sát thực địa giếng khoan tập trung sóc
Ông Nẵng, ấp Vườn Bưởi, mực nước tĩnh
khi chưa bơm nước ở độ sâu khoảng 5m so
với mặt đất tự nhiên. Mực nước động khi
bơm hoạt động ổn định là 28m. Độ sâu đặt
bơm 35m. Giếng được lắp đặt máy bơm hỏa
tiễn 1,5 Hp. Phần ống dẫn nước từ máy bơm
lên trên mặt đất sử dụng ống nhựa, không
phải là ống uPVC rất dễ bị gấp và gãy khúc.
Hệ thống điện cung cấp cho máy bơm được
đấu trực tiếp vào mạng điện của một hộ dân
sinh sống gần giếng.
Để đánh giá khả năng khai thác nước của
giếng và tình hình suy giảm về lưu lượng của
giếng chúng tôi đã tiến hành bơm đo lưu lượng
khai thác của giếng khoan trước khi tiến hành
xử lý được kiểm tra bằng cách bơm liên tục
trong khoảng thời gian 15 phút. Theo quan sát
thì nước chảy yếu dần theo thời gian và lưu
lượng khai thác chỉ khoảng 1-1,5m3/h, không
đủ cung cấp cho sinh hoạt của nhân dân trong
khu vực. Tuy nhiên theo thiết kế, giếng có lưu
lượng khai thác từ 2-2,5 m3/h. Như vậy đã có
sự suy giảm lưu lượng khai thác một cách
đáng kể sau 3 năm khai thác. Lưu lượng giếng
bơm kiểm tra được cho trong bảng 1.
Kết cấu giếng khoan tập trung sóc Ông Nẵng
được thể hiện trên Hình 2 (Phụ lục). Giếng
Do đó việc cải tạo, phục hồi lại giếng khoan để
cấp nước cho các hộ dân đồng bào dân tộc ở
vùng này nghĩa rất thiết thực với cuộc sống
của người dân địa phương và đáp ứng yêu cầu
nâng cao tiêu chí cho phát triển nông thôn mới
cho xã Lộc Thiện.
180
được khoan với đường kính
khoảng 20m. Từ độ sâu 20m đến 115m,
110
đến độ sâu
giếng được khoan với cấp đường kính
168
.
Phần ống chống
được lắp đặt đến độ
sâu 20m. Phần còn lại của giếng là tầng đá
cứng tự nhiên, không được chống ống.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019
3
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
Bảng 1: Lưu lượng khai thác giếng khoan trước khi xử lý
Số đọc
đồng hồ
ban đầu
151.5
151.8
152.4
152.6
152.8
153.0
153.2
Số đọc
đồng hồ
các lần đo
151.8
Lưu lượng
đo đạc
(m3)
0.3
Lưu lượng
quy đổi
(m3/h)
1.80
Thời gian
bắt đầu
Thời gian
đọc số
STT
1
2
3
4
5
6
7
8:00
8:10
8:20
8:30
8:40
8:50
9:00
8:10
8:20
8:30
8:40
8:50
9:00
9:10
152.1
152.6
152.8
153.0
153.2
153.4
0.3
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
1.80
1.20
1.20
1.20
1.20
1.20
1.37
Lưu lượng bình quân (m3/h)
Để kiểm định chất lượng nước giếng khoan, Lộc Ninh để kiểm định trong phòng thí
tháng 9/2016, các cán bộ Viện kỹ thuật Biển nghiệm và kết quả phân tích các thông số hóa -
đã triển khai đi lấy mẫu nước của giếng khoan lý mẫu nước được cho trong bảng 2.
