Метод горизонтального бурения: Метод ГНБ. Общее описание и принцип технологии

Технология бурения ГНБ — описание работы и порядок выполнения

Горизонтальное направленное бурение широко применяются при строительстве подземных коммуникаций, таких как: прокладка кабелей связи и электрокабеля, прокладка нефте- и газопроводов, теплопроводов, а также канализации и водопроводов.

Использование технологии бестраншейного бурения имеет ряд преимуществ и позволяет выполнять работы не только под естественными ландшафтными преградами: реками, озёрами, лесными массивами, но и в густонаселенных городских районах, в том числе под памятниками архитектуры, при наличии уже имеющихся коммуникаций, под железнодорожными путями и т.д. В случае необходимости проведения подземных коммуникаций под такого рода препятствиями, выполняются проколы.

Строительная площадка. Протягивание труб методом ГНБ.

Прокол под дорогой и прокол под железнодорожными путями выполняется по той же технологии, что и другие проколы — методом горизонтально-направленного бурения.

Данный вид работ подразумевает выкапывание с обеих сторон приямков — стартового и приемного, что значительно упрощает работы по прокладке подземных коммуникаций. Дорожное покрытие не повреждается и остается в том же виде, что и до начала работ. Нет необходимости разбирать железнодорожные пути и приостанавливать движение поездов и товарных составов.

Для исключения размывания берегов и донных отложений водоемов следует выполнять проколы в обязательном порядке, так как в таких местах выполнение работ традиционным способом невозможны. Прокол под рекой, озёрами и оврагами обоснован в таких экстремальных условиях работы как, высокий уровень грунтовых вод, невозможность экскавации грунта, наличие специфического грунта, твердых пород и т.д.

Работы выполняются с применением профессионального бурового инструмента со специальным локатором. На экране локатора специалист-оператор видит все движения бура под землей и может оперативно реагировать на все изменения траектории его прохода и своевременно сообщить об этом машинисту буровой установки. В случае возникновения препятствий на пути бура: крупные камни, металлические предметы и другие предметы мешающие свободному прохождению буровой головки они легко огибаются, оператору достаточно изменить угол атаки буровой лопатки. Также локационная система выполняет ряд полезных функций без которых нормальное бурение по проложенному маршруту было бы невозможно.

С помощью локационной системы специалист-оператор определяет местоположение буровой головки, температуру зонда, глубину, угол наклона, положение буровой лопатки, а также другие не менее важные параметры. Буровая установка имеет компактные размеры, удобна в эксплуатации за счет неприхотливости, простоты эксплуатации и обслуживания. Глубина бурения скважины составляет от 1 до 30 метров.

Технология ГНБ имеет четыре этапа:

подготовительный этап,
бурение пилотной скважины,
расширение скважины, затягивание трубопровода или футляра для кабеля в скважину,

завершающий этап.

Технология бестраншейного бурения и проколов ГНБ экономически выгодна. Исключаются дорогостоящие земляные работы, сокращаются расходы на сотрудников рабочих специальностей, минимизируются расходы на электроэнергию, так как установки полностью автономны. При использовании метода горизонтально-направленного бурения не разрушаются уже проложенные коммуникации, покрытия транспортных магистралей, наземные объекты под которыми проводятся проколы, остаются нетронутыми водоемы, лесные массивы и железнодорожные пути.

Также вам может быть интересен следующий материал: Описание технологии бурения методом ГНБ, Подробнее о технологии ГНБ

С уважением, коллектив компании ООО ГК «АФАРИ групп»

Метод гнб. Метод и технология горизонтального бурения

Сегодня бестраншейные методы прокладки трубопроводов широко применяются в хозяйстве, став неотъемлемой частью строительного пейзажа, практически не нарушая его. Однако, чтобы метод ГНБ стал таковым, необходимо было одновременное стечение нескольких обстоятельств:

Технология гнб, с помощью которой возможно горизонтально-наклонное бурение;
ГНБ технология бурения должна стать рентабельной в промышленных масштабах;
Востребованность со стороны общества.

Немного истории

С последним пунктом проблем не было. Урбанизация привела к росту инженерных коммуникаций в городе, а городские застройки уплотнились. Потом начал стремительно развиваться трубопроводный транспорт. Нужно было преодолевать и естественные преграды (реки, озера, заболоченные пространства), и искусственных препятствия (каналы, аэродромы, шоссе и прочее).

В результате перекрытие городских дорог даже на несколько часов стало роскошью, абсолютно непозволительной. Все три приведенных фактора сошлись в США в 60-е годы прошлого столетия. А технология горизонтального бурения была основана Мартином Черрингтоном.

Такая идея пришла ему в голову, когда он традиционным способом прокладывал (1963 год) кабель в пригороде Лос-Анджелеса. Параллельно с ним аналогичную работу выполнял другой подрядчик, который закончил дело намного быстрее, используя бурение. Черрингтон сразу понял преимущества гнб, решил, что за бестраншейными технологиями будущее, поэтому, основав свою фирму (1964), создал первое устройство гнб, буровую установку.

Долгое время метод горизонтального бурения держался на энтузиазме Мартина, пока в 1971 году не поступил крупный заказ (надо было пересечь крупную реку) от газовой компании PG&E. Именно здесь М. Черрингтон впервые использовал (наклонное бурение) метод гнб. Прокладка труб проходила под рекой. Риск оправдал себя, а потом по всей стране началось горизонтально направленное бурение. Технология, полностью оправдав себя, начала стремительно и лавинообразно распространяться по всему миру, хотя еще отсутствовала локационная аппаратура, а обычная вода применялась вместо раствора бентонита. В 1985 году и до России дошел метод гнб. Технология с тех пор широко применяется в стране.

В принципе, имеются разные виды прокладки трубопроводов.

Бурение прокол

Самым простым приложением бестраншейных технологий считается метод прокола трубопровода. В данном случае скважину создают, уплотняя массив грунта. Вырывают два котлована (стартовый, приемный).

В стартовом котловане монтируется рама с домкратами. Благодаря их усилиям труба, постоянно удлиняемая и оснащенная наконечником, пронзив грунт, выходит во втором котловане.

Отметим, что чем выше пористость грунта, тем легче выполнить прокол. В первое время прокол был «механическим». Потом появились гидропроколы, а чуть позже – вибропроколы. В первом случае вода, появившись под давлением из насадки трубы, расположенной впереди, размывает грунт, помогая трубе двигаться вперед. Во втором случае применяются вибромолоты — источники колебаний (продольных, направленных).

Бестраншейная прокладка трубопроводов методом прокола невозможна без современных аппаратов. Примером высококачественного оборудования для прокола, способного выполнить бестраншейную прокладку различных инженерных коммуникаций, могут служить установки компании XCMG. Их с рамой прокладка возможна до 150 метров при диаметре тоннеля до 325 мм.

При данной технологии часто используют пневмопробойники. Это самоходные пневматические машины ударного действия, источником энергии для которых является сжатый воздух.

Они стоят намного дешевле установок ГНБ, поэтому применяются небольшими подрядными организациями. Заметим, что работа этого аппарата не сопровождается большим уплотнением грунта. Однако для скальных и болотистых грунтов пневмопробойник не подойдет.

Продавливание

Это еще одна технология прокладки трубопроводов. В предыдущем методе, вытесненный из скважины грунт, «вдавливается» в её стенки. При данном способе он поступает в трубу. Проталкивание трубы выполняется домкратами, причем изделия могут иметь большие диаметры, до 3000 мм.

Через наголовник, с помощью патрубков (шомполов) передается давление. Можно использовать виброударные установки или гидроразмыв. Работы ведутся как с разрушением старой труды, так и без, а длина продавливания, как правило, доходит до 100 м.

Горизонтально-направленное бурение (ГНБ) — методы и технологии

Горизонтально-направленное бурение, ГНБ применяется при необходимости увеличения нефтедобычи продуктивных пластов при первоначальном исследовании или в случае восстановления скорости добычи. Основная задача метода горизонтального бурения пройти сложный участок пласта в продольном направлении. При этом длина участка может составлять от 1 км. ГНБ является одним из приоритетных направлений при строительстве подземных забоев скважин, так как позволяет обеспечить полное соответствие проекту и при необходимости своевременно осуществлять корректировки.

Технология ГНБ в нефтепромышленности

Согласно технологии, бурение горизонтально-направленных скважин требует выполнения геологической разведки состава грунта и определения залегания продуктивного пласта. После этого необходимо выполнение подбора инструментов для бурения и сборки модулей буровой установки. Производят горизонтально-направленное бурение пилотной скважины с меньшим диаметром ствола по заданной траектории. При помощи специальных локационных устройств определяют положение головки в пластах и прокладывают путь в соответствии с проектом.

Комплекс для ГНБ развертывается на подготовленной площадке в точке входа в скважину. Выполняется регулировка направляющей стрелы для совмещения оси буровой с подготовленным отверстием, а затем осуществляется якорение установки при помощи опорной плиты на шнеки. Стабилизаторы установки позволяют с высокой точностью выставить угол разработки грунта и провести горизонтально-направленное бурение.

В данном методе при помощи специального оборудования определяется глубина, на которой необходимо сделать горизонтальный участок ствола. Зная глубину оператор установки может в нужный момент начать бурение ответвления от вертикального ствола и выйти на горизонтальное направление. В начальной точке поворота угол наклона может составлять примерно 20⁰ к вертикали, что делает возможным выполнение точных расчётов точки входа ствола в нефтяной горизонт. Во время горизонтально-направленного бурения проверяется положение буровой головки через 3 м прохода траектории и анализируются данные для проведения корректировки.

На втором этапе бурение горизонтально-направленных скважин проводят по заданной траектории с расширением скважины до нужного диаметра. Однако при этом диаметр расширителя должен превышать расчётный на 20-30%, которые пойдут на установку обсадной трубы. Расширение может быть проведено при помощи метода ГНБ специальной породоразрушающей головки обратного действия или риммера.

В момент бурения, согласно технологии, непосредственно в скважину подаётся бентонитный раствор (тонко измельчённая глина с конкретными физическими свойствами), позволяющий существенно снизить трение головки, укрепить стенки скважины и достать измельчённый грунт на поверхность земли. Если возникает ситуация с остатком излишков раствора, то его необходимо откачать.

Основные методы ГНБ

Горизонтально-направленное бурение выполняется следующими способами:

Управляемый метод ГНБ. Позволяет находить во время бурения наиболее оптимальные пути для создания ствола скважины и обходить сложные участки с плотными породами. В результате скорость проведения горизонтально-направленных работ существенно возрастает. Отклонение по данным датчиков от реального положения буровой головки составляет менее 0,1%.
Неуправляемый способ ГНБ. Позволяет выполнять бурение в строго заданном направлении без обхода плотных пород грунта, что может существенно замедлить процесс создания горизонтального участка скважины. Поэтому до момента проведения горизонтально-направленных работ необходимо выполнение тщательного анализа всех данных о составе грунта.

Бурение горизонтально-направленных скважин может осуществляться следующими методами:

По шнековой технологии. Бурение осуществляется с применением шнеков, которые позволяют эффективно удалять грунт из скважины. Метод применяется в небольших уровнях заглубления или наличии неплотных пород грунта.
Ударная технология. Заключается в рытье стартового котлована, который будет служить в качестве основы под выполнение бурения с установкой в него штанги с буровой головкой.
Технология пилотного бурения горизонтально-направленных скважин. В её основе лежит способ запрессовывания буровой головки в заданном направлении и подачи через неё бетонита, что позволяет существенно ускорить процесс бурения.

Применение горизонтально-направленного бурения

Бурение горизонтально направленных скважин в следующих случаях:

При необходимости обхода сложных участков исследуемого горизонта.
Для вскрытия продуктивного пласта, который находится на дне морей или океанов и применить технологию отличную от горизонтально-направленного бурения невозможно.
Для отвода от основного ствола скважины в сторону горизонтально-направленного нефтеносного горизонта.
При выполнении горизонтально-направленного забуривания дополнительного ствола с целью обнаружения новых продуктивных пластов.
Бурение горизонтально-направленных скважин с целью обхода скальных пород, которые могут существенно усложнить процесс освоения горизонта.
При кустовом бурении с целью увеличения производительности и снижения затрат на буровые работы.
Выполнение ГНБ для ликвидации завалов или аварий.
С целью увеличения поверхности дренажа разрабатываемого пласта.

