Горизонтальное бурение скважин – нюансы этой технологии

Все о горизонтальном бурении

  1. Что это такое?
  2. Особенности технологии
  3. Оборудование
  4. Поэтапное описание процесса
  5. Сфера применения

Горизонтальным бурением называется один из видов прокладки скважин. Широкое распространение технология получила в сфере строительства, нефтегазовой отрасли, а также при проведении работ в условиях городской скученности. Рассмотрим подробнее, в чём суть метода, и какие этапы являются основными при данном типе бурения.

Что это такое?

Горизонтально-направленное бурение (ГНБ) представляет собой тип бестраншейного бурения, благодаря чему удаётся сохранить поверхность ландшафта (например, дорожное полотно, элементы благоустройства и т. д.). Данная методика появилась ещё в 60-х годах прошлого столетия и популярна в наши дни. Методика делает возможным снижение затрат на бурение, а точнее – восстановление ландшафта после данного процесса.

В среднем стоимость работ снижается в 2-4 раза.

Особенности технологии

Если говорить простыми словами, то принцип метода сводится к созданию 2 проколов в земле (котлованов) и подземного «хода» между ними при помощи горизонтально-наклонной прокладки труб. К этой технологии прибегают также в тех случаях, когда невозможно рытьё траншеи (например, на исторически ценных объектах). Методика подразумевает выполнение подготовительных работ (анализ почв, подготовка 2 площадок – в точках входа и выхода траншеи), формирование пилотной скважины и последующее её расширение в соответствии с диаметром труб. На завершающем этапе работ в полученные траншеи затягиваются трубы и/или провода.

При ГНБ в траншею могут укладываться как пластиковые, так и стальные трубы. Первые могут фиксироваться под углом, в то время, как вторые – только по прямой траектории. Это позволяет применять полипропиленовые трубы в траншеях под водоёмами.

Горизонтальное бурение эффективно в решении следующих задач:

  • прокладка электрокабелей, газо- и трубопроводов к объектам;
  • получение скважин для нефтедобычи и добычи прочих полезных ископаемых;
  • обновление коммуникаций, подвергшихся износу;
  • формирование подземных магистралей.

Кроме указанной экономии, эта методика бурения имеет и другие преимущества:

  • минимальные разрушения поверхности земли (делается только 2 прокола);
  • сокращение времени работ на 30%;
  • сокращение численности бригады рабочих (требуется 3-5 человек);
  • мобильность оборудования, его легко устанавливать и транспортировать;
  • возможность вести работы на любых территориях (исторических центрах, на территории прохождения высоковольтных линий) и почвах;
  • возможность сохранять грунт, не повреждая его плодородные слои;
  • осуществление работ не требует смены привычного ритма: перекрытия движения и т. п.;
  • не наносится вред экологии.

Описанные выгоды обуславливают популярность и широкое распространение метода ГНБ. Впрочем, он имеет и недостатки.

  • С применением стандартных установок для глубинного бурения удаётся прокладывать трубы длиной не более 350-400 метров. Если же нужно проложить более длинный трубопровод, приходится делать стыки.
  • При необходимости установки под землёй более длинных труб либо прохождении их на большой глубине бестраншейный способ окажется слишком затратным.

Оборудование

Для проведения ГНБ используются машины и инструменты, которые смогут проколоть верхние слои почвы и углубиться. Исходя из объёма работ и типа грунта, это могут быть специальные перфораторы, мотобуры или буровые машины. Первые 2 варианта используются обычно для личного пользования, в то время как буровые машины применяются на крупных объектах, прочных и твёрдых грунтах.

Машины

Буровая машина или установка ГНБ представляет собой разновидность промышленного оборудования, функционирующую на дизеле. Основными функциональными элементами машины являются гидростанция, лафет, панель управления. Последняя позволяет оператору управлять работой и передвижением машины и выглядит как специальный пульт. Непосредственно создание траншеи возможно благодаря буру. Во время вращения бур нагревается, что чревато быстрым выходом его из строя. Избежать этого позволяет регулярное охлаждение водой металлической части. Для этого применяется шланг для подачи воды – ещё один элемент буровой машины.

Буровое оборудование классифицируется на основании граничного усилия протяжки (измеряется в тоннах), показателей максимальной длины бурения и диаметра скважины. Исходя из этих параметров производится расчёт мощности бура. Более компактный аналог буровой установки – мотобур. Основное его назначение – выполнение мелких земляных работ. Впрочем, проколочная часть процесса бурения в ряде случаев достаточно легко и быстро выполняется мотобуром. Поскольку мотобур работает как шнековое оборудование, нередко его называют прессово-шнековой машиной. Эта установка включает в себя бур, штангу и двигатель.

Бурение мотобуром возможно даже одним человеком, устройства различаются по типу мощности и делятся на профессиональные и для частного использования.

Системы локации

Такая система необходима для точного контроля траектории буровой головки и её выхода в локации второго прокола. Представляет собой зонд, прикрепляемый к головке бура. За местоположением зонда следят рабочие с помощью локаторов.

Использование системы локаций предупреждает столкновение головки бура с природными преградами, например, залежами плотных почв, подземными водами, камнями.

Вспомогательные инструменты

Данный тип инструментов становится необходим на этапе прокола почвы. Используются штанги, винтовые инструменты с резьбой, расширители, насосы. Выбор конкретного инструмента обусловлен типом грунта и этапами работы. К вспомогательным инструментам относят также фиксаторы и переходники, основная задача которых – помощь в получении трубопровода необходимой длины. Для получения канала нужного диаметра применяются расширители. На установку вода подаётся с помощью системы насосов. Генераторы обеспечивают бесперебойную работу оборудования, а система освещения позволяет бурить даже в тёмное время суток.

К вспомогательным инструментам или расходникам можно отнести медно-графитовую смазку. Ею смазывают места стыков буровых штанг. Горизонтальное бурение обязательно подразумевает использование бентонита, качество которого во многом влияет на скорость работ, надёжность траншеи, экологическую безопасность. Бентонитом называется многокомпонентный состав, основа которого – алюмосиликат, характеризующийся повышенными дисперсионными и гидрофильными показателями. Остальные ингредиенты раствора и их концентрация подбираются на основе анализа почв. Цель использования бентонита – укрепить стенки траншеи, избежать осыпания грунта.

Также раствор предотвращает налипание грунта на оборудование и остужает вращающиеся элементы.

Поэтапное описание процесса

ГНБ осуществляется в несколько этапов, а общая схема работ выглядит так:

  • подготовка проектных документов, в которых отражены все необходимые расчёты;
  • согласование проекта с владельцем участка (если это частная территория) и органами власти (если речь идёт о проведении работ на муниципальных объектах);
  • рытьё котлованов: один на месте старта работ, второй – в точке выхода трубопровода;
  • прокладка необходимого оборудования посредством буровых установок;
  • завершение работ: засыпание котлованов, при необходимости – восстановление ландшафта на месте котлованов.
Читайте также:
Как закрепить деревянный столб на бетоне: инструкция по установке своими руками

Прежде чем пробурить отверстие в земле, необходимо позаботиться о подготовке ландшафта. Для установки универсальной буровой техники потребуется ровная площадка 10х15 метров, она располагается непосредственно над местом входного прокола. Можно сделать её своими руками или с применением спецтехники. Следует убедиться, что к этой площадке существуют объездные пути. После происходит доставка и установка бурового оборудования.