tập trung ấp Vườn Bưởi, xã Lộc Thiện, huyện
Bảng 2: Chất lượng nước giếng khoan trước và sau khi xử lý
Kết quả
QQCVN
Ch
ỉ
tiêu
Phương pháp 02:2009/BYT
STT
Đơn vị
phân tích
thử
Giới hạn
Trước XL
Sau XL
TĐCP
1
Độ
Độ màu
đ
ụ
c
NTU
TCU
-
1,96
6
2,01
5
TCVN 6184-1996
TCVN 6185-2008
TCVN 6492-2011
5
2
3
15
pH
8,32
8,02
6,0-8,5
không có không có
mùi v mùi v
không có
4
Mùi v
ị
-
cảm quan
ị
lạ
ị
lạ
mùi v
ị ạ
l
5
6
Asen (As)
Amoni
mg/L
mg/L
<0,002
KPH
<0,001
KPH
TCVN 6186-1996
TCVN 6179-1:1996
<0,01
3
Chỉ số
7
Pemangan
mg/L
3,57
1,97
TCVN 6626:2000
0,01
at
8
9
Florua
mg/L
mg/L
0,1
0,1
TCVN 6195-1996
TCVN 6224-1996
1,5
Độ
cứ
ng
425
365
350
4
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
Mangan
ng
t t
10
11
mg/L
KPH
KPH
TCVN 6002:1995
-
t
ổ
ắ
S
ổng
mg/L
mg/L
mg/L
0.23
29,5
0,3
0.32
32,5
0,4
TCVN 6177-1996
TCVN 6194-1996
TCVN 6200:1996
TCVN 6187-
1:2009
0,5
300
-
12 Clorua
13 Sunphate
14 Coliform
15 E. Coli
cfu/100ml
cfu/100ml
93
20
53
1
50
0
TCVN 6187-
1:2009
Căn cứ QCVN 02:2009/BYT - Quy chuẩn kỹ
thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt:
Các chỉ tiêu độ cứng, Coliform và E.Coli đều
lớn hơn giới hạn cho phép. Điều đó chứng tỏ
nước giếng khoan có tính chất của nước cứng
nên dễ có những mảng bám hóa học gây lấp
nhét tầng chứa nước của giếng khoan làm
giảm khả năng khai thác nước của giếng.
định cho người dân nơi đây là rất cần thiết và có
giá trị trong việc ổn định đời sống, phát triển
nông thôn mới vùng dân tộc thiểu số.
Theo như kết quả điều tra và phân tích mẫu
nước giếng cho thấy giếng bị suy thoái do
mảng bám lấp trét các khe nứt của các tầng đá
nứt nẻ gây nên tình trạng bít kín đường dẫn
nước vào giếng khoan.
Ngoài ra nước giếng khoan cũng có các chỉ số
Coliform và E.coli cao hơn mức cho phép.
Nguyên nhân do việc giếng khoan được bố trí
tương đối gần các nguồn ô nhiễm vi sinh như
chuồng trại chăn nuôi, hệ thống thoát nước.
Ngoài ra miệng giếng vẫn nằm trên nền đất,
chưa được trám lấp kín bằng xi măng và xây bao
lại nên việc các chất ô nhiễm chảy theo nước
mưa, thấm xuống dưới giếng. Do đó, ngoài việc
cải tạo, khôi phục lưu lượng khai thác của giếng
thì nước giếng cũng cần phải được làm sạch, khử
trùng bằng cách xử lý hóa chất.
Có một số phương án sử lý được nhóm nghiên
cứu đề tài đã đưa ra để phân tích lực chọng đó
là: (i) Phương án nổ mìn dưới tầng sâu nhằm
gia tăng độ nứt nẻ tầng lấy nước; (ii) Phương
án dùng hóa chất ngâm súc rửa để hòa tan các
cặn bám vào thành vách giếng hạn chế khả
năng bơm hút lấy nước; (iii) Phương án bổ cập
nguồn nước vào giếng (trong thời đoạn mùa
mưa) và các tầng chứa nước của giếng nhằm
tăng khả năng trữ nước để cấp lại trong mùa
khô; (iv) Phương án xử lý là mở rộng đường
kính giếng khoan (khoan doa) để trực tiếp phá
vỡ các mảng bám thành giếng và mở rộng lỗ
khoan nhằm gia tăng khả năng thông thoáng
của các khe nứt; và (v) Phương án xử lý kết
hợp là mở rộng đường kính giếng khoan
(khoan doa) và kết hợp dùng hóa chất ngâm
súc rửa để hòa tan cặn bám vào các khe nứt và
thành vách giếng.