Заключение

Горизонтально-направленная технология бурения позволяет осваивать сложные участки залегания продуктивных пластов, выполнять дополнительные ответвления основной скважины, проводить более эффективную добычу нефти за счёт увеличения площади дренажа. Существует несколько методов проведения таких работ, которые выбираются в зависимости от технических условий.

Видео: Горизонтально-направленное бурение

Преимущества применения горизонтального бурения для прокладки трубопроводов

Наравне с традиционным способом прокладки коммуникаций в траншее, требующим проведения внушительного объема земляных работ, всё чаще применяются бестраншейные методы. Одним из наиболее популярных среди них является горизонтально-направленное бурение (ГНБ), которое обеспечивает возможность проведения работ даже в сложном грунте и высокую производительность.

2602

Наши рекомендации

Преимущества применения готовых комплектов для врезки в трубопровод под давлением

Наряду с другими бестраншейными методами прокладки коммуникаций (санацией, продавливанием, проколом) горизонтально-направленное бурение позволяет избежать повреждения верхнего слоя почвы, повреждения дорожного покрытия, демонтажа сооружений и прочих инженерных сетей. Благодаря этому существенно сокращаются временные и финансовые затраты на подготовительные работы, а также последующее благоустройство территории. Сам процесс бурения при этом может происходить в любое время года, тогда как прокладка траншей в промерзшем грунте зачастую невозможна или по крайней мере сопряжена с дополнительными сложностями.

В некоторых случаях, например, при прокладке трубопровода под водоемами, заповедными зонами, зданиями, магистралями, железнодорожными путями и другими объектами, бестраншейный способ прокладки и вовсе является единственно возможным. При этом он наиболее безопасен с экологической точки зрения, позволяет избежать перекрытия участка поверхности для проведения работ.

У метода горизонтально-направленного бурения есть и ряд преимуществ перед другими способами бестраншейной прокладки труб:

минимальный объем подготовительных работ;
работы можно проводить в труднодоступных местах и на удалении от внешних источников энергии;
возможность пробивки скважины в тяжелых, в том числе скальных грунтах;
высокая производительность – скорость бурения в мягком грунте до 20 метров в час;
значительная длина прокладываемых коммуникаций – до нескольких километров;
возможность прокладки трубопроводов большого диаметра – до 140 мм.

Оборудование и этапы прокладки трубопроводов методом ГНБ

Для пробивки скважины методом бурения применяют специальные самоходные или транспортируемые установки направленного бурения, в зависимости от создаваемого усилия разделяющиеся на несколько категорий. Для прокладки труб небольшого диаметра и работы в стесненных городских условиях используют преимущественно мини- и миди- ГНБ-установки (до 400 кН). Макси-установки, создающие усилие до 2500 кН, применяют при монтаже водоводов и коллекторов большой протяженности. При необходимости прокладки многокилометровых магистральных трубопроводах и проведении работ в сложном грунте используются мегаустановки (более 2500 кН).

Этапы ГНБ:

Пробивка пилотной скважины. Для первоначальной проводки скважины применяется буровая головка, изготовленная из отличающихся высокой твердостью металлических сплавов, с отверстиями, через которые подается буровой раствор и удаляется отработанная порода. Наконечник крепится на гибкой штанге, что позволяет предотвратить его повреждение особо твердыми породами – при контакте с ними головка уходит чуть в сторону. В полости головки также устанавливается блок навигации, позволяющий дистанционно контролировать направление бурения.

Расширение скважины. После завершения пробивки пилотного канала и выхода головки на поверхность вместо неё на штанге закрепляется расширитель, который протягивается в обратном направлении для увеличения скважины. При этом данная операция может производиться в несколько этапов, до тех пор, пока диаметр канала не достигнет значения, на 30% больше диаметра прокладываемого трубопровода.

Прокладка трубопровода. Для прокладки трубопровода в скважине его крепят при помощи петли к гибкой штанге через расширитель и специальный шарнир («серьгу»). Для снижения трения при протяжке трубопровод, как правило, обрабатывают специальным раствором.

Устройство закрытого подземного перехода методом горизонтально-направленного бурения

Описание метода

Понятие «горизонтально направленное бурение методом закрытого перехода» выглядит сложно и громоздко для неподготовленного человека. Однако на деле метод описывается значительно проще – труба войдет под землю в точке «А» и будет протянута в толще породы до точки «Б», где выйдет на поверхность. Для начала процесса потребуется вырыть котлован в месте в хода и создать ГНБ прокол.

Метод не слишком трудозатратен, если сравнивать с классическим траншейным способом. Несомненное преимущество – доступность прокладки труб практически под любым углом, в том числе – под 90 градусов относительно поверхности. Это сокращает издержки на этапе проектирования и реализации строительного проекта.

Где применяется

Основная область применения метода ГНБ – прокладка подземных коммуникаций в обход природных или антропогенных объектов без вмешательства в режим их функционирования. К числу первых относятся овраги, реки, озера, древесные насаждения. Примеры вторых – многоэтажный жилой дом, железная дорога, трамвайный путь, станция метрополитена, подземное хранилище, парк или сквер и так далее. Вторичная область применения технологии – прокладка в условиях специфического грунта или скальных пород, вблизи природоохранных зон, воздушных высоковольтных ЛЭП, магистральных сооружений трубопроводного транспорта.

Эффективность ГНБ достигается при использовании в нескальных грунтах, к которым относятся пески, суглинки, супеси и различные глины. Это происходит за счет использования правильно подобранного бурового раствора, позволяющего обеспечить надежность внутренней поверхности скважины.

Некоторые геологические условия затрудняют и делают невозможным использование метода ГНБ. К ним относятся:

большой напор подземного водоносного слоя;
плывуны;
текучесть глинистых грунтов сверх нормы;
все типы гравийно-галечниковых и валунных грунтов;
грунты с вкраплениями металлургических отходов;
неустойчивые из-за оползней или карста площадки.

Работа в условиях скального грунта возможна при условии наличия специализированного бурового инструмента.

Рис. №1. Специализированное оборудование для бурения в горизонтальном направлении

Плюсы и минусы

ГНБ был разработан и опробован в 1971 году в США, после чего обрел популярность и за пределами Северной Америки. За время его практического использования было собрано достаточно информации, чтобы с уверенностью рассуждать о сильных и слабых сторонах метода.

Преимущества

Как и любая методика, ГНБ обладает рядом специфических преимуществ:

универсальность. Метод используется практически в любое время года вне зависимости от погодных условий. Также подходит для прокладки большинства коммуникаций в различных типах почвы;
быстрота. ГНБ позволяет в короткие сроки преодолевать или обходить препятствия вне зависимости от их происхождения. По сравнению с траншейной прокладкой, экономия времени работ составляет до 30%;
безопасность. Открытые работы сводятся к минимуму, в результате их выполнение незначительно сказывается на ландшафте и экологическом состоянии близлежащих территорий. Кроме того, отсутствует необходимость перекрытия дорожного движения в случае работы в условиях плотной городской застройки;
точность. Позволяет прокладывать сети непосредственно вблизи действующих коммуникаций – газопроводов, труб теплоснабжения или водоотведения и так далее;
низкая себестоимость. Снижение объема земельных работ и отсутствие необходимости благоустройства прилегающих территорий позволяют сократить сметные издержки на эти статьи расходов. Особенно высокие показатели экономической эффективности применения достигаются в случаях бурения сложного грунта или прокладки удаленных от поверхности коммуникаций;
низкие сроки. Общий срок реализации проекта сокращается за счет относительно малого объема разрешительной документации и отсутствия трудозатрат бригады на укрепление стенок котлованов или траншей.

Недостатки

Список слабых мест технологии состоит из двух пунктов:

низкая рентабельность длинных прокладок. Реализации метода ГНБ в условиях протяженных коммуникаций увеличивает стоимость работ в прогрессии. Иными словами, каждый следующий метр трубы обходится заметно дороже предыдущего;
ограничение общей протяженности прокладки. Максимум 350-400 метров для стандартных комплексов ГНБ. Увеличение предела допускается в случае необходимой модернизации оборудования или добавления стыков.

Оборудование

Основная часть аппаратного комплекса ГНБ – буровая машина. Это промышленная установка, которая работает на дизельном топливе. Общий контроль и передвижение машины находятся под управлением оператора. Перемещения на объекте строительства происходят, как правило, на гусеничном ходу. Буровые машины обладают различными характеристиками, исходя из дальности и глубины прокладки, типов грунта и экологических требований. Основные элементы конструкции – панель управления, гидравлика и лафет.

К вспомогательному инструменту комплекса относятся: винтовые элементы с резьбой, различное насосное оборудование, расширители и штанги. Они отвечают за процессы прокалывания и продавливания внешних слоев почвы. Их набор определяется в зависимости от специфики выполняемой работы на конкретном объекте, а также стадии реализации проекта.

После прохождения этапа прокола грунта начинается работа программно-аппаратного модуля комплекса – системы геолокации. Во время прохождения бура необходимо с высокой точностью отслеживать его текущее местоположение под землей, чтобы соблюдать запланированную траекторию. Если все проходит в штатном режиме, то благодаря работе системы бур выводится точно в котловане выхода.

Для обработки соединения резьбы буровых штанг применяется медно-графитовая смазка. Это липкое вещество густой консистенции, способствующее снижению износа рабочих частей буровых поверхностей. Из прочего дополнительного оборудования можно выделить различные скобы, фиксаторы, расширители и переходники, применяемые ситуационно.

Эффективная работа комплекса достигается при условии должного ухода за всеми составными частями. Это требует регулярного обслуживания и наличия соответствующих профессиональных навыков у сервисных специалистов.

Рис. №2. Специализированная установка для выполнения ГНБ

Порядок работ

Первый этап проекта с использованием метода ГНБ – проведение наземной топографической съемки земельного участка, где будет проходить работа. Параллельно проходят геологические исследования почвы с целью выявления ее особенностей и ключевых характеристик. Далее анализируются планы близлежащих коммуникаций и прочих объектов вблизи строительства. В качестве результата предварительного этапа определяются показатели почвы, динамика перепадов высот на участке и прочие подобные характеристики.

Подготовка к ГНБ

Далее разрабатывается проектная документация на возведение объекта. Она содержит в себе технические и экономические расчеты объема и стоимости работ, рекомендации по выбору оборудования и состава раствора для бурения, а также другие параметры. Проект согласовывается в контролирующих инстанциях, что необходимо для получения разрешения на строительство. Перед реализацией проекта требуется осуществить инженерную подготовку объекта, включающую в себя ряд пунктов:

оценка сроков и сложности проекта исходя из документации. Теоретическому анализу подвергаются значения общей длины прокладываемой коммуникации, диаметры используемых труб, типы почв, значения изгибов штанги и расстояний до соседних коммуникаций, а также наличие согласований с контролирующими инстанциями;
выезд на объект строительства, выбор мест размещения оборудования, подготовка вспомогательных коммуникаций – источника воды и дорог для подъезда техники;
выбор бурового комплекса, исходя из результатов предыдущих пунктов. Учитывается необходимая мощность, диаметр и протяженность штанг для бурения, диаметры расширителей и так далее;
геодезическая подготовка начального и конечного котлованов прокола, закрепление базовых точек прокола на местности, включая углы поворотов и пересечения с другими коммуникационными магистралями;
вызов на место и согласование действий по бурению со специалистами эксплуатирующих коммуникации компаний. Также при необходимости выполняется шурфление;
обустройство котлованов в точках входа и выхода;
ограждение объекта строительства;
переброска специалистов на точку входа и монтаж комплекса бурения.

