USD 63.8487

0

EUR 70.5975

0

BRENT 64.88

+0.25

AИ-92 42.31

-0.01

AИ-95 45.95

-0.04

AИ-98 51.59

-0.04

ДТ 45.97

-0.08

857

Выбор траектории коммуникации скважин ГНБ

В статье рассмотрен метод горизонтально-направленного бурения, определены достоинства и недостатки метода, а также описано планирование траектории бурения.

В статье рассмотрен метод горизонтально-направленного бурения, определены достоинства и недостатки метода, а также описано планирование траектории бурения. Угол забуривания, длина подсвечника и минимальная глубина определяются в привязке с ограничением по изгибу для вычисления траектории бурения.

Горизонтально-направленное бурение (метод ГНБ) – способ проложить различные коммуникации через искусственные и естественные преграды под землей бестраншейным способом (рис. 1) [1]. При использовании метода поверхность ландшафта остается нетронутой, включая элементы благоустройства, дорожное полотно, строения и другие объекты. На данный момент разработано несколько проверенных методов горизонтально-направленного бурения, которые активно используются в целях снижения стоимости прокладки коммуникаций и сохранения объектов на поверхности земли.


1.jpg

Рис. 1. Метод горизонтально-направленного бурения

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

Метод ГНБ используется в различных целях:

-        прокладка трубо-, газопроводов, электрических кабелей и других коммуникаций к зданиям;

-        формирование скважин для добычи нефти и других полезных ископаемых;

-        замена устаревших коммуникаций и оборудования;

-        обустройство подземных магистралей.

Помимо востребованности технологии, ГНБ дает определенные преимущества:

-        разрушения на поверхности сводятся к минимуму (необходимо вырыть только 2 котлована);

-        для проведения работ необходима небольшая бригада из 3-5 человек;

-        оборудование для бурения мобильно, легко доставляется и устанавливается на место ведения работ;

-        метод ГНБ позволяет быстрее и дешевле оборудовать коммуникации, благодаря чему технология обрела высокую популярность повсеместно.

При ГНБ прокладке используется буровое оборудование. Общая технология прокола сводится к следующим манипуляциям:

1.      Подготавливается проектная документация с расчетами для точного горизонтального бурения в грунте.

2.      Проекты согласуются с местными органами власти или владельцами участка.

3.      На локации, где будет проводиться бурение, вырывается 2 котлована в месте старта работ и в месте выхода коммуникации.

4.      С помощью бурового инструмента организуется прокладка нужного оборудования.

5.      Завершение работ, удаление котлованов, восстановление объектов на месте их нахождения в случае необходимости [2].

Приведенное описание является кратким, на данный момент разработано несколько видов ГНБ работ. Применение конкретного вида горизонтального бурения проводится в зависимости от типов почвы, прокладываемых коммуникаций и других факторов [4].

При технологии бурения используются различные инструменты:

1.      Буровая машина (установка ГНБ). Это промышленное оборудование, работающее на дизельном топливе. Управление и передвижение осуществляется оператором. Бурение основано на функциональных частях таких машин: лафете, гидростанции, панели управления.

2.      Вспомогательный инструмент. Для продавливания или прокалывания почвы применяются различные инструменты: штанги, расширители, насосы, винтовые элементы с резьбой и т.д. В зависимости от типа и стадии проводимых работ бригада устанавливает на буровую машину разный инструмент.

3.      Система локации. При ГНБ важно соблюдать траекторию прохождения бура, точность выхода во втором котловане. Для этого на головке бура устанавливается зонд, а рабочие отслеживают передвижение инструмента с помощью локатора.

4.      Медно-графитовая смазка. Применяется для смазывания мест соединения буровых штанг.

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

Плюсы ГНБ:

1.      Меньшая трата ресурсов, финансов, рабочей силы.

2.      По сравнению со способом траншейной прокладки затрачивается на 30% меньше времени.

3.      Затраты на прокладку коммуникаций понижаются в связи с отсутствием необходимости восстанавливать ландшафт.

4.      Проводить работы можно на любых территориях, включая места расположения исторических ценностей, высоковольтных станций, неблагоприятных климатических условиях.

5.      Структура грунта сохраняется, плодородные слои почвы не нарушаются.

6.      В момент проведения работ не нарушается привычный городской ритм, не нужно останавливать движение автомобилей, нет вреда экологии.

Недостатки ГНБ:

1.      Если необходимо проложить трубопровод высокой протяженности или на большой глубине, бестраншейный способ обходится дороже.

2.      Для прокладки длинных трубопроводов возникает необходимость делать стыки (в зависимости от установки).

Данная технология универсальна, применяется при оборудовании любых коммуникаций.

Еще до начала работ по бурению необходимо определить траекторию от начала до конца. Для планирования траектории бурения можно использовать программный пакет The Ditch Witch Trac management System Plus. Данная программа может применяться в полевых условиях.