3. XỬ LÝ GIẾNG KHOAN
Lựa chọn phương án xử lý
Theo như kết quả điều tra cho thấy giếng khoan
cần xử lý đã bị suy thoái về lưu lượng vào
khoảng 33% so với khi mới đưa vào khai thác
(từ 60 m3/giờ xuống còn 40 m3/giờ). Ngoài ra,
việc tìm được vị trí khoan giếng có nước ở nơi
đây là rất khó, do vậy tìm giải pháp xử lý giếng
để khôi phục được lưu lượng khai thác và cấp ổn
Qua nghiên cứu và phân tích điều kiện thực tế
tại địa phương và vị trí giếng khoan đã lực
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019
5
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
chọn chúng tôi đã lực chọn phương án (v) là
Phương án xử lý kết hợp là mở rộng đường
kính giếng khoan (khoan doa) và kết hợp dùng
hóa chất ngâm súc rửa để hòa tan cặn bám vào
các khe nứt và thành vách giếng.
Quy trình thực hiện
a) Chuẩn bị mặt bằng
Dọn dẹp vệ sinh mặt bằng trước khi tiến hành
thi công. Kiểm tra các thiết bị của máy bơm, tủ
điện, đồng hồ đo lưu lượng; vận hành thử xác
định hiện trạng thực tế của giếng và máy bơm.
Kế hoạch dự kiến là khoan doa toàn bộ phần
đường kính lỗ khoan từ độ sâu 20m đến 115m
Lắp đặt tháp tời, máy tời để kéo máy bơm
chìm và ống lên khỏi giếng. Các thiết bị nằm
dưới giếng phải được đưa lên để tiện cho xử
lý. Dùng quả rọi đo chiều sâu thực tế của giếng
trước khi thổi rửa.
110
140
với đường kính từ
lên
để gia tăng
khả năng lấy nước, phá tan các mảng bám mặt
trong giếng khoan. Ngoài ra cần dùng hóa chất
(axit HCl) để giúp làm tan các mảng bám xung
quanh phía ngoài thành giếng khoan nhằm
tăng cường khả năng thông thoáng các lớp đá
nứt nẻ để tăng lượng nước khai thác cho giếng.
Phải cố định giàn khoan 3 chân bằng cách cắm
sâu xuống nền đất cứng hoặc sử dụng các tấm
thép để lót phía dưới mỗi chân của giàn khoan
để đảm bảo máy khoan phải ổn định, không xê
dịch, lún trong quá trình khoan.
Giải pháp xử lý giếng
a) Quy trình xử lý:
Sơ đồ công nghệ xử lý giếng khoan bao gồm
các giải pháp kết hợp với nhau nhằm hỗ trợ,
nâng cao hiệu quả làm sạch giếng khoan, phục
hồi khả năng khai thác nước cho giếng khoan
đáp ứng yêu cầu cấp nước tập trung trên địa
bàn ấp Vườn Bưởi, xã Lộc Thiện hình 3.
b) Công tác khoan mở rộng đường kính
Giếng cũ cần xử lý đã lắp đặt ống chống và xử
lý ống chống đến độ sâu 20 m với đường kính
ống chống là 168 mm.
Quy trình khoan doa mở rộng đường kính
phần giếng khoan nằm trong tầng đá cứng nứt
b) Giải pháp công nghệ
nẻ từ đường kính
lên
. Tiến hành
140
110
khoan doa toàn bộ phần đường kính lỗ khoan
từ độ sâu 20m đến 115m với đường kính
Máy khoan sử dụng loại XJ100 và các loại cần
60
khoan đường kính
. Mỗi đoạn cần khoan
.
140
có chiều dài 4,7m và sử dụng mối nối vặn ren
ở hai đầu.