Помимо машины для ГНБ, потребуется оборудование для подготовки бентонитового раствора. Он применяется для укрепления стенок траншеи и удаления почв из канала. Установка для бентонитового раствора ставится на расстоянии 10 метров от буровой машины. Поблизости от предполагаемых точек проколов создаются небольшие углубления на случай избыточного количества раствора.

Этап подготовки подразумевает также установку и проверку радиосвязи между рабочими бригады, анализ почв. На основе этого анализа выбирается та или иная трасса для бурения. Участок проведения буровых работ следует оградить предупредительной лентой жёлтого цвета. Затем устанавливается оборудование для бурения и пилотная штанга. Она фиксируется в точке входа буровой головки в землю.

Важный этап – закрепление инструментов посредством анкеров, чтобы избежать их смещения во время ГНБ.

По завершении подготовительного этапа можно приступать непосредственно к бурению. Сначала формируется пилотная скважина, сечение 10 см. Затем осуществляется повторная отладка оборудования и регулировка наклона головки бура – она должна иметь угол наклона 10-20 градусов относительно линии горизонта. Пилотная скважина является тренировочной перфораций, без формирования которой недопустимо проведение бестраншейного бурения. В это время проверяется функционирование и исправность систем, оцениваются особенности движения бура.

На этапе формирования пилотной скважины нужно отрегулировать инструмент по углу наклона почвы, а также проверить расположение головки бура по отношению к линии ландшафта. На всякий случай в котлованах формируют отводы. Они пригодятся, если обнаружатся в больших объёмах подземные воды или бентонитовые жидкости. Последняя предотвратит обвал траншеи и торможение бура вследствие налипания на него грунта, перегрев оборудования.

При подготовке важно произвести точные расчёты, чтобы не повредить проложенные ранее трубные магистрали. Минимальная дистанция от труб должна составлять 10 метров. Затем начинается процесс прохождения буром заданной траектории, причём каждые 3 метра необходим контроль и корректировка направления инструмента. По достижении буром необходимой глубины он начинает двигаться горизонтально или под небольшим наклоном – так прокладывается необходимой длины траншея. После прохода буром нужной длины, его направляют вверх, к выходу. Естественно, точка второго котлована просчитывается заранее, и в этой точке предварительно готовится площадка.

Завершающим этапом является вынимание первоначального инструмента из земли и расширение скважины с помощью расширителя или риммера. Он устанавливается вместо бура и позволяет увеличить диаметр пилотного канала. Во время движения расширителя предусмотрены контроль и при необходимости корректировка траектории движения инструмента каждые 3 метра.

Риммер двигается по траектории, обратной направлению бура, то есть от второго прокола – к первому. В зависимости от необходимого диаметра траншеи расширитель может проходить по нему несколько раз. Диаметр канала зависит от диаметра труб – в среднем он должен быть на 25% шире диаметра прокладываемых труб. Если речь идёт о теплоизоляционных трубах, то ширина диаметра канала должен быть на 50% больше диаметра труб.

Если в канале получается большое давление грунта и существует повышенная вероятность его осыпания, то производится равномерное распределение бентонита. После его застывания исключается не только риск осыпания, но и просадки почвы. Для более лёгкого входа и прохождения инструмента через почву используется специальный размягчающий бурильный раствор. При методе ГНБ большое внимание уделяется риску осыпания почв. В связи с этим дополнительно контролируется прочность соединения труб, чтобы под весом осыпавшегося грунта не произошло их разрыва.

После готовности горизонтальной траншеи приступают к установке в ней труб. Для этого к ней крепятся скобы и вертлюги, с помощью которых удастся затянуть трубу в канал. На начало трубы крепится оголовок, за который будет фиксироваться уже вертлюга. Через вертлюгу также производится стыковка труб, само буровое оборудование при этом выключено. Для стыкования прибегают к использованию специальных переходников.

Для малогабаритных скважин и протяжки пластиковых труб небольшого диаметра используется усилие буровой машины. После укладки трубы в горизонтальной траншее, процесс ГНБ считается завершённым.

Сфера применения

ГБН подходит для прокладки защитных труб, внутри которых проходят телефонные, оптоволоконные и силовые кабели; для монтажа трубопровода, внутри которого двигаются ливневые и канализационные воды, а также питьевая вода. Наконец, водопроводные трубы и нефтегазопроводы также могут прокладываться методом ГБН.

К методике прибегают и в тех случаях, когда нужно уменьшить бюджет на ремонт либо сократить количество рабочих. Снижение финансовых расходов обусловлено отсутствием необходимости восстанавливать ландшафт после бурения, а также максимальной автоматизированностью процесса. Оптимизация численности рабочей бригады становится возможной благодаря тому, что рабочие нужны фактически только для управления машиной.

Читайте также:
Видео установка светильников на натяжном потолке - Два прораба - информационный строительный портал

Методика эффективна при установке трубопроводов в песчаных, суглинистых и глинистых почвах. Использование описанной технологии оправданно в случае, если траншея проходит под автомагистралями, на исторически ценных территориях или под водой. В последнем случае входной прокол делается через речное устье.

Бестраншейное бурение эффективно не только в условиях плотной городской застройки и исторических центрах, но и в частном доме, поскольку позволяет сохранить насаждения, постройки. Как правило, на объектах частной собственности данным способом прокладывается водопровод, канализация.

О том, как работает горизонтально направленное бурение, смотрите в следующем видео.

Горизонтальное бурение: преимущества и технология исполнения

Горизонтально направленное бурение (ГНБ) — это способ прокладки труб, а также кабелей без рытья траншей, выполняемый, как правило, под автомобильными и железными дорогами. Для реализации такого метода используется специальная техника, к которой можно отнести буровые установки направленного бурения. С помощью таких установок работа производится на 90% под землёй.

Метод горизонтального бурения — это современный способ прокладки трубопроводов разного назначения

Назначение и основные достоинства метода ГНБ

Метод горизонтально направленного бурения на сегодняшний день считается очень востребованным. В первую очередь — это связано с тем, что использование такого метода позволяет снизить финансовые затраты по прокладке трубопровода в 2,5–3 раза.

Рассмотрим основные задачи, которые выполняются посредством этого способа:

  • прокладка труб, которые будут выполнять функцию защитного футляра (кожуха) для различных силовых кабелей;
  • технология ГНБ позволяет провести бестраншейный монтаж трубопроводов, которые транспортируют питьевую воду или стоки.

Важно! Прокол под железной дорогой или автополотном — это единственный вариант монтажа коммуникации без рытья традиционной траншеи.

