Принцип работы ГНБ - Motokomo.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Принцип работы ГНБ

Технология горизонтально-направленного бурения: методика ГНБ и оборудование

В строительстве, в промышленной и производственной отрасли часто возникает потребность в создании скважин, ось которых отклоняется от вертикали. Это могут быть как полностью горизонтальные скважины, так и отверстия, проходящие под углом. Специально для таких случаев используется метод ГНБ — горизонтально-направленное или горизонтально-наклонное бурение. Он применим для выполнения подземных отверстий, у которых отклонение от вертикали составляет более 2 градусов.

Разумеется, с помощью обычных буровых установок такие операции невозможны или трудноосуществимы. Поэтому для них требуется особое оборудование, в котором буровая штанга крепится на подвижном механизме. Гибкое соединение позволяет изменить направление отверстия в ходе работы и выполнять прокол под любым углом.

Преимущества метода горизонтального бурения

Наклонные скважины широко используются при добыче нефти, газа и любых полезных ископаемых — они позволяют достичь цели по максимально короткому пути, экономя время и ресурсы. Также с помощью наклонных и горизонтальных проколов ведется прокладка подземных трубопроводов и кабельных магистралей для питания промышленного оборудования. Не менее полезным этот метод будет и в строительстве, причем речь идет как о возведении многоэтажек, так и о частных строительных работах.

Что такое ГНБ в строительстве?

Данная технология позволяет бестраншейную прокладку подземных коммуникаций, что особенно удобно, если на участке есть какие-то преграды — например, нужно провести трубопровод под асфальтированной дорожкой или постройкой. В этом случае рытье траншеи не только занимает больше времени, но и означает, что придется либо обходить преграду, либо после приводить участок в порядок.

Бурение методом ГНБ имеет массу преимуществ:

  • Работа может быть выполнена за 1 день, потребуется до 3-5 человек.
  • Можно сделать прокол под преградами, которые сложно обойти (например, под шоссе).
  • Не нарушается благоустройство придомового участка — дорожное покрытие, клумбы и т.д.
  • Проложить коммуникации можно и в тех местах, где наземные работы запрещены или невозможны.

Таким образом, технология горизонтального бурения — самое экономичное решение в плане как временных, так и финансовых затрат.

Набор оборудования для ГНБ

Для создания наклонных или горизонтальных скважин потребуется:

  • буровая установка;
  • локационное устройство;
  • дополнительный инструментарий: штанги, вертлюги, переходники, скобы и т.д.

Сейчас рассмотрим каждый из этих инструментов подробнее, чтобы выяснить, какую роль он играет в технологии бурения ГНБ.

Буровая установка — существуют как высокомощные промышленные машины для горизонтально-наклонного бурения, так и более компактные мини-установки, которые можно использовать при строительстве частного дома. Все они работают на дизельном топливе и состоят из кузова, устройства для подачи воды в бурильную зону, ходовой части и панели управления.

Основные характеристики этого оборудования:

  • максимальная сила протяжки (обозначается в тоннах);
  • диаметр и предельная длина прокола (зависит от параметров буровой штанги);
  • средний расход бетонита (сколько литров расходуется за минуту);
  • угол поворота буровой штанги (определяет, под каким углом можно выполнить наклонную скважину).

Из них наиболее важными являются первые две характеристики — при выборе машины на них стоит обращать внимание в первую очередь.

Мини-установки, которые используются для выполнения относительно небольших проколов методом горизонтально-направленного бурения, имеют не только меньшие размеры, но и более простую конструкцию. Они включают лишь двигатель и рабочую часть с буровой штангой. Научиться управлению такой машиной несложно, и с ней может справиться даже 1 человек.

Геолокационная система — представляет собой зонд и устройство для фиксации данных, с помощью которого оператор может контролировать процесс бурения. Поскольку наблюдать работу самого бура невозможно, зонд дает информацию о наличии в рабочей зоне твердых включений или важных объектов (например, уже существующих коммуникаций). Применение локационной системы делает прокол по технологии ГНБ управляемым и полностью безопасным, а также сводит к минимуму риск поломки оборудования.

Дополнительные инструменты — к этой категории относятся все устройства и приспособления, что облегчают процесс бурения и прокладку коммуникаций. Например, это осветительные приборы, фиксаторы для обсадных труб, насосы для откачки бетонита из рабочей зоны, скобы, переходники и т.д.