Для менее сложных трасс скважина ограничивается 4 измерениями:

-        рекомендованные ограничения по изгибу;

-        угол забуривания;

-        минимальная длина подсвечника;

-        минимальная глубина.

Рекомендованные ограничения по изгибу

Буровые штанги выдерживают изгиб в ходе их эксплуатации, что позволяет корректировать траекторию и облегчает работу. Превышение рекомендованных ограничений по изгибу приводит к появлению повреждений, которые не всегда заметны. Такие повреждения накапливаются, а затем могут привести к разрыву штанги. Необходимо следить за превышением рекомендованных ограничений по каждому изгибу, а не только в ходе забуривания.

Радиус изгиба штанги

Превышение рекомендованного изгиба буровой штанги ведет к ее повреждению и последующей поломке. При уменьшении радиуса изгиба, срок эксплуатации буровой штанги сокращается. При увеличении радиуса изгиба, срок эксплуатации буровой штанги продлевается.

Угол забуривания

Угол забуривания – наклон буровой установки по отношению к уклону поверхности земли. Необходимо следить за тем, чтобы угол забуривания (A) не превышал ограничения по изгибу на длину секции штанги (рис. 2) [3].


2.jpg

Рис. 2. Угол забуривания

Превышение рекомендованного изгиба буровой штанги ведет к ее повреждению и последующей поломке. Изменения угла должны равномерно распределяться по всей длине секции штанги [5].

Угол забуривания можно определить двумя путями:

1.      С помощью передатчика забуривания:

-        положить на землю передатчик забуривания и снять показания;

-        положить передатчик забуривания на буровую установку и снять показания;

-        вычесть величину угла забуривания для земли из величины угла забуривания для

буровой установки.

2.      Путем измерений:

-        провести измерение от земли до переднего торца бурового лафета;

-        провести измерение от земли до заднего торца бурового лафета;

-        измерить расстояние между передней и задней точками, чтобы получить длину основания.

Небольшой угол забуривания (A1) позволяет скорее выйти на горизонтальное направление при меньшем изгибе. Увеличение угла забуривания (A2) ведет к удлинению и более глубокому залеганию трассы (рис. 3).

3.jpg

Рис. 3. Угол забуривания

Длина подсвечника – расстояние от точки забуривания до горизонтального участка трассы (B1). Слишком малая длина подсвечника (B2) ведет к превышению допустимой величины изгиба, и, следовательно, к повреждению штанги.

4.png

Рис. 4. Длина подсвечника

Так как изгиб штанги должен происходить постепенно, величина угла забуривания и ограничения по изгибу определяют, насколько глубоко должна находиться штанга, когда она достигает горизонтального положения. Это называется минимальной глубиной.

Чтобы уменьшить минимальную глубину (D1), необходимо уменьшить угол забуривания. Это также уменьшает длину подсвечника. Чтобы увеличить минимальную глубину (D2), необходимо увеличить угол забуривания. Это также увеличивает длину подсвечника (рис. 5).

5.jpg

Рис. 5. Минимальная глубина

Вычисление траектории бурения

Угол забуривания, длина подсвечника и минимальная глубина определяются в привязке с ограничением по изгибу для вычисления траектории бурения. Чтобы выяснить длину подсвечника (B) и угол забуривания (A), с помощью которых определяется необходимая минимальная глубина (D), можно воспользоваться схемой (рис. 6).

6.jpg

Рис. 6. Схема вычисления траектории бурения

Литература

1.      Агарков А.М., Межуев Д.С., Тихонов А.А. Технология прокладки коммуникаций методом горизонтально-направленного бурения // Инновационная наука, 2017. – №5. – С. 43.

2.      Макаров А.А., Давышин А.С., Федяев А.А., Шечков А.М., Петросян Г.Г., Гулиян К.А. Основные технологии бурения // Проблемы науки №2 (26), 2018. – С. 19-24.

3.      Максимальный угол забуривания при ГНБ. Максимальный угол забуривания при ГНБ. [Электронный ресурс]. URL: https://tsgnb.ru/blog-gnb/218-maksimalnyy-ugol-zaburivaniya-pri-gnb.html (дата обращения 13.12.2018 г.).

4.      Менейлюк А.И., Петровский А.Ф., Борисов А.А. Новые области применения технологии горизонтально-направленного бурения / /Молодой ученый, 2015. – №8-1. – С. 28-32.

5.      Торопов Е.С., Торопов В.С., Земенков Ю.Д., Сероштанов И.В. Осложнения при сооружении переходов трубопроводов методом горизонтально направленного бурения // Территория «НЕФТЕГАЗ», 2015. – №5. – С. 32-37.

Ключевые слова: буровая штанга, горизонтально-направленное бурение, скважина, траектория бурения, угол забуривания

Keywords: drilling rod, horizontal directional drilling, well, drilling trajectory, drilling angle

Полная версия доступна после покупки

Авторизироваться
Система Orphus