ГНБ прокол под дорогой или другим инженерным сооружением позволяет сохранить природный ландшафт, что также является важным достоинством. Рассмотрим другие преимущества ГНБ:

  • помимо финансовых расходов, снижаются и трудозатраты, так как основную работу выполняет специальная техника;
  • с помощью ГНБ прокола можно проложить трубопровод или кабельный канал не только под транспортными путями, но и под водоёмами.
  • для такой работы не требуется большое количество человек. Как правило, достаточно небольшой бригады, состоящей из 3–5 человек.

Для выполнения таких работ не требуется много места, а окружающий ландшафт не будет испорчен

Бурение горизонтальных скважин по праву можно считать уникальным способом, технология которого исключает нанесения вреда окружающей среде и снижает трудозатраты, а также денежные расходы.

Необходимое оборудование

Всю технику, которая эксплуатируется для бурения методом ГНБ, подразделяется на несколько основных разновидностей:

  • машина для горизонтально направленного бурения ГНБ;
  • локационная система для бурения;
  • второстепенные комплектующие (скобы, фиксаторы и т. д.).

Локационная система для бурения горизонтальных скважин необходима для организации контроля над буром. Это очень важно, так как бур во время работы находится в почве, то есть, за пределами видимой зоны. Такая система предохраняет бур от столкновения с различными преградами, которые могут повредить буровое оборудование.

Геолокационная система для контроля рабочего процесса оснащается мини-зондом, который необходим для отслеживания геолокационных показателей во время бурения. Мини-зонд устанавливается на головку бура и на аппарат. Данные, передающиеся зондом, поступают оператору, который вносит коррекцию в рабочий процесс.

Стоит отметить, что оборудование для ГНБ является довольно дорогим и относится к профессиональной технике. Установка горизонтального бурения (УГБ) может иметь различную конфигурацию, однако, все такие машины состоят из следующих конструктивных элементов:

  • кузов;
  • двигатель;
  • ходовая часть.

Оборудование для ГНБ является профессиональным и имеет высокую стоимость

Функциональная часть УГНБ состоит из трёх основных составляющих:

  • буровой элемент;
  • шланг, который подаёт воду на буровой элемент (это необходимо для охлаждения бура);
  • панель управления.

Все УГНБ классифицируются по одному главному показателю — граничному усилию протяжки. К другим характеристикам этих машин можно отнести:

  • показатели сечения канала, который может выполнить такая машина;
  • максимальная длина канала;
  • показатель расхода бетонита (л/мин);
  • использование метода горизонтального бурения учитывает также максимально возможный радиус изгиба буровых штанг. Этот показатель считается очень важным, так как влияет на подвижность буровой установки и на её возможность обхода различных препятствий.

К второстепенному оборудованию относят следующие устройства:

  • фиксаторные элементы;
  • переходники;
  • расширители;
  • насосное оборудование;
  • генераторы, функционирующие от электричества;
  • устройства для освещения.

Установка горизонтального бурения должна быть подобрана правильно, в соответствии со всеми факторами, перечисленными выше.

Подготовительные работы перед ГНБ

Горизонтальное бурение подразумевает прокол, осуществляемый профессиональным оборудованием. Однако перед тем как приступить к бурению под дорогой, необходимо выполнить подготовительные работы.

Бурение горизонтальным способом требует проведения подготовительных работ

В первую очередь нужно подготовить ровную площадку для буровой установки. Для этого необходимо разровнять площадку, которая должна иметь примерный размер 10х15 м. Кроме этого, в некоторых конкретных ситуациях не обойтись без подготовки объездного пути для бурового комплекса.

Важно! Подготовленная площадка в обязательном порядке должна быть ограждена предупреждающей лентой. Это необходимо для того, чтобы исключить проникновение посторонних людей на территорию. Такая лента устанавливается на высоте примерно 80 см над землёй.

Площадка под бурильную технику подготавливается в том месте, где будет прокладываться скважина. После подготовки площадки необходимо провести установку бурильного оборудования и расположить его в нужном положении для осуществления прокола.

Читайте также:
Гвозди для мягкой кровли – особенности крепления молотком, пистолетом, нейлером

Кроме этого, стоит заякорить опорную плиту для оборудования. Это мероприятие производится посредством шнеков. Далее, необходимо отрегулировать угол входа бура в грунт.

Прокол методом горизонтально направленного бурения ГНБ производится с учётом техники безопасности, а также всех необходимых строительных норм. В процессе бурения применяется специальный бентонитовый раствор. Аппарат, подготавливающий этот раствор, должен находиться сбоку от установки горизонтально направленного бурения. Дистанция между УГНБ и установкой для подготовки бентонита должна составлять не менее 10 м. Бентонитовый раствор выполняет следующие функции:

  • укрепление стенок скважины канала;
  • а также этот раствор способствует удалению грунта из канала.

В местах входа и выхода канала рекомендуется обустройство специальных приямков, в которые будет утилизироваться лишний раствор. Помимо этого, необходимо наладить постоянную радиосвязь между руководителем бурильного процесса и операторами техники.

Рассмотрим, что ещё необходимо выполнить в процессе подготовки к горизонтальному бурению ГНБ:

  • определить места, где проходят подземные коммуникации, чтобы не задеть их при бурении;
  • изучить состав грунта и его особенности. Это нужно для выбора оптимальной трассы бурения.

В месте прокола должно быть небольшое углубление, заполненное бетонитовым раствором

Выполнение пилотной скважины

После того как все подготовительные работы будут сделаны, можно приступить непосредственно к прокладке труб методом горизонтального направленного бурения. Для этого буровая установка располагается в необходимом месте. Далее, нужно выполнить проверку (пилотную скважину). Показатели сечения такой скважины должны быть примерно 100 мм.

При организации пилотной скважины под железнодорожными путями или дорогой, движение бурового элемента должно регулироваться системой геолокации. Без такой системы или в случае её неисправности запрещено выполнять бестраншейные работы.

Первоначальная позиция головки бура, как правило, составляет 10–20° по отношению к горизонту. Этот угол должен постоянно уменьшаться в зависимости от глубины погружения. После того как будет достигнута нужная глубина для прокладки трубопровода методом ГНБ, производится бурение в горизонтальной плоскости. Во время бурения разрешается вносить коррективы в движение бурильного наконечника. Коррекция движения бура осуществляется в том случае, если он отклоняется от заданной траектории. Определение отклонения от нужной траектории выполняется с помощью системы позиционирования.

Метод прокола подразумевает проверку положения бура посредством геолокационной системы через каждые 3 м. После прохода определённой точки головка бура начинает продвигаться вверх, что позволяет достигнуть точки выхода. Выход из грунта (так же как и вход) должен быть заранее рассчитан и выполняться под строго определённым углом.

Пилотную скважину необходимо расширить, это делается при помощи специального приспособления — риммера

Расширение

На следующем этапе прокладки труб под дорогой необходимо провести расширение пилотного канала. Для этого производится демонтаж бурильной головки, а на её место устанавливают специальное устройство — риммер. Риммер — это конструктивный элемент, используемый при прокладке труб методом ГНБ, который выполняет функцию расширения пилотного канала. Стоит отметить, что риммер является расширителем обратного действия (он протягивается от выхода канала к его входу).

С учётом технологии бурения ГНБ, чтобы достичь необходимых показателей диаметра, расширение выполняется от одного до нескольких раз. Количество расширений зависит от того, каким диаметром должна обладать будущая скважина.