Технология ГНБ: этапы работы

Весь процесс бурения можно условно разделить на подготовительные и непосредственно буровые работы. В подготовительную часть входит исследование грунта и особенностей участка, подготовка места для установки буровой машины, планирование глубины и траектории прокола, подготовка необходимых инструментов и т.д. Важность этих работ сложно переоценить — от них во многом зависит успешность и безопасность прокола.

Примерный перечень работ:

  • Исследование территории на предмет наличия подземных объектов, трубопроводов и других коммуникаций.
  • Определение характеристик грунта: типа почвы, водонасыщения, наличия скальных включений и т.д. В зависимости от этих факторов технология горизонтально-направленного бурения может меняться.
  • Наметка оптимальной траектории прокола — важны не только точки входа и выхода, но и сама трасса с учетом типа грунта, расположения подземных преград.
  • Подготовка места под установку буровой машины: необходимо выровнять, а иногда также утрамбовать площадку, провести освещение, создать условия для отвода воды, излишков бетонита и т.д.
  • Размещение буровой установки в стартовой точке, подвоз необходимого инструмента и бетонита.

Этап бурения скважины

Технология горизонтально-наклонного бурения, которая используется для получения тоннелей под углом, предполагает создание пилотной скважины. Это небольшой прокол диаметром до 10 см., который обычно выполняется с наклоном от 10 до 20 градусов. После того, как прокол выходит на нужную глубину, угол наклона меняется — вплоть до горизонтального бурения.

В зависимости от формы и траектории скважины, направление движения бура можно неоднократно менять во всех плоскостях. Например, если нужна скважина в форме дуги, позволяющая обогнуть какую-либо преграду (водоем, постройку с фундаментом), сразу за нижней точкой траектории бур постепенно направляют вверх. Таким образом, ближе к финишной точке трасса получает нужный угол наклона.

Важно: технология прокола методом ГНБ предполагает отслеживание движения бура с помощью локационного зонда. Зондирование позволяет не только выявить неизвестные преграды, но и отследить положение бура, направление его движения, температуру и т.д. Это помогает избежать перегрева, поломок, отклонения от заданной траектории.

После выполнения прокола скважину нужно расширить до заданного диаметра. Для этого вместо буровой головки на установку ГНБ монтируют ример и включают обратный ход. Таким образом, ример движется в обратную сторону — от финишной точки до стартовой, расширяя отверстие. Чаще всего за один проход достичь нужного диаметра тоннеля не удается, тогда необходимо 2-3 прохода. С каждым разом используется ример все большего размера. Это финальный этап выполнения скважины методом горизонтального бурения (ГНБ).

Использование бетонита при бурении

В ходе бурильных работ в тоннель подается раствор бетонита — он облегчает продвижение бура (работая как смазка), а также способствует более легкому извлечению грунта. Смешиваясь с водой, бетонит образует гелеобразный состав, который обволакивает стенки отверстия, делает почву более стабильной и предупреждает обвалы.

Качество этого раствора играет решающую роль и определяет эффективность всего процесса. Состав бетонита может меняться в зависимости от типа почвы на участке, но в любом случае добавление песка не должно превышать 1%.

Ограничения методики ГНБ:

  • Бурение, особенно наклонное, нельзя проводить на монолитных скальных участках или в грунте с большой концентрацией твердых включений, а также в почве с высоким водонасыщением.
  • Серьезным препятствием к прокладке коммуникаций данным методом могут стать подземные преграды.
  • С помощью установки горизонтального бурения невозможно изменить направление тоннеля два и более раза на одном коротком участке (до 5 метров). Изгиб буровой штанги для этого недостаточен.

В остальных же случаях метод ГНБ является оптимальным и самым экономичным для создания скважин, тоннелей, трубопроводов, прокладки подземных коммуникаций как в бытовых, так и в промышленных масштабах.

Описание технологии горизонтально-направленного бурения

Наклонно-горизонтальное бурение – технология бурения скважин, пространственное положение которых отклоняется от вертикальной линии по любому направлению, вплоть до полного горизонтального расположения. Наклонными принято считать скважины, которые отклоняются от вертикали больше, чем на 2 градуса.

Читайте также:  Нижнеклапанный двигатель принцип работы

Процесс горизонтально-наклонного бурения

Наклонно-направленное бурение выполняется с помощью специальной конструкции буровой штанги и головки с гибким соединением, что позволяет изменять направление движения бура внутри грунта, в процессе работы.