Пилотная скважина

После завершения монтажа, настройки комплекса и сопутствующего оборудования, приступают к работе над пилотной скважиной. Траектория скважины находится под контролем геолокационной системы, которая ориентируется на показатели глубины и уклона бура, также крена буровой головки. В рамках этапа выполняются следующие работы:

настройка, калибровка и установка зонда геолокационной системы в головку бура;
определение уровня скоса буровой лопатки – промежуточное значение или на 3-6-9-12 часов. Это делается с целью последующего управления буровой колонной;
буровые штанги погружаются в породу и следуют к точке выхода, исходя из запланированной траектории. Контроль движения осуществляется через аппаратный комплекс на поверхности, который собирает показатели зонда локационной системы;
после попадания головки бура в выходной котлован она демонтируется. Ее заменяет наименьший из заготовленного набора расширяющий риммер.

Расширение скважины

После окончания работ по прокладыванию пилотной скважины специалисты переходят к расширению туннеля. Вместо буровой головки устанавливается расширитель, который протягивается обратно к буровому комплексу. Когда получившийся канал расширен и калиброван, на конец трубы прикрепляют оголовок и вертлюг. С их помощью трубопровод затягивается под землю за счет мощностей бурового комплекса.

Этап расширения нужен не только для увеличения физического радиуса тоннеля. Важно, что он сопровождается извлечением штанг из скважины. Это формирует четкий контур скважины. Закачиваемый в тоннель бентонитовый раствор способствует перемещению выбуренного грунта обратно к приемному каналу, поддерживая и укрепляя стенки скважины, а также понижает температуру рабочих поверхностей. Илососные машины откачивают отработанный буровой шлам. Затем он силами подрядчика вывозится в специальные комбинаты для переработки и утилизации.

В случае, если для получения необходимого диаметра скважины прохода одного расширителя недостаточно, процедура повторяется. Каждый следующий проход осуществляется с увеличением риммера на 100-150 миллиметров. Когда скважина достигла требуемого размера, она калибруется расширителем итогового диаметра. Исходя из длины прокола, величина тоннеля должна превышать диаметр трубы от 30 до 50%.

Рис. №3. Присоединение расширителя к буровому инструменту

Протягивание коммуникаций

Протягивание в скважину плети трубопровода требует заблаговременной подготовки трубы с приваренным оголовком в выходном котловане. Труба через вертлюг присоединяется к расширителю. По ходу извлечения штанг из скважины, труба протаскивается в буровой канал. В это время илососные машины активно откачивают все излишки бентонитовой смеси. После завершения протяжки концы трубы обрезаются и глушатся в котлованах.

Рис. №4. Стадия протягивания коммуникаций

Завершение работ

Заключительная стадия работ включает в себя соединение вновь проложенных под землей коммуникаций с расположенными на поверхности. Одновременно с этим обустраиваются дренажные и смотровые колодцы, выполняются сопутствующие работы в зависимости от назначения и типа коммуникаций.

После окончания основных работ производится демонтаж бурового комплекса, строительных ограждений, очистка территории от излишков шлама и бурового раствора, уборка площадок входного и выходного котлованов, а также восстановление ландшафта.

Сдача объекта

Окончания работ на объекте подразумевает уборку территории самого объекта и прилегающих площадей. Далее осуществляется переброска техники на другие объекты или к местам постоянного базирования. Параллельно осуществляется сдача объекта заказчику для последующего ввода в эксплуатацию. Для некоторых видов коммуникаций в обязательном порядке проводятся испытания. Кроме того, происходит подписание актов — на скрытые работы и приемки объекта.

Завершается сдача объекта передачей заказчику комплекта исполнительной документации. В него входит контрольная съемка проложенных коммуникаций, которая выполняется геодезистом.

Технические стандарты, регулирующие требования к производству и эксплуатации

Прокладка коммуникаций методом ГНБ – сложное с организационной и технологической точки зрения мероприятие. Оно регламентируется действующими строительными правилами. Строгое следование установленным нормам обязательно на всех этапах реализации проекта, начиная с проектирования и заканчивая вводом в эксплуатацию.

Грамотное выполнение требований СНиПов и профессиональных стандартов позволит максимально обезопасить специалистов, занимающихся непосредственным возведением объекта, снизить сроки работы, а также повысить устойчивость конструкции под внешним воздействием. Чем выше степень проработки имеющейся документации, тем ниже вероятность наступления форс-мажорных обстоятельств.

Исполнительные документы

Выполнение работ по ГНБ предполагает составление специального документа, который называется Протокол бурения скважины. Требования к его форме и содержанию установлены СП 341.1325800.2017. В протоколе фиксируется подробный план выполненных технологических процессов. Цель такого детального сбора данных – учет вновь возведенных коммуникаций в общей технологической карте объекта. Для того, чтобы не повредить их при выполнении каких-либо других сходных работ на данном участке. По окончании строительства документ передается заказчику.

Если на объекте происходит авария, то указанный выше протокол становится первоочередной документацией для изучения комиссией, созданной для рассмотрения обстоятельств аварии. Поэтому правильное составление документа избавляет подрядчика от множества неприятных ситуаций, связанных с наступлением форс-мажорных обстоятельств.

Стандарты и лицензии

Исполнители работ по методу ГНБ в обязательном порядке следуют профессиональному стандарту «Оператор комплекса горизонтального направленного бурения в строительстве». Норматив был утвержден в 2014 году Министерством труда и социальной защиты и с тех пор не менялся. В документе сформулированы уровни квалификации специалистов, квалификационный, перечень доступа к различным типам работ, прописаны необходимые знания, навыки и умения, необходимые для выполнения работ.

В 2015 году в профессиональный стандарт был дополнен сведениями о требованиях, предъявляемым к организациям-разработчикам данного законодательного акта. Наличие лицензии на допуск к работам по ГНБ – обязательное условие допуска подрядчика на проведение работ.

Правовая база

В 2017 году Министерство строительства и ЖКХ утвердило СП 341.1325800.2017, уже упоминавшийся выше. Свод правил регламентирует использование метода ГНБ в области строительства коммуникаций подземного типа. Документ является актуальным и обязательным к выполнению по сей день. Использование ГНБ для преодоления преград водного характера дополнительно регламентируется нормативом Национального Объединения Строителей СТО НОСТРОЙ 2.27.17-2011.

технология метода. Чем отличается ГНБ от ННБ и ГШБ?

Когда используется технология

Горизонтальное бурение чаще всего используется в труднодоступных местах — на озерах, болотах, реках, под зданиями, железнодорожными путями, дорогами и в экологических зонах. Существует несколько методов бестраншейной прокладки коммуникаций — прокол, санация, шнековое горизонтальное бурение. Использование буровых машин ускоряет время работ, снижает финансовые и трудовые затраты. Во время прокладки коммуникаций методом бурения нет необходимости в большом количестве техники и рабочих, отвале земли и благоустройстве поврежденных участков городской территории.

Преимущества бурошнекового метода

Траншейная технология прокладки коммуникаций считается морально устаревшей по экономическим и производственным причинам. Первая выгода шнекового горизонтального бурения — объем работ и количество нужных трудовых ресурсов. С бурильной установкой справляется одна бригада рабочих, а объем вынутой земли много меньше. При этом сроки строительства в зависимости от длины коммуникаций сокращаются в 2-20 раз.

Экономические затраты на горизонтальные направленные работы сокращаются на 30 %. При этом не нужно прерывать движение транспорта при прокладке труб под дорогами или реками, а железнодорожное и асфальтное полотно остается нетронутым.

Во время бурения экология не страдает, а сам процесс доставляет минимум неудобств людям. Риск возникновения аварий на участке сводится к минимуму благодаря использованию управляемых буровых головок.

Недостаток технологии горизонтального бурения заключается в невозможности работы на подвижных грунтах.

ГНБ и ННБ – в чем разница?

Горизонтально-направленное бурение (ГНБ), является самым популярным методом, востребованным при возведении трубопроводов диаметром до 120 см в условиях уже имеющихся подземных коммуникаций, поверхностных сооружений и сложного грунта. ГНБ бурение в СПб осуществляется с помощью специальных установок, оснащенных гибкой штангой и головкой для бурения, позволяющих создавать ровные полости без отклонений от плоскости внутреннего профиля.

Преимуществами такого метода бурения являются:

сохранения ландшафта рабочего участка;
возможность работы с любыми типами труб на расстояния до десятков километров;
требует минимальных земляных работ;
доступная стоимость, рассчитываемая от расстояния магистрали и ее диаметра;
короткие сроки проведения работ;
отсутствие дополнительных расходов и привязки к сезонности;
исключение точечных нагрузок.

Технология горизонтально направленного бурения включает несколько этапов. На предварительной стадии проводят инженерные изыскания и разрабатывают проект. При проведении обследования определяют:

Физические свойства и структуру почвы на участке бурения.
Глубину залегания, режимы перепада уровня грунтовых вод с учетом сезона.
Наличие трасс других инженерных коммуникаций.

На предварительном этапеподземного горизонтального бурения также выполняют геодезическую съемку участка и составляют топографический план. Данные изысканий содержат информацию для разработки проекта.

При разработке проекта горизонтального бурения методом ГНБ решают вопросы выбора технических решений бурения, конструкции трубопровода, обеспечения экологической безопасности.

Далее осуществляют другие этапы технологии горизонтального бурения:

Поиск неучтенных коммуникаций на участке. Препятствия могут повредить бурильную головку и несколько изменить бурильный профиль.
Разбивку трассы. При значительной длине трубопровода трассу разбивают на отдельные участки.
Подготовительные работы. Оборудуют подъездные пути, доставляют и монтируют оборудование.
Бурение пилотной скважины. Устанавливают буровую головку, вводят ее в грунт. Завершает бурение горизонтальной скважины выход головки на поверхность в конце участка.
Расширение ее до расчетного диаметра. Развертку скважины делают при помощи расширительной головки.

Завершают работы устройства коммуникаций методом горизонтально направленного бурения контроль качества работ, уборка участка и передача исполнительных документов заказчику.

К недостаткам данного метода относится только невозможность проведения работ на участках с большим количеством строительного грунта, с высокой интенсивностью передвижения подземных вод и с вероятностью возникновения оползней.

В отличие от горизонтально-направленного бурения, ННБ (наклонно-направленное бурение) активно применяется в области добычи газа и нефти, горизонтальное бурение нефтяных скважин нецелесообразно, так как именно ННБ позволяет создавать скважины со сложным профилем внутреннего пространства. Сформированная по данной технологии полость может включать в себя интервалы как точно-вертикального характера, так и с видимым отклонением участков длиной в несколько километров, заданных программой. Особо актуальна технология наклонно-направленного бурения во время проведения многоствольного и кустового бурения, а также разведки на наличие газа или нефти.

Данный вид бестраншейной прокладки коммуникаций отличается рядом ценных преимуществ, среди которых особо стоит выделить следующие:

возможность формирования конечной точки скважины с отклонением, соответствующим наклону пласта;
увеличение продуктивности добычи нефти или газа;
обеспечение доступа к залежам, к которым отсутствует прямой подход;
возможность предотвращения аварийных ситуаций, путем создания глушащих скважин с безопасного расстояния;
организация кустового бурения в случае группировки устьев на ограниченной территории.

Но, кроме положительных сторон, у метода ННБ есть и отрицательная сторона – это невысокий темп реализации проектов, который связан с необходимостью частой проверки профиля скважин и сложности процесса бурения при внедрении в горные породы.

ГНБ и ГШБ – в чем разница?

Горизонтально-шнековое бурение (ГШБ) – технология, активно применяемая в промышленных зонах для сооружения разнообразных коммуникаций, в том числе и прокладки водопровода в грунте, цена которой будет отличаться демократичностью. В отличие от предыдущих методов, здесь бурение осуществляется стальным шнеком и вращающимся долотом, которые в процессе работы вырезают грунт и выводят его на поверхность.

Главная особенность данной технологии заключается в удалении отработанного грунта, так как он выводится со скважины без применения специальных растворов.