Горизонтальное бурение может выполняться и в тяжёлых условиях (плохая почва, обилие помех на пути бура и т. д.). В таком случае работы по расширению скважины выполняются до того, как в канал будут проложены необходимые коммуникации. Кроме этого, стоит отметить, что все работы должны выполняться с использованием охлаждающей жидкости. Это связано с тем, что геолокационная аппаратура является очень чувствительной к повышенным температурам. Прокол дороги — серьёзное мероприятие, которое должно быть продумано от начала и до конца.

Существует ещё один важный фактор, который стоит предвидеть — осыпание грунта. Прокол под дорогой методом ГНБ должен также учитывать то, что перед началом протягивания пластиковых или металлических труб в скважину их необходимо соединить. Конструкция должна быть надёжно соединена, иначе могут возникнуть проблемы. Далее при выключенном бурильном оборудовании выполняется стыковка кольцевого расширителя со штангами. Затем через вращающийся вертлюг стыкуют необходимую коммуникацию. Для стыковки потребуется специальный переходной элемент или другое возможное устройство.

Полезная информация! Метод ГНБ учитывает подбор расширительной детали по такому расчёту: канал должен быть на 25% больше протягиваемого трубопровода. Если коммуникация прокладывается с теплоизоляцией, то тогда канал должен быть больше на 50%.

Готовый канал должен быть шире трубы примерно на четверть

Если показатели давления внутри канала большие, то тогда бентонитовый раствор равномерно заполняет пространство между наружной стенкой трубы и внутренней стенкой скважины. После того как бентонитовый раствор затвердеет, исключается просадка почвы.

Прокладка трубопровода

Прокол под железной дорогой или автомобильным полотном выполняется в первую очередь. Далее, производится расширение скважины до нужного диаметра. На третьем этапе выполняют по методу ГНБ прокладку труб.

Это производится довольно просто: трубопровод затягивается вместе с последним расширительным риммером. Крепление коммуникации к расширителю производится посредством специальных соединительных скоб или вертлюг.

Предварительно выполняется протягивание проводника через готовый канал. Это необходимо при организации кабельной проводке в коммуникации. В таком случае трубопроводная конструкция будет служить защитным кожухом, предохраняющим проводку в грунте от повреждения.

Такая технология позволяет быстро, надёжно и экономно протянуть трубопровод через грунт без организации траншей, которые, как правило, выполняются вручную. После прокладки трубопровода ГНБ можно считать завершённым. В конце необходимо эвакуировать бурильное и другое оборудование с рабочей площадки.

Читайте также:
Длина теплого пола

Бурение Горизонтальных Скважин

Горизонтальное бурение является разновидностью наклонно-направленного. Его применяют для сооружения скважин c отклонениями от вертикали, что может быть обусловлено геологическими, техническими, технологическими причинами.

Использование в сфере нефтедобычи бурения горизонтальных скважин позволяет не только более быстрыми темпами осваивать новые месторождения, но и активизировать уже разработанные залежи. Данный метод создания скважин способствует освоению сложных участков, снижает капиталовложения и сокращает количество используемых дорогостоящих материалов.

Технологические особенности бурения

Добыча нефти и газа методами горизонтального направленного бурения скважин позволяет увеличить нефтегазоотдачу пластов, что важно при интенсификации уже имеющихся нефтяных и газовых месторождений, работа которых стала менее эффективной. Поскольку их ресурс не исчерпан, возникает потребность повысить отдачу старых скважин за счет внедрения продуктивного способа бурения.

В результате применения этой инновационной технологии создается горизонтальная скважина с заданным углом отклонения ствола от вертикальной оси (иногда эта величина достигает 90°), вследствие чего добыча нефти производится более быстро и продуктивно.

Применяемая технология бурения горизонтальных скважин предполагает ведение работ несколькими способами, выбор зависит от условий, в которых ведется промысел. В одном случае наиболее результативным будет способ направленного бурения, при других обстоятельствах достичь максимально эффективного результата получится с помощью сервисного инсталляционного бурения, а в третьем случае выгоднее использовать направленное бурение внутриразломного типа.

Создаваемые отрезки скважин могут быть продолжены при наклонном бурении. Метод горизонтального направленного бурения относится к продуктивному способу прироста сырьевой добычи.

Так как нефтеносные слои преимущественно расположены горизонтально, то наиболее продуктивными для их разработки являются горизонтально пробуренные скважины: у них в сравнении с вертикально идущими скважинами большая площадь забоя.

При такой проходке максимально рационально используются установки ГНБ и другие ресурсы, поскольку скважины этого типа прокладываются сразу в нужном слое без прохождения промежуточных и заранее выбираются нужные режимы. Весь цикл работ выполняется в соответствии с требованиями, предъявляемыми к условиям эксплуатации буровой установки.

Выбирая метод бурения, учитывают все особенности промысла. Это зависит от рельефа местности, геологического состава разбуриваемых пород и других условий работы. Максимальной продуктивности от скважины можно добиться только при условии, что при выборе технологии были учтены все необходимые параметры.

Предпочтение горизонтальным буровым технологиям отдается еще и потому, что их использование позволяет сохранить экологическое равновесие и минимизировать ущерб, который наносится ландшафту в месте ведения нефтеразработок. Кроме этого, такие способы не имеют негативных последствий для жизни населения того региона, где проводятся данные работы.

Применение способа горизонтального бурения

Применяя способ бурения горизонтально направленных скважин, можно вернуть рентабельность тем участкам, которые были отнесены к непродуктивным. Он увеличивает и количество нефти, которая добывается на уже разработанных месторождениях.

Эффективность применения этого способа показывает себя в случаях, если неисправно буровое оборудование, месторождение находится в труднодоступном месте, где вести работы с применением традиционных технологий невозможно, или залегание нефтеносных слоев находится на большой глубине.

Так, при поломке бура, столкнувшегося с особо твердыми породами, или при его заклинивании, когда извлечь инструмент для замены не представляется возможным, применяют горизонтальное бурение.

Технология ГНБ оправдывает себя при сложном рельефе или близком расположении к водоему. В случае, если нефтеносные слои залегают на дне моря или океана, использование горизонтального бурения позволит достичь максимальной экономии ресурсов: не потребуется устанавливать дорогостоящую платформу, с которой ведутся работы по добыче нефти в море.

Используя данную технологию, можно устраивать подземные нефтехранилища.

Этапы горизонтального бурения скважин

Выделяются 3 основных этапа бурения:

  1. На первом этапе создается вертикальный ствол и выполняется его крепление (обсадная колонна, или кондуктор).
  2. На втором этапе задается кривизна, или зенитный угол и направление, то есть азимут.
  3. На третьем этапе происходит набор кривизны, выполняется стабилизация угла, под малым углом производится вход в продуктивный слой. Здесь же осуществляется проход горизонтального участка, после чего – спуск эксплуатационной колонны, или хвостовика.