1 В чём назначение и преимущество технологии ГНБ?

В промышленности наклонное бурение скважин востребовано в нефте-газовой сфере, в строительстве, также метод широко применяется для создания подземных коммуникаций.

Наклонно направленное бурение применяется для выполнения таких работ:

  • Создания скважин для добычи нефти и газа;
  • Бурение для добычи полезных ископаемых;
  • Прокладки труб водоснабжения и канализации;
  • Прокладки коммуникаций газоснабжения;
  • Монтажа нефтепроводов и газопроводов;
  • Обустройства кабельных магистралей.

На сегодняшний день, наклонно направленное бурение является наиболее экономичным способом создания подземных коммуникаций и выполнения любых подземных работ. Наклонно направленное бурение, в сравнении с рытьем траншей своими руками, обладает следующими преимуществами:

  • Минимизация затрат времени и финансовых средств.
  • Возможность прокладки коммуникаций без разрушения асфальтового покрытия.
  • Бурение скважин (как нормальных, так и мини — на небольшую глубину) может осуществляться под водоемами, транспортными путями и в местах, где запрещены наземные строительные работы.
  • Работы могут выполняться мини бригадой из 3-5 человек.

2 Применяемое оборудование

Оборудование для горизонтального бурения можно условно разделить на несколько видов: машина для ГНБ, локационная система для ГНБ, вспомогательные устройства – буровые вертлюги, скобы, фиксаторы.

Применение локационной системы при ГНБ

Локационная система для ГНБ. Без наличия такой системы невозможно в полной мере контролировать наклонно направленное бурение, так как в процессе работы бур находится вне зоны видимости.

Чтобы бурение не привело к непредсказуемым последствиям (разрушение существующей прокладки коммуникаций, поломка оборудования из-за подземных преград), и для того, чтобы в полной мере контролировать точность бурения скважины, используется специальная геолокационная система.

Такое устройство состоит из двух основных частей: мини зонд, который устанавливается на буровую головку, и аппарат для отслеживания его показателей. Когда осуществляется наклонно направленное бурение, этой системой управляет оператор, который считывает всю информацию, поступающую с мини зонда, и на её основе корректирует процесс бурения.

Применение мини зонда является незаменимой частью процесса ГНБ.

Буровая машина. Наклонно направленное бурение выполняется дорогостоящим профессиональным оборудованием. Промышленные машины для ГНБ имеют рамные конструкции: они состоят из кузова, двигателя, работающего на дизельном топливе, и ходовой части. В свою очередь функциональная часть имеет следующие элементы: буровой лафет, гидростанция с шлангом для подачи воды, и панель для управления процессом.

Классификация буровых установок выполняется в зависимости от граничного усилия протяжки, которое измеряется в тоннах. Помимо этого, ключевыми характеристиками любой установки являются максимально возможные диаметр и длина бурения.

Вторичными факторами, на которые необходимо обращать внимание при выборе устройства для бурения скважины и прокладки труб, являются показатели расхода бетонита (лмин), и радиус изгиба буровых штанг – он влияет на возможность изменять направление бурения по ходу работы.

Также можно выделить технологию горизонтально шнекового бурения, которое выполняется с помощью достаточно простых буровых установок, состоящих из буровой головы, штанги, двигателя, и каркаса, который соединяет их в один механизм.

В сравнении с промышленными буровыми машинами, такая конструкция обладает мини размерами. К тому же она достаточно проста в управлении – после краткого вводного курса, бурение может быть выполнено своими руками кем угодно.

Буровая установка для горизонтально-наклонного бурения

Вспомогательные устройства. К этой категории относятся все элементы фиксации для прокладки ПВХ обсадных труб, переходники, расширители, насосы для откачивания излишков бетонита, электрогенераторы, системы освещения и инструмент устранения аварийных ситуаций.
к меню ↑

3 Этапы работ

Перед тем как начать бурение горизонтальных скважин необходимо выполнить следующие подготовительные работы:

  1. Уточняется расположение подземных коммуникаций, которые расположены в пределах участка, где будет выполняться ГНБ. Места существующих коммуникаций – трубопроводы, кабельные линии, должны быть отмечены опознавательными знаками.
  2. Исходя из особенностей грунта, и других важных факторов, выбирается оптимальная трасса прокладки.
  3. Подготавливается площадка для буровой установки (уравнение грунта, создание освещения), и пути подъезда к ней.
  4. Буровая машина занимает исходную позицию, на площадку доставляется необходимое количество бентонита (раствора для укрепления скважины), и буровых штанг.

