Горизонтальное бурение (ГНБ) для бестраншейного строительства коммуникаций

1. Построение пилотной скважины
2. Расширение протягивание трубопровода
3. Буровые растворы

Рассмотрим весь процесс горизонтально направленного бурения немного подробнее. Буровые трубы (штанги) обладают достаточной гибкостью, имеющей, однако, предельное значение. Используя это качество, проектировщик строит профиль таким образом, чтобы его ось прошла в стороне от известных препятствий либо существующих коммуникаций. Для разрушения породы используется специальная система – долото (лопатка) закрепленная на скошенной, на переднем конце пилотной буровой головки (пилот). В корпус пилота устанавливается зонд - излучатель. Буровой раствор закачивается внутрь пробуренного канала через полые штанги и отверстия – сопла пилота или расширителя, выполняя сразу комплекс задач - уменьшает трение, охлаждает нагревающийся от трения инструмент, предотвращает разрушение бурового канала, очищает её от разрушенной породы вынося ее на поверхность.

Построение пилотной скважины

Работы по бурению начинаются с подготовки площадки под буровую установку. Во время пилотного бурения важно следить за месторасположением бура. Для этого используется излучатель (зонд), расположенный непосредственно в пилоте. Зонд отправляет сигналы специальному приёмному устройству - локатору.

Локатор для ГНБ снабжен монитором, отображающим все необходимые данные об уклоне, местоположении и глубине пилота. Аналогичные данные получает машинист установки на свой дисплей. Оператор локации следит за тремя параметрами – направление движения пилота в плане, глубиной зонда от поверхности и уклоном пилота в процентах от горизонтальной плоскости. При отклонении фактической траектории от проектной, оператор локации останавливает вращение, подавая соответствующую команду машинисту установки по рации. Установив скос лопатки пилота по заданию оператора локации в нужное положение, машинист установки проталкивает буровую плеть без вращения и таким образом корректирует направление буровой колонны, после чего продолжает бурение по вновь заданному направлению. Буровая головка завершает своё путешествие в конечной точке траектории.

Расширение

Следующим шагом нужно расширить проложенную с помощью буровой головки пилотную скважину. Первая стадия лишь намечает путь, где будет находиться будущий трубопровод, однако конечная скважина (канал), должна на 20 - 30% превышать диаметр самого трубопровода. Для расширения скважины используется буровой инструмент - расширитель. Расширитель присоединяют вместо пилотной головки со стороны выхода пилота и этой системой разбуривают скважину путем протяжки и вращения расширителя в сторону буровой установки с постоянной подачей в его сопла бурового раствора.

Протягивание трубопровода

После выполнения предварительного этапа расширения, заранее сваренный в плеть трубопровод с помощью оголовка крепят к вертлюгу, а его в свою очередь к задней части расширителя. Трубопровод затягивается в скважину следуя за расширителем. Вертлюг не дает расширителю передавать вращение на трубопровод.

Плеть трубопровода проходит путь, точно совпадающий с пилотной скважиной, что соответствует проекту.

Буровые растворы для метода ГНБ

Без раствора имеющего необходимые свойства, использовать данную технологию было бы невозможно. Поэтому подбор идеального для горизонтально-направленного бурения раствора для конкретных гидрогеологических условий - задача первостепенной важности.

Что же такое буровой раствор? Это водный раствор нескольких компонентов. Его основным компонентом является бентонит, представляющий собой порошок из измельчённой монтмориллонитовой глины. Для улучшения несущей способности, вязкости, и других свойств вносятся полимерные и другие добавки.

Можно назвать пару веществ, не считая особых добавок, используемых в составе - это полимеры и так называемые бетониты, являющиеся по сути своей высоко гигроскопичной глиной.

Объект в Бутово:

Возможность прокладывать трубопровод без разработки траншей:

• в плавунах, скальных породах и прочих сложных геологических условиях;
• под сельхоз объектами, водоемами, оврагами и другими природными объектами;
• под автомобильными трассами, железнодорожными путями и взлетно-посадочными полосами, рабочими и нерабочими;
• при большой плотности строений в городах, в том числе крупных: под автодорогами, скверами, а также трамвайными путями;
• на охраняемых зонах, участках, где располагается трубопроводный транспорт, кабельные подземные коммуникации, коллектора, зоны метро, ЛЭП и т.п.;
• на территории, где расположено промышленные предприятия с непрерывным производственным циклом.

Технология горизонтально-направленного бурения имеет множество преимуществ:

• Не требует вскрытия дорог и остановки железнодорожного и автомобильного транспорта, что значительно сокращает время строительства;
• Используется минимальное количество единиц техники и людей;
• Поскольку не производится открытая прокладка вероятность возникновения аварийной ситуации как в ходе строительства, так и при дальнейшей эксплуатации труб водопровода, канализации или кабельной трассы сводится к минимуму;
• Благодаря полной энергетической автономности бурового комплекса, никакие дополнительные источники питания не нужны;
• Обход препятствий - благодаря гибкости штанг;
• Отсутствие необходимости понижать уровень грунтовых вод.

Из выявленных ранее преимуществ технологии следуют следующие выводы:

• Общие затраты на прокладку трубопровода методом ГНБ уменьшаются, благодаря более быстрому выполнению строительства, сокращению объема земляных работ, а также минимальному количеству единиц привлеченных работников и техники для бурения скважины и прокладки коммуникаций;
• Энергетическая автономность оборудования исключает затраты времени и средств на подключение и оплату внешних энергоресурсов;
• В городских условиях уменьшаются или полностью исключаются затраты на восстановление дорог, восстановление благоустройства парков и пр.;
• Использование высокопроизводительного оборудования и растворов позволяет сократить расходы на ремонт и эксплуатацию трубопроводов.

Отсутствие значимого влияния на экологию и население:

• Отсутствие негативного влияния на окружающую среду;
• Отсутствие ущерба сельскому хозяйству;
• Сводит к минимуму неудобства для людей в зоне бурения скважины и прокладки коммуникаций.