Наиболее сложным является второй этап. Благодаря применению новейшего телеметрического оборудования и специальных приборов (отклонителей) этот процесс полностью автоматизирован. Оператор видит на экране полную картину местоположения колонны в скважине и, сравнивая ее с проектной, своевременно подает команды бурильщику. Так корректируется направление скажины.

Не менее значимым является и этап захода ствола скважины в продуктивный слой. Это должно быть выполнено под углом, близким к 80°, а в самом пласте движение ствола должно быть горизонтальное.

Преимущества горизонтального бурения скважин

Какой бы экономически передовой и выгодной ни была та или иная технология, о ней судят в первую очередь по ее воздействию на экологическую обстановку. В этом плане у горизонтального метода добычи нефти или газа есть большие преимущества перед другими видами.

Технология не нарушает целостности ландшафта и экологического равновесия. Она не оказывает техногенного воздействия на окружающую среду, а значит, не вредит ни человеку, ни флоре, ни фауне. Отрицательное воздействие минимизировано.

Экономическая эффективность бурения горизонтальных скважин обеспечивается благодаря тому, что за счет наклонно-направленного движения повышается объем нефти, добываемой на участках, которые эксплуатируются уже несколько лет. Кроме этого, происходит возобновление работы тех месторождений, которые по разным причинам были причислены к нерентабельным, малоэффективным. Ведется их промышленная разработка с применением рассматриваемого способа – он позволяет увеличить приток добычи сырья. Это происходит за счет большей площади поступления в ствол нефти или газа.

Экономическая эффективность определяется также использованием высокотехнологичным буровых комплексов, благодаря которым сокращаются сроки выполнения работ. Это позволяет использовать меньшее количество техники и рабочей силы. Важным фактором экономии является и то, что не возникает потребности организовывать водопонижение в том случае, если грунтовые воды проходят выше уровня нефтеносного пласта.

Читайте также:
Заливка бетона зимой: температура

С финансово-экономической точки зрения преимущества рассматриваемого метода заключаются в сокращении сроков выполнения работ и уменьшении сметной стоимости строительства трубопровода. Экономичное использование агрегатов позволяет минимизировать все энергозатраты.

Управление горизонтальным бурением скважин

Главное в процессе бурения горизонтального участка – это управление технологическим процессом. Сложность состоит в том, что в ходе работ бур находится вне зоны досягаемости, поэтому так важно тщательно контролировать все этапы работы. С этой целью используют систему локации – особый зонд, который расположен в буровой головке.

Для синхронизации работы зонда применяется специальный прибор, с помощью которого оператор, или локаторщик, регулирует его работу с поверхности земли. Сопровождение бурения скважин осуществляется следующим образом: зонд регистрирует изменения направления угла бурения, информация поступает на прибор, который находится у оператора. С помощью системы локации отслеживается не только направление движения бура, но и число его оборотов, а также температура в буровой головке. Все данные поступают на пункт управления.

Используя полученную информацию, оператор корректирует процесс. Оперативность поступления информации позволяет своевременно предупредить возникновение нештатной ситуации.

Особенности технологии бурения горизонтальных стволов нефтяных и газовых скважин Текст научной статьи по специальности « Энергетика и рациональное природопользование»

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Васильев С.И., Милосердов Е.Е., Чернокалов К.А.

В статье рассматривается применение технологии бурения горизонтальных стволов нефтяных и газовых скважин позволяющей увеличить дебит скважин . Однако возрастает опасность возникновения прихватов .

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Васильев С.И., Милосердов Е.Е., Чернокалов К.А.

Special aspects of oil and gas horizontal wellbore drilling technology

The article describes the application of oil and gas horizontal wellbore drilling technology enhancing well performance. However, the risk of stuck is higher with this technology.

Текст научной работы на тему «Особенности технологии бурения горизонтальных стволов нефтяных и газовых скважин»

приводящие к образованию коагуляционной и кристаллизационной структур. На этом действии основано получение быстротвердеющих портландцементов, имеющих удельную поверхность в 1,5-2,0 раза большую по сравнению с обычными цементами. В то же время слежавшиеся, комковатые цементы отличаются замедленными сроками твердения [1].

Давление оказывает гораздо меньшее влияние на свойства цементного камня и тампонажных растворов. Увеличение давления способствует более быстрому проникновению воды в глубинные участки частиц вяжущего и ускорению их гидратации. По этой причине с ростом давления несколько возрастает консистенция тампонажного раствора и сокращаются сроки его загустевания и схватывания.

При изменении температуры, сильно меняется скорость растворения, отсюда следует, что и скорость растворения

связывающего вещества тоже будет меняться, как и скорость твердения и загустевания раствора.

Поэтому для улучшения качества цементирования обсадных колонн большого диаметра в зонах распространения ММП, следует найти новые технологические решения и условия для улучшения реакции гидратации, снижение до максимально возможного уровня тепловыделения при гидратации в процессе затвердевания тампонажного раствора, улучшения прочности цементного камня и предотвращения осложнений в процессе крепления [2].

1. Овчинников П.В., Кузнецов В.Г., Фролов А.А., Овчинников В.П., Шатов А.А., Урманчеев В.И. – Специальные тампонажные материалы для низкотемпературных скважин. 2002. – 115с.

2. Медведский Р.И., Строительство и эксплуатация скважин на нефть и газ в вечных породах. -М.: Недра, 1987, – 230с.

Особенности технологии бурения горизонтальных стволов нефтяных и газовых скважин

С.И. Васильев, к.т.н., профессор, Е.Е. Милосердов, старший преподаватель, ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» (Красноярск); К.А. Чернокалов, аспирант, ФГБОУ ВО «Иркутский национальный исследовательский технический университет» (Иркутск)_

В последние годы все большее распространение получают вертикальные и наклонные скважины, имеющие горизонтальные окончания большой протяженности. Это делается для того, чтобы увеличить площадь поверхности, через которую в скважину поступает нефть, и соответственно увеличить ее дебит. Одновременно стало возможным извлекать в промышленных масштабах нефть, считавшуюся ранее неизвлекаемой вследствие малой мощности и низкой проницаемости продуктивного пласта. Кроме того, горизонтальное окончание скважин располагают в пласте выше подошвенной воды, что позволяет продлить период безводной эксплуатации.

Горизонтальные скважины эффективно используют в следующих случаях:

– в трещиноватых коллекторах – с их помощью лучше дренируют нефтяные пласты;

– в коллекторе с подошвенной водой или с газовой шапкой -чтобы уменьшить опасность обводнения или прорыва пластового газа в скважину;

– в низкопроницаемых коллекторах – для лучшего дренажа пласта, что позволяет сократить число скважин;

– в высокопроницаемых газовых коллекторах – они позволяют уменьшить скорость движения газа и сократить потери пластовой энергии на турбулентное трение;

– для увеличения нефтеотдачи термическим воздействием, так как создается возможность существенно повысить приёмистость по теплоносителю.