Главными преимуществами горизонтально-шнекового бурения, являются:

укрепление поверхностей скважин, благодаря сухому методу вывода отработанного грунта;
самая высокая скорость исполнения, даже при сложных условиях работы;
снижение вероятности обвалов скважины;
моментальное и качественное очищение канала от мусора;
высокая точность точек входа и выхода с сохранением заданного уклона.

Но, при всех преимущества у данного способа есть один выраженный недостаток – для бурения нужно рыть котлованы стартовой площадки и точки выхода. А, это требует не только наличия большой свободной площади, но и применения специальной техники. Выбор способа прокладки коммуникаций делается исходя из технической и экономической эффективности. Метод ГНБ имеет свои достоинства и недостатки по сравнению с другими способами бестраншейного устройства подземных трасс

Технические характеристики

Технические характеристики буровой установки СО 2 представлены в таблице:

Характеристики	Показатели
Диаметр бурения скважины (максимум)	600 мм
Максимальная глубина скважины	30 м
Скорость бурения в мягких грунтах	9 м/ч
Частота вращения инструмента для бурения	43 об/мин
Диаметр уширенной полости (максимум)	1600 мм
Мощность электрического двигателя	55 кВт
Тип электропривода двигателя	4АМРУ250М6
Напряжение электрического оборудования	138 В
Полная длина установки	11 000 мм
Ширина установки	3 200 мм
Высота установки	23 000 мм
Масса базовой машины	36 200-38 300 кг
Масса навесного оборудования	15 000 кг
Способ проходки скважины	шнековый или ковшовый с буром (в обводненных грунтах)

Этапы технологического процесса

Горизонтальное шнековое бурение начинается с выемки двух котлованов — стартового и конечного (рабочего и приемного). В рабочем котловане устанавливается буровая машина и дополнительное оборудование, в конечном завершаются все произведенные работы и принимается труба или футляр для нее.

На первом этапе проводится управляемое пилотное бурение, когда задается направление и длина канала. Так проводится «пристрелка» тонким буром, в процессе которой исключается возможность возникновения аварийной ситуации, особенно в городских условиях с обширной сетью трубопроводов и подземных кабелей.

На втором этапе пробуренная скважина малого размера расширяется методом продавливания обсадной трубой, закрепленной на штангах расширителей, до нужного диаметра. Выемка земли осуществляется механизмом, части которого набираются на рабочий вал машины горизонтального шнекового бурения. Шнеки располагаются в металлической трубе, укладываемой в скважину, и располагаются сразу за буровой головкой.

Третий этап заключается в подготовке рабочей трубы и ее продавливании вслед за обсадной трубой. После укладки труб в полученный канал буровая установка и другое оборудование извлекается из котлована, части коммуникации соединяются между собой.

Машины для бурения

Согласно ППР бурошнековое бурение может осуществляться несколькими видами устройств. Выбор модели будет зависеть от задания и объемов работы, так что придется вначале осуществить точные расчеты, чтобы получить машину с нужными техническими характеристиками. При недостаточной мощности не получится сделать задуманное, а при избыточной — придется нести лишние издержки.

Также важна и характеристика ТТК бурошнекового бурения, которая определяется установленным методом. Вообще при проведении любых видов работ нужно внимательно следить за показателями безопасности, так как они позволят не выходить в своих действиях за рамки текущего законодательства. Любые нарушения будут караться серьезными санкциями вплоть до возбуждения уголовного дела.

Установки бурошнекового бурения могут работать в двух режимах:

• бурение при помощи пилотных штанг с двойной стенкой;
• бурение с использованием управляемой активной буровой головки.

Оба вида обладают высокой точностью, так как операция проходит под руководством профессионального компьютерного оборудования и высокоинтеллектуальной программы бурения. От человека нужно лишь задать соответствующие параметры работы, чтобы машина могла понять возложенные на нее обязанности. Инструкция на бурошнековое бурение имеется на каждой установке, так что разобраться с сутью операции не составит большого труда. Главное — выполнять все указания изготовителя, чтобы не испортить машину, так как ремонт и замена деталей обойдутся очень дорого.

Шнековое бурение

Технология шнекового бурения — это современная технология по укладке футляров для выполнения работ по прокладке трубопроводов. Эта технология в отличие от традиционного ведения работ открытым способом не требует раскопки траншеи по всей трассе прокладки коммуникаций, что позволяет свести к минимуму воздействие на окружающую среду и нарушения в работе транспорта и систем жизнеобеспечения.

Шнековое бурение позволяет осуществлять прокладку подземных коммуникаций практически в любых условиях, в том числе и в районах исторической застройки города. Она может использоваться в таких проектах, которые требуют проходов под автострадами, железнодорожными путями, взлётно-посадочными полосами и т.п.

Горизонтальное шнековое бурение — это универсальная бестраншейная технология подземного строительства, которая позволяет быстро, эффективно и недорого решать задачи, связанные с развитием инфраструктуры города, в том числе и те, которые до настоящего времени не имели экономически оправданного решения.

Технология

Сущность технологии бурошнек бурения состоит в высокоточной прокладке стального футляра с помощью мощной домкратной станции, оборудованной вращающимся буровым инструментом. Футляры служат в качестве основы для прокладки трубопроводов различного функционального назначения (в том числе каналов для электроснабжения и связи)

Во время подготовительного периода производится строительство двух шахт и/или котлованов — стартового и приёмного. Их диаметр или линейные размеры не превышают нескольких метров. Глубина стартовой и приёмной шахты сопоставима с глубиной прокладки трубопровода.

Этапы производства работ:

на первом этапе происходит управляемый прямолинейный прокол грунта пилотной штангой посредством мощных домкратов. Секции пилотных штанг последовательно продавливаются на всю длину проектной трассы. Контроль проходки осуществляется лазерным теодолитом с видеокамерой и мишенью. Результаты контроля выводятся на видеомонитор.
на втором этапе проводится расширение пилотной скважины до рабочего диаметра. Той же домкратной станцией, в предварительно разрыхлённый буром грунт, продавливается футляр (или рабочая труба). Извлечение грунта из продавливаемого футляра (трубы) осуществляется транспортными шнеками.
третий этап выполняется при необходимости и включает в себя протаскивание рабочей трубы в футляр.

Технические параметры

Размер стартового котлована — 6,5х3,0 м.
Размер приемного котлована – 3,0х3,0 м.
Максимальное расстояние между котлованами — до 60 м.
Средняя скорость проходки —0,7 м/час.
Диаметры прокладываемых футляров: 300-800 мм.

Область применения технологии:

при строительстве подземных коммуникаций городского назначения — сетей водоснабжения и канализации, коллекторов, газовых, электро- и теплосетей, линий связи;
при прокладке футляров для электрических кабелей, газопроводов и нефтепроводов;
при строительстве под взлётно-посадочными полосами, железными дорогами и автомагистралями;
при строительстве в районе пересечения влагонасыщенных участков земли;
при прокладке коммуникаций к объектам, расположенным в центре водоёма;

Ограничения в применении:

Прокладка в скальных породах грунта

Отличительные свойства

Во всех случаях применение технологии бурошнекового бурения имеет убедительные плюсы там, где ведение работ открытым способом затруднено или вообще невозможно.

Значительная экономия за счёт минимума земляных работ при строительстве сетей и сооружений.
Не нарушается движение транспорта, т. е. возможно применение данного метода в условиях плотной городской застройки.
Возможность использования в нестабильных грунтовых условиях.
Меньший риск повреждения существующих коммуникаций по сравнению с открытыми способами прокладки трубопроводов.
Минимальные размеры зоны производства работ, что делает данный метод особо актуальным в условиях выполненного комплексного благоустройства территорий.
Не загрязняет окружающую среду.

Оборудование для горизонтального бурения

Машины горизонтального бурения прессово-шнекового типа РВА имеют простую конструкцию, не считая отдельных узлов типа дизель-генератора. Установка представляет собой станину, на которой расположен дизель-генератор с блоком силовых гидравлических цилиндров. К раме буровой машины крепится лафет, который служит направляющими для задаваемой обсадной или рабочей трубы. К валу гидравлического блока крепятся штанги с буровой головкой для пилотного бурения. За буром располагается датчик первичной передачи, информация с которого поступает на пульт оператора. Благодаря датчику происходит постоянный контроль глубины, дальности и угла атаки буровой головки.

Дополнительное оборудование состоит из набора штанг и труб со шнеками, которые набираются на штангу по мере выемки земли из горизонтальной скважины. Иногда машины РВА выпускаются не в стационарном виде, крепящемся на подготовленную площадку анкерными болтами, а на пневматическом ходу.

Технология метода «бурошнекового бурения»

Сущность технологии бурошнекового бурения состоит в высокоточной прокладке стального футляра с помощью мощной домкратной станции, оборудованной вращающимся буровым инструментом. Футляры служат в качестве основы для прокладки трубопроводов различного функционального назначения (в том числе каналов для электроснабжения и связи).

Во время подготовительного периода производится строительство двух шахт и/или котлованов — стартового и приёмного. Их диаметр или линейные размеры не превышают нескольких метров. Глубина стартовой и приёмной шахты соответствует глубине прокладки трубопровода. Технологически работа по прокладке труб разделяется на два или три этапа.

Во всех случая применение технологии бурошнекового бурения имеет убедительное преимущество там, где ведение работ обычным способом затруднено или вообще невозможно.

Первый этап: прямолинейный прокол грунта

Происходит управляемый прямолинейный прокол грунта пилотной штангой посредством мощных домкратов. С их помощью секции пилотных штанг последовательно продавливаются на всю длину проектной трассы. Контроль проходки осуществляется лазерным теодолитом с видеокамерой и мишенью. Результаты контроля выводятся на видеомонитор.

Второй этап: расширение пилотной скважины

Расширение пилотной скважины до рабочего диаметра. Той же домкратной станцией, в предварительно разрыхлённый буром грунт, продавливается футляр (или рабочая труба). Выдача грунта из тоннеля осуществляется транспортным шнеком.

Третий этап: протаскивание рабочей трубы

(по необходимости) — протаскивание рабочей трубы без извлечения транспортной трубы (футляра).

Источники

https://FB.ru/article/466739/gorizontalnoe-shnekovoe-burenie-tehnologiya-etapyi-preimuschestva
https://gnb-politehgeo.ru/stati/chem-otlichaetsya-gnb-ot-nnb-i-gshb.html
http://allspectech.com/stroitelnaya/burovye-ustanovki/mobilnye/co-2.html
https://promplace.ru/burovye-ustanovki-staty/buroshnekovoe-burenie-2052.htm
https://ekh77.ru/uslugi/prokladka-truboprovodov-metodom-buroshnek.html
https://su87.ru/tekhnologii/stroitelstvo-inzhenernykh-kommunikatsiy/buroshnekovoe-burenie/

[свернуть]

Прокладка труб способом горизонтального бурения

Одним из оптимальных способов прокладки труб в условиях города, либо через магистрали является метод горизонтального направленного бурения (ГНБ).

Схема горизонтально направленного бурения

Данный способ имеет ряд значимых преимуществ:

возможно прокладывать трубы практически любого диаметра;
минимизированы затраты усилий;
работы ведутся под землей и движение транспорта перекрывать не нужно;
сохраняется целостность ландшафта.

Однако, существует и серьезный недостаток – необходимость извлекать из скважины грунт.

Для устранения этого недостатка мы применяем технологии, которые позволяют осуществлять проходку горизонтальных выработок не извлекая грунт – бурение и раскатка с использованием специализированного грунтораскатывающего оборудования.

Виды горизонтального бурения

Работы по бурению скважин и прокладке трубопровода бывают двух видов: совмещенные и раздельные. Раздельный предполагает предварительное бурение пионерной скважины и последующее размещение в ней трубы, после извлечения буровой установки. Работы при совмещенном методе мы проводим одновременно – продвигаем буровой инструмент и размещаем трубу.