Để đảm bảo công suất của giếng khoan thì
bơm chìm thả giếng phải có công suất tương
Mũi khoan sử dụng loại mũi đúc kim cương tự ứng. Bơm chìm thả giếng được nối với ống hút
chế, có độ cứng đảm bảo chịu được ma sát khi bằng nhựa hoặc thép có đường kính tương ứng
khoan trong các tầng đá cứng.
với ống vách của giếng.
Hóa chất sử dụng để làm sạch giếng là loại axit Việc thả bơm chìm của giếng có thể thực hiện
HCl có nồng độ 0.1M và được pha loãng theo tỷ thủ công hoặc được tiến hành bằng palăng xích.
lệ tạo thành dung dịch axit HCl loãng 5-10 %
Tuy nhiên, sau khi khoan xong chúng tôi chưa
thả bơm chìm xuống giếng vì sẽ được cho hóa
chất xuống giếng để ngâm từ 4 - 6 tiếng. Sau 6
tiếng thì thả bơm chìm xuống và tiến hành đấu
nối điện cho máy bơm chìm giếng khoan vào tủ
điện, chú ý các yêu cầu về an toàn điện và tự
ngắt điện khi có sự cố xảy ra.
Công đoạn cuối cùng của việc thi công khoan
giếng là vận hành chạy thử máy bơm trong
Hình 3: Quy trình công nghệ xử lý giếng khoan
6
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
V2: Thể tích khe rỗng nằm trong hình trụ vành
khuyên cần tẩy rửa
vòng 2 - 3 tiếng nhằm mục đích làm sạch nước
giếng khoan và thử công suất của giếng sau
khi khoan.
2
V2 = x (rt1 – r1 ) x h x p = x (rt + r1) x e x
h x p
c) Sử dụng hóa chất làm sạch giếng
rl: bán kính ngoài ống chống, ống lọc (rl =
0,084 m)
Cặn lắng dính bám có nguồn gốc: từ CaCO3,
CaSO4 do nước cứng sinh ra dùng axit
clohydric HCl, nếu tầng ngậm nước là đá vôi
thì phải dùng axit hữu cơ như photphoric hoặc
citric C6H8O7, sunphamic NH2SO3H vì axit
H2SO4 và HCl có khả năng hòa tan đá vôi.
h: chiều dày tầng chứa nước khai thác (do tầng
chứa nước trong đá cứng nứt nẻ là toàn bộ
chiều dài lỗ khoan mà không sử dụng ống lọc
(tạm tính h =20 m)
Trong mô hình này chúng tôi sử dụng axit
clohydric HCl để làm tan mảng bám hóa học có
gốc canxi với nồng độ là 0,1M; pH ≤ 1, thời
gian cho tiếp xúc là 4-6 giờ, sau đó phải bơm rửa
ngay, nếu để pH ≥ 2 có khả năng gây dính bám
lại. Với nồng độ HCl cho tẩy rửa giếng ở nồng
độ 0,1M thì cần pha loãng theo tỷ lệ 1:120 (tỷ lệ
pha: 1 lít HCl 36% và 120 lít H2O).
e: độ dày thành trụ vành khuyên (e = rl – rt),
p: độ rỗng của tầng chứa nước p = 0,8978 x F-
0,66
= 0,19
[tạp chí các khoa học về trái đất số
33(2)[CĐ], 220-223;
F: hiệu chỉnh tham số độ rỗng của tầng chứa
nước từ (310 – 334) = 10,78]
Tính toán lượng hóa chất cần dùng:
rt: bán kính ngoài của hình trụ vành khuyên
ꢂꢃ
Khi vận tốc dòng chảy của nước trong khe
rỗng của tầng chứa nước ≤ 5 mm/s thì hiện
tượng dính bám cặn hóa học và cặn sinh học
vào các hạt làm giảm thể tích các lỗ rỗng hầu
như không xảy ra. Do đó chỉ cần tẩy rửa bằng
hóa chất các lớp sỏi cát nằm trong hình trụ
vành khuyên từ đường kính ngoài của ống lọc
đến mặt chu vi ngoài có vận tốc nước trong lỗ
rỗng v = 5 mm/s.