Рассмотрим некоторые практические особенности бурения горизонтальных скважин по сравнению с наклонными. Опасность прихвата и обрыва колонн:

– в горизонтальных скважинах опасность прихвата и обрыва бурильных труб меньше, так как искривление скважины происходит в нижней части разреза, который характеризуется, как правило, сравнительно устойчивыми породами;

– желобообразование имеет место в перегибах ствола, когда бурильная колонна находится в растянутом состоянии,

но в горизонтальных скважинах обычно большая часть колонны при бурении сжата и не вырабатывает желоб в одном и том же месте; Трение:

Читайте также:
Как выбрать евроштакетник

– горизонтальные скважины характеризуются высоким уровнем трения бурильных колонн о стенки скважины, особенно на её горизонтальном участке. Важнейшая задача при горизонтальном бурении – не допустить скручивания бурильных колонн. Поэтому на горизонтальных участках стремятся как можно меньше использовать утяжеленные бурильные трубы и тем самым понизить сопротивление трению. Лучше следовать правилу: компоновка должна быть по возможности простой.

Контроль траектории скважины – бурение горизонтального участка будет медленным, если некачественно пробурена направляющая часть ствола, здесь недопустимы ошибки в навигации. Буровые промывочные и тампонажные растворы должны обладать седиментационной устойчивостью, так как существует опасность осаждения на нижней стенке скважины шлама и тяжёлых компонентов раствора, что осложняет бурение и крепление горизонтальной части скважины.

Как указывалось, основная цель бурения горизонтальных скважин – создание фильтровой зоны по простиранию пласта. Поэтому проектирование горизонтальной скважины следует начинать с определения протяженности, формы и направления горизонтального участка, которые непосредственно зависят от степени неоднородности продуктивного пласта, его мощности и литологии, распределения горной породы по твердости и устойчивости разреза. Следует предусмотреть мероприятия по минимизации загрязнения пласта буровыми и тампонажными растворами с учётом длительности и протяженности интервала их воздействия [1].

1. Вадецкий Ю.В. Бурение нефтяных и газовых скважин: Учеб. пособие. – М: Издательский центр «Академия», 2003. – 352 с.

«Горная Промышленность» №3 (127) / 2016 | 79

Бурение горизонтальных скважин

Ежегодно в ЦВК «Экспоцентр» проходит международная выставка «Нетфегаз» на тему «Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса». Одна из тем, которая будет рассмотрена на выставке – это «бурение горизонтальных скважин».

В 1846 году недалеко от города Баку было выполнено первое бурение. Целью его проведения была и остается добыча нефти в месторождениях, которые имеют трещины с вертикальным уклоном.

С помощью технологии горизонтального бурения появилась возможность сделать горизонтальными те скважины, которые имеют сильное отклонение от вертикальной оси. Под сильным отклонением подразумевается угол глубины не менее 80 градусов, чтобы скважина оказалась в нефтеносном слое и располагалась параллельно ему.

Горизонтальное бурение скважин позволяет достигнуть нефтеносных слоев, расположенных в нескольких километрах от места бурения. Такой метод бурения не только эффективный, но и безопасный для сохранения экологии и природного ландшафта.

Для создания горизонтальных скважин применяют кабельные технологии, которые помогают добиться нужных результатов в геофизических исследованиях.

Особенности бурения горизонтальных скважин

В нефтяной отрасли для достижения нужного слоя в породе, которая подвергается бурению, используют 2 основные технологии:

  1. Многоствольное бурение. Увеличивает дренажную зону и образующаяся скважина заменяет несколько «обычных» и снижает затраты на проведение работы.
  2. Роторное бурение. Применяется при автоматическом управлении процессом. Данный метод эффективный, но дорогостоящий, поэтому многие компании продолжают бурить традиционным способом.

Скважины могут быть вертикальными, горизонтальными и наклонными. Наклонные скважины появляются естественным и искусственным способами.

Бурение горизонтально-направленных скважин – отдельная технология наклонного бурения, которая используется для увеличения нефтеотдачи при первом же освоении земли. Она имеет перспективное направление, ведь коэффициент добычи углеводородов вырастает, а затраты сокращаются из-за уменьшения сетки бурения.

Бурение наклонно-направленных и горизонтальных скважин производится по специальным профилям, которые могут меняться, но при этом ствол скважины должен оставаться вертикальным.

Увеличение объёмов ствола вызвало необходимость разработки новых технологий.

Сейчас разработка новых месторождений ведется с помощью горизонтальных многозабойных скважин. Эту технологию, по праву, можно считать передовой в нефтедобывающей промышленности.

Бурение многозабойных горизонтально разветвленных скважин ускоряет изучение новых нефтегазовых месторождений, умножает нефтегазоотдачу пластов, уменьшает материальные вложения.

Бурение многозабойных горизонтально разветвленных скважин применяется в таких случаях:

  • при отклонении ствола от зоны разрыва пласта;
  • при необходимости повторного бурения нижней части ствола в рабочей скважине;
  • когда производят бурение наклонных и горизонтальных скважин;
  • для дегазации угольного пласта;
  • при вскрытии продуктивных пластов.

С помощью разветвленных скважин в технологии направленного бурения решаются приоритетные задачи освоения месторождений:

  • разработка нефтяных недр земли с низкими коллекторскими свойствами продуктивного пласта;
  • уменьшение числа скважин, необходимых для разработки локаций нефти и газа;
  • добыча высоковязкой нефти с большой глубины.

Многозабойное бурение развивается стремительными темпами. Его суть состоит в том, что из базового ствола скважины с определенной глубины проводят один или несколько стволов, а значит, ствол может неоднократно использоваться.

Первая многозабойная скважина была сделана в 1953 году недалеко от Башкортостана.

Преимущества горизонтального бурения и способы его применения

В нынешнее время в нефтедобывающей наблюдается медленное истощение запасов и все большая их часть приходится на труднодосягаемые месторождения. Сложность добычи в том, что они характеризуются высокой вязкостью нефти и шельфами морей.

Чтобы облегчить этот процесс применяют горизонтальное бурение нефтяных и газовых скважин. При их строительстве используется иностранное и российское оборудование, главным критерием которого является эффективность.

Максимально стараются использовать отечественное оборудование, но в виду отсутствия некоторых специальных приборов приходится прибегать к покупке импортных.

Несмотря на то, что строительство горизонтальных скважин выше на 10-15%, чем вертикальных, их применение имеет немало плюсов:

  • добыча нефти на дне крупных водоемов;
  • рост добычи нефти и газа;
  • исключение негативного влияния на окружающую среду;
  • прокладка подземных коммуникаций.

Основой успешного строительства подземных коммуникаций является наличие специализированного и мощного оборудования. Когда кабельные системы или коммуникации нужно проложить там, где делать этого категорически нельзя, используют технологию бестраншейного строительства.

Читайте также:
Волшебный уголок для кухни: размеры

Бурение пилотной скважины машиной горизонтального бурения – один из наиболее популярных способов рытья траншеи. Он появился сравнительно недавно и является уникальным в своем роде.

При бурении не затрагивается верхний слой почвы и позволяет прокладку различных коммуникаций в густонаселенных городах. Благодаря такому методу рельеф местности остается без изменений, сохраняется слой почвы и зеленые насаждения.

В основном, к выполнению работ привлекается одна бригада, что позволяет сократить затраты примерно на 20%. Перед тем как начать работу, досконально изучают свойства и состав грунта, обязательно оформляют необходимые документы на согласие производимых работ.