Выполняется бурение пилотной скважины (мини тоннеля, диаметром до 100 мм). Изначально процесс бурения наклонных и горизонтальных скважин начинается под углом в 10-20 градусов, который, в процессе выхода на заданную глубину, корректируется к нужным показателям.

В процессе ГНБ изменение движения бура возможно во всех плоскостях. Чем ближе бурильная головка находится к точке выхода, тем сильнее бур направляется вверх, для того чтобы на выходе из грунта скважина получила необходимый угол.

Схематическое изображение траектории выработки при ГНБ

Технология горизонтально направленного бурения требует использования специальных устройств для мониторинга процесса, которые отслеживают местоположение бура под землей, и дают возможность точно определить глубину его заглубления в почву.

Для того чтобы расширить скважину, буровая головка своими руками заменяется на ример (специальное устройство для расширения), после чего на буровой машине включается режим обратных оборотов, и выполняется обратное движение римера, по направлению от точки выхода скважины, до буровой установки.

Количество проходов, необходимых для выполнения расширения скважины до нужного диаметра, может колебаться от 1 до 3. Это зависит от особенностей грунта и от того, какое устройство бурения используется. Если для расширения необходимо несколько проходок, то римеры последовательно меняются на устройства большего диаметра.

Прокладка труб выполняется с применением системы вертлюг и скоб, которые подсоединяются к трубе, и выполняют функцию креплений и фиксаторов, с помощью которых происходит затягивания труб в скважину.

Для фиксации труб вертлюгом на её край монтируется специальный скважинный оголовок, к которому присоединяется буровая колонна. В мелкогабаритных скважинах, обсадка которых выполняется полимерными трубами с небольшим весом, прокладки могут выполняться своими руками, в противном случае – усилие для затягивания труб придает буровая машина.

После того как труба смонтирована нужным образом, она отсоединяется от буровой колонны, после чего процесс ГНБ можно считать законченным.

Схематическое изображение пролегания трубопровода при ГНБ

Когда все этапы бурения наклонных и горизонтальных скважин завершены – осуществляется свертывание буровой установки и уборка рабочей площадки.

Метод наклонно направленного бурения подразумевает необходимость обязательного использования бетонита. Бентонит – это специальный раствор, который применяется для укрепления стенок скважины, так как риск обвалов грунта при ГНБ достаточно большой. Также бетонит уменьшает трение бура и улучшает процесс извлечение выбуренной почвы наружу.

Бентонит во много определяет эффективность всего процесса бурения, так как раствор плохого качества, который не будет обладать необходимыми промывочными свойствами, будет являться причиной дополнительных временных затрат, необходимых для очистки скважины от грунта.

Так как в процессе ГНБ используется большое количество бентонитного раствора, на входе и выходе в скважину могут скапливаться его излишки, которые, после завершения бурения, нужно извлечь своими руками, либо откачать с помощью насоса. Все остатки бетонита необходимо утилизировать.

Существуют определенные ограничения, которые препятствуют применению ГНБ:

  • Подземные препятствия могут стать причиной невозможности продолжения ГНБ;
  • Ограниченный изгиб буровых штанг для ГНБ не дает возможность выполнять короткие и неглубокие изменения направления скважины (до 5 м);
  • Наклонно направленное бурение не может осуществляться в монолитных скальных породах, либо в грунтах, с высокой концентрацией валунов.

Метод ГНБ

Особенности метода горизонтально-направленного бурения

При использовании способа ГНБ стоимость аналогичных работ понижается в 2-3 раза. Если на ландшафте не представляется возможным проведение коммуникаций традиционным способом с рытьем траншей, применяется именно прокол в грунте.

Метод горизонтально-направленного бурения используется в различных целях:

  • Прокладка трубо-, газопроводов, электрических кабелей и других коммуникаций к зданиям;
  • Формирование скважин для добычи нефти и других полезных ископаемых;
  • Замена устаревших коммуникаций и оборудования;
  • Обустройство подземных магистралей.
Читайте также:  Экскаватор ек 14 20 технические характеристики

Помимо востребованности технологии, ГНБ дает определенные преимущества:

  • Разрушения на поверхности сводятся к минимуму (необходимо вырыть только 2 котлована);
  • Для проведения работ необходима небольшая бригада из 3-5 человек;
  • Оборудование для бурения мобильно, легко доставляется и устанавливается на место ведения работ.
  • Метод ГНБ позволяет быстрее и дешевле оборудовать коммуникации, благодаря чему технология обрела высокую популярность повсеместно.