Используемые установки

В зависимости от длины прокладываемого трубопровода и его диаметра в своей работе мы используем различные установки.

Установка ГБ

Бурильно-шнековая установка типа ДМ-1 с механическим приводом, которая создает скважины до 40 м длины и до 325 мм в диаметре в глинистых грунтах.
Эксцентрично-сверлильная установка типа «Запорожье» с принципом цикличного удаления грунта подходит для прокладки труб большого диаметра применяется. Эта установка оснащена набором оборудования, подбираемого под соответствующий диаметр трубы – 820-1420, 426-630 или 325-377 мм, которые в процессе работы последовательно наращиваются по 6 м (длина звена) со скоростью проходки примерно 6-12 м за смену.
ГБ или УГБ. Наиболее часто используемыми и более производительными считаются унифицированные шнековые установки горизонтального бурения. С помощью этих установок осуществляется совмещенный процесс прокладки и бурения, грунт из скважины удаляется непрерывно (схема на рис. 21.6 а). Они предназначены для прокладки трубопровода длиной 40-60 м и 325-1420 мм в диаметре для грунтов до IV группы. Скорость бурения при этом составляет от 1,5-1,8 и до 12,7—19 м в час. Кратко описать работу установок ГБ и УГБ можно так. В процессе прокладки трубы фрезерная головка производит механическое бурение, винтовой конвейер извлекает из скважины разрыхленный грунт.
Машина ПМ-800-1400 используется для прокладки труб диаметром от 830 до 1420 мм в любых грунтах, кроме скальных пород и плывунов. Установка имеет массу 11,2 т, мощность двигателей 24,6 кВт. При скорости работ 15 м за смену трубы прокладываются на длину до 120 м. При прокладке трубы грунт удаляется совком, который извлекается из трубы специальным устройством. Из совка грунт выгружают или в емкость или в приямок.
Установка ГБ-1621. С ее помощью работа осуществляется способом продавливания или горизонтального бурения, в котором механизирована разработка и последующая транспортировка грунта из забоя. Длина прокладки до 60 м при скорости 10-12 м за смену.

Бурение пионерной скважины

Осуществить прокладку ТБД горизонтальным бурением можно и методом расширения пионерной скважины.

Используя установку ГБ или УГБ мы разрабатываем пионерную скважину и одновременно с этим прокладываем в ней трубу-лидера. При обратным ходе установленный на конце шнека расширитель увеличивает пионерную скважину под диаметр ТБД. Труба-лидер извлекается из скважины прокладываемым трубопроводом.

Но чаще, для эффективной работы при прокладке труб с заблаговременной подготовкой горизонтальной скважины мы применяем пневматические пробойники. С их помощью устраиваются скважины длиной 40-50 м с уплотненными стенками и диаметром от 63 до 400 мм.

Пневмопробойник вводится в грунт из входного приямка в сторону приемного. С помощью конического переднего конца грунт уплотняется и разводится в стороны, тем самым образуя скважину. Прокладывая стальные трубы пневмопробойник выполняет роль ударного узла, который крепится к заднему торцу трубы и забивает ее в грунт.

Главным аспектом при прокладке труб является обеспечение и проверка соответствию заданного по проекту положения в процессе прокладки. Чтобы обеспечить нужное направление мы применяем горизонтальные и вертикальные направляющие рамы, которые устанавливаются в рабочем котловане.

Замена старых труб в трубопроводе

При применении пневмопробойника возможна смена старых трубопроводов на новые, имеющие тот же диаметр или больше. При этом новая труба приваривается к старой (которая подлежит замене) и по мере ее выхода обрезается. Применяя пневмопробойник можно извлекать стальные трубы до 800 мм в диаметре, в таком случае пневмопробойник служит ударным механизмом, установленным на переднем торце трубопровода.

У Вас возникли вопросы?

Связаться с нами вы можете:

Что такое горизонтально-направленное бурение

Горизонтально-направленное бурение (ГНБ) — это метод прокладки подземных трубопроводов, кабелей и служебных трубопроводов бестраншейными методами. Он включает в себя использование машины для направленного бурения и связанного с ней приспособления для точного бурения по выбранной траектории ствола и обратного разворачивания требуемой трубы.

Направленное бурение — трехэтапный процесс:

Пилотное отверстие

Первый этап — бурение пилотной скважины малого диаметра.Буровой раствор перекачивается через бурильную трубу к буровому долоту, где струи высокого давления и долото измельчают грунт перед буровой штангой. Буровой раствор также будет переносить шлам обратно во входную яму буровой установки. Отслеживание пилотной скважины может осуществляться несколькими способами в зависимости от размера и сложности выстрела. Меньшие выстрелы выполняются с использованием системы наведения, в то время как более крупные и более сложные выстрелы имеют магнитную систему типа проводной линии. В обоих методах рядом с буровой головкой находится передатчик или управляющий инструмент, который посылает сигнал инженеру по локации, сообщая точные координаты буровой штанги.Постоянно снимаются показания, которые проверяют глубину, соосность и наклон буровой головки в процентах.

Оператор и локатор будут вносить поправки, чтобы пилотная скважина оставалась на заданной траектории ствола. Скорость пилотной скважины будет варьироваться в зависимости от существующих почвенных условий и требуемого количества рулевого управления. По достижении точки выхода корпус маяка и насадка снимается и заменяется расширителем.

Предварительное рассверливание

Второй шаг — предварительно развернуть пилотное отверстие и увеличить его до размера, достаточного для безопасной установки производственных линий.Развертка отводится назад и вращается, закачивая буровой раствор, чтобы разрезать и удалить твердые частицы, чтобы увеличить отверстие. Скорость предварительного развертывания будет варьироваться в зависимости от существующих почвенных условий и количества шлама, удаляемого из лунки.

Бентонит и другие добавки будут использоваться для обеспечения чистой и стабильной скважины. Бентонит используется для создания «коркового слоя» вокруг отверстия во время предварительного развертывания. Это поможет сохранить стабильность ствола скважины и предотвратить утечку или инфильтрацию жидкости.Добавки, такие как полимеры, используются для разрушения глинистых почв. Более равномерно перемешанный буровой раствор предотвратит закупорку внутри ствола скважины.

Отвод трубы

Последний этап — отвод трубы в предварительно рассверленное отверстие. Буровая штанга и расширитель будут прикреплены к вертлюгу, который используется между производственной линией и расширителем для предотвращения передачи любого напряжения скручивания от вращающейся бурильной колонны на производственную трубу. Когда продуктопровод втягивается в буровую скважину, буровой раствор закачивается в скважину, чтобы обеспечить смазку продуктивной трубы.

Что такое горизонтально-направленное бурение?

Горизонтально-направленное бурение (ГНБ) — это метод прокладки подземных трубопроводов, кабелей и служебных трубопроводов бестраншейными методами.
Горизонтально-направленное бурение — это метод / техника в области подземного строительства.
Он включает использование машины направленного бурения и связанного с ней приспособления для точного бурения по выбранной траектории ствола и обратного разворачивания требуемой трубы.
Наклонно-направленное бурение или горизонтально-направленное бурение также используется при прокладке инженерных трубопроводов и трубопроводов.
Направленное бурение или горизонтально-направленное бурение — это способ доставить инженерные сети из одной точки в другую, не разрушая существующий грунт или препятствия, которые находятся между двумя точками.
Горизонтально-направленное бурение выходит за рамки традиционных траншей; подключение инженерных сетей и коммуникаций в местах, недоступных для традиционных траншей.

Как работает горизонтально-направленное бурение?

Этап 1 — Контрольная скважина

Буровое долото подсоединяется к вращающейся бурильной трубе и вставляется в место, предназначенное для скважины.Он проходит через скучный процесс, пока не выходит на противоположную сторону скучного проекта.
Буровые растворы или буровые растворы представляют собой смесь воды и бентонитовой глины и очень важны для работы. Этот буровой раствор используется для направления бурового долота при растачивании отверстия. Он также стабилизирует ствол скважины и действует как смазка и охлаждающая жидкость для бурового долота.
Кроме того, буровой раствор переносит всю почву, тяжелые металлы и выбуренную породу из скважины обратно к месту расположения буровой установки.Затем буровой раствор отделяется от шлама и возвращается обратно в процесс бурения.
Наконец, буровое долото выйдет из ствола скважины через выходную яму.

Этап 2 — Развертка

Затем к бурильной трубе прикрепляют расширительный инструмент и протягивают обратно через ствол скважины.
Последовательно более крупные расширительные инструменты протягиваются вперед и назад через ствол скважины до тех пор, пока размер отверстия не станет примерно в полтора раза больше трубы, которая будет установлена.
Наконец, через отверстие протягивается расширитель для тампона, чтобы убедиться, что все чистое и готово к протяжке трубопровода.
Размер этого инструмента для развёртывания тампона больше, чем размер устанавливаемой трубы, но меньше, чем размер самого большого уже выполненного развёртывания.

Этап 3 — Монтаж трубопровода

Трубы доставляются к месту выхода и свариваются или сплавляются, покрываются, просвечиваются рентгеновскими лучами и испытываются под давлением.
Затем труба продукта подсоединяется к вытяжной головке.
Готовая колонна труб, немного длиннее пробуренной скважины, укладывается на ролики для подготовки к протаскиванию через ствол скважины.
Затем его устанавливают и наклоняют так, чтобы тяга была как можно проще с минимальным сопротивлением. После того, как полностью изготовлен, протестирован и правильно установлен, начинается процесс отката.
Когда трубопровод выходит на поверхность буровой установки, он затем проверяется, исследуется и испытывается.
Наконец, рабочие места очищаются от оборудования и восстанавливаются до прежнего состояния.

Зачем нужно горизонтально-направленное бурение?

Направленное бурение или горизонтально-направленное бурение — это способ доставить инженерные сети из одной точки в другую, не разрушая существующий грунт или препятствия, которые находятся между двумя точками.
Горизонтально-направленное бурение выходит за рамки традиционных траншей; подключение инженерных сетей и коммуникаций в местах, недоступных для традиционных траншей.
Направленное бурение в основном используется для создания переходов под реками, дорогами и существующими сооружениями с целью прокладки труб и трубопроводов для транспортировки различных типов жидкостей и материалов.
Технология ГНБ требует меньших затрат на строительство и восстановление новых водопроводных и канализационных труб, а также для восстановления вышедших из строя труб в городских районах, где земляные работы не требуются или невозможны.

Кто изобрел горизонтально-направленное бурение?

Когда началось горизонтально-направленное бурение?

Горизонтально-направленное бурение — идея, которую Мартин Черрингтон впервые придумал в начале 1960-х годов, когда работал в компании по установке инженерных сетей в Лос-Анджелесе.
Находясь на работе, он стал свидетелем того, как другая компания работала поблизости, используя ручную дрель для установки газопровода.
После этого Черрингтон познакомился с концепцией управляемого бурения и захотел сделать еще один шаг вперед. В итоге он сделал несколько шагов вперед.

Что такое горизонтально-направленное бурение (ГНБ)?

iStock / Getty Images

Горизонтально-направленное бурение идеально подходит для использования там, где необходимо избегать рытья траншей, например, под железной дорогой, насыпью, шоссе, а также под озерами и реками.Благодаря передовой технологии управления ГНБ теперь можно прокладывать трубопроводы под оживленными улицами города, не нарушая движения транспорта и не влияя на бизнес.

История ГНБ

ГНБ можно проследить до начала 1900-х годов, когда было обнаружено, что кажущиеся вертикальными стволы скважин отклонялись по собственному желанию с наклоном до 50 градусов к вертикали. В 1926 году гироскопы Sperry Corporation помогли измерить наклон и азимут ствола скважины.

В 1929 г.Джон Истман разработал магнитные одно- и многозарядные приборы, которые могли измерять как наклон, так и направление. Так началась эра управляемого наклонно-направленного бурения, которое было точным и могло быть намеренно отклонено.

В начале 1960-х Мартин Черрингтон сконструировал собственную буровую установку, которая была простой и легкой.

