Статья: технология бурения

Технология горизонтально-направленного бурения.

Горизонтальное направленное бурение — бестраншейный метод прокладки подземных коммуникаций, исключающий разрушение грунта и техногенное воздействие на флору и фауну. При этом используется специальное оборудование – установки горизонтально направленного бурения.

Технология ГНБ  применяется для напорных и самотечных трубопроводов, устройства защитных футляров для прокладки кабелей, теплотрасс и газопроводов, длина которых может быть от нескольких десятков метров до полутора километров. Бурение и прокладка может производится на глубине от 10 до 30 м (в зависимости от типа установки).

Бестраншейный метод (бестраншейная прокладка) дает возможность укладки труб из полиэтилена низкого давления (ПНД), стали и других видов материалов. Незначительные габариты большинства установок  позволяют производить работы в стесненных городских условиях.

Технология горизонтально направленного бурения предусматривает следующее оборудование:

  • Буровая установка;
  • Буровой инструмент (буровые штанги, буровая головка с амортизатором и ножом, расширители для разных типов грунтов);
  • Локационная система (приемник (локатор), различные излучатели (зонды) в зависимости от глубины и точности прокладываемой коммуникации);
  • Смесительная установка для приготовления и подачи раствора.

Пилотное бурение

Пилотное бурение — очень ответственный этап. Горизонтально направленное бурение проводиться по заранее спланированной траектории с выходом в заданной точке на поверхность или в приемный котлован. Установка закрепляется на исходной точке и буровая головка с находящимся в корпусе зондом прикрепленная к первой штанге, поступательным движением вводится в грунт, затем автоматически навинчивается следующая штанга, образуя плеть штанг.

Буровая штанга предназначена для того чтобы передавать вращение и давление от буровой установки, а так же подавать буровой раствор к инструменту для образования скважины. Буровые штанги соединяются между собой посредством конического резьбового соединения. Чтобы облегчить вхождение буровой головки в грунт, выкапывают стартовый котлован. Он помогает создать оптимальные условия для входа под нужным углом буровой головки, а так же предназначен для приема пульпы (смесь бурового раствора и грунта) выходящей на поверхность при бурении.

Буровой раствор подается сквозь плеть штанг под давлением через сопла буровой головки. Он выполняет ряд функций: смазка и охлаждение бурового инструмента, транспортировка (вынос) грунта из скважины, удерживание и стабилизация стенок скважины, исключение выпадения в осадок частиц грунта при остановке бурения, передача гидравлической энергии на привод активных буровых головок (турбобуров). Реальное количество бурового раствора, которое нужно закачать, чтобы удалить грунт из скважины и надежно поддерживать в стабильном состоянии не обсаженную скважину, как правило, превышает объем извлеченного грунта. Объем раствора зависит от типа грунта и других факторов.

Пилотное бурение начинается с прямого касательного отрезка, наклоненного под углом в грунт. Этот отрезок нужен для того чтобы обеспечить достаточную глубину для проведения безопасного процесса бурения. Затем буровая головка вращательно-поступательным движением направляется по широкой дуговой траектории до места, где траектория выходит на горизонтальный отрезок, который продолжается до следующего поворота по направлению на точку выхода в приемный котлован. Траектория бурения отслеживается путем получения локатором электромагнитного сигнала, излучаемого зондом находящегося под землей расположенного в корпусе буровой головки. Зачастую используется беспроводная система, но в некоторых случаях, когда переходы очень длинные используется кабельная система позиционирования.

Локационная система определяет местонахождение буровой головки и выдает ряд параметров таких как: температура зонда, глубина, угол наклона, положение буровой лопатки (угол атаки) по часам и ряд других параметров. Это помогает оператору-локаторщику определить местоположение буровой головки и обеспечить необходимой информацией оператора буровой установки.

Возникшие под землей по маршруту бурения препятствия (крупные камни, металлические предметы и т.п.), можно обогнуть, изменяя угол атаки буровой лопатки. При пилотном бурении формируется скважина, которая может быть достаточной для прокладки коммуникаций малого диаметра. Однако большинство операций требует расширения скважины.

Предварительное расширение

После завершения пилотного бурения и выхода плети штанг в конечную точку, буровая головка заменяется расширителем, предназначенным для увеличения диаметра скважины до нужного диаметра трубы. Диаметр расширителя должен быть больше на 25-30 процентов диаметра затягиваемых труб.

Все расширители оснащены специальными форсунками. Буровой раствор, проходя сквозь плеть штанг и форсунки расширителя, формирует скважину, заполняет пустоты, предотвращает проседание грунта, обеспечивает скольжение по стенкам канала, прокладываемого трубопровода.

Скважины большого диаметра формируются за несколько проходов промежуточными расширениями. Скорость расширения должна соответствовать подаче бурового раствора и поддержанию постоянного уровня пульпы в приемном или стартовом котловане.

Прокладка коммуникации

Заключительный этап – протягивание трубопровода. При завершающем бурении к расширителю через специальный  захват присоединяются одна или несколько труб и происходит обратное вытягивание плети штанг, расширителя и, непосредственно, трубы.

Завершение работ

По окончанию работ компанией, управляющей работами предоставляется необходимая исполнительная документация для заказчика (план бурения, рабочие планы, журнал оператора и др.) на которой будет отображена информация по фактическому положению коммуникации с учётом всех отклонений от спланированной траектории.

Далее производиться очистка от пульпы и засыпка приемного и стартового котлованов. По необходимости проводиться профилирование поверхности, засевание, восстановление покрытия и растительности.