Горизонтальне буріння або горизонтальне направлене буріння (ГНБ) - керований безтраншейний метод прокладання підземних комунікацій, заснований на використанні спеціальних бурових комплексів (установок). Міжнародне позначення - англ. HDD або horizontal directional drilling. Довжина прокладки шляхів може бути від декількох метрів до декількох кілометрів, а діаметр більше 1200 мм. З труб застосовуються труби з поліетилену (ПНД), сталі та ін. Видів матеріалів. І все це при мінімальному впливі на навколишнє середовище.
Технологія безтраншейного будівництва підземних комунікацій
Перед початком робіт ретельно вивчаються властивості і склад грунту, дислокація існуючих підземних комунікацій, оформляються відповідні дозволи та погодження на виробництво підземних робіт. Здійснюється вибіркове зондування грунтів і, при необхідності, шурфленіе особливо складних перетинів траси буріння з існуючими комунікаціями. Результати цих робіт мають визначальне значення для вибору траєкторії і тактики будівництва свердловини. Особливу увагу слід приділити оптимальному розташуванню бурового обладнання на будівельному майданчику і забезпечення безпечних умов праці бурової бригади і оточуючих людей. Будівництво підземних комунікацій за технологією горизонтального направленого буріння здійснюється в чотири етапи: буріння пілотної свердловини, послідовне розширення свердловини, протягування трубопроводу і заключний етап.
Етапи будівництва підземних комунікацій:
Буріння пілотної свердловини
Буріння пілотної свердловини - особливо відповідальний етап роботи, від якого багато в чому залежить кінцевий результат. Воно здійснюється за допомогою породоразрушающего інструменту - бурової головки з скосом в передній частині і вбудованим випромінювачем. Бурова головка сполучена за допомогою полого корпусу з гнучкою приводний штангою, що дозволяє управляти процесом будівництва пілотної свердловини і обходити виявлені на етапі підготовки до буріння підземні перешкоди в будь-якому напрямку в межах природного вигину простягається робочої нитки. Бурова головка має отвори для подачі спеціального бурового розчину, який закачується в свердловину і утворює суспензію з подрібненою породою. Буровий розчин зменшує тертя на буровій головці і штанзі, оберігає свердловину від обвалів, охолоджує породоразрушающий інструмент, руйнує породу і очищає свердловину від її уламків, виносячи їх на поверхню. Контроль за місцем розташування бурової головки здійснюється за допомогою приймального пристрою локатора, який приймає і обробляє сигнали вбудованого в корпус бурової головки передавача. На моніторі локатора відображається візуальна інформація про місцезнаходження, ухилі азимут бурової головки. Також ця інформація відображається на дисплеї оператора бурової установки. Ці дані є визначальними для контролю відповідності траєкторії споруджуваного трубопроводу проектної та мінімізує ризики зламу робочої нитки. При відхиленні бурової головки від проектної траєкторії оператор зупиняє обертання бурових штанг і встановлює скіс бурової головки в потрібному положенні. Потім здійснюється задавливания бурових штанг без обертання з метою корекції траєкторії буріння. Будівництво пілотної свердловини завершується виходом бурової головки в заданій проектом точці.
розширення свердловини
Бурова штанга (БШ) являє собою трубу діаметром приблизно 50-80 мм і довжиною 2,5-3 метра. На кінцях БШ нарізані конічні гвинтові з'єднання з зовнішньої, і на протилежному кінці - з внутрішньої різьбами. БШ має один Дуже Важливий елемент (без якого зміна напрямку пілотної свердловини було б неможливим) це - сильфонне вставка (з'єднання). На кожній БШ є два таких сполуки. В общем-то, технологічно, це більше нагадує накатку на трубі, ніж якусь вваренними в БШ вставку. В бурової машині БШ вкручуються, послідовно, одна в іншу, у міру просування бурової головки. Таким чином, з'єднані між собою БШ, схожі на гнучкий трос, яким прочищають каналізаційні труби.
ПРИНЦИП ЗМІНИ НАПРЯМКУ руху бурової головки в горизонтальній і вертикальній площинах відбувається за принципом гнучкого троса: якщо його вільний кінець НЕ закріплений (якщо закріплений, то це вже «гнучкий ВАЛ»), то він завжди буде трохи зігнутий. Оператор на дисплеї переносного приймача «бачить» кут повороту бурової головки (тобто «вільного кінця троса») і її напрямок, і, якщо необхідно «повернути» напрямок свердловини, видає команду оператору бурильної машини «стоп», а потім «Повернути на N ../градусов»(но тільки в одному напрямку-у напрямку закручування різьби БШ!) так, щоб бурова головка лягла в потрібному напрямку. Далі, по команді оператора виносного пульта, відбувається «вдавлення» бурової головки в грунт на вугіллі потрібної траєкторії, потім оператор бурильної машини включає подачу води (промивної рідини) і поздовжнє подачу з обертанням. Бурова головка забуривается в грунт на необхідну траєкторію. Подача води (або іншої промивної рідини) проводиться під регульованим тиском через шпиндель бурильної машини в БШ і далі до бурової голівці.
