Технология производства работ по горизонтальному бурению

Выделяют два этапа проведения работ методом ГНБ. Бурение выполняется, начиная с рабочей камеры и заканчивая приемной.

Этап 1. Пилотное бурение. Данный вид бурения используется для того, чтобы задать правильное направление движения бура в эксплуатационной трубе.

На начальном этапе используется колонна пилотных штанг, имеющих большой диаметр. В начале штанги установлен бур, с помощью которого оборудование проталкивается по заданной траектории. Если происходит отклонение бура от заданной траектории, оператор должен выполнить корректировку направления движения как можно быстрее, чтобы не допустить столкновения бура с препятствиями и его поломки. Чтобы изменить траекторию, нужно задать иное направление и в случае необходимости вывести бур из земли на некоторое расстояние. Корректировка направления возможна благодаря специальной конструкции оборудования и точной оптической навигации.

Процесс корректировки продолжается до тех пор, пока бур не выйдет в приемный котлован в соответствии с заданными проектными отметками.

При этом пилотные штанги необходимы для фиксации эксплуатационной трубы, благодаря чему предотвращается отклонение от правильной траектории.

Этап 2. Прокладка эксплуатационной трубы – эксплуатационное бурение.

Второй этап работ – эксплуатационное бурение начинается только после того, как бур выходит в приемный котлован. После этого к одному из концов штанги для бурения прикрепляют специальный подшипник для облегчения прохождения через грунт и буровую головку. В трубу для эксплуатации помещают шнек, который впоследствии подается вниз того, чтобы его можно было соединить с бурильной головкой. За счет вращения шнека начинают двигаться и подшипники, в результате чего установка приводится в рабочий режим.

Самые мощные гидравлические цилиндры могут развивать колоссальное усилие, однако оно необходимо только для того, чтобы совершать проходки в тяжелых грунтах. Такие установки способны проталкивать машины для бурения вместе с трубой в грунт. Весь разработанный в процессе продавливания грунт сразу же забирается шнековой установкой и транспортируется по трубе в рабочий котлован, откуда также убирается. В процессе продвижения установки пилотные штанги также выходят в приемный котлован, и по причине ненадобности там отсоединяются от установки и кладутся на предназначенное для них место. Когда все это сделано, рабочие должны соединить отрезки эксплуатационной трубы, сварив их с помощью электрической сварки.

Данный процесс должен продолжаться до тех пор, пока эксплуатационная труба не выйдет в приемной камере. При этом оператор должен использовать систему локации, чтобы полностью контролировать и корректировать процесс бурения. Если такой системы нет, то осуществлять контроль наклонного горизонтального бурения становится практически невозможно, поскольку, находясь в земле, и установка и бур находятся за пределами зоны видимости.

Для предотвращения трагических последствий, таких, как разрушение инженерных коммуникаций и поломка оборудования, необходимо полностью контролировать точность бурения скважины, используя геолокационную систему. Такая система устроена достаточно просто, но оказывается необходимой в процессе работ. Основные ее части – мини – зонд, установленный прямо на буровой головке и аппарат для наблюдения за показателями, передаваемыми этим зондом. За счет работы этой системы оператор имеет возможность контролировать работу системы и перенаправлять оборудование по правильной траектории, если оно сбивается с заданной линии. Вся информация о движении бура поступает именно с зонда.

Для выполнения строительных работ лучшим образом и прокладки каналов на большом расстоянии, следует использовать только самое надежное, современное оборудование, поскольку от качества установки зависит, каким будет результат. Промышленные машины, выпускаемые нашей компанией для бурения, имеют опоры из рам, состоящие из таких частей, как: кузов, двигатель, работающий на дизельном топливе, ходовая часть. Другая часть установок – функциональная, содержит такие элементы, как гидростанция, лафет для бурения и панели, с помощью которых происходит управление установкой. Классифицировать различные виды установок можно в зависимости от того, какое усилие может совершать установка. Это усилие измеряют в тоннах и указывают в документации. Также необходимо обратить внимание на другие, не менее важные характеристики, такие в частности, как то, какой диаметр трубы может быть проложен с помощью данной установки. Другие показатели – расход бентонитового раствора и возможный радиус изгиба штанги для бурения, также нельзя упускать из виду. Так, например, в зависимости от того, какой максимальный изгиб может принять штанга, зависит и возможность корректирования направления движения бура таким образом, чтобы не сломать при этом оборудование.

Перед самым началом работ инженер составляет план, в котором обязательно должны быть указаны основные точки расположения других подземных коммуникаций. На основании этого плана траектория бурения может быть скорректирована. Все препятствия на карте обозначают специальными знаками. Исходя из количества таких препятствий, и наличия сложного грунта, выбирают ту трассу для бурения, которая окажется наиболее оптимальной. Это существенно может повлиять на скорость и качество выполнения работ.

