Направленное бурение

Схема технологии горизонтального направленного бурения

Горизонтальное бурение (или ГНБ — Горизонтальное направленное бурение, англ. Horizontal Directional Drilling) — управляемый бестраншейный метод прокладывания подземных коммуникаций, основанный на использовании специальных буровых комплексов(установок). Международное обозначение — HDD или Horizontal Directional Drilling. Длина прокладки путей достигает 2 км, а диаметр 1200 мм. Из труб применяются трубы из полиэтилена, стали и др. видов материалов. И всё это при минимальном воздействии на окружающую среду.

Технология бестраншейного строительства подземных коммуникаций

    Перед началом работ тщательно изучаются свойства и состав грунта, дислокация существующих подземных коммуникаций, оформляются соответствующие разрешения и согласования на производство подземных работ. Осуществляется выборочное зондирование грунтов и, при необходимости, шурфление особо сложных пересечений трассы бурения с существующими коммуникациями. Результаты этих работ имеют определяющее значение для выбора траектории и тактики строительства скважины. Особое внимание следует уделить оптимальному расположению бурового оборудования на строительной площадке и обеспечению безопасных условий труда буровой бригады и окружающих людей. Строительство подземных коммуникаций по технологии горизонтального направленного бурения осуществляется в четыре этапа: бурение пилотной скважины, последовательное расширение скважины, протягивание трубопровода и заключительный этап.

Этапы строительства подземных коммуникаций

Бурение пилотной скважины

1. Бурение пилотной скважины - особо ответственный этап работы, 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 строительства пилотной скважины и обходить выявленные на этапе подготовки к бурению подземные 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 очищает 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 минимизирует риски излома рабочей нити. При отклонении буровой головки от проектной траектории оператор останавливает вращение буровых штанг и устанавливает скос буровой головки в нужном положении. Затем осуществляется задавливание буровых штанг без вращения с целью коррекции траектории бурения. Строительство пилотной скважины завершается выходом буровой головки в заданной проектом точке.

Расширение скважины

1. Расширение скважины осуществляется 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

1. Протягивание трубопровода. На противоположной от буровой установки стороне скважины располагается готовая к протягиванию плеть трубопровода. К переднему концу плети крепится оголовок с воспринимающим тяговое усилие вертлюгом и риммеру, и в то же время не передает вращательное движение на трубопровод. Таким образом, буровая установка затягивает в скважину плеть протягиваемого трубопровода по проектной траектории.
2. Заключительный этап. После окончания основных технологических этапов, инженерно-технический персонал сдает заказчику исполнительную документацию, на которой указано фактическое положение уложенного трубопровода в различных плоскостях, с обязательным указанием "привязок" к ориентирам на местности.

Группа компаний "Юнирус" о ГНБ (рус.) (2008). Проверено 8 апреля 2008 года.

Установка ГНБ Universal HDD

Установки ГНБ

Система локации Digital Control Inc.

Система локации в ГНБ как инструмент управления

    Управление в ГНБ - очень важный момент. Бур в процессе работы находится вне зоны видимости и досягаемости, и неконтролируемое бурение может привести к непредсказуемым последствиям. Поэтому в производстве работ ГНБ для контроля процесса бурения применяются системы локации. Система локации представляет собой зонд, который расположен на буровой головке , и специальный прибор синхронизации с этим зондом, который находится в руках у оператора системы локации(локаторщика) на земной поверхности. Зонд регистрирует всю информацию об угле и направлении бурения, числе оборотов и температуре буровой головки. Эта информация передается в процессе бурения локаторщику и предотвращает нежелательные последствия.

Основные преимущества эксплуатации

1. Производственно-технический аспект:
   • Возможность бестраншейного строительства, ремонта и санации подземных коммуникаций:
     • под реками, оврагами, лесными массивами; в специфических грунтах (скальные породы, плавуны);
     • в охранных зонах высоковольтных воздушных линий электропередач, магистральных газо-, нефте-, продуктопроводов;
     • в условиях плотной жилищной застройки городов при прохождении трассы под автомагистралями, трамвайными путями, автомобильными дорогами, скверами и парками;
   • 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;
   • Значительное сокращение сроков производства работ за счет использования высокотехнологичных буровых комплексов;
   • Значительное сокращение количества привлекаемой для прокладки трубопроводов тяжелой техники и рабочей силы;
   • Уменьшение риска аварийных ситуаций и, как следствие, гарантия длительной сохранности трубопроводов в рабочем состоянии;
   • Отсутствие необходимости во внешних источниках энергии при производстве работ в связи с полной автономностью установок;
   • Отсутствие необходимости производства работ по водопонижению в условиях высоких грунтовых вод.
2. Финансово-экономический аспект:
   • Уменьшение сметной стоимости строительства трубопроводов за счет сокращения сроков производства работ, затрат на привлечение дополнительной рабочей силы и тяжелой землеройной техники;
   • Минимизация затрат на энергообеспечение буровых комплексов вследствие экономичности используемых агрегатов;
   • Отсутствие затрат на восстановление поврежденных участков автомобильных и железных дорог, зеленых насаждений и предметов городской инфраструктуры;
   • Сокращение эксплуатационных расходов на контроль и ремонт трубопроводов в процессе эксплуатации.
3. Социально-экологический аспект:
   • Сохранение природного ландшафта и экологического баланса в местах проведения работ, исключение техногенного воздействия на флору и фауну, размыва берегов и донных отложений водоемов;
   • Минимизация негативного влияния на условия проживания людей в зоне проведения работ^[1].

Примечания

1. ↑ Группа компаний "Юнирус" Основные преимущества эксплуатации техники и технологии горизонтального направленного бурения (ГНБ) (рус.) (2008). Проверено 8 апреля 2008 года.

Ссылки

• Международная ассоциация специалистов горизонтального направленного бурения - МАС ГНБ
• Инновации в бестраншейном строительстве - новые бестраншейные технологии
• Виды бестраншейных технологий - описание
• Машина для горизонтально-направленного бурения тяговым усилием 45 тонн появилась в Беларуси