ꢀ =
ꢁ
2ꢄ × ℎ × ꢅ × ꢆꢇꢈꢉ
Qo: lưu lượng khai thác,
Q = 40 m3/ngày đêm = 1,67 m3/h, vmin
0,005 m/s
=
Từ đó ta có:
ꢂ
ꢀ =
ꢁ
113 × ℎ × ꢅ
rt = 0,004 m
Lượng acid HCl (V) cần dùng làm sạch giếng
tính như sau:
V2= 3,14 x (0,004+0,084) x 0,08 x 20 x 0,19
= 0,8 m3
V = V1 + V2
Trong đó:
(m3)
Thay các thông số vào tính được thể tích HCl
cần làm sạch giếng là
VHCl = 2,44 + 0,8 = 3,24 m3 = 3240 lít HCl 0,1M
V1: thể tích nước chứa trong giếng gồm nước
ở đoạn ống vách nằm trên ống lọc và nước
trong suốt chiều dài ống lọc;
Dung dịch axit có tỉ trọng khoảng 2,1 được đổ
vào giếng theo ống cao su hoặc ống nhựa mềm
với toàn bộ khối lượng đã tính được ở mục
trên, có thể ép bằng khí nén từ trên mặt nước
xuống giếng với áp lực 2-5 bar cho hóa chất
thấm sâu vào đất để đủ thời gian tiếp xúc.
V1 = x r2 x L = 3,14 x 0,0842x110 =
2,44 m3.
[r: bán kính ống chống (m);
L: chiều dài đoạn ống chống tương ứng với
đường kính (m)].
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019
7
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
Dung dịch axit được pha chế và đựng trong có trong giếng. Chuẩn bị một thùng nhựa dung
bình phục vụ cho công tác làm sạch giếng tích 300l để tiến hành pha chế dung dích axit
khoan, đánh tan các mảng bám, các chất cặn trước khi cho xuống dưới giếng (Hình 4).
Hình 4: Pha dung dịch để đưa axit xuống giếng
Lưu ý: HCl nồng độ 36% là acid đậm đặc gây khoan chảy ra bên ngoài qua khe nứt tầng
nguy hiểm nếu xảy ra sự cố do đó cần thiết chứa nước.
phải có quy tắc an toàn khi tiếp xúc và sử dụng
với acid này.
Như vậy, trong phương pháp này, nước và các
hạt mịn di chuyển theo hai hướng giúp phá vỡ
d) Bơm sục bằng khí nén
các cầu cát bên ngoài ống lọc, loại bỏ nhanh
các hạt mịn và làm cho giếng ổn định trong
quá trình khai thác sau này.
Để khắc phục nhược điểm của phương pháp
trên, người ta dùng biện pháp sục bằng khí.
Trên Hình 5 thể hiện sơ đồ súc rửa giếng bằng
máy nén khí áp lực cao.
4. KẾT QUẢ MÔ HÌNH XỬ LÝ
Kết quả bơm thử nghiệm
Để đánh giá được hiệu quả của giải pháp mang
lại, tiến hành bơm hút nước thử nghiệm. Trước
tiên về mặt cảm quan, nước bơm lên mạnh hơn
nhiều so với trước khi tiến hành xử lý. Sau khi
đã tiến hành bơm loại bỏ phần hóa chất sử
dụng để làm sạch giếng, lưu lượng nước bơm
lên ổn định, sử dụng thùng chứa có dung tích
300l và đồng hồ đo lưu lượng để đánh giá
chính xác lưu lượng khai thác tăng thêm sau
khi áp dụng giải pháp xử lý mà mô hình đặt ra.