Общее описание технологии

При ГНБ прокладке используется буровое оборудование (подробнее о принципе работы установок ГНБ читайте в нашем блоге). Общая технология прокола сводится к следующим манипуляциям:

  1. Подготавливается проектная документация с расчетами для точного горизонтального бурения в грунте;
  2. Проекты согласуются с местными органами власти или владельцами участка;
  3. На локации, где будет проводиться бурение, вырывается 2 котлована в месте старта работ и в месте выхода коммуникации;
  4. С помощью бурового инструмента организуется прокладка нужного оборудования;
  5. Завершение работ, удаление котлованов, восстановление объектов на месте их нахождения в случае необходимости.

Приведенное описание является кратким, на данный момент разработано несколько видов ГНБ работ. Применение конкретного вида горизонтального бурения проводится в зависимости от типов почвы, прокладываемых коммуникаций и других факторов.

Буровая оснастка

При технологии бурения используются различные инструменты:

  • Буровая машина (Установка ГНБ). Это промышленное оборудование, работающее на дизельном топливе. Управление и передвижение осуществляется оператором. Бурение основано на функциональных частях таких машин: лафете, гидростанции, панели управления.
  • Вспомогательный инструмент. Для продавливания или прокалывания почвы применяются различные инструменты: штанги, расширители, насосы, винтовые элементы с резьбой и т.д. В зависимости от типа и стадии проводимых работ бригада устанавливает на буровую машину разный инструмент.
  • Система локации. При ГНБ важно соблюдать траекторию прохождения бура, точность выхода во втором котловане. Для этого на головке бура устанавливается зонд, а рабочие отслеживают передвижение инструмента с помощью локатора.
  • Медно-графитовая смазка. Применяется для смазывания мест соединения буровых штанг.

Каждая часть промышленной оснастки для ГНБ выполняет важную роль, требует профессионального обращения и регулярного обслуживания.

Поэтапное выполнение ГНБ

Процесс бурения требует внимательного отношения, контроля, соблюдения технологических особенностей на каждом этапе.

Подготовительные работы

Перед прокладкой подземных коммуникаций ландшафт и оборудование необходимо подготовить:

  1. Оборудование площадки для буровой машины универсального размера 10х15 м;
  2. При необходимости – подготовка объездного пути для машины;
  3. Установка бурильного оборудования и пилотной штанги непосредственно в месте входа в почву бура;
  4. Фиксация инструмента с помощью анкеров на ровной площадке во избежание смещения или подвижности при ГНБ;
  5. Регулировка инструмента по углу наклона с помощью расширителя, выравнивание головки бура для ровного входа в почву;
  6. Отладка радиосвязи между членами бригады;
  7. В котлованах оборудуется дополнительное отведение для бентонитовой жидкости и грунтовых вод, если их будет слишком много.

На стадии подготовки важно просчитывать местоположение уже существующих трубопроводов, чтобы не повредить их во время земляных работ. При монтаже установок для замеса бетонита и бурения необходимо выдерживать дистанцию между ними, минимальное расстояние составляет 10 м.

Перед прокалыванием следует изучить состав почвы, подбирать соответствующий инструмент для успешного прохода головки бура сквозь грунт. Всю локацию проведения работ, где установлены специальные устройства, а также в месте выхода бура, ограждают желтой предупредительной лентой.

Прокладывание трубопровода и других коммуникаций

После проведения подготовительных работ, приступают к ГНБ:

  1. Прокладывается пилотная скважина с сечением 10 см;
  2. Отладка оборудования, регулировка наклона головки бура на 10 – 20° относительно линии горизонта;
  3. Прохождение бура с проверкой траектории через каждые 3 м и корректированием направленности инструмента;
  4. Расширение пилотное скважины: первоначальный инструмент вынимается из прокола, заменяется на расширитель;
  5. Полное проведение расширителя сквозь образовавшийся канал с постоянным корректированием движения.

При ГНБ обязательно использование бурильного раствора. В функции состава входит размягчение почвы для простейшего прохода инструмента сквозь нее.

Важно учитывать возможность осыпания грунта. Для исключения нарушения технологии проведения коммуникации необходимо соединять все части труб между собой надежно, чтобы давление почвы или осыпающиеся фрагменты не нарушили их целостность.