В 1980-х годах компания Tensor разработала технологию рулевого управления, открывшую широкие возможности для применения жестких дисков в проектах среднего и очень большого размера, включая переходы.

Преимущества ГНБ

ГНБ — это метод минимального воздействия, особенно полезный в экологически чувствительных областях, таких как заболоченные земли, устья, реки и озера.
Это быстрый и точный метод, который позволяет операторам обеспечивать достойную точность даже при сложных переходах.
Непрерывный мониторинг и контроль во время работы позволяют операторам перемещаться в ограниченном пространстве между существующими инженерными линиями.
Бурение можно проводить на большей глубине, чтобы полностью обойти существующие коммуникации, и для этого требуется только одна спусковая шахта на входе и одна приемная шахта на выходе.

Процесс ГНБ

Метод ГНБ состоит из двух основных этапов: сверление пилотного отверстия и обратное рассверливание. После завершения развёртывания труба протягивается через отверстие.

Первый этап включает бурение пилотной скважины с помощью управляемого направляемого сверла по запланированной траектории. Пилотное отверстие имеет диаметр примерно от 1 до 5 дюймов по предполагаемой центральной линии выравнивания трубы. Когда бурильная колонна достигает точки выхода, запускается второй этап.

Второй этап включает прикрепление расширителя примерно того же размера, что и производственная труба, к концу бурильной колонны после снятия бурового долота и его вытягивания обратно к точке входа. Иногда может потребоваться несколько проходов для достижения желаемого диаметра отверстия.

Диаметр отверстия ок. На 50% больше диаметра трубы для облегчения протягивания колонны труб.

После того, как расширитель выполнил свою работу, наступает время для отвода трубы, когда продуктопровод присоединяется к расширителю и протягивается через ствол скважины.

На протяжении всего процесса осуществляется электронный контроль траектории сверления для достижения максимальной точности. Система суспензии способствует циркуляции бурового раствора и помогает транспортировать буровой шлам обратно на поверхность.

Горизонтально-направленное бурение Статья | все о трубопроводах

В процессе пилотного отверстия используются различные типы сверлильных головок / инструментов. Выбор буровой головки зависит от типа пласта почвы.Грунты с брусчаткой или порода, имеющая пустоты или неполные слои породы , не считаются подходящими для бурения. Целью геотехнического исследования является не только определение возможности перехода ГНБ, но и определение наиболее эффективного способа его выполнения. В геотехнической информации определяется наилучший маршрут пересечения с выбором бурового инструмента и методики выполнения работ.

В ходе геотехнических изысканий должны быть исследованы:

Идентификация грунта для обнаружения горных пород, включений горных пород, гравийных грунтов, рыхлых отложений, неоднородностей и твердого покрытия
Характеристики прочности и устойчивости грунта
Уровень грунтовых вод

(Дополнительные геотехнические данные могут быть получены из существующих записей, например.г. недавнее строительство близлежащих мостов, другие переходы трубопроводов / кабелей в этом районе.)

Геотехнические исследования выполняются путем анализа пробы грунта, взятой из скважин, пробуренных вдоль трассы трубопровода, называемой данными каротажа. Для длинных переходов бревна обычно берутся с интервалом 200 м. Для коротких переходов, то есть переходов длиной менее 300 м, может быть достаточно всего трех стволовых бревен. Отверстия должны располагаться рядом с траекторией бурения, чтобы получить точные данные о грунте, но достаточно далеко от ствола скважины, чтобы избежать прохождения буровым раствором под давлением естественных трещин в грунте и разрыва на поверхность грунта через скважину для испытания грунта.Правило большого пальца — делать отверстия на расстоянии не менее 10 м по обе стороны от пути ствола. Хотя это хорошие общие правила, количество, глубину и расположение скважин лучше всего определяет инженер-геотехник.

Геотехнические данные для переходов через реки: Переходы через реки требуют дополнительной информации, такой как исследование для определения русла реки, глубины русла реки, устойчивости (боковой и размывающей) и ширины реки. Обычно трубы прокладываются на глубине не менее 6 м ниже предполагаемого дна реки в будущем с учетом размыва.Бурение почвы для инженерно-геологических изысканий обычно проводится на глубине 12 м ниже дна реки.

Горизонтальное и наклонно-направленное бурение: скважин природного газа

На главную »Нефть и газ» Наклонно-направленное и горизонтальное бурение

Наклонно-направленное и горизонтальное бурение нефтяных и газовых скважин

Методы, используемые для увеличения добычи и достижения целей, которые не могут быть достигнуты с помощью вертикальной скважины.

Автор статьи: Хобарт М. Кинг, доктор философии, RPG

(A) Цель не может быть достигнута вертикальным бурением

Направленное бурение под городом: Направленное бурение можно использовать для достижения целей, которые невозможно пробурить с помощью вертикальной скважины. Например, может оказаться невозможным получить разрешение на бурение скважины, расположенной в населенном пункте или в парке. Однако скважину можно было пробурить сразу за пределами населенного пункта или парка, а затем направить ее в нужное русло, чтобы поразить цель.

Что такое наклонно-направленное бурение?

Большинство скважин, пробуренных на воду, нефть, природный газ, информацию или другие подземные объекты, представляют собой вертикальные скважины, пробуренные прямо в землю. Однако при бурении под углом, отличным от вертикального, можно получить информацию, поразить цели и стимулировать пласты способами, которые не могут быть достигнуты с помощью вертикальной скважины. В этих случаях ценной способностью является способность точно управлять скважиной в направлениях и углах, отклоняющихся от вертикали.

Когда направленное бурение сочетается с гидроразрывом пласта, некоторые горные породы, которые были непродуктивными при вертикальном бурении, могут стать фантастическими производителями нефти или природного газа. Примерами являются сланцы Марцелл в Аппалачской котловине и формация Баккен в Северной Дакоте.

(B) Осушите большую площадь с одной буровой площадки

Минимизируйте занимаемую площадь: Одна буровая площадка может использоваться для бурения нескольких скважин.Это снижает объем буровых работ. В 2010 году Техасский университет в Арлингтоне пробурил 22 скважины на одной платформе. Эти скважины отводят природный газ примерно с 1100 акров под кампусом. Ожидается, что за 25-летний срок эксплуатации скважины будут добывать в общей сложности 110 миллиардов кубических футов природного газа. Альтернативой может быть бурение множества скважин, каждая из которых требует буровой площадки, пруда, подъездной дороги и сборной линии.

Зачем бурить невертикальные скважины?

Направленное и горизонтальное бурение использовалось для достижения целей под прилегающими землями, уменьшения воздействия на разработку газовых месторождений, увеличения длины «полезной зоны» в скважине, преднамеренного пересечения трещин, строительства разгрузочных скважин и установки инженерных сетей под землями. где раскопки невозможны или чрезвычайно дороги.

Ниже приводится список из шести причин для бурения невертикальных скважин. Они графически проиллюстрированы шестью рисунками на этой странице.

A) Ударьте по целям, которые не могут быть достигнуты вертикальным бурением.

Иногда резервуар находится под городом или парком, где бурение невозможно или запрещенный. Этот резервуар все еще может быть задействован, если буровая площадка расположена на краю город или парк и скважина пробуривается под углом, который будет пересекать пласт.

B) Осушите большую площадь одной буровой площадкой.

Этот метод использовался для уменьшения воздействия на поверхность при бурении. В В 2010 году Техасский университет в Арлингтоне был упомянут в новостях по бурению 22 скважин на одном буровая площадка, которая будет дренировать природный газ с 1100 акров под кампусом. За 25 лет жизни Ожидается, что из скважин будет добыто 110 миллиардов кубических футов газа. Этот метод значительно сократил следы разработки природного газа на территории кампуса.

Максимально увеличьте продуктивную зону: Если вертикальная скважина пробурена через породу коллектора толщиной 50 футов, то природный газ или нефть могут просочиться в пласт. скважина через 50 погонных футов «продуктивной зоны». Однако, если скважину повернуть в горизонтальное положение (или с таким же наклоном, как и в горной единице) и пробурить в пределах этой горной породы, то расстояние проникновения в продуктивной зоне может быть намного больше. Некоторые горизонтальные скважины имеют проникновение в продуктивную зону более одной мили.

C) Увеличьте длину «полезной зоны» в пределах целевой породы.

Если толща горной породы составляет пятьдесят футов, пробуренная через нее вертикальная скважина будет иметь полезную зону длиной пятьдесят футов. Однако, если скважину повернуть и пробурить горизонтально через горную единицу на пять тысяч футов, то эта единственная скважина будет иметь продуктивную зону длиной пять тысяч футов — это обычно приводит к значительному увеличению продуктивности скважины.В сочетании с гидроразрывом пласта горизонтальное бурение может превратить непродуктивные сланцы в фантастические породы-коллекторы.

(D) Увеличение добычи в трещиноватом коллекторе

Трещинный резервуар: В некоторых коллекторах большая часть порового пространства представлена трещинами. Успешные скважины должны проходить через трещины, чтобы в скважину поступал поток природного газа. Во многих географических регионах существует доминирующее направление трещин, по которому выстраивается большинство трещин.Если скважину пробурить перпендикулярно плоскости этих трещин, то будет вскрыто максимальное количество трещин.

Г) Повышение продуктивности скважин в трещиноватом пласте.

Это делается путем бурения в направлении, которое пересекает максимальное количество трещин. Направление бурения обычно будет перпендикулярно преобладающему направлению трещины. Геотермальные поля в гранитных породах обычно получают почти весь водообмен из трещин.Бурение под прямым углом к преобладающему направлению трещины приведет к тому, что скважина пройдет через максимальное количество трещин.

E) Закройте или сбросьте давление в «неконтролируемой» скважине.

Если скважина вышла из-под контроля, можно пробурить «разгрузочную скважину», чтобы пересечь ее. Пересекающуюся скважину можно использовать для герметизации исходной скважины или для сброса давления в неконтролируемой скважине.

F) Установите подземные коммуникации там, где земляные работы невозможны.

Горизонтальное бурение использовалось для прокладки газовых и электрических линий, которые должны пересекать реку, дорогу или проходить под городом.

(E) «Разгрузочный колодец» для «вышедшей из-под контроля» скважины

Разгрузочный колодец: Если в колодце возникла проблема и поток начинает выходить из-под контроля, его необходимо загерметизировать на глубине или давление необходимо сбросить. В этой ситуации можно пробурить «разгрузочную скважину» с близлежащего участка. Разгрузочная скважина будет наклонно пробуренной скважиной, которая пересекает ствол проблемной скважины, чтобы сбросить часть давления или закупорить скважину путем закачки цемента в ствол.

Горные породы, наиболее извлекающие выгоду из горизонтального бурения

Вертикальные скважины могут эффективно дренировать горные породы с очень высокой проницаемостью. Жидкости в этих горных породах могут быстро и эффективно течь в скважину на большие расстояния.

Однако там, где проницаемость очень низкая, флюиды движутся через породу очень медленно и не проходят большие расстояния, чтобы достичь ствола скважины. Горизонтальное бурение может повысить продуктивность в породах с низкой проницаемостью за счет того, что ствол скважины будет намного ближе к источнику жидкости.

(F) Установка подземных коммуникаций

Коммунальные линии: Коммунальные линии, например, линии подачи электроэнергии, воды или природного газа, иногда устанавливаются методом направленного бурения. Этот метод используется, когда они должны перейти дорогу, где земляные работы нарушат движение транспорта, пересечь реку, где земляные работы невозможны, или пересечь населенный пункт, где наземная установка путем выемки грунта была бы чрезвычайно дорогостоящей и разрушительной.

Горизонтальное бурение и ГРП в сланцах

Возможно, самая важная роль, которую сыграло горизонтальное бурение, — это разработка месторождений сланцевого газа. Эти породы с низкой проницаемостью содержат значительное количество газа и присутствуют под очень большими частями Северной Америки.