Бурение скважин с горизонтальным окончанием разумно использовать для предварительной промысловой добычи из недр земли. Данный способ бурения требует подробного изучения газоотдачи пластов с применением скважин с горизонтальным стволом, при этом следует учитывать множество факторов.

Перед выполнением действий проводятся следующие работы:

1.Анализируют и оценивают целесообразность применения пластов. Для предварительной дегазации высокогазоносных угольных пластов, бурение опережающих пластовых скважин – наиболее разумный метод для понижения газовыделения в очистных забоях и промежуточных выработках угольных шахт.

2. Подводят итоги применения и оценивают бурение горизонтальных нефтяных скважин при разработке месторождений газа и нефти. Использование таких буровых увеличивается при снижении мощности пласта и возрастании неоднородности его строения. Одна горизонтальная скважина может заменить примерно 5 вертикальных.

3. Прогнозируют возможность использования скважин для добычи метана из угольных пластов.

Компании по бурению горизонтальных скважин на выставке

Нефтегазовая промышленность стремительно развивается. Поэтому стало уместным проведение различных семинаров, форумов и выставок в международном формате. Одним из таких мероприятий является международная выставка «Нефтегаз», которая пройдет в ЦВК «Экспоцентр».

Посетить выставку можно весной в городе Москва. Мероприятие посвящено современным технологиям в сфере нефтегазовой промышленности.

Среди экспонентов есть российские и зарубежные представители. Их цель – поддержка и укрепление имиджа компании, заключение выгодных контрактов и обмен опытом со своими единомышленниками.

Одна из тем, которая будет затронута на проекте в достаточном размере – бурение горизонтальных скважин на нефть и газ. Она является одной из наиболее перспективных в нефтегазовом производстве.

Экспозиция использует новые маркетинговые и выставочные технологии, предоставляя всем присутствующим максимально удобные условия для создания деловых контактов в формате «B2B».

Выставка «Нефтегаз» – мощная основа для развития нефтегазового бизнеса и совершенствования технологий. Также на выставке будут представлены технологии бурения горизонтальных скважин.

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.

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.

Читайте также:
Высота фартука на кухне: стандартные размеры от столешницы и пола (фото и видео)

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;

– минимальная длина подсвечника;

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].

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).

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.

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).

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).

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

Преимущества и недостатки технологии горизонтального бурения

Невозможно представить, что современное здание без использования различных средств связи позволит комфортно жить в наших домах. Ремонт таких систем, как вода, газ или сточные воды, — это необходимость, которая проявляется в самый непредсказуемый момент.

Читайте также:
Как выбрать евроштакетник

Ранее ремонт систем связи осуществлялся с использованием тяжелого специализированного оборудования, которое использовалось для выкапывания ям и проведения ремонта или замены части ствола. Но в наше время технология ремонта и развертывания новых коммуникаций сильно изменилась.

Перемещение связи по методу ГНБ имеет следующие преимущества:

  • Укладка коммуникаций в канаве требует больше работы, так как необходимо выполнить много земляных работ.Чтобы выполнять такую ​​работу, вам нужны землеройные машины и большая рабочая сила. При использовании техники горизонтального бурения для выполнения работ требуется одно упражнение и две бригады.
  • Стоимость прокладки сообщения. При рассмотрении затрат на связь с обоими методами было обнаружено, что стоимость системы ГНБ на 20% ниже, чем стоимость прокладки коммуникаций в траншейной форме.
  • Сроки работы. Преимущество установки горизонтального бурения заключается в том, что время обработки до 20 раз короче, чем при работе с траншейным методом.После завершения работы с ГНБ восстановление и преобразование не требуется, что значительно сокращает время, необходимое для выполнения задачи.
  • Дополнительные расходы. Там нет никаких дополнительных затрат на технологию ГНБ. При работе в виде траншей необходимо восстановить дорожное покрытие и обустроить территорию. ГНБ безопасен для людей и окружающей среды.
  • Горизонтальные скважины могут использоваться в зонах линий электропередач, нефте- и газопроводов и в других местах, где земляные работы невозможны.Также работы можно выполнять, не нарушая привычного графика работы автомобильных дорог, железных дорог и других автомагистралей.
  • После технологии. Прочность грунта при использовании ГНБ не нарушается, что позволяет избежать снижения работ на дорогах в местах прокладки коммуникаций.С помощью этой технологии вы получаете постоянный конвейер, потому что нет точечных нагрузок. Такой трубопровод выдерживает высокое давление в системе.
  • Сезонность работы. Бурение в горизонтальном направлении можно проводить в любое время года.Вы можете защитить две маленькие ямы от снега или дождя навесом или специальным тентом.
  • Экологичность. Технология ГНБ не наносит вреда окружающей среде.Это не нарушает привычный ритм жизни людей, живущих на рабочем месте. Кроме того, при прокладке коммуникаций методом ГНБ под водохранилищами не образуются отложения ила на поверхности почвы, прибрежная зона не размывается и экологический баланс не нарушается.

ГНБ дефекты

В этой статье мы хотели бы проинформировать вас о недостатках горизонтального бурения:

  1. Стоимость горизонтально-направленного бурения. Многие из вас могут сказать, что сопоставимая стоимость перемещения связи с использованием метода траншей и технологии в первом случае ниже.Это оправдано только малой глубиной укладки трубопровода — до 1,5 метра, а также отсутствием городских зданий в рабочей зоне. Факторами, влияющими на стоимость, являются длина пуансона и диаметр трубопровода.
  2. Неудачный вариант ГНБ. Неудачное горизонтальное бурение может изменить конструкторскую документацию и буровые работы с самого начала.Это может быть связано с неправильной геологической разведкой, которая привела к неправильному выбору режущего инструмента и к созданию технологической карты операций бурения.
  3. Кроме того, неудачный вариант ГНБ может возникнуть из-за небрежности и непрофессионализма персонала буровой установки.Качество зависит от знаний, навыков и интуиции работников, работающих на оборудовании.
  4. Повреждение бурительной установки. Существует небольшая вероятность того, что успешное переадресация связи по методу ГНБ будет прервана из-за сбоя сеанса.В большинстве случаев это связано с ошибкой неопытного персонала или несоблюдением технологий бурения. Неправильное сверление может привести к поломке стержней ГНБ, за которые отвечает оператор сеялки. Ремонт установки влияет на сроки ввода системы в эксплуатацию, поэтому не стоит экономить на профессионализме обслуживающего персонала.
  5. Неправильное оборудование под ГНБ. Причиной неудачи горизонтального бурения может быть неправильное расположение ямы для сверла.Это может привести к механическому повреждению компонентов и инструментов устройства. Кроме того, может произойти сбой в трубопроводе, так как давление увеличивается по мере его перемещения. Чаще всего это происходит на заключительном этапе, когда большая часть трубопровода уже находится в забое скважины. Это также может привести к отделению трубы от буровой головки, что приводит к особым трудностям.
  6. Использование некачественного раствора бентонита. Трубопровод может быть забит частым изгибом или неправильной консистенцией бентонитовой смеси.Согласно технологии, труба на бентонитовой смеси должна находиться в плавающем состоянии, тогда трение уменьшается и риск зажима минимален.