Kết quả lưu lượng bơm liên tục trong 3 giờ của
giếng sau khi xử lý được cho trong bảng 3. So
sánh kết quả lưu lượng bơm giếng trước khi xử
lý (Bảng 1) và lưu lượng bơm sau khi xử lý
giếng (Bảng 3) cho thấy: khi bắt đầu bơm thì ở
giai đoạn giếng chưa xử lý chỉ đạt lưu lượng
1,8 m3/giờ trong khi đó sau khi xử lý lưu
Hình 5: Sơ đồ hướng dòng chảy của nước
và cát hạt mịn 2 chiều
Khi cột nước bắt đầu dâng lên đến miệng
giếng khoan, lập tức đóng van cung cấp khí,
cột nước lúc này chuyển động nhanh xuống
dưới tạo nên một áp lực ép nước trong giếng
8
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
lượng bơm của giai đoạn này là 3,6 m3/giờ, xử lý thì lưu lượng lúc bắt đầu bơm là 3,6
lưu lượng nước bơm tăng gấp 2 lần so với m3/giờ thì sau khi bơm liên tục 3 giờ đồng hồ
trước khi xử lý. Ngoài ra, khi giếng chưa xử lý lưu lượng mới giảm xuống còn 1,2 m3/giờ và
chỉ bơm trong thời gian 1 giờ là lưu lượng từ lưu lượng bình quân trong 3 giờ bơm của
1,8 m3/giờ (khi bắt đầu bơm) giảm xuống còn giếng sau khi hoàn thành xử lý đạt 2,3 m3/giờ.
1,2 m3/giờ. Trong khi đó giếng sau khi được
Bảng 3: Kết quả bơm thử nghiệm giếng sau khi xử lý
Số đọc
đồng hồ
ban đầu
155.8
156.4
156.9
157.3
157.7
158.1
158.5
158.9
159.3
159.7
160.1
160.5
160.9
161.2
161.5
161.8
162.1
162.4
162.7
Số đọc
đồng hồ
các lần đo
156.4
156.9
157.3
157.7
158.1
158.5
158.9
159.3
159.7
160.1
160.5
160.9
161.2
161.5
161.8
162.1
162.4
162.7
162.9
Lưu lượng
đo được
(m3)
0.6
Lưu lượng
quy đổi
(m3/h)
3.60
Thời gian Thời gian
STT
bắt đầu
đọc số
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
15:00
15:10
15:20
15:30
15:40
15:50
16:00
16:10
16:20
16:30
16:40
16:50
17:00
17:10
17:20
17:30
17:40
17:50
18:00
15:10
15:20
15:30
15:40
15:50
16:00
16:10
16:20
16:30
16:40
16:50
17:00
17:10
17:20
17:30
17:40
17:50
18:00
18:10
0.5
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
3.00
2.40
2.40
2.40
2.40
2.40
2.40
2.40
2.40
2.40
2.40
1.80
1.80
1.80
1.80
1.80
0.3
0.2
1.80
1.20
2.30
Lưu lượng bình quân (m3/h)
Với lưu lượng bơm của giếng đạt được sau khi
xử lý như vậy đã đạt và vượt lưu lượng thiết
kế ban đầu của giếng khoan (lưu lượng thiết kế
cũ là từ 2 – 2,5 m3/giờ tuy nhiên chỉ đạt 2,0
m3/giờ khi khai thác). Lưu lượng bơm của
giếng đạt bình quân 2,3 m3/giờ hoàn toàn đáp
ứng yêu cầu cấp nước sinh hoạt cho 45 hộ dân
trong vùng và 1 lớp học với 40 em học sinh
tiểu học trong ấp Vườn Bưởi giải quyết được
vấn đề khó khăn, rất cấp bách cho xã về cấp
nước sinh hoạt trong thời gian mùa khô.
Chất lượng nước giếng khoan sau xử lý
Sau khi bơm nước kiểm tra đạt đến độ ổn định
(sau khi bơm 3 giờ) tiến hành lấy mẫu và mẫu
nước được kiểm định trong phòng thí nghiệm
và kết quả chất lượng nước giếng thể hiện
trong bảng 2.