Сланец Барнетт в Техасе, сланец Фейетвилл в Арканзасе, сланец Хейнсвилл в Луизиане и Техасе и сланец Марселлус в Аппалачском бассейне являются примерами.В этих горных породах проблема не в том, чтобы «найти» резервуар; Проблема заключается в извлечении газа из очень крошечных поровых пространств в горной единице с низкой проницаемостью.

Чтобы стимулировать продуктивность скважин в богатых органическими веществами сланцах, компании бурят горизонтально через породу, а затем используют гидроразрыв пласта для создания искусственной проницаемости, которая вскрывается песком для гидроразрыва. Выполненные вместе, горизонтальное бурение и гидроразрыв пласта могут создать продуктивную скважину, в которой вертикальная скважина дала бы только небольшое количество газа.

Методика бурения

Большинство горизонтальных скважин начинаются на поверхности как вертикальные скважины. Бурение продолжается до тех пор, пока буровое долото не окажется на несколько сотен футов выше целевой породы. В этот момент труба вытаскивается из скважины, и между буровым долотом и бурильной трубой устанавливается гидравлический двигатель.

Гидравлический двигатель приводится в действие потоком бурового раствора по бурильной трубе. Он может вращать буровое долото, не поворачивая всю длину бурильной трубы между долотом и поверхностью.Это позволяет долоту пробурить траекторию, которая отличается от ориентации бурильной трубы.

После установки двигателя долото и труба опускаются обратно в скважину, и долото пробуривает путь, который перемещает ствол скважины из вертикального положения в горизонтальное на расстояние в несколько сотен футов. После того, как скважина будет повернута под нужным углом, продолжается бурение по прямой, и скважина следует за целевой горной породой. Удержание колодца в тонкой породе требует тщательной навигации.Скважинные инструменты используются для определения азимута и ориентации бурения. Эта информация используется для управления буровым долотом.

Горизонтальное бурение — дорогое удовольствие. В сочетании с гидроразрывом скважина может стоить в три раза дороже за фут, чем бурение вертикальной скважины. Дополнительные затраты обычно возмещаются за счет увеличения добычи из скважины. Эти методы позволяют многократно увеличить добычу природного газа или нефти из скважины. Без этих методов многие прибыльные скважины были бы провальными.

Новая философия аренды и роялти

При добыче газа из вертикальной скважины газ добывается на единственном участке земли. В большинстве штатов существуют давно установленные правила прав пользования недрами, которые регулируют право собственности на газ, добытый из вертикальных скважин. Газ часто распределяется между всеми землевладельцами на участке земли или на некотором радиусе от добывающей скважины.

Горизонтальные скважины представляют собой новую переменную: одна скважина может проходить и добывать газ из нескольких участков, принадлежащих разным владельцам.Как можно справедливо распределить роялти за этот газ? На этот вопрос обычно отвечают до начала бурения с помощью сочетания государственных правил и частных соглашений о распределении роялти. Как распределяются гонорары и как обращаются с «задержанными» землевладельцами, может быть сложнее, чем с вертикальным колодцем.

Найдите другие темы на Geology.com:

Скалы: Галереи фотографий вулканических, осадочных и метаморфических пород с описаниями.

Минералы: Информация о рудных минералах, драгоценных камнях и породообразующих минералах.

Вулканы: Статьи о вулканах, вулканических опасностях и извержениях прошлого и настоящего.

Драгоценные камни: Яркие изображения и статьи об алмазах и цветных камнях.

Общая геология: Статьи о гейзерах, маарах, дельтах, перекатах, соляных куполах, воде и многом другом!

Geology Store: Молотки, полевые сумки, ручные линзы, карты, книги, кирки твердости, золотые кастрюли.

Алмазы: Узнайте о свойствах алмаза, его разнообразных применениях и открытиях.

Обзор горизонтально-направленного бурения и метода прямого трубопровода

Люди, знакомые с традиционными аспектами нефтегазовой отрасли, и непрофессионалы, которые ничего не знают о том, как нефть, газ, электроэнергия, телекоммуникации, вода и другие подобные материалы транспортируются из одной точки Других часто спрашивают, что такое горизонтально-направленное бурение и метод Direct Pipe®.

Информация, содержащаяся в этом сообщении в блоге, надеюсь, прояснит эти темы и предоставит тем, кому интересно, лучшее понимание горизонтально-направленного бурения (ГНБ), метода Direct Pipe и типа услуг, которые предоставляет Laney Directional Drilling.

Служба рыболовства и дикой природы США является хорошей отправной точкой для понимания HDD. Большинство из нас, особенно жители Техаса, знакомы с концепцией вертикальных нефтяных скважин, расположенных под высокими А-образными буровыми вышками. Даже люди из разных штатов или стран за пределами США видели изображения нефтяных скважин и вышек в таких фильмах, как «Будет кровь».

ГНБ использует концепцию вертикальной нефтяной скважины и вышки и поворачивает ее на бок, показывая горизонтальную буровую установку на наклонной или наклонной рампе, которая может копать или бурить землю.В отличие от простого удаления нефти или газа, цель ГНБ — проложить под землей трубы, кабелепроводы или кабели без необходимости рыть траншею, укладывать материалы и затем засыпать их землей.

Процесс ГНБ может включать в себя несколько этапов, в том числе бурение пилотной скважины, которую необходимо впоследствии увеличить, чтобы компенсировать отвод несущей трубы в увеличенную скважину. Здесь в игру вступает метод Direct Pipe.

Метод Direct Pipe объединяет в один этап то, что раньше было бы несколькими процессами.Direct Pipe сочетает в себе микротоннелирование — процесс рытья с использованием дистанционно управляемой техники для строительства небольших туннелей — с ГНБ для создания однопроходного процесса. Этот процесс одновременно выкапывает только что созданную скважину и устанавливает трубу, что значительно сокращает время планирования, необходимое для проектов по прокладке труб. Другими словами, технология Direct Pipe прокладывает туннели через землю и одновременно проталкивает трубу на место, заполняя пустоту по мере ее продвижения.

Метод прямой прокладки труб идеален для прокладки труб под озерами, реками, автомагистралями или в других экологически уязвимых местах, где традиционные методы рытья траншей нецелесообразны.Преимущества метода Direct Pipe более подробно обсуждаются в отдельном сообщении в блоге.

Компания Laney начала свое строительство в 1947 году, а в 1989 году она получила название Laney Directional Drilling с появлением технологии ГНБ. Сегодня Laney является ведущей независимой бестраншейной строительной и инженерной фирмой Северной Америки с более чем 30-летним опытом работы в нефтегазовой, энергетической, телекоммуникационной, водной, ветровой, горнодобывающей и других отраслях промышленности. Компания широко известна как один из самых опытных и способных поставщиков ГНБ для трубопроводов большого диаметра, а также как ведущий подрядчик Direct Pipe в Северной Америке.

Направленное бурение: все, что вы когда-либо хотели знать

Направленное бурение — это широкий термин, используемый для описания любого бурения, которое не идет по прямой линии вертикально вниз. Фактически, даже в вертикальной скважине может потребоваться отклонение, чтобы избежать геологического образования или предыдущей прихвата трубы, а затем вернуться к исходной траектории. В этом случае бурильщик использует методы зарезки бокового ствола.

При обычном бурении на нефть и газ буровое долото, бурильная колонна, труба и обсадная труба спускаются вниз по прямой линии.Если бурильщик направлен вниз от 180 градусов, это технически направленное бурение. Однако в настоящее время более вероятно, что произойдет серия одного или нескольких тщательно спланированных изменений направления вдоль ствола скважины.

Техника направленного бурения применяется уже почти 100 лет. За последние несколько десятилетий технологические усовершенствования привели к тому, что углы, повороты и пройденные расстояния под землей стали удивительными инженерными достижениями.

Такие методы, как многоствольное, горизонтальное бурение и бурение с большим отходом от вертикали (ERD), представляют собой методы повышения нефтеотдачи (EOR), которые могут значительно увеличить дебит скважины.Специалисты ERD могут пробурить более 10 км / 6,2 миль. Студентам-нефтяникам часто показывают иллюстрации и диаграммы, похожие на корни деревьев. Если представить себе снаряжение как ствол дерева, возможности направления корней безграничны. Даже ветви корней сопоставимы с многоствольным сверлением.

Почему эта техника так ценна?

С одной и той же установки можно пробурить несколько скважин, сводя к минимуму нарушение поверхности и воздействие на окружающую среду.Кроме того, эти скважины могут простираться на милю вниз и более чем на пять миль при меньших углах. На нефтяном месторождении с рассредоточенными отложениями можно использовать большой радиус, максимально увеличивая стоимость дорогостоящего актива, которым является буровая установка. Буровые установки и бригады имеют дневные ставки, которые достигают сотен тысяч долларов, одна буровая установка, работающая на площади до пяти или десяти квадратных миль, очень рентабельна по сравнению с дюжиной или более вертикальных буровых установок, которые могут или не могут подключаться к такие же доступные пластовые отложения.

Геологи и инженеры используют такие термины, как «нефтяной резервуар» или «углеводородный резервуар» для описания подземных карманов ресурсов. Научные термины дают ярлык, чтобы помочь каждому понять друг друга, но у матери-природы разные представления о том, как она все устраивает.

Люди, выполняющие планы скважин, такие как геологи-сейсмологи, геологи, инженеры-геологи и специалисты по САПР, объединяются, чтобы дать лучшее представление о том, где могут находиться залежи нефти и газа. Их оценки основаны на различных типах опросов и прошлом опыте.Чего они вряд ли сделают, так это точно указать место, где они могли бы получить доступ к максимальному количеству ресурсов.

Когда мы видим резервуары с водой, мы можем представить, как бросают гигантскую соломинку в середину и всасывают все озеро. Плоская поверхность воды и вероятность создания искусственных плотин и стен могут дать нам ложное представление о топографии подземного резервуара. Дно озера позволит лучше понять случайную геометрию рассеянного ресурса.Например, если ваша воображаемая соломинка коснулась мелкой гравийной полосы посреди озера, вы могли бы извлечь лишь небольшой процент воды.

Помимо этой случайности, связанной с верхними, нижними и внешними размерами, существует множество других возможностей:

При бурении под углом исследуется большая часть коллектора, поскольку они имеют тенденцию формироваться горизонтально (между образования) не вертикально.
Залежь может совсем не напоминать коллектор, это может быть нефтенасыщенный песок или сланец.Направленное бурение особенно ценно в сланцах, где пласт можно исследовать для прослеживания более богатых пластов.
Между поверхностью и углеводородами находится крепкая порода, такая как гранит.
Есть еще одна причина, по которой водохранилище недоступно сверху, например, на поверхности суши находится город, гора, заповедник или территория, представляющая особый научный интерес (SSI).
Нефть и газ оседают не в одной залежи, а в отдельных отдельных карманах, не связанных четко друг с другом.Это может произойти при нескольких уклонах или высотах дна.
Обычно находят отложения под соляными куполами или плоскостями разломов, где бурильщик сталкивается с повышенным техническим риском. Горизонтальное бурение позволяет избежать образования соляных куполов и снизить давление на оборудование вблизи линий разломов.
Коллектор простирается вниз по диагонали, так что «неглубокий конец» может мало уступать, а «глубокий конец» трудно пробурить или найти вертикально.
Резервуар соединен, но очень неравномерно, например, в виде ряда стержней и глубоких желобов.
Возможно, можно создать наземную буровую установку, а затем бурить горизонтально в океан или под озеро. Это было бы дешевле и создавало меньше рисков.

На самом деле, эти «неправильные» резервуары очень распространены. Теперь, когда обнаруживается относительно меньшее количество слоновьих резервуаров, а технологии совершенствуются, наклонно-направленное бурение с каждым годом становится все более важным.

Другое применение наклонно-направленного бурения — в случае неконтролируемой или «бурной скважины».Если представить себе колодец, который прорвался сквозь противовыбросовый превентор и бьет фонтаном, как его закрыть?