Перед тем, как начинать работы, необходимо подготовить строительную площадку – выкопать приемный и стартовый котлованы, а также при необходимости выровнять грунт в некоторых местах. После этого устанавливают мощное, дневное освещение, чтобы можно было работать даже после того, как на улице стемнеет, а также для того, чтобы обезопасить от падения в раскопанные ямы случайных прохожих. После этого буровую установку подключают на начальную позицию, и доставляют к месту работ определенное количество бурильного раствора и сменных штанг для бурения.

Следующий этап работ – выкапывание пилотной скважины небольшого размера. Основная задача оператора бурильной установки – следить за тем, чтобы не были нарушены никакие параметры и были правильно выставлены все углы. Непосредственно в процессе бурения оператор обязан контролировать и корректировать движение бура для того, чтобы он вышел в строго определенной проектной документацией точке. Следует учитывать, что чем ближе бур подбирается к выходу, тем сильнее усилие, а значит, нужно направлять головку бура непосредственно к точке выхода, чтобы не произошло смещения.

Для расширения границ подземных скважин, нужно правильно настроить головку бура и заменить ее при прохождении первого этапа на другую деталь. Происходит расширение пробуренной ямы. Машина двигается в обратную сторону, затем вперед и снова назад. Таким образом, скважина расширяется. Извлекают бур в одном из котлованов.

За весь процесс выполнения работ может потребоваться не один, а несколько заходов, поскольку с первого раза пробурить идеально ровную скважину правильного диаметра достаточно сложно. Оператор самостоятельно контролирует процесс и определяет, потребуется ли еще один заход. При повторных заходах буровые головки меняют на другие, большего диаметра, чтобы несколько увеличить размеры скважины. Также к трубе подсоединяют закрепительные устройства, чаще всего – вертлюги, с помощью которых процесс прохождения трубы по скважине становится значительно проще.

Чтобы произвести фиксацию трубы с использованием вертлюга, необходимо обработать край трубы таким образом, чтобы создать оголовок, к которому будет присоединена буровая колонна. Если диаметр скважины сравнительно небольшой, а ее обсадка будет осуществляться с помощью самых простых труб из полимера, имеющих сравнительно небольшой вес, то прокладку чаще всего производят вручную, однако можно использовать и буровую установку, для того, чтобы создать строго необходимое для затягивания трубы усилие. Когда труба полностью смонтирована, ее нужно отсоединить от буровой колонны, и на этом процесс бурения и прокладки считается законченным.

Специалисты выделяют различные виды ограничений, которые могут стать серьезными препятствиями для прохождения буровой штанги. К таким препятствиям, прежде всего, относят породы высокой прочности, проходя через которые штанги часто ломаются, даже если имеют высокую степень изгиба. Если работы проводятся в грунте, насыщенном различными камнями и острыми скальными породами, следует ожидать того, что штанги будут часто ломаться, поэтому потребуется набор запасных штанг разного диаметра.

Во время прокладки труб методом ГНБ необходимо постоянно осуществлять контроль качества. Это необходимо, прежде всего, для того, чтобы предупредить возникновение поломок и аварийных ситуаций из – за неправильности проведения работ. Контроль качества обязательно должен охватывать весь комплекс работ. Проводится поэтапный контроль, заключающийся в систематическом наблюдении и документировании полученных данных, а также проверке всех работ на соответствие установленным стандартам и нормам.

В процессе подготовки к работам осуществляется входной контроль состояния трубопровода и соединений, проверяется наличие сертификатов и документации о предварительных испытаниях трубопровода. Иначе говоря, проводится полный контроль на соответствие работ заданному проекту.

Данные по разметке выбранной территории и замеры всех углов наклона штанг в процессе бурения, а также показатели расширителей и буровых головок и качество раствора для укрепления стенок – все это проверяется на соответствие действующим стандартам качества. В случае несоответствия работы приостанавливаются до тех пор, пока не будет приобретено качественное оборудование или детали к нему.

По мере того, как труба заталкивается в грунт, следует контролировать процесс, уделяя особое внимание таким деталям, как: угол наклона магистрали – положение буровой головки в процессе работы и глубина прохождения бура – отклонение, является ли оно допустимым или нуждается в корректировке – расход буровой жидкости и давление грунта.

Нельзя забывать и о контроле над скоростью прохода трубы в грунт. Скорость должна быть оптимальная, подобранная таким образом, чтобы не разрушить ни трубу, ни рабочее оборудование.

Успех горизонтально направленного бурения и замены либо прокладки новых коммуникаций зависит от множества факторов. Каждый этап по – своему важен и не может быть пропущен. Подземные коммуникации играют очень большую и важную роль в современном мире, а возникающие в них аварии зачастую приводят к печальным последствиям и даже жертвам.

Города растут и расширяются, а вместе с ними растет и протяженность трубопроводов. Появляются все новые и новые технологии и современное оборудование, использование которого существенно упрощает работу и делает процесс прокладки труб быстрым, легким и дешевым.