Chất lượng nước giếng sau khi xử lý đã được
cải thiện khá nhiều so với nước giếng trước
khi được xử lý. Tuy nhiên, vẫn còn 3 thông số
vượt chỉ tiêu so với tiêu chuẩn nước sạch sử
dụng cho sinh hoạt theo Quy chuẩn của bộ Y
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019
9
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
tế QQCVN 02:2009/BYT. Về độ cứng từ 425 cứng nứt nẻ để mở rộng đường kính giếng,
mg/L giảm xuống còn 365 mg/L (giảm 60 tăng khả năng tiếp xúc với các khe nứt, tăng
mg/L), điều này xảy ra khi các mảng cặn bám nguồn cung cấp nước vào giếng.
xung quanh thành vách lỗ khoan cũng như các
khe nứt trong các tầng đá được hòa tan và sục
rửa sạch trong quá trình xử lý hóa chất và bơm
thổi rửa.
2. Sử dụng các giải pháp làm sạch giếng
khoan bằng các loại hóa chất phù hợp (khu
vực đá cứng nứt nẻ đề nghị sử dụng axit HCl
nồng độ 36%) để làm tan các mảng bám tạo
Tổng hàm lượng Coliform giảm từ 93 thành từ tính chất của nước cứng.
cfu/100ml xuống còn 53 cfu/100ml (giảm 40
cfu/100ml). Như vậy, hàm lượng Coliform của
nguồn nước giếng sau xử lý chỉ còn vượt 3
cfu/100ml so với tiêu chuẩn nước cấp sử dụng
cho sinh hoạt theo Quy chuẩn của bộ Y tế
QQCVN 02:2009/BYT. Hàm lượng E. Coli
3. Việc sử dụng bơm thổi rửa bằng máy nén
khí áp lực cao làm tăng hiệu quả làm sạch
giếng sau khi khoan doa và sử dụng hóa chất
axit HCl để làm thông thoáng bên trong các
tầng đá nứt nẻ gia tăng khả năng cấp nước
cho giếng.
trong nước giếng sau xử lý chỉ còn 1
Với sự kết hợp của các phương pháp nêu trên,
cfu/100ml (giảm 19 cfu/100ml) và vượt 1
khi so sánh với các công trình đã được thi
cfu/100ml so so với tiêu chuẩn nước cấp sử
công cải tạo thì hiệu quả hồi phục sau khi xử
dụng cho sinh hoạt theo Quy chuẩn của bộ Y
lý làm tăng lưu lượng khai thác 95% so với
tế QQCVN 02:2009/BYT.
trước khi xử lý. Với điều kiện cụ thể của xã
Hàm lượng vi khuẩn trong nước giếng giảm
Lộc Thiện nói riêng và các vùng khác trên địa
mạnh sau khi xử lý có thể được lý giải là quá
bàn tỉnh Bình Phước nói chung, việc áp dụng
trình diệt khuẩn khi sử dụng dung dịch HCl
các giải pháp nêu trên là hoàn toàn phù hợp.
nồng độ 36% ngâm trong giếng 6 giờ đã có tác
Chất lượng nước giếng khoan sau xử lý súc
dụng rất lớn vệ sinh bên trong lòng giếng suốt
rửa kỹ bằng hóa chất và bơm thổi rửa bằng
từ trên xuống tới đáy giếng cũng như quá trình
máy nén khí được phân tích kiểm định cho
sục rửa đã thực hiện tốt. Ngoài ra, khi cải tạo
thấy hầu như đạt đạt được chỉ tiêu cho nước
xây trát lại sân giếng và ụ bảo vệ giếng không
sinh hoạt theo QCVN 02:2009/BYT.
cho các nguồn nước thải xâm nhập (chảy,
thấm vào phần bảo vệ giếng) đã hạn chế các Đối với mô hình xử lý giếng khoan trên địa
nguồn vi khuẩn từ các chất thải khu vệ sinh, bàn sóc Ông Nẵng, ấp Vườn Bưởi, xã Lộc
chuồng trại chăn nuôi gần giếng xâm nhập vào Thiện sau khi hoàn tất các quá trình xử lý, bàn
nguồn nước giếng.
giao lại cho địa phương vận hành khai thác,
kiến nghị địa phương có kế hoạch cải tạo lại hệ
thống đường ống cung cấp nước cho đồng bào
cho thuận tiện.