Плюсы и минусы технологии

Горизонтально-направленное бурение было изобретено еще в 1960 г. С тех пор ГНБ активно используется по всему миру благодаря особенностям технологии. Как и любая методика, ГНБ имеет свои преимущества и недостатки.

Горизонтальное бурение

Возникают моменты, когда нужно проложить коммуникации, но обычным способом этого сделать нельзя. Выкопать обычную траншею мешают различные обстоятельства: на пути располагаются какие-либо сооружения, дороги или водоем. Здесь уместно будет вспомнить про ГНБ – горизонтально-направленное бурение.

Это метод, когда необходимо проложить определенные коммуникации, не нарушая целостности поверхностного слоя земли, путем направленного бурения скважин под землей в горизонтальном направлении с дальнейшим прокладыванием в них труб. Такая технология имеет все преимущества в условиях тесного проживания людей, когда необходимо оставить нетронутым ландшафт или нанести минимальный урон местам проживания людей. О всех этапах ГНБ и их кратком описании вы сможете узнать далее.

Общее описание технологий

Процесс ГНБ делится на три этапа:

  1. Бурение пилотной скважины малого диаметра в заданном направлении;
  2. Расширение скважины до требуемых размеров для установки трубопровода;
  3. Прокладывание трубопровода.

Как происходит горизонтально направленное бурение

Рекомендованная услуга – Медно-графитовая смазка . Используется для защиты и герметизации резьбовых соединений.

Машины и рабочее оборудование

Оборудование, используемое для прокладки коммуникаций методом ГНБ, разделяется:

  • Машины для совершения горизонтального бурения;
  • Системы локации, применяемые для координации позиционирования буровой головки;
  • Вспомогательные инструменты для ГНБ установок.

Машины для ГНБ

Все работы проводятся дорогостоящими профессиональными комплексами. Машины могут иметь разную конфигурацию, но основные части у них общие:

  • Рама;
  • Дизельный двигатель (ДВС);
  • Силовая часть (гидронасосы распределители).

По классу машины разделяются на мини, миди и макси. Где мини – самые простые облегченные малотоннажные установки. Такая машина обладает небольшими размерами, и применяется при работе с трубами малого диаметра и ограниченной длиной трассы.

Более крупные буровые установки характеризуются средними и максимальными диаметрами труб и увеличиной длиной бурения. Также нужно обращать внимание на величину расхода буровой смеси и допустимый радиус изгиба буровых штанг, который является критерием способности изменять траекторию бурения во время работы ГНБ установки.

Навигация для ГНБ

Так как во время бурения головка находится в невидимой зоне, то контролировать процесс помогает система локации. Она состоит из излучателя, расположенного в буровой головке, и принимающего локатора, который выдает полученную информацию на дисплей, для визуального мониторинга траектории бурения и своевременного реагирования на возможные преграды.

Вспомогательные инструменты

К ним относятся: буровой инструмент ГНБ, вертлюги, серьги, фиксаторы для протяжки ПВХ обсадных элементов трубопровода. Также насосы для выкачивания буровых растворов, электрогенераторы, расширители и переходники.

Поэтапное выполнение

Подготовительные работы

До начала работ проводится обследование трассы: исследуется грунт, свойства и его состав, расположение возможных коммуникаций. Делаются расчеты по навигации и оформляется нормативно-техническая документация на исполнение работ. При необходимости зондируются сложные участки будущей трассы на предмет пересечения с имеющимися подземными инженерными коммуникациями. В результате разрабатывается оптимальная траектория бурения. Уделяется пристальное внимание технике безопасности работников буровой машины и людей, которые могут оказаться поблизости.

На подготовительном этапе формируется площадка, на которой будет располагаться буровая установка, производятся земельные работы. Ее размеры и положение зависят от габаритов бурового комплекса, диаметра и глубины залегания скважины, ее протяженности.

Пилотная скважина

Когда подготовительные работы закончены, можно начинать построение пилотной скважины. Это основной этап в разработке, от которого зависит достижение конечной цели.

Перемещение буровой головки контролируется при помощи локатора, принимающего сигнал от излучателя, расположенного в ней. Информация о нахождении бура передается на монитор оператора буровой машины, по которой определяется соответствие заданной траектории маршрута бурения. По окончании построения пилотной скважины, буровая головка выходит на поверхность или на финишную проектную точку.