розширення свердловини
Розширення свердловини здійснюється після завершення пілотного буріння. При цьому бурова головка від'єднується від бурових штанг і замість неї приєднується Ріммер - розширювач зворотної дії. Додатком тягового зусилля з одночасним обертанням Ріммер простягається через створ свердловини в напрямку бурової установки, розширюючи пілотну свердловину до необхідного для протягування трубопроводу діаметра. Для забезпечення безперешкодного протягування трубопроводу через розширену свердловину її діаметр повинен на 50-100% перевищувати діаметр трубопроводу.
протягування трубопроводу
На протилежній від бурової установки стороні свердловини розташовується готова до протягування батіг трубопроводу. До переднього кінця батоги кріпиться оголовок з сприймає тягове зусилля вертлюгом і Ріммер, і в той же час не передає обертальний рух на трубопровід. Таким чином, бурова установка затягує в свердловину батіг простягається трубопроводу по проектної траєкторії.
заключний етап
Після закінчення основних технологічних етапів, інженерно-технічний персонал здає замовнику виконавчу документацію, на якій вказано фактичне становище покладеного трубопроводу в різних площинах, з обов'язковим зазначенням «прив'язок» до орієнтирів на місцевості.
Установки (машини) ГНБ представляють собою комплексну будівельну техніку. Типова машина включає в себе - раму, кузов, ходову частину (гусеничну або колісну) енергетичну установку (дизельний двигун), гідростанцію, пристрій подачі штанг, бурової лафет, панель управління (робоче місце оператора).
Установки класифікуються згідно максимальному зусиллю протягання, вимірюваній в тоннах. Іншою важливою характеристикою, які побічно пов'язана з нею є максимальний діаметр розширення і максимальна довжина буріння. Другорядні показники, які можуть характеризувати споживчі якості установки ГНБ - радіус вигину колони штанг (показує, наскільки сильно можна змінювати траєкторію пілотного буріння), а також витрата бентонітової розчину (л. / Хв. Показує, наскільки часто необхідно буде поповнювати резервуар змішувального пристрою для приготування бурового розчину).
Система локації в ГНБ як інструмент управління
Управління в ГНБ - дуже важливий момент. Бур в процесі роботи перебуває поза зоною видимості і досяжності, і неконтрольоване буріння може призвести до непередбачуваних наслідків. Тому у виробництві робіт ГНБ для контролю процесу буріння застосовуються системи локації. Система локації є зонд, який розташований на буровій головці, і спеціальний прилад синхронізації з цим зондом, який знаходиться в руках у оператора системи локації (локаторщіка) на земній поверхні. Зонд реєструє всю інформацію про вугілля і напрямку буріння, кількості обертів і температурі бурової головки. Ця інформація передається в процесі буріння локаторщіку і запобігає небажані наслідки.
Основні переваги експлуатації
Виробничо-технічний аспект
Можливість безтраншейного будівництва, ремонту та санації підземних комунікацій:
під річками, ярами, лісовими масивами; в специфічних грунтах (скельні породи, плавуни);
в охоронних зонах високовольтних повітряних ліній електропередач, магістральних газо-, нафто-, продуктопроводів;
в умовах щільної житлової забудови міст при проходженні траси під автомагістралями, трамвайними коліями, автомобільними дорогами, скверами і парками;
Скорочення термінів і обсягу організаційно-технічних узгоджень перед початком робіт в зв'язку з відсутністю необхідності зупинки руху всіх видів наземного транспорту, перекриття автомобільних і залізниць;
Значне скорочення термінів виконання робіт за рахунок використання високотехнологічних бурових комплексів;
Значне скорочення кількості залученої для прокладки трубопроводів важкої техніки і робочої сили;
Зменшення ризику аварійних ситуацій і, як наслідок, гарантія тривалого збереження трубопроводів в робочому стані;
Відсутність необхідності в зовнішніх джерелах енергії при виробництві робіт в зв'язку з повною автономністю установок;
Відсутність необхідності виконання робіт з водопониження в умовах високих грунтових вод.
Фінансово-економічний аспект
Зменшення кошторисної вартості будівництва трубопроводів за рахунок скорочення термінів виконання робіт, витрат на залучення додаткової робочої сили і важкої землерийної техніки;
Мінімізація витрат на енергозабезпечення бурових комплексів внаслідок економічності використовуваних агрегатів;
Відсутність витрат на відновлення пошкоджених ділянок автомобільних і залізних доріг, зелених насаджень і предметів міської інфраструктури;
Скорочення експлуатаційних витрат на контроль і ремонт трубопроводів в процесі експлуатації.