Это зависит от величины подземного давления. В некоторых случаях бурят вторую контрольную скважину так, чтобы она пересекала ту же точку, где исходный ствол скважины встречается с пластом. Как только новая наклонно-направленная скважина будет завершена, ее можно будет закачивать глушильным раствором.

Если давление в скважине не слишком велико, сбросная скважина может помочь выпустить газ, так что интенсивность исходного фонтана уменьшается, что позволяет контролировать его.Грязь и вода закачиваются под другим углом, чтобы получить контроль над первой скважиной и вернуть ее в надлежащее рабочее состояние.

Как инженеры узнают, где конец сверла?

Невозможно увидеть сотни метров под землей, на самом деле, бурильщики и инженеры полностью полагаются на технологии, чтобы «увидеть», куда они идут. У бурильщика наклонно-направленного бурения есть руководство, созданное инженерами и геологами. Каждые 10–150 метров (обычно 30–40 метров) данные обследования отправляются обратно, чтобы убедиться в соблюдении первоначальной траектории скважины «синей линией».

Программное обеспечение для наклонно-направленного бурения получает входные данные от нескольких датчиков во время бурения (MWD) в буровом долоте и на любых ответвлениях или стыках. (Другие инструменты измерения включают электромагнитный MWD и датчики глобального позиционирования (GPS)). Помимо технологии MWD, в буровых каротажных устройствах используются датчики и программное обеспечение для каротажа во время бурения (LWD). Буровое долото оснащено датчиками вибрации, которые могут определять тип бурового пласта в любой точке. По всей длине скважины могут быть добавлены хомуты, отправляющие на поверхность информацию о крутящем моменте, весе и изгибе.

С поверхности электромагнитные датчики также могут отслеживать продвижение сверла. Когда все данные от бурового долота, муфт, двигателей и наземного оборудования поступают на панель управления, происходит полное представление.

Помимо того, что они могут знать, что происходит, даже на милю вдоль буровой скважины, инженеры-бурильщики могут вносить корректировки в режиме реального времени, чтобы все было запланировано. Это особенно актуально, когда происходят неожиданные вещи, связанные с геологией или серьезной нагрузкой на оборудование.

Как сверло может вращаться?

Если бы вы вообразили механику наклонно-направленного бурения, не видя технологии, вы могли бы задаться вопросом, как бур может внезапно изменить направление. Поскольку двигатель, вращающий буровую установку, находится на поверхности, как может бурильная колонна продолжать вращаться на 360 градусов при повороте?

Теперь у нас есть забойные буровые двигатели, которые могут направлять буровое долото в совершенно другом направлении по сравнению с обычной начальной точкой на 180 градусов в скважине.Турбобуры и роторные бурильные машины используются в ситуациях с направленным движением, где они лучше всего подходят.

Скорость вращения сверла, а также вес и жесткость бурильной колонны также могут быть использованы для влияния на направление. Одним из оригинальных методов была струйная обработка струей воды или бурового раствора из форсунки высокого давления от одного края до бурового долота, создавая более слабую сторону в пласте.

Другим традиционным методом было использование отклонителя. Отклоняющий клин — это клин, который может перенаправлять сверло.На желаемой глубине сверло выводится на поверхность, устанавливается клин-отклонитель, затем сверло опускается и перенаправляется отклонителем. Затем сверло снова поднимается на поверхность, вытаскивается клин-отклонитель, затем бурение возобновляется, и ствол меняет свой путь.

Датчики бурового долота могут сообщать бурильщику о внешнем весе и скорости вращения, которые также могут использоваться для влияния на траекторию. Грязевые двигатели также могут использоваться для изменения направления. При использовании управляемой бурильной трубы рядом с долотом имеется изгиб.Бурильная колонна перестает вращаться, и тогда остается достаточно времени, чтобы использовать выбранные методы направленности, чтобы переместить долото на желаемую траекторию. Когда он снова начнет вращаться, он начнет двигаться в том направлении, куда он сейчас указывает. (Подробнее о управляемых грязевых двигателях в следующем разделе).

Используемое оборудование:

Специальные сверла используются для повышения производительности и снижения вероятности отказа. Компания Schlumberger поставляет направленные буровые долота PDC как для роторных управляемых систем, так и для них.Horizontal Technology, Inc. предлагает долота серии Varel High Energy, разработанные для уникальных и суровых условий горизонтально-направленного бурения.

Грязевые двигатели . Скважинные управляемые забойные двигатели располагаются рядом с буровым долотом, имеющим изгиб. Что происходит, так это то, что на нужной глубине бурильная колонна перестает вращаться, затем буровой раствор прокачивается через забойный двигатель, так что буровое долото начинает вращаться только под действием силы жидкости. Это давление бурового раствора толкает буровое долото под другим углом, а также начинает врезаться в пласт под другим углом к траектории центральной скважины.Как только датчики подтверждают, что буровое долото направлено в правильном направлении, бурильная колонна снова начинает вращаться.

Роторные управляемые системы (RSS) . Направленное бурение с использованием забойного двигателя означает, что бурильную трубу часто приходится сдвигать вперед, когда буровая установка находится в неподвижном состоянии. Роторная управляемая система может одновременно бурить и управлять. Это означает, что можно получить доступ к ранее недоступным образованиям.

Узел нижнего отверстия (КНБК) Конфигурации часто имеют изогнутую форму, так что они могут поворачиваться с помощью физических манипуляций.На видео выше по странице четко виден изгиб бурильной трубы.

Камеры Multi-Shot установлены внутри бурильной колонны. Они настроены на регулярную съемку в режиме покадровой съемки. Затем эти изображения отправляются на наземный контроль.

Индивидуальные отклоняющие стержни , которые работают с забойными двигателями, не нужно снимать в перерывах между бурением. Это значительный шаг вперед по сравнению с ранее упомянутыми старомодными. Можно потратить больше времени на бурение и меньше времени на снятие бурового долота и обычного отклонителя.

Сетевой или проводной трубопровод . Система Intelliserve от National Oilwell Varco — это широкополосная сетевая система бурильных колонн. Он может передавать данные с датчиков обратно на поверхность.

Это большая часть используемого специализированного оборудования направленного действия. Кроме того, имеется трехмерное измерительное оборудование, упомянутое ранее в этой статье (MWD, LWD и т. Д.).

Вопросы устойчивости ствола скважины

Целостность скважины, возможно, является наиболее важным аспектом наклонно-направленного бурения.Бурение на более глубоких или больших расстояниях, особенно с изменением направления, вызывает ряд дополнительных инженерных проблем и нагрузок на оборудование.

Например, забойный буровой двигатель всегда будет намного меньше и менее мощным, чем двигатель, подключенный к надежной буровой установке над землей. У него больше шансов выйти из строя, или у него будет недостаточный крутящий момент или скорость для преодоления сложных геологических формаций.

Сама бурильная колонна будет меньше подвергаться нагрузкам при движении по прямой, каждый градус поворота добавляет дополнительное трение и неуравновешенное давление.Если целостность бурильной колонны не поддерживается, бурильная колонна может сломаться или застрять. Это может означать, что необходим новый комплект оборудования, и, возможно, потребуется пробурить новую скважину в несколько другом направлении.

Поддержание гидравлического давления и очистка ствола скважины намного сложнее для этих типов скважин. Современное оборудование для наклонно-направленного бурения настолько продвинуто, что оно может справиться с условиями высокого давления / высокой температуры HP / HT, за милю, после того, как ствол скважины изменил направление.

Планирование наклонно-направленных скважин

Программы компьютерного моделирования используются для моделирования плана скважины. Программы 2D, а в последнее время и 3D моделирования позволяют геологам и инженерам визуализировать запланированный путь. Это программное обеспечение создано на основе предыдущих знаний, текущих сейсмических и магнитных данных, дополненных данными в реальном времени от приборов MWD.

Горизонтально-направленное бурение

Существует несколько различных типов наклонно-направленного бурения.Многоствольное бурение — это когда ствол скважины имеет несколько боковых (90 градусов) ответвлений. Например, глубина скважины может составлять 1000 метров, но к ней примыкают многочисленные боковые скважины. Бурение с большим отходом от вертикали (ERD) относится к категории все более длинных скважин, пробуренных с буровой установки.

Возможно, самый интересный вид — это горизонтально-направленное бурение, потому что это был первый тип и, возможно, самый противоречивый.

Земельные торги предлагают право на разведку и добычу ресурсов с определенного квадратного метра земли.Есть возможность приобрести в аренду нефтяной участок, а затем горизонтально пробурить соседнюю территорию. Близко к национальной границе, бурильщики, как известно, бурили в другую страну.

Это отличается от простых ситуаций, когда две территории попадают в один и тот же резервуар. В отрасли есть руководящие принципы и правила. Одновременные операции (SIMOPS) и комбинированные операции (COMOPS) имеют строгие процедуры для ситуаций, когда могут возникнуть помехи в скважине.

Нефтяная промышленность осознает возможность горизонтальной разработки месторождений по договорам аренды с другими людьми, судебные иски, связанные с этим, начались еще в 1920-х годах.

Метод горизонтального бурения: Метод ГНБ. Общее описание и принцип технологии

Технология бурения ГНБ — описание работы и порядок выполнения

Технология ГНБ имеет четыре этапа:

Метод гнб. Метод и технология горизонтального бурения

Немного истории

Бурение прокол

Продавливание

Горизонтально-направленное бурение (ГНБ) — методы и технологии

Технология ГНБ в нефтепромышленности

Основные методы ГНБ

Применение горизонтально-направленного бурения

Заключение

Видео: Горизонтально-направленное бурение

Читайте также:

Преимущества применения горизонтального бурения для прокладки трубопроводов

Устройство закрытого подземного перехода методом горизонтально-направленного бурения

Описание метода

Где применяется

Плюсы и минусы

Преимущества

Недостатки

Оборудование

Порядок работ

Подготовка к ГНБ

Пилотная скважина

Расширение скважины

Протягивание коммуникаций

Завершение работ

Сдача объекта

Технические стандарты, регулирующие требования к производству и эксплуатации

Исполнительные документы

Стандарты и лицензии

Правовая база

технология метода. Чем отличается ГНБ от ННБ и ГШБ?

Когда используется технология

Преимущества бурошнекового метода

ГНБ и ННБ – в чем разница?

ГНБ и ГШБ – в чем разница?

Технические характеристики

Этапы технологического процесса

Машины для бурения

Шнековое бурение

Оборудование для горизонтального бурения

Технология метода «бурошнекового бурения»

Первый этап: прямолинейный прокол грунта

Второй этап: расширение пилотной скважины

Третий этап: протаскивание рабочей трубы

Прокладка труб способом горизонтального бурения

Виды горизонтального бурения

Используемые установки

Бурение пионерной скважины

Замена старых труб в трубопроводе

У Вас возникли вопросы?

Что такое горизонтально-направленное бурение

Пилотное отверстие

Предварительное рассверливание

Отвод трубы

Что такое горизонтально-направленное бурение?

Что такое горизонтально-направленное бурение?

Как работает горизонтально-направленное бурение?

Зачем нужно горизонтально-направленное бурение?

Кто изобрел горизонтально-направленное бурение?

Когда началось горизонтально-направленное бурение?

Что такое горизонтально-направленное бурение (ГНБ)?

История ГНБ

Преимущества ГНБ

Процесс ГНБ

Горизонтально-направленное бурение Статья | все о трубопроводах

Горизонтальное и наклонно-направленное бурение: скважин природного газа

Наклонно-направленное и горизонтальное бурение нефтяных и газовых скважин

Методы, используемые для увеличения добычи и достижения целей, которые не могут быть достигнуты с помощью вертикальной скважины.

Автор статьи: Хобарт М. Кинг, доктор философии, RPG

Что такое наклонно-направленное бурение?

Зачем бурить невертикальные скважины?

Горные породы, наиболее извлекающие выгоду из горизонтального бурения

Горизонтальное бурение и ГРП в сланцах

Методика бурения

Новая философия аренды и роялти

Найдите другие темы на Geology.com:

Обзор горизонтально-направленного бурения и метода прямого трубопровода