Часто задаваемые вопросы на случай неудач прокола под дорогой

Скорее всего, вам уже удалось собрать информацию и узнать, что обочина дороги — это бестраншейный метод прокладки подземных трубопроводов и сетей. Когда клиенты изучат эту технологию и возникнут разумные вопросы, мы постараемся ответить на самые важные из них.

Что значит «прокол под дорогой»?

Спрашивает человек, который интересуется технологией ГНБ. Да, почти так же, как авария под рекой, железными дорогами, зелеными насаждениями и другими препятствиями, возникающими в подземном сообщении, я отвечу.

В методе «ГНБ» под воздействием давления бурения происходит уплотнение почвы (для очистки скважины отбирается небольшая часть почвы), и труба втягивается в полученное отверстие. В то же время, проезжая часть остается нетронутой, а две небольшие ямы — место, где бурильные машины расширяются и отводятся — экономят небольшую плату за неповрежденный асфальт, время, деньги и нервы автомобилистов.

Прелесть горизонтально-направленного бурения заключается в минимальном воздействии и повреждении ландшафта или городских зданий, возможности бестраншейной прокладки труб в самых недоступных местах.

Читайте также:
Волшебный уголок для кухни: размеры

В чем разница между спущенным колесом и другим?

В городе бурение по методу ГНБ аналогично хирургии. Фактически, в условиях многолюдности города было заложено большое количество различных средств связи, повреждение которых может привести к большим трудностям. А за пределами города линии связи, системы мелиорации и т.д. Обычно перемещаются вдоль основных дорог. Наименьшая возможность «пробить» другую трубу при прорыве под реками и болотами. Но, конечно, вы не можете расслабиться здесь, маршрут необходимо изучить заранее.

С какой точностью работает установка ГНБ?

Пилотное отверстие сверлится с помощью сверла (головки). Лезвие имеет скос, на котором установлен режущий инструмент. Внутри лопатки находится пассивный зонд системы локализации. Благодаря этому скосу и датчику, осуществляется процесс контроля сверления. Благодаря современным системам позиционирования оператор ГНБ может очень точно контролировать проход сеялки и устанавливать желаемое направление и глубину. Высокая точность является одним из ключевых компонентов успеха при бурении в горизонтальном направлении, поскольку она охватывает все подземные препятствия: коммуникации, камни, фундаменты и так далее.

Как контролируется сверлильный нож?

Монитор локатора отображает визуальную информацию о положении, наклоне и азимуте буровой головки. Эта информация также отображается на дисплее оператора. Локатор оператора, который расположен над «проколотым» маршрутом, имеет свой экран, у водителя свой, обмен информацией осуществляется по радио. Оператор системы ГНБ работает с этими данными.

В случае, если буровое долото из конструкции траектории привода останавливает вращение бурильной колонны, при этом буровое долото устанавливает конусы в нужное положение, затем бурильную колонну выполняют штамповкой без вращения (путь возврата), и затем бурение идет с вращением. Направленное бурение пилотного отверстия завершается выходом буровой головки в точку, указанную в проекте.

Сколько стоит проколоть дорогу методом ГНБ?

Цена зависит от размера устанавливаемого диаметра трубы, рабочего объема, количества труб в скважине, материала трубы (пластика или стали), сложности грунта, условий линии, герметичности система и т. д.

Какие факторы влияют на стоимость поломки дороги по методу ГНБ?
Факторы жизненного цикла имеют первостепенное значение: диаметр и материал вытянутых труб, маршрут, почвенные условия, опыт оператора и правильно спланированное расстояние бурения.

Какое бурение может быть осуществлено методом ГНБ?

Да, все. С помощью данной установки осуществляется кладка под воду, водопровод, канализацию, силовые и оптоволоконные кабели, организуют системы пожаротушения и мелиорации.

Секреты спущенной шины

Очень часто строительство новых очистных сооружений, их восстановление и ремонт существующих подземных инженерных сетей, включая магистральные трубопроводы, создают ситуации, в которых трубопровод должен быть проложен под дорогой.

Скважина под проезжей частью — это направленный проход с определенными точками входа и выхода. Это наиболее подходящая конструкция для прокладки инженерных сетей в городских и пригородных районах с достаточно насыщенной инфраструктурой и в местах, где метод открытых траншей невозможен или нецелесообразен.

Тем не менее, этот метод связи представляет много опасностей и совершенно не подходит для районов, где поверхность земли представлена ​​твердыми скальными образованиями, скальными, сланцами, рудами и почвами категории 7-12 в соответствии с инженерно-геологическими характеристиками.

Качественный урон

Для достижения максимального качества в случае повреждения шин опытные инженеры и эксперты должны проверить:

  1. Геологические условия почвы.
  2. Маршруты всех существующих коммуникаций.
  3. Водные пути и особые условия.

Они также тщательно отбирают оборудование и материалы, необходимые для поломки под проезжей частью и планирования всего маршрута.

График работы для спущенной шины под дорогой

Прежде чем приступить к каким-либо крупным работам по бурению грунта под существующей автомагистралью, специалисты составят рабочий план, который описывает:

  • Все подготовительные работы.
  • Процесс бурения.
  • Закрытие мероприятий.
  • Меры по обеспечению безопасности и бесперебойной работы.

Затем в точках входа и выхода запланированного маршрута формируется рабочее пространство, которое впоследствии определяется:

  • Дрель.
  • Оборудование, которое гидравлически снабжает систему.
  • Скучные бары и все необходимые спецустройства.

Сверло должно быть устойчиво установлено на плотной поверхности и выдерживать любые нагрузки, возникающие в процессе бурения. Запасные части и специальные инструменты должны быть расположены вручную.

Перед началом процесса сверления оператор станка должен:

  • Убедитесь, что все буровые материалы и оборудование находятся в пределах досягаемости и легко доступны.
  • Получить подробный отчет о геологических условиях и план работы.

Процесс пробоя под дорогой начинается с бурения пилотной скважины. Затем расширение ствола скважины следует желаемому диаметру. Конечный диаметр отверстия должен быть на 25% больше диаметра трубы. Это условие должно быть принято во внимание, чтобы трубка с нужным диаметром могла быть легко вставлена ​​в расширенный проход.

После завершения пробоя под дорогой и затяжки труб буровая установка демонтируется. Конечные точки входа и выхода из маршрута возвращаются в исходное состояние. Это была только первая треть из ста легендарных секретов спущенной шины под дорогой, которую следует учитывать и запоминать.

Устройство и принцип действия горизонтальной буровой установки

Нередки случаи, когда такие работы, как бурение, проводятся в ограниченном пространстве и в более людных местах. В этих ситуациях крайне важно иметь специальное оборудование, которое выполняет работу даже в таких условиях. Одним из самых популярных инструментов в этой области сегодня является система горизонтального бурения. Эта установка называется установкой горизонтально-направленного бурения (ГНБ).

© 2019, wpadmincheg963. Все права защищены.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: