Горизонтально направленное бурение: Метод ГНБ | Горизонтально направленное бурение технология | Установка для прокола ГНБ

Содержание

Достоинства горизонтально направленного бурения (ГНБ)

28 января 2021, 14:19

Горизонтально направленное бурение (ГНБ) является бестраншейной методикой укладки систем коммуникаций, благодаря применению специализированных механизмов. Чаще всего, методика горизонтального направленного бурения производится под землёй. Применение этого метода значительно выгоднее традиционного метода прокладки трубопроводов и иных технических систем, так как не используется техника, которая предназначена для прокладки траншей и реконструкции раскопанных дорог и улиц.

ГБН бурение https://ingestroy.ru/gnb-technology/ предусматривает образование отверстия параллельно плоскости земли. А глубина прокладки имеет возможность варьироваться от одного-двух дециметров до нескольких метров. При осуществлении данной методики горизонтального направленного бурения предельный диаметр отверстия достигает до полутора метров, за счёт это присутствует вероятность укладки практически любых коммуникаций. В то же время предельная продолжительность скважины под землёй достигает 350 метров.

ГНБ обладает следующими ключевыми достоинствами перед производимым вручную либо механизированным траншейным методом:

  • Значительное сокращение финансовых расходов при расчёте за выполненную работу, так как нет потребности производить последующий ремонт покрытия дороги.
  • Предельная эффективность и результативность производства горизонтального бурения, вне зависимости от затруднительности и продолжительности отверстия.
  • Способность осуществления направленного бурения, вне зависимости от наличия сооружений на пути прокладки скважины, без повреждения данных сооружений и коммуникаций, проходящих под ним.

Помимо этого, методика горизонтального направленного бурение осуществима под всеми покрытиями, дорогами и трассами (железнодорожная либо трамвайная колея, асфальтная либо бетонная дорога). А также возможна прокладка под водоёмами, что предоставляет способность гарантировать снабжение водой, газом и иными коммуникационными трассами отдалённые посёлки и сёла, либо индустриальные предприятия.

Зачастую, конечная себестоимость осуществления, горизонтального направленного бурение формируется индивидуально на любом объекте, лишь после производства исследования и изучения данного объекта. А первоначальная оценка работ и создание сметных документов сотрудником компании представляется полностью бесплатно.

Горизонтально направленное бурение (ГНБ) — технология, методы, оборудование

ГК «Теплоцентрстрой» предлагает полный комплекс услуг, связанных с горизонтально направленным бурением. Наша организация была в числе пионеров этого метода и является активным членом РОБТ (Российское Общество по Внедрению Бестраншейных технологий). Наш опыт позволяет формулировать четкие и реальные предложения по цене и срокам. Мы располагаем всем необходимым оборудованием, самой современной техникой для выполнения горизонтально направленного бурения (в том числе буровыми установками фирмы Vermeer), а наши специалисты постоянно совершенствуют свои профессиональные навыки.

Горизонтально направленное бурение (ГНБ) – уникальная в своем роде технология, предложенная в восьмидесятых годах прошлого века инженерами США. Главным назначением новой технологии было свести к минимуму неудобства, связанные с нарушением инфраструктуры и привычного ритма жизни в местах, где ведутся работы по прокладке труб и кабелей. На сегодня горизонтально направленное бурение наряду с другими методами бестраншейной прокладки коммуникаций едва ли не полностью вытеснило традиционный открытый (траншейный) способ) в Европе. Открытый способ попросту запрещен во многих крупных европейских городах.

Горизонтально направленное бурение (ГНБ) приобретает особую роль, если речь идет о прокладке кабелей или труб под водоемами или экологически ценными объектами, такими как парки, скверы и пр., или под памятниками архитектуры, оживленными автотрассами, железными дорогами. В таких местах прокладка открытым способом повлекла бы за собой немало негативных явлений. Пришлось бы потратить деньги и время сначала на земляные работы (причем траншеи пошли бы обходными путями), а потом на благоустройство территории.

Таким образом становятся очевидны преимущества ГНБ

как с точки зрения минимизации моральных издержек, так и с экономической точки зрения – ведь за счет весьма значительного сокращения земляных работ при горизонтально направленном бурении снижается себестоимость и экономится время. Исключаются также затраты времени и денег на благоустройство территории, которое неизбежно потребовалось бы при приведении работ открытым способом.

ЭТСС Горизонтально-направленное бурение ГНБ

Сравнительно новая технология горизонтально-направленного бурения, сегодня достигла высокого уровня и продолжает интенсивно развиваться. Способы бестраншейной прокладки инженерных коммуникаций за последние 20-25 лет принципиально изменили и существенно сократили время строительных работ по прокладке электросетей закрытым способом в сложных, стесненных городских условиях. Прокладка электросети производится под автомобильными и железными дорогами, зданиями и сооружениями, коллекторами, существующими коммуникационными сетями, водоемами и участками сложного рельефа, и прочими препятствиями.

   

ГНБ просто не заменимо в случаях необходимости осуществления проколов под закрытыми для доступа частными территориями. Иногда это единственный возможный способ подвода электроэнергии.

 

Технологические возможности ООО «ЭТСС» очень широкие. Наши установки ГНБ позволяют производить работы по строительству электрических кабелепроводов на расстояния до 1 километра, без выходов на поверхность с максимальной глубиной прокладки до 25 метров. При этом диаметр бурения для кабелепроводов составляет 200 — 1500 мм.

 

ООО «ЭТСС» работает на территории г. Москвы, включая округ ТиНАО, Московской и близлежащих областей.

 

Горизонтально-направленное бурение в ООО «ЭТСС» выполняется собственной техникой и бригадами с огромным опытом и высокой квалификацией специалистов. Сотрудники ООО «ЭТСС» регулярно проходят обучение для повышения квалификации. Имеется собственная материально-техническая база оборудования, запчастей.

 

Методы и оборудование, применяемые при производстве работ горизонтально-направленного бурения (ГНБ), являются результатом бурного развития нефтяной индустрии. Состав буровой установки, используемые для строительства линии электропередач, аналогичен компонентам нефтяной буровой установки, за исключением того, что ГНБ установка оснащена наклонной рампой, а не вертикальной мачтой. Этапы и технологические операции с пилотным отверстием на ГНБ отличаются от тех, которые участвуют в бурении нефтяной скважины.

Бурильные трубы и скважинные инструменты, как правило, взаимозаменяемы, и в процессе эксплуатации используется буровая жидкость для отвода грунтовых масс, уменьшения трения, стабилизации отверстия.

 

Установка кабелепровода с помощью ГНБ в компании ООО «ЭТСС» обычно выполняется в 3 этапа:
  • На первом этапе производится направленное бурение отверстия скважины малого диаметра по заданному направленному пути. Такая скважина называется пилотной. Она задает траекторию строящегося кабелепровода.

 

  • Второй этап включает в себя расширение отверстия скважины до требуемого диаметра необходимого для установки кабелепровода.

  • На третьем этапе в увеличенное пилотное отверстие затягивается кабелепровод.

Горизонтально направленное бурение. Крупнейшие объекты 2011года.

Вот и подходит к концу 2011год. В декабре самое время подводить итоги и делать выводы, чем я собственно сегодня и займусь.
Итак, горизонтально-направленное бурение несмотря на затишье в строительной сфере продолжает работать и развиваться. И сегодня будет отчет о крупнейших стойках со всего мира. Поехали: 

Австралия
В августе был открыт городской водопровод Mardi – Mangrove. Трубопровод гарантирует  в течение последующих тридцати лет поставку питьевой воды для центрального побережья штата Новый Южный Уэльс, Австралия. Проект  — 21,1 км трубопровода HDPE с диаметром 1200 мм (расширение до диаметра 60 «(1524 мм)(SDR 11)).

Для поддержания нужного давления в системе работают две новых насосных станции. Выходная мощность завода составляет 160 тысяч. м3 в сутки. Проект получил финансирование от федерального правительства США на сумму $ 80,3 миллиона. Местные власти инвестировали 40 миллионов австралийских долларов. Строительные работы проводились компанией Джон Холланд, а субподрядчиком в бестраншейной технологии была австралийская компания ОАЭ. ГНБ бурение было завершено к июню 2011 года и стало первыми на территории Австралии, где затягивались полиэтиленовые трубы таких больших диаметров. Буровые работы осуществлялись при различных геологических условиях — от пластичной глины до твердого песчаник.  Применялись две установки
D300x500 от Вермеера.


Бангладеш
В настоящее время компания DrillTec ведет бурение по проекту Hatikumrul-Bheramara газотранспортных трубопроводов. В рамках этого проекта планируется пересечение на реки Падма на расстояние 2200метров. Диаметр стальных труб составляет 30 «(762 м). Бурение осуществляется в коренных породах (известняк). Владелец инвестиций — Gas Transmission Company Limited (GTCL)

Китай
В январе 2011 года, завершен проект, который потребовал бурения в нижней части Xi-Jiang реки в Китае. Компания специализирующаяся на строительстве трубопроводов Хэнань Puyang Zhengtong Pipeline Engineering Co., Ltd протянула 1600м  трубопровода с диаметром 20 «(508 мм). Применялась для этой цели установка Herrenknecht  класса кН 2500.

Кроме того в Китае уже несколько лет проходят интенсивные строительные работы связанные с газовыми трубопроводами. Крупнейший проект — строительство трубопровода Запад — Восток. Запущенный в конце июня трубопровод осуществит поставки газа из Туркменистана и Казахстана в восточные провинции Китая. Как информируют СМИ, только в первом квартале 2011 года завершена работа по выполнению шести проколов методом ГНБ крупного диаметра с общей протяженностью более 8 км. Эти проколы выполнялись в дельте рек Чжуцзян и Янцзы.

Канада
Компания Direct Horizontal Drilling осуществила проект Gregoire East Sanitary Outfall — санитарный водоотвода Грегуар в Форт-Мюррей, расположенный в провинции Альберта. В этом контексте, необходимо было сделать две параллельные системы канализации длиной 1600 м, расстояние между которыми около 10 м с трубами диаметром 24 «(610 мм). Бурение проводилось по шоссе 63, между Грегуар и Ховард Пью Мемориальным парком. Компании удалось выполнить бурение, с помощью установок направленного бурения с тяговым усилием по 5000 кН каждый, производства American Augers. Около 95%  бурения проходило в известняке. Поэтому, чтобы ускорить работу, на используемых инструментах применялись технологии PDC (компактный поликристаллический алмаз). Канадская компания, основанная в Эдмонтоне выходец из нефтяного сектора. Ее машинный парк состоит из 14 буровых установок, из которых 5 с тяговым усилием более 2000 кН.

Латвия
Буровая компания LMR Drilling завершила бурение скважин весной Латвии. Для газовой компании Latvijas Gaze сделали проколы 1500 м длиной под реками Даугава и Salaspils  Ду 700 (сталь). Компании удалось мобилизовать установки 2500 кН-класса производства Prime Drilling..

Польша
Компания Nawitel сделала прокол методом ГНБ через реку Варта и пойму в районе Гожув Великопольский. В первое отверстие, которое было завершено в начале сентября, были установлены два стальных трубопровода высокого давления  диаметром 323 мм и манжетой для оптического волокна с диаметром 114 мм. Целевое назначение — транспортировка природного газа из месторождений в регионе Debno Гродзиск. Длина -1160 м.
Это второй по величине прокол ГНБ  сделанный до сих пор в Польше. Профиль бурения проходит в основном через пески, скопления гравия и камней. Глубина отверстия превышает на горизонтальном участке 35 м. Была использована установка Prime Drilling класса KN 2500 .

В Познани закончился продолжительностью четыре месяца прокол, связанный с прокладкой двух трубопроводов DN800 полиэтилена на глубине 8 м в нижней части реки Варта. Бурение проводилось с использованием технологии направленного бурения. Длина кабеля в Варта в два раза 460 м и в общей сложности новых трубопроводов будет измерять 2,2 км. После трубопровода под рекой начинается его установки на оставшееся расстояние. С помощью направленного буровых работ также будет под проезжей части и окольными Starołęka. Новые трубы будут течь к канализационной насосной станции построен гетманом. Задача насосной должно быть снятие старой системы, системы канализации в Познани. После завершения всех работ в коллектор Правобережной будут вынуждены в сточные воды с левого берега Познань. В конечном итоге сточные воды будут направляться в Центральную очистные сооружения. Реализация инвестиционного была запущена в октябре 2009 года и окончится в октябре 2012 года, стоимость строительства составляет около 30 млн. злотых. Основные работы Aquanet SA, а подрядчиком — Hydrobudowa 9 SA. Компания использовала для проведения второй части проекта бурения установки класса 450 и 2500 кН.

Тринидад
Национальная газовая компания Тринидад и Тобаго поручила американской компании, Michels Directional Crossing прокладку трубопровода методом направленного бурения с диаметром 36»(914 мм) на шельфе острова Тринидад, в районе Mayaro залива. Бурение состоялась в Северо-Восточной зоне, цель которого состояла в объединении морских газовых месторождений на материке. Направленное бурение — идеальная технология для пересечения береговой линии. Это минимизирует влияние строительных работ на окружающую среду в прибрежной зоне.
Михельс заменила другого подрядчика, который покинул проект после неудачной попытки. Проект был выполнен за 42 дня с момента доставки оборудования на остров. Компания должна была ускорить работу из-за дефицита времени (приближался сезон штормов). Требуемая длина бурения для этого проекта составляет более 1650 м глубина — 12 метров. Все работы были завершены 6 ноября 2011г.

Великобритания
Голландской компанией Nacap был подписан контракт на проведение буровых работ Breagh ‘A’ Field, который предусматривает строительство трех трубопроводов, соединяющих нефтяную платформу принадлежащую RWE с перерабатывающим заводом расположенным на суше. К ним относятся трубопроводы с диаметром 20 «(508 мм) для перекачки MEG (метилоетилгликоль) и волоконно-оптических кабелей. Протяженность 1200 м. Часть трубопровода будет идти по суше защищая песчаных дюны заповедника. Работа над проектом началась в июле, а их завершение запланировано на середину декабря 2011.

Россия.
В августе, были завершены строительные работы при прокладке газопровода с распределительного центра во Владивостоке на остров Русский.
Островное государство расположено в Приморском крае и в 2012 году ожидает на саммит Евразийского экономического сообщества, и, следовательно, в настоящее время там ведутся широкомасштабные строительные работы.

Газ будет использоваться на острове в качестве сырья для производства электроэнергии и тепла. Буровая компания Вис-Мос реализовала две уникальные технологии бурения для пересечения пролива Босфор Восточный. Работа проводилась по поручению компании Газпромрегионгаз. Об этом супер проколе методом горизонтально-направленного бурения я уже писал в этой статье.

Так же, как я понял из комментариев — вполне успешно прошло бурение рек Либеньга (978)и Двина (1170метров).

И кроме того, 17 августа 2011 года бывший и будущий президент России господин Путин заказал на фирме Herrenknecht рекордный по величине тоннеле-проходческий щит (TBM) для Орловского тоннеля, который будет превосходить все предыдущие TBMs. С диаметром 19,25 м, туннельный щит, предназначенный для соединения центра Санкт-Петербурга под рекой Невой, устанавливает новый мировой рекорд.

Сам по себе он будет весить около 3800 тонн и потреблять 8400 кВт. Диаметр 19,25 м позволит машине, выкапывать 600 кубометров грунта в час.

Правда споры о необходимости и финансировании тоннеля ведутся до сих пор. Но зато Путину на заводе подарили модельку будущего TBMs — уже не зря в Германию смотался 🙂

Herrenknecht мировые рекорды TBMs

1995 Адлер Туннель, Швейцария; Одноместный щит TBM; 12535 мм
1997 Эльбы туннеля, Германия; Mixshield; 14200 мм
2001 Лефортовского тоннеля, Россия; Mixshield; 14200 мм
2004 Серебряном Бору туннеля, Россия; Mixshield; 14200 мм
2005 M30, Испания; EPB Щит, 15200 мм
2006 Шанхай Янцзы Под туннеля реки, Китай; 2 х Mixshield; 15430 мм
2010 Sparvo, Италия; EPB Щит, 15550 мм
2011 Орловский тоннель, Россия; Mixshield; 19250 мм


Украина
Закончены работы по строительству перехода магистрального газопровода « Херсон –Крым» через Северо-Крымский канал и автодорогу Херсон-Армянск диаметром 720 мм и протяженностью 449,9 м с использованием буровой установки HDR-160T производства Tulsa Rig Iron, Inc, США.

Так же закончены работы с использованием двух комплексов ГНБ: новейшей бурововой установки DD 440-T производства American Augers, Inc, США, 2010 г., и HDR-160T производства Tulsa Rig Iron, Inc, США строительство шести переходов магистрального газопровода «Газопровод Армянск — Джанкой в АР Крым» Ø1020мм. Заказчик — Дирекция по строительству газопровода «Джанкой-Феодосия-Керчь», ДК «Укртрансгаз» ПАО НАК «Нафтогаз Украины». Выполненные работы включают:
1. Переход через историко-культурный заповедник «Турецкий вал», длиной 530м
2. Переход через Роздольненский канал и автодорогу, длиной 442м
3. Переход через оросительный канал РМ-3, длиной 450м
4. Переход через реку Чатырлык, длиной 537м
5. Переход через реку Чатырлык I нити, длиной 487м
6. Переход через реку Чатырлык II нитки, длиной 481м

Горизонтально-направленное бурение

 

1 – буровая штанга; 2 – буровая головка с навигационным оборудованием;
3 – трубопровод; 4 – вертлюг; 5 – расширитель;
А – первый этап; B – второй этап; C – третий этап.

 

Это современный метод бестраншейной прокладки и ремонта коммуникаций там, где невозможно выполнение работ открытым способом.

Данная технология позволяет производить монтаж коммуникаций на любой глубине под реками, магистралями, железнодорожным полотном без нарушения их функционирования.

Благодаря технологии ГНБ работы по ремонту и монтажу коммуникаций стали дешевле на 20-30% и проводятся в рекордно короткие сроки. Кроме того, направленное бурение может применяться на небольших участках и не влияет на условия проживания людей во время работ.

Бестраншейная прокладка коммуникаций ведется с применением специальных буровых установок «Navigator», «Vermeer» и других. Специалисты компании  осуществляют горизонтально направленное бурение, ведут прокладку коммуникаций и производят ремонт изношенного трубопровода.

Как осуществляется горизонтально направленное бурение?

Оно осуществляется в три этапа: на первом этом проводится направленное бурение пилотной скважины, затем осуществляется ее расширение, на третьем этапе производится протягивание трубопровода.

Горизонтальное направленное бурение проводится с помощью породоразрушающего инструмента, называемого буровой головкой с излучателем. Методом ГНБ на этапе подготовки к бурению в пределах естественного изгиба рабочей нити выявляются подземные препятствия. После того, как проведено пилотное направленное бурение, начинается расширение скважины до необходимого диаметра расширителем обратного действия.

На третьем этапе прокладки коммуникаций методом ГНБ осуществляется протягивание трубопровода. К плети трубопровода, расположенной на противоположной стороне от буровой установки крепится оголовок с шарниром, после чего трубопровод протягивается по расширенной скважине.

Горизонтально направленное бурение имеет массу преимуществ:

  • снижает стоимость работ на 20-30% по сравнению с традиционным открытым методом;
  • значительно сокращает сроки проведения работ;
  • может применяться при любых грунтовых условиях;
  • технология ГНБ незаменима, если необходимо проложить коммуникации под рекой, оврагом или озером;
  • при монтаже коммуникаций исключено размытие берега реки и образование донных отложений;
  • горизонтальное бурение обеспечивает полное сохранение природного ландшафта и его естественное функционирование;
  • после монтажа коммуникаций методом ГНБ нет необходимости в ремонте дорог или существующих коммуникаций;
  • это технология, при которой не требуется перекрытие магистралей и не нарушается функционирование работы других служб;
  • бестраншейные методы прокладки (направленное бурение, проколы под дорогой) позволяют применять трубы из полиэтилена и стали;
  • применение технологий ГНБ значительно снижает риск возникновения аварийных ситуаций благодаря автономности работы буровых установок;
  • может осуществляться в любое время года;
  • метод применим для прокладки коммуникаций в частных домах, коттеджах и дачах;
  • горизонтальное бурение позволяет легко огибать естественные или искусственные препятствия, не влияя на их функционирование.
  • можно прокладывать трубопровод любого диаметра на расстояния до нескольких километров;

Специалисты нашей компании готовы провести весь комплекс работ по проектированию и прокладке коммуникаций. Производим ремонт изношенных трубопроводов, проводим работы по санации. Осуществляем прокладку трубопровода под дорогой, выполняем дюкер под речкой.

Перед тем, как проводить направленное бурение, специалисты компании составляют план работ, тщательно исследуют место прокладки трубопровода и производят соответствующие измерения.

Горизонтально-направленное бурение в nanoCAD СПДС Стройплощадка


Посмотреть запись вебинара

На данный момент прокладка трубопроводов не требует проведения дорогостоящих мероприятий по раскапыванию ям на участке с развитой инфраструктурой. Современная технология ограничивается «проколом» под дорогой с сохранением целостности действующих сетей, что в итоге приводит к сокращению трудозатрат и стоимости строительных работ. В основе этой технологии – горизонтально-направленное бурение, которое, как и любой строительный процесс, начинается с проектирования.

На вебинаре мы покажем инструмент программы nanoCAD СПДС Стройплощадка «Горизонтально-направленное бурение», который решает задачи построения продольного профиля скважины.

Мы рассмотрим следующие возможности инструмента:

  • внесение данных геологической колонки для построения разреза;
  • нанесение коммуникаций, существующих на участке горизонтального бурения;
  • построение проектируемой трассы;
  • объекты базы элементов:
    • установки ГНБ;
    • вакуумные и илососные машины;
    • насосно-смесительные узлы.
  • настройки параметров построения профиля;
  • настройки внешнего вида подвальной таблицы.

Использование команды ГНБ для проектирования бурения скважин дает возможность после внесения данных оперативно получить на выходе автоматический геологический разрез с нанесенными существующими коммуникациями и проектной трассой, заполненную таблицу с рассчитанными отметками, расстояниями и уклонами в нужном виде.

По окончании вебинара вы получите:

  • сертификат слушателя;
  • видеозапись вебинара;
  • информацию о стоимости ПО и обновлениях.

Другие вебинары

Компания по горизонтально-направленному бурению (ГНБ)

Максимальное расстояние и точность, минимальные нарушения

Горизонтально-направленное бурение, или ГНБ, представляет собой универсальный метод бестраншейной прокладки труб, который мы осваиваем с тех пор, как впервые применили его в 1988 году. прокладывайте инженерные сети значительно глубже, чем при обычном строительстве траншей, обеспечивая надежное покрытие переходов под водными путями, существующими инженерными сетями и подземными сооружениями.

Наш парк включает в себя буровые установки различных размеров, в том числе наши самые большие с буровой тягой/тяговым усилием до 1,8 миллиона фунтов. В руках наших опытных операторов эти машины способны укладывать трубы диаметром до 60 дюймов на расстояние более 15 000 футов. С начала 2000-х годов мы были в авангарде пересечения пилотных скважин, метода ГНБ, который позволяет нам фактически удвоить длину скважины путем бурения с каждой стороны проекта и встречи в заранее обозначенной точке около середины. .

В качестве подрядчика по ГНБ компания Michels успешно выполнила переходы во всех 50 штатах, Канаде, вдоль границ США-Канады и США-Мексики, а также на международном уровне. В дополнение к нашему опыту работы с наземными ГНБ, мы также выполнили множество морских переходов — как суша-вода, так и вода-вода.

Горизонтально-направленное бурение подходит для установки всех типов трубопроводов, включая газовые, нефтяные, водопроводные и электрические.

Возможности нашего подрядчика по горизонтально-направленному бурению

• Альтернативные поставки, проектирование и инжиниринг
• Наземное и морское горизонтально-направленное бурение
• Переходы «земля-вода» и «вода-вода»
• Более 80 буровых установок — средних и тяжелых
• Возможность 1. 8 миллионов фунтов буровой тяги и тягового усилия
• Возможность бурения практически в любом грунте
• Завершены переходы HDD во всех 50 штатах, во всех провинциях Канады, во многих зарубежных локациях.
• Изготовленное на заказ большое специализированное оборудование, доступное для мобилизации по всему миру

Рекордное горизонтальное направленное бурение

Для двухтрубного водопропускного канала большого диаметра под рекой Шпрее в Германии бестраншейным способом были проложены полиэтиленовые трубопроводы AGRULINE с наружным диаметром 1400 мм и 1200 мм.Поставленный FRANK GmbH и изготовленный AGRU Kunststofftechnik GmbH, голландская компания Visser & Smit Hanab, , в качестве субподрядчика, специализирующегося на этом методе, , установила полиэтиленовый трубопровод, применив процесс горизонтально-направленного бурения. В этом размере настоящая мировая премьера!

Бурый уголь для буроугольной электростанции Schwarze Pumpe добывается в близлежащем карьере в Нохтене. Поскольку пласт бурого угля находится ниже естественного уровня грунтовых вод, уровень грунтовых вод необходимо понизить.Два параллельных подземных стеклопластиковых трубопровода используются для транспортировки подземных и шахтных вод из шахты на установку подготовки шахтных вод. Два трубопровода пересекли реку Шпрее по трубчатому мосту недалеко от города Шпреевиц.

Проблема

Несколько наводнений в 2010, 2012 и 2013 годах в районе трубного моста возле Шпреевица привели к разрыву трубы в изгибе из стеклопластика водопровода Нохтен. Капитальный ремонт существующих стеклопластиковых трубопроводов потребует очень много времени и окажет чрезмерно большое влияние на добычу бурого угля, который может работать без трубопроводов лишь несколько дней.Комплексный ремонт поврежденного участка не исключает риска дальнейшего повреждения других участков вокруг трубного моста.

Проектирование и планирование

Наиболее экономичным и простым в реализации решением стала новая установка методом горизонтально-направленного бурения с трубами из ПЭ 100-RC. Трубы из PE 100-RC обладают постоянной устойчивостью к коррозии от транспортируемых сюда шахтных вод. Благодаря их высокой гибкости также возможны промывочные отверстия с малым установочным радиусом.Любая возникающая просадка грунта может поглощаться допустимой деформацией труб без опасности повреждения в результате трещин или разрывов. Трубы AGRULINE из PE 100-RC соответствуют всем требованиям, испытаны и одобрены в соответствии с PAS 1075 для бестраншейной прокладки.

К преимуществам метода горизонтально-направленного бурения в данном конкретном случае относятся относительно незначительное воздействие на природу и окружающую среду, а также наименьший объем подземных строительных работ, требующих дренажа.Находясь примерно на 6,5 м ниже русла реки Шпрее, трубопровод в секции промывочной скважины должен иметь толщину стенки 17 SDR.

Реализация

Владелец проекта LEAG заключила с TrappInfra Rohrbau Welzow GmbH контракт на весь строительный проект. FRANK GmbH отвечала за доставку и управление площадкой. Компания AGRU Kunststofftechnik GmbH изготовила трубы и электророзетки AGRULINE PE 100-RC. Компания FRANK KUNSTSTOFFTECHNIK GmbH отвечала за проектирование и изготовление отводов, соединений и специальных фланцевых соединений.

Как выбрать горизонтально-направленное бурение

Вверху: компания Vermeer приобрела технологию направленного бурения с электроприводом и гидравлические системы у Normag и намерена представить эту технологию в Европе в конце 2021 года.

«В этой компактной машине технология двойного стержня интегрирована в компактную машину, предназначенную для эффективного маневрирования в горных породах в густонаселенных городах, оживленных районах или на тесных рабочих площадках, — говорит Майкл. Он указывает на узкую площадь основания и вес устройства в 16 500 фунтов, которые хорошо подходят для прокладки оптоволокна, электричества, газа и воды в твердых породах и других сложных грунтовых условиях.

«Буровая штанга Firestick, входящая в состав установки, дает операторам до 7% управляемости в скважине, — говорит Майкл. «Резьбовой наружный стержень буровой установки D23x30DR S3 имеет крутящий момент 3000 фунт-футов, а внутренний шестигранный стержень обеспечивает крутящий момент до 800 фунт-футов. Он оснащен дизельным двигателем Deutz TCD3.6L4».

У компании также есть еще одна двухстержневая машина D40x55DR S3. Он оснащен двигателем John Deere мощностью 140 лошадиных сил и обеспечивает тягу / откат до 40 000 фунтов и 5 500 фунт-футов. вращательного момента.Он имеет 500 футов бортовой грузоподъемности.

Дэвис из Ditch Witch говорит, что технологии также должны решать проблему нехватки рабочей силы за счет большей унификации и простоты, призванных помочь операторам.

«Индустрия жестких дисков в настоящее время сталкивается с нехваткой рабочей силы и одновременно с этим сталкивается с растущим спросом на работу с жесткими дисками, — говорит Дэвис. «Тем не менее, достижения и инновации в технологии жестких дисков находятся на подъеме, и производители вкладывают свои ресурсы в удовлетворение спроса на квалифицированных рабочих за счет развития технологий.

«Одним из недавних примеров является интеграция электроники на машинах для облегчения работы и обеспечения унификации учений для упрощения обучения; другой — внедрение телематики для повышения эффективности рабочих мест», — говорит Дэвис.

Как улучшится наклонно-направленное бурение?

Davis видит будущее ГНБ, включая повышенную точность и еще более компактные сверла.

«Квалификация оператора и передовое оборудование будут иметь еще более важное значение, чем сегодня, для будущих проектов ГНБ, — говорит Дэвис.«Особенно по мере того, как под землей становится все больше людей, точность работы в ограниченном пространстве станет обязательным навыком. Кроме того, будет возрастать потребность в более компактных наклонно-направленных буровых установках, которые помогут операторам оставаться эффективными и маневренными на этих тесных рабочих площадках».

Оборудование с электроприводом в последнее время стало горячей темой, и в категории жестких дисков также будет развиваться электрическая продукция.

«Скоро он займет свое место в секторе жестких дисков», — предсказывает Майкл. «В конце 2020 года компания Vermeer приобрела у Normag электрические ГНБ и жидкостные системы и работает над тем, чтобы в ближайшее время вывести на рынок новые предложения электрических ГНБ.Этот тип технологии поможет операторам лучше контролировать свои эксплуатационные расходы и воздействие на рабочую площадку за счет снижения расхода топлива, почти нулевых выбросов, ограниченного шума и общей меньшей занимаемой площади буровой установки».

Как Covid повлиял на рынок наклонно-направленного бурения

Как Ditch Witch, так и Vermeer считают, что пандемия Covid-19 повлияла на текущую конъюнктуру рынка жестких дисков. Волокно и 5G играют наиболее заметную роль.

«Установка оптоволокна была и будет оставаться одним из ключевых драйверов рынка жестких дисков, — говорит Дэвис.«В условиях пандемии многим компаниям и частным лицам пришлось работать удаленно, а надежный высокоскоростной интернет и 5G стали важнее, чем когда-либо прежде. Чтобы удовлетворить эти потребности, спрос на установку оптоволокна и широкополосного доступа увеличился и будет продолжать расти, чтобы облегчить работу, учебу и развлечения. Это особенно актуально для сельских районов, где в прошлом не было надежной оптоволоконной инфраструктуры».

Майкл согласен с тем, что установка оптоволокна остается важным фактором.

«Подрядчики, устанавливающие оптоволокно, работали без перерыва еще до пандемии, и сейчас спрос стал еще выше, — говорит Майкл. «Хотя большая часть работы сосредоточена на расширении услуг 5G в густонаселенных районах, мы также видим, что многие штаты и местные сообщества финансируют более высокие скорости передачи данных в сельские районы из-за ограничений, возникших во время пандемии. Многие из этих проектов только начинаются, и впереди еще много работы».

Стареющая инфраструктура также является фактором.Газоснабжение и газораспределение могут увеличиться, поскольку старые линии нуждаются в замене.

«При нынешнем уровне замены кажется, что в этой области рынка будет несколько лет работы», — говорит Майкл. «Кроме того, во многих местах существует стремление к перемещению линий электропередач и услуг под землю, чтобы сделать сеть более надежной, а также защитить ее от штормов и лесных пожаров».

По словам Майкла, нефть и газ — это отдельная история. «Мы действительно видели некоторое замедление на рынке нефти и газа во время пандемии, потому что все сидели дома и не садились за руль.Этот рынок по-прежнему будет проблемой, учитывая некоторые ранние решения, принятые новой администрацией».

Горизонтально-направленное бурение – проектирование

Проектирование вокруг препятствий

При прокладке трубопровода всегда возникают препятствия. Иногда значительные и/или чувствительные препятствия; таких как большие ручьи, реки, водоемы, обширные заболоченные земли, железные дороги или крупные автомагистрали, где обычные методы прокладки трубопровода открытым способом или методом самосвала нецелесообразны или недопустимы.В таких случаях потребуется метод горизонтально-направленного бурения (ГНБ) для прокладки трубопровода ниже препятствий на поверхности.

Каждое препятствие и ситуация на трубопроводе уникальны; поэтому, прежде чем подрядчик по ГНБ сможет использовать свое буровое оборудование; области по обе стороны от препятствия должны быть оценены, чтобы определить осуществимость точек выхода и входа для ствола скважины. Крутые склоны, близость к зданиям или сооружениям, геология, требования землевладельцев и т. д. могут повлиять на длину и глубину конструкции отверстия ГНБ.

Наши инженеры уделяют особое внимание разработке геометрического дизайна отверстия ГНБ с учетом углов входа и выхода, размера трубы, а также минимального радиуса и глубины, необходимых под поверхностным препятствием. В этой конструкции необходимо уделять первоочередное внимание безопасности и сохранению поверхностных препятствий, не забывая при этом о том, что излишняя длина и глубина жесткого диска увеличат затраты на строительство. За точками доступа к скважине также будут определены зоны укладки и отвода труб, чтобы обеспечить работу помещения подрядчика ГНБ.

От гражданских и экологических услуг до механического проектирования трубопроводов, мы предоставляем услуги по проектированию ГНБ, чтобы соответствовать вашему проекту и помочь вам обойти препятствия на пути к готовому трубопроводу. У нас есть опыт проведения как настольных, так и полевых обзоров конструктивных возможностей, чтобы помочь определить ограничения площадки и проектные параметры. Наконец, независимо от того, какую услугу (услуги) ГНБ мы предоставляем, мы работаем вместе с вами и подрядчиком ГНБ, чтобы обеспечить рассмотрение и решение любых вопросов или проблем, связанных с проектированием и установкой, чтобы вы были информированы и уверены в своем проекте. .

Горизонтальные Услуги по направлению к направлению включают в себя:

9012
9012
    9012
  • Эффективность и стоимость
  • Выбор сайта / Конструкторский обзор
  • ОБЗОР ОБРАЗОВАНИЯ
  • Разрешение (экологическая, государственная трасса, железная дорога)
  • Геометрический дизайн жесткого диска (выезд и углы
  • Зоны отвода колонны труб и анализ рабочего пространства
  • Координация геотехнических исследований для проектирования скважины ГНБ
  • Профили скважины ГНБ
  • Расчет напряжения трубы
  • Планы гидростатических испытаний, продувки и продувки

Глубокое углубление горизонтально-направленного бурения

Глубокое углубление горизонтально-направленного бурения

Горизонтально-направленное бурение или наклонно-направленное бурение в настоящее время является обычной практикой для прокладки труб и кабелей под землей.Это управляемый и бестраншейный метод, который минимально затрагивает окружающие территории. ГНБ идеально подходит для условий, в которых не требуются траншеи или сплошные земляные работы. Некоторыми примерами могут быть дороги, водные пути или береговые линии. Его можно использовать как в мягком, так и в твердом грунте, и он может выдерживать экстремальные температуры, будь то жара или холод, что делает его очень универсальным видом бурения. Он также может иметь чрезвычайно длинные трубопроводы или проводку, даже до 6500 футов, что идеально подходит для длинных пролетов подземных зон.Некоторые материалы, используемые в процессах ГНБ, включают ПВХ, полиэтилен, полипропилен, железо и сталь. Посмотрите видео ниже, чтобы увидеть, как работает горизонтально-направленное бурение:

 

Меньшие затраты, более экологичные, а также более глубокая и длинная труба/проводка — вот некоторые из преимуществ выбора этого метода по сравнению с некоторыми традиционными формами установки. Основные отрасли, в которых используются преимущества жесткого диска, включая транспорт и дороги, сельское хозяйство, канализацию, телекоммуникации, газ и энергетику и многое другое.

Несмотря на то, что иногда упускают из виду, трассирующий провод является чрезвычайно важным компонентом системы ГНБ для точного определения местоположения в течение длительного времени после того, как проект завершен и труба или воздуховод находятся в эксплуатации. Информация передается по проводам для связи с устройствами на уровне земли. Если надлежащий трассирующий провод установлен точно, в будущем будет чрезвычайно легко найти трубопровод. Его можно спустить на сотни футов ниже поверхности и все равно обнаружить (при правильной настройке).

Провода и кабели для жестких дисков из нержавеющей стали также могут использоваться в этих системах, которые отличаются повышенной прочностью и прочностью. Кабели HDD из нержавеющей стали, изготовленные из изоляторов из полиэтилена высокой молекулярной массы и высокой плотности (HMWPE/HDPE), отлично подходят для непосредственного захоронения и устойчивы к раздавливанию, истиранию, химическим веществам и влаге, что делает их очень функциональными в различных подземных условиях. особенно в настройках жесткого диска.

Подземный трассирующий провод, провод для ГНБ из нержавеющей стали и стальные тросы для трубопроводов ГНБ — это лишь некоторые из наших специализаций в Performance Wire and Cable.В настоящее время это очень популярная кабельная система, многие строительные компании и муниципалитеты в настоящее время заменяют старые деревянные, бетонные и чугунные трубы, которые были установлены много лет назад и которые протекают и рвутся. Они выбирают трубы HDD в качестве замены из-за их прочности, долговечности и возможности легкого обнаружения проводов, что позволяет избежать серьезного нарушения окружающего пространства. Многие используют процесс, называемый «разрыв трубы», который включает разрыв существующей трубы и протягивание новой пластиковой трубы внутрь лопнувшей трубы в качестве новой (и значительно улучшенной) замены.Это делается за один процесс с помощью горизонтально-направленного бурения и обеспечивает долговечность материалов трубопровода. Проводка имеет решающее значение в этом виде работ.

Есть вопросы по горизонтально-направленному бурению? Дайте нам знать! Мы здесь, чтобы помочь.

Горизонтально-направленное бурение модернизирует систему водоснабжения | НАПКО

Заявка

Строительство системы, включая магистральные и инженерные коммуникации, велось полностью бестраншейным способом, при этом 95 % магистралей проложено методом горизонтально-направленного бурения (ГНБ).Считается, что впервые в Индиане полная система водоснабжения была установлена ​​бестраншейным способом.

«Направленное бурение было хорошим выбором, поскольку оно позволяет бестраншейную установку нового
трубы под улицами и другие улучшения поверхности с минимальным нарушением поверхности», — сказал Джефф ДеВитт, PE, старший инженер проекта Bonar Group, инженеры-консультанты по проекту.

Решение

Сеть включала 29 400 погонных футов трубы Certa-Lok из ПВХ C900/RJ производства North American Pipe: 10 300 футов трубы диаметром 6 дюймов; 4300 футов 8 дюймов; и 4800 футов 12-дюймового.Руководители проекта говорят, что труба Certa-Lok идеально подходила для установки направленным бурением, поскольку ее секции соединяются герметичными муфтами, которые не разъединяются, когда трубу втягивает бурильная машина.

Прецизионно обработанные канавки трубы и муфты были совмещены, и в нее был вставлен нейлоновый шлиц для фиксации трубы и муфты вместе. Сервизы были 3/4- и 1-дюймовые из меди типа К, размер которых зависел от длины сервиза. В них тоже были установлены HDD.

Сети устанавливались в основном в жилых районах. Одна линия проходила по государственной трассе с ответвлениями магистралей в сервитутах, примыкающих к улицам. Поверхностные условия сервитутов включали асфальтированные и бетонные улицы и благоустроенные территории.

«Мы просверлили около 300 отверстий для магистрали и отдельные отверстия для каждого сервисного подключения», — сказала Тина Диллон, президент Atlas Excavating. «Подземные условия включали песчаную глину и глину. Длина скважины для сети варьировалась от 45 до 900 футов.

Были использованы два из четырех ГНБ компании: отводной Vermeer D24x40 весом 24 000 фунтов и отвод Case 6030 весом 30 000 фунтов. Труба для 6- и 8-дюймовых магистралей была протянута непосредственно за расширителем. Для 12-дюймовой трубы перед втягиванием был сделан один проход с обратным расширением, когда труба из ПВХ втягивалась в стык за раз.

«Соединения были выполнены так быстро, что для установки этого типа трубы не потребовалось собирать нитку», — добавил Тони Кинслер, руководитель проекта Atlas Project.

Кинслер говорит, что еще одним интересным аспектом работы было то, что пилотные отверстия для коммуникаций проходили под фундаментом домов и выходили в дома. Кроме того, город Уилер разделен двумя наборами параллельных железнодорожных путей, принадлежащих разным железным дорогам.

«Потребовалось шесть железнодорожных переездов, — объяснил ДеВитт. «Поскольку магистрали под гусеницами нужно было прокладывать в стальных кожухах, трубы из ВЧШГ устанавливались методом домкрата, поэтому эти участки также применялись для бестраншейной прокладки.

Первоначально бюджет проекта составлял 2 миллиона долларов, а контракт на проект составил 1,6 миллиона долларов.

«Стоимость была ниже отчасти из-за наклонно-направленного бурения, — сказал ДеВитт. «Проектная документация может обеспечить значительную экономию средств, когда такие элементы восстановления, как ремонт дорог, тротуаров и озеленение, не нужны».

ДеВитт добавляет, что в какой-то момент во время строительства район охраны природы Уайт-Оук получил жалобы от граждан, которые спрашивали, почему строительство не началось.

«Когда в райсовете ответили, что 50 процентов трубы уже в земле, отношение изменилось», — сказал он. «Жители просто не представляли, что водопровод можно проложить без рытья траншей».

Инновационное использование бестраншейного строительства в проекте получило награду Американского совета инженерных компаний
Индианы.

Технология определения длины горизонтально-направленного бурения в процессе бурения на основе биэлектромагнитного зондирования

Abstract

Длина бурения является важным параметром в процессе разведки и добычи горизонтально-направленного бурения (ГНБ), но его не хватает точной, автоматически полученной статистики по этому параметру.Предлагается методика определения длины жестких дисков в режиме реального времени и система управления, основанная на методе электромагнитной детекции с использованием микропроцессора и двух магниторезистивных датчиков с использованием программного обеспечения LabVIEW. Основной принцип заключается в обнаружении изменения напряженности магнитного поля вблизи катушки с током, в то время как бурильная штанга и соединение бурильной колонны последовательно проходят через катушку с током вперед или назад. Система обнаружения состоит из аппаратной подсистемы и программной подсистемы.Аппаратная подсистема использует однокристальный микропроцессор в качестве основного контроллера. Перед зажимным узлом установлена ​​токовая катушка, а по бокам катушки симметрично и перпендикулярно направлению движения бурильной трубы установлены два магниторезистивных датчика. Их отклики используются для определения того, проходит ли соединение бурильной колонны через зажимной узел; затем порядок их ответов используется для оценки направления движения. Программная подсистема состоит из визуального программного обеспечения, работающего на главном компьютере, и программного обеспечения, работающего на подчиненном микропроцессоре.Программное обеспечение главного компьютера обрабатывает, отображает и сохраняет данные о длине бурения, тогда как программное обеспечение подчиненного микропроцессора управляет аппаратной системой. Комбинированное испытание продемонстрировало работоспособность всей системы определения длины бурения.

Ключевые слова: горизонтально-направленное бурение, определение длины бурения в режиме реального времени, биэлектромагнитное зондирование, изменение напряженности магнитного поля, LabVIEW

1. Введение установка горизонтальных и нефтяных и газовых скважин для бурения горизонтальных скважин.Технология ГНБ (также называемая бестраншейной технологией) является наиболее популярным методом строительства подземных трубопроводов, поскольку она наносит небольшой ущерб земле, мало беспокоит окружающих жителей, имеет высокую эффективность и низкую стоимость. Технология ГНБ также незаменима для эффективного сбора нефти и газа, особенно нетрадиционного газа в низкопроницаемых газовых коллекторах, таких как метан угольных пластов [1,2].

Длина бурения является важным параметром при проектировании траектории горизонтального ствола и мониторинге состояния бурения.Его можно использовать для подбора профиля бурения, расчета отклонения, проектирования профиля бурения и разработки алгоритма автоматизированного наклонно-направленного бурения [3]. Кроме того, значительное влияние на добычу нефти и газа оказывает длина горизонтальной скважины [4]. Научное планирование длины бурения имеет практическое значение для управления траекторией горизонтальной скважины и снижения затрат на разведку при бурении горизонтальных скважин. Данные о длине бурения являются основной информацией для принятия решений при бурении горизонтальных скважин.

Точные данные о длине горизонтального бурения необходимы для принятия правильных суждений и решений во время бурения, и поэтому многие нефтяные и производственные подразделения и административные департаменты уделяют этому все больше внимания. Только путем точного измерения и формального управления длиной бурения можно понять распределение и положение буровой скважины для безопасного производства и эффективного управления.

Хотя длина бурения очень важна, точные статистические данные о ней отсутствуют, так как не существует эффективного и научного метода точного измерения длины бурения для каждой скважины в режиме реального времени во время бурения.

Что касается длины бурения вертикальных скважин, то только некоторые из многопараметрических буровых установок, разработанных предприятиями и вузами, могут измерять длину бурения в режиме реального времени [5,6,7,8,9]. Они определяют длину бурения в соответствии с нагрузкой на крюк, датчиками, закрепленными на лебедке, и воротником обсадной колонны. Не все из этих устройств доступны для горизонтального бурения. Кроме того, невозможно измерить длину бурения горизонтальных скважин в глубоком пласте после бурения из-за усадки и местного обрушения скважин.

В настоящее время единственным простым и осуществимым способом измерения длины бурения горизонтальных скважин в глубоком пласте является искусственный подсчет количества бурильных труб. Искусственный подсчет сверл однообразен и скучен; кроме того, он подвержен ошибкам при длительном времени работы. Неточные данные о длине бурения неизбежно приводят к ошибочным суждениям и решениям, что может привести к нарушениям техники безопасности.

Технология наклонно-направленного бурения постепенно внедряется в трубопрокатной и нефтегазовой промышленности, устройство отображения направляющей не может напрямую определять длину бурения ни с помощью измерения во время бурения (MWD), что является зрелой технологией, ни с помощью каротажа во время бурение (LWD), получившее популярность в последние годы.Длина бурения может быть рассчитана путем определения азимута и наклона горизонтальной скважины и измерения вертикальных заглубленных глубин под поверхностью земли с использованием электромагнитных волн [10,11]. Однако этот метод подходит только для неглубоких скважин, например, используемых для прокладки трубопровода. Он неприменим к глубоким слоям, находящимся на сотнях или тысячах метров ниже поверхности земли, из-за неопределенных характеристик затухания электромагнитных волн в различных формациях.

Как описано в патенте «Метод определения длины бурения и измерительные приборы для газодренажной скважины в угольной шахте», длину