5. KẾT LUẬN
Trên cơ sở nghiên cứu hiện trạng giếng
khoan, điều kiện tự nhiên, đặc điểm địa chất
thủy văn của khu vực xây dưng mô hình, đề
nghị áp dụng các giải pháp xử lý hiện trạng
suy thoái lưu lượng các giếng khoan trong
thành hệ đá cứng nứt nẻ trên địa bàn tỉnh
Bình Phước như sau:
Bên cạnh đó chính quyền địa phương cũng cần
quan tâm đến việc vận hành, bảo dưỡng, súc
rửa giếng định kỳ nhằm tạo điều kiện tốt nhất
để cấp nước sinh hoạt cho nhân dân địa
phương. Hằng năm cần tiến hành lấy mẫu
phân tích chất lượng nước giếng đảm bảo
nguồn cung cấp nước sinh hoạt cho nhân dân
trên địa bàn.
1. Sử dụng phương pháp khoan doa mở rộng
đường kính giếng phần nằm trong tầng đá
10
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019
CHUYỂN GIAO
CÔNG NGHỆ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Đoàn Văn Cánh và nnk (2015), Nghiên cứu tài nguyên nước dưới đất đồng bằng Nam Bộ,
Đề tài KHCN cấp Nhà nước mã số KC.08.06/11-15, Bộ Khoa học và Công nghệ.
[2]. Phan Vĩnh Cẩn và nnk (1990), Chống suy thoái giếng khoan khai thác nước ngầm, Đề Tài
KHCN cấp Nhà nước.
[3]. Trịnh Xuân Lai (2/2012), Giáo trình Quản lý vận hành và thiết kế nâng cấp Nhà máy
nước, Nhà xuất bản Xây dựng.
[4]. Đặng Ngọc Quý (4/2017),
Đặc trưng của giếng khoan thân nhỏ và các yếu tố ảnh
hưởng đến thời gian, chi phí khoan và hoàn thiện giếng, Thăm dò và Khai thác Dầu khí.
[5]. Lương Văn Thanh và nnk (2015-2018), Nghiên cứu công nghệ và giải pháp kỹ thuật để xử
lý các giếng khoan có hiệu suất thấp và mực nước động nằm sâu phục vụ cấp nước sạch
bền vững cho các vùng khan hiếm nước khu vực Nam bộ, Đề tài KHCN cấp Nhà nước mã
số ĐT ĐL.CN-66/15, Bộ Khoa học và Công nghệ.
[6]. "Báo cáo tổng thể quy hoạch cấp nước và VSMT nông thôn tỉnh Bình Phước giai đoạn
2010-2020," Viện Kỹ thuật Biển, 2012
[7]. QCVN 02:2009/BYT “Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt"
[8]. Amjad Aliewi, House of Water and Environment, Well maintenance and rehabilitation
Part I, Session 32.
[9]. Environmental Security and Technology Certification Program (ESTCP) Project ER-0429,
October, 2005, A review of biofouling controls for enhanced in situ bioremediation of
groundwater.
[10]. Internet,
Google
search
images,
tripolyphosphate-price.html.
[11]. Orsorno Enterprise Inc., 976 Elgin Avenue, Canada, Well cleaning and disinfection new
approach, 2008.
[12]. Ray Reece, Water Well Product Manager, Utility Service Group, August, 2014, Water well
rehabilitation technologies and well asset management.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019
11
11 trang
22/04/2022
1400
Bạn đang xem tài liệu "Xây dựng mô hình xử lý giếng khoan điển hình bị suy giảm năng suất khai thác trong vùng đá cứng nứt nẻ, mực nước động nằm sâu phục vụ cấp nước sinh hoạt", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- xay_dung_mo_hinh_xu_ly_gieng_khoan_dien_hinh_bi_suy_giam_nan.pdf