Расширение бурового отверстия

Далее следует этап расширения пилотной скважины. Буровая головка заменяется на другой тип насадок для горизонтального бурения – риммер. Конструктивный элемент, представляющий собой лопасти, закрепленные на одной оси, с режущими зубцами, который вращаясь и двигаясь в обратном направлении, увеличивает диаметр скважины. Если необходим большой размер отверстия, таких челночных проходов может быть несколько, с последовательной заменой риммеров, до достижения нужного диаметра.

Читайте также:  Принцип работы снегоуборочной машины

Прокладывание трубопровода

На обратной от буровой машины стороне к последнему риммеру, при помощи вертлюга, гасящему вращательное движение буровых штанг, и скоб, прикрепляют элементы трубопровода и прокладывают в скважину.

После завершения строительства трубопровода, исполнитель сдает заказчику отчетную документацию, где указывается действительное положение трубопровода, с обозначениями координат местности.

Плюсы и минусы технологии

  • Тип почвы, ландшафт и его строение, присутствие водоемов не препятствуют процессу горизонтального бурения. Скученность городских построек, загруженность автомобильных дорог или охраняемые природные и культурные территории – такой способ прокладывания коммуникаций не навредит их состоянию;
  • Меньше времени и сил тратится на получение разрешений для проведения работ, так как не нужно перекрывать движение автомобильного и железнодорожного транспорта;
  • Снижаются расходы на привлечение тяжелой техники и рабочих для проведения масштабных земельных работ;
  • За счет привлечения профессиональных исполнителей и высокотехнологичных установок, минимизируются сроки монтажных работ;
  • Автономность буровых комплексов исключает зависимость от внешних источников питания;
  • ГНБ может успешно проходить при высоком залегании грунтовых вод. На скорость и продолжительность работ они не влияют;
  • Про ГНБ можно заключить, что это минимальный вред природе и человеку.

Но есть и ограничения в применении технологии ГНБ

Экономическая целесообразность. При глубине закладки труб менее 1,5 метров и отсутствии сооружений на территории работ – выгоднее прокладывать трубопровод обычным траншейным способом.

Заметно, что плюсов у технологии горизонтального бурения больше, чем минусов. Преимущества и перспективы развития очевидны. По мнению аналитиков отрасли применение комплексов бестраншейного способа прокладки коммуникаций будет увеличиваться с каждым годом.

Технология и методы горизонтально направленного бурения

Горизонтально направленное бурение – это технология для прокладки кабелей, труб и прочих коммуникаций под поверхностью земли, без необходимости прибегать к траншейному способу. Методы горизонтально направленного бурения постоянно совершенствуются. В последнее время технология горизонтального бурения стала наиболее популярной, так как крупные города должны жить в привычном для них ритме. Постоянно увеличивающийся поток автотранспорта, создание благоустроенных парков, пешеходных зон и автодорог. Тем не менее потребность в прокладке подземных коммуникаций по-прежнему велика, а при проведении подобных работ, если используется траншейный метод, город рискует быть парализованным.

Схема горизонтально направленного бурения.

Технология направленного бурения ГНБ в своем роде уникальна тем, что можно управлять процессом, при необходимости имеется возможность поменять направление прокладываемых узлов в профиле и плане, огибая разные препятствия. К неоспоримым плюсам ГНБ относятся высокая производительность работ, возможность проводить работу, не нарушая движения транспорта и пешеходов, сохранение ландшафта в первозданном виде, высокая точность и относительно низкая затратность производства. К относительным минусам можно отнести то, что объем установок занимает довольно большое пространство, и необходимость порой выкапывать стартовые и приемные котлованы. Но любой минус ГНБ с легкостью компенсируется всеми ее достоинствами.

Принцип работы и методы бурения

Принцип работы горизонтально направленного бурения.

Локационная система принимает и передает сигнал о местоположении буровой лопатки. В самой лопатке располагается первичный передающий датчик, который передает свои координаты на монитор пульта управления оператора ГНБ. Оператор ежесекундно видит расположение буровой лопатки по трем координатам, это глубина, пройденное расстояние и угол атаки. Все те же данные дублируются на переносной пульт оператора локационной установки. Оба оператора постоянно поддерживают между собой радиосвязь, что позволяет оперативно и точно заводить буровые штанги внутрь грунта и выводить их в точно запланированном месте.

В начальном месте вся установка ГНБ укрепляется вертикально расположенными упорами. Закрепленная к первой главной штанге буровая лопатка вводится ударно-вращательными движениями в грунт под углом 12-15 градусов. По предусмотренным внутренним каналам штанг подается бентонитовая жидкость, выходящая через отверстия в лопатке. Эта жидкость разжижает грунт и формирует своеобразную скважину. Также она играет роль смазки, минимизирующей силу трения о грунт самих штанг и впоследствии затягиваемых труб.

Продвигаемся еще глубже

Схема проходки скважины горизонтально-направленного бурения.

По мере углубления в грунт автоматически или вручную подаются новые штанги, которые состыковываются резьбовым соединением. Оператор в любой момент имеет возможность изменять усилие вталкивания бура и скорость его вращения вокруг оси. За счет упругости штанг угол поворота можно изменять до 90 градусов. Это добивается изменением положения лопатки и вдавливания ее без вращения, тем самым меняя угол атаки. Через каждые 70 метров трассы обустроены разгрузочные колодцы, позволяющие уменьшить давление внутри скважины и дающие выход для пульпы, смеси грунта с жидкостью. Их располагают вдоль всей трассы еще до начала бурения. Из колодцев пульпа откачивается мощными помпами. Длина же всей бестраншейной трассы может достигать 300 метров и более.

Первое пилотное бурение завершается, когда буровая головка выходит на поверхность, как правило, это запланированная точка выхода. В точке выхода бура выкапывается технологический приемный котлован. Когда бурильная головка выходит из земли, оператор должен отключить подачу жидкости и продвинуть штанги вперед для освобождения головки от земли. Обычно скважина получается до 100 миллиметров в диаметре, и чтобы проложить трубы большего диаметра, требуется обратная протяжка с расширительной насадкой шнекового типа. Как правило, процесс расширения и протяжки совмещаются в один цикл. Так к расширительному шнеку через вертлюг прикрепляется протягиваемая труба, методом обратной протяжки втягивается в проделываемую скважину. На шнек подается бентонитовая жидкость, играющая роль смазки, и тем временем препятствуя оседанию грунта. А при застывании создает плотную основу, одновременно служащую еще и изоляционным материалом.

Предварительное расширение

При тяжелых условиях грунта и прочих помехах, будь то корни деревьев, выполняется предварительное расширение канала без затягивания коммуникационного материала.

Схема предварительного расширения ГНБ.

На подобных сложных объектах требуется максимальная мощность буровой установки, правильный выбор бентонитовой жидкости и правильной оценки степени тяжести грунта. В таких случаях используют режущие расширительные насадки иногда в сочетании со шнеком. Такая насадка режет грунт вокруг себя, а следующая шнековая уплотняет канал. Такой метод совместно с правильно выбранной суспензией создает ровный канал, делая процесс дальнейшего втаскивания трубы более легким.

Ни одна буровая работа не должна обходиться без жидкости, так как любые локационные системы чувствительны к высоким температурам. И немаловажный момент – предотвращение осыпания грунта. Перед началом протягивания коммуникации полимерных труб или металлических производится сборка всех узлов. Буровая установка должна быть выключена. Происходит присоединение кольцевого расширителя к штангам. Далее через вращающийся вертлюг присоединяют саму коммуникационную систему, оснащенную переходником или иным соединительным оборудованием. Размер расширителя подбирается с расчетом, чтобы получившаяся скважина была на 25% больше трубы, если труба с изоляционным материалом, диаметр должен быть больше на 50%. При большом давлении внутри скважины бентонит равномерно заполняет все полости между трубой и грунтом. После затвердевания исключается любая возможность просадки грунта.

Прогресс не стоит на месте. С каждым днем методы и техника горизонтально направленного бурения совершенствуется. Некоторые производители подобных буровых установок могут предложить бурение под землей на расстояния свыше 3 км и диаметром скважин более 1000 мм. И потребность в подобной технике, особенно в крупных городах, со временем будет только расти. И, возможно, однажды уйдут в прошлое привычные нам методы прокладки подземных коммуникаций, таких как рытье траншей. С помощью техники горизонтально направленного бурения без труда прокладываются коммуникации под автодорогами, железнодорожными путями, водными преградами, сквозь скалистые возвышения. Немаловажно, что и ландшафт планеты благодаря этому методу намного меньше страдает. Остаются нетронутыми места отдыха людей, парки, скверы. За технологией горизонтально направленного бурения будущее.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector