Технология горизонтально - направленного бурения
ОПИСАНИЕ МЕТОДА
Горизонтально направленное бурение осуществляется в три этапа: на первом этом проводится направленное бурение пилотной скважины, затем осуществляется ее расширение, на третьем этапе производится протягивание трубопровода.
Горизонтальное направленное бурение проводится с помощью породоразрушающего инструмента, называемого буровой головкой с излучателем. Методом ГНБ на этапе подготовки к бурению в пределах естественного изгиба рабочей нити выявляются подземные препятствия. После того, как проведено пилотное направленное бурение, начинается расширение скважины до необходимого диаметра расширителем обратного действия.
На третьем этапе прокладки коммуникаций методом ГНБ осуществляется протягивание трубопровода. К плети трубопровода, расположенной на противоположной стороне от буровой установки крепится оголовок с шарниром, после чего трубопровод протягивается по расширенной скважине.
Направленное бурение пилотной скважины
Направленное бурение пилотной скважины - особо ответственный этап работ в бестраншейной прокладки сетей, от которого во многом зависит конечный результат. Оно осуществляется при помощи породоразрушающего инструмента - буровой головки со скосом в передней части и встроенным излучателем.
Буровая головка соединена посредством полого корпуса с гибкой приводной штангой, что позволяет управлять процессом горизонтального бурения пилотной скважины и обходить выявленные препятствия в любом направлении в пределах естественного изгиба протягиваемой рабочей нити. Буровая головка имеет отверстия для подачи специального бурового раствора, который закачивается в скважину и образует суспензию с размельченной породой. Буровой раствор уменьшает трение на буровой головке и штанге, предохраняет скважину от обвалов, охлаждает породоразрушающий инструмент, разрушает породу и отчищает скважину от ее обломков, вынося их на поверхность.
Контроль за местоположением буровой головки осуществляется с помощью приемного устройства локатора, который принимает и обрабатывает сигналы встроенного в корпус буровой головки передатчика.
На мониторе локатора отображается визуальная информация о местоположении, уклоне, азимуте буровой головки. Также эта информация отображается на дисплее оператора буровой установки. Эти данные являются определяющими для контроля соответствия траектории строящегося трубопровода проектной и минимизируют риск излома рабочей нити. При отклонении буровой головки от проектной траектории оператор останавливает вращение буровых штанг и устанавливает скос буровой головки с нужном положении. Затем осуществляется задавливание буровых штанг, устанавливается скос буровой головки в нужном положении с целью коррекции траектории бурения. Направленное бурение пилотной скважины завершается выходом буровой головки в заданной проектом точке.
Расширение скважины
Расширение скважины осуществляются после завершения пилотного бурения. При этом буровая головка отсоединяется от буровых штанг и вместо нее присоединяется риммер - расширитель обратного действия. Приложением тягового усилия с одновременным вращением риммер протягивается через створ скважины в направлении буровой установки, расширяя пилотную скважину до необходимого для протаскивания трубопровода диаметра.
Для обеспечения беспрепятственного протягивания трубопровода через расширенную скважину ее диаметр должен на 25-30% превышать диаметр трубопровода.
Протягивание трубопровода
На противоположной от буровой установки стороне скважины располагается готовая плеть трубопровода. К переднему концу петли крепится оголовок с воспринимающим тяговое усилие вертлюгом и риммером. Вертлюг вращается с буровой нитью и риммером, и в тоже время не передает вращательное движение на трубопровод.
Буровые растворы
Буровой раствор - это смесь воды и специальных добавок, соотношение и концентрация которых определяется в соответствии с типом грунта и условиями бурения.
Основными ингредиентами бурового раствора являются специальные глины - бетониты и полимеры. Кроме этого используются добавки для улучшения химического состава воды, предотвращения налипания грунта на буровой инструмент и штанги.
ПРЕИМУЩЕСТВА МЕТОДА
Производственные
1. Возможность бестраншейной прокладки, ремонта и санации сетей в экстремальных условиях:- под реками, озерами, оврагами, лесными массивами, сельскохозяйственными объектами
- в специфических грунтах (скальные породы, плавуны и пр.)
- в охранных зонах высоковольтных воздушных линий электропередач, магистральных газо, нефте, продуктопроводов
- в условиях плотной жилищной застройки городов при прохождении трассы под автомагистралями, трамвайными путями, скверами, парками
- под действующими железными и автомобильными, взлетно-посадочными полосами аэропортов
- на территории промышленных предприятий, включая ввод коммуникаций в производственные корпуса в условиях действующего производства. Сокращение сроков и объема организационно-технических согласований перед началом работ в связи с отсутствием необходимости остановки движения всех видов наземного транспорта, перекрытия автомобильных и железных дорог
4. Значительное сокращение количества привлекаемой для прокладки трубопроводов тяжелой техники и рабочей силы
5. Значительное уменьшение риска аварийных ситуаций и, как следствие, гарантия длительной сохранности трубопроводов в рабочем состоянии
6. Отсутствие необходимости во внешних источниках энергии при производстве работ в связи с полной автономностью буровых комплексов
7. Возможность обхода препятствий по трассе трубопровода и формирование траектории скважины практически любой конфигурации в пределах естественного изгиба буровых штанг. Отсутствие необходимости производства работ по водопонижению в условиях высоких грунтовых вод
Финансовые
1. Уменьшение сметной стоимости строительства трубопроводов за счет значительного сокращения сроков производства работ, затрат на привлечение дополнительной рабочей силы и тяжелой землеройной техники
2. Минимализация затрат на энергообеспечение буровых комплексов вследствие их полной автономности и экономичности используемых агрегатов
3. Отсутствие затрат на восстановление поврежденных участков автомобильных и железных дорог, зеленых насаждений и предметов городской инфраструктуры
4. Сокращение эксплуатационных расходов на контроль и ремонт трубопроводов в процессе эксплуатации
Социальные
1. Сохранение природного ландшафта и экологического баланса в местах проведения работ
2. Исключение техногенного воздействия на флору и фауну
3. Исключение размывания берегов и донных отложений водоемов
4. Отсутствие ущерба сельхозугодьям и лесным насаждениям
5. Минимализация негативного влияния на условия проживания людей в зоне проведения работ
УСТАНОВКИ УПРАВЛЯЕМОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО БУРЕНИЯ
УПРАВЛЯЕМАЯ УСТАНОВКА ГОРИЗОНТАЛЬНОГО БУРЕНИЯ GRUNDODRILL 20S
GRUNDODRILL 20S оснащен динамической ударной силой, мотор которой на салазках снаружи бьет по буровой штанге и дополняет статическую силу до 280кН (28т).
Ударная сила может подключаться в проблемных почвах. Частота ударов (до 1000 уд/мин.), может регулироваться и настраиваться на конкретный тип почвы. Таким образом становится возможным пилотное бурение и затягивание трубы в каменистых и щебеночных грунтах. Кроме того, благодаря постоянным ударным импульсам, проще производить направление бурения.
Следующей важной особенностью является крутящий момент. Максимально возможный крутящий момент GRUNDODRILL 20S - 10.000Нм - в 4 раза больше, чем у GRUNDODRILL 10, что позволяет увеличить буровое отверстие до 750мм.
Новым является также полуавтоматическая смена штанг. Захватывающая "рука" двигается по пяти полозьям и вытаскивает штанги из пяти ячеек. Это устройство экономит одно рабочее место, так как отпадает необходимость вручную менять штанги. После затягивания трубы штанги опять складываются в ящик.
Зажим, закручивание и освобождение штанг происходит полностью гидравлически.
Привод для бурения и передвижения, система очистки под давлением, механизм смены штанг, а также двигатель для встроенного бентонитового насоса приводятся в движение 150кВт мотором. Бентонитовый насос не является больше составной частью отдельно стоящей смесительной и перерабатывающей установки, что обеспечивает буровой жидкости самый короткий путь без потерь давления.
Буровая жидкость готовится в специально разработанной смешивающей и перерабатывающей установке. После процесса смешивания и перемешивания буровая жидкость готова к применению. Возвращающаяся из бурового отверстия буровая жидкость во время бурения собирается и, после очищения от земли, смешивается с новым бентонитом. Затем буровая жидкость может быть снова применена. Избыточный бентонит может быть применен в качестве улучшителя почвенных условий. Применение перерабатывающей установки благоприятно для окружающей среды, экономит бентонит и решает проблему с итоговой утилизацией.
Технические характеристики
| Крутящий момент(стандартный) 1 ступень | 3150Нм |
| Крутящий момент(стандартный) 2 ступень | 6300Нм |
| Крутящий момент(по выбору) 1 ступень | 5000Нм |
| Крутящий момент(по выбору) 2 ступень | 10000Нм |
| Угол наклона | 11°/13°/15° |
| Длина буровой ударной штанги | 3000мм |
| Диаметр буровой ударной штанги | 82,5мм |
| Минимальный радиус изгиба | 75м |
| Давление буровой жидкости* | max. 120бар |
| Объем подачи (переключается ступенчато) | max. 320л/мин. |
| Максимальный диаметр расширителя (зависит от почвы) | ca.750мм |
| Максимальный диаметр трубы (зависит от почвы) | ca.600мм |
| Бак с чистой водой | 200л |
| Двигатель Перкинс Турбодизель | 115кВт |
| Длина*Ширина*Высота | 6200мм*2260мм*2300мм |
| Масса | ca.10300кг |
VERMEER NAVIGATOR 50X100 A
Технические характеристики
| Максимальное расширение, мм: | 800 |
| Максимальная длина проходки, м: | 6,4 |
| Тяговое усилие, кг: | 25000 |
| Макс. крутящий момент, Нм: | 13560 |
| Двигатель: | John Deere |
| Мощность л.с. | 185 |
| Длина установки, мм: | 6400 |
| Ширина установки, мм: | 2360 |
| Высота установки, мм: | 2440 |
| Вес установки, кг: | 13245 |
| Длина штанги, м: | 457 |
| Диаметр штанги, мм: | 114 |
VERMIRR NAVIGATOR D24X40 SERIESII
10 тонная буровая установка ГНБ (Горизонтального направленного бурения) фирмы Vermeer с максимальным вращающим моментом 5,423 Нм. Мощность двигателя 125 л.с. На резиновом ходу.
Tехнические характеристики
| Максимальное расширение, мм: | 600 |
| Максимальная длина проходки, м: | 320 |
| Тяговое усилие, кг: | 10,886 |
| Макс. крутящий момент, Нм: | 5,423 |
| Объем подачи бур. раствора, л/мин: | 189 |
| Длина установки, мм: | 6,121 |
| Ширина установки, мм: | 2,108 |
| Высота установки, мм: | 1,93 |
| Вес установки, кг: | 8,364 |
| Длина штанги, м: | 3,05 |
| Диаметр штанги, мм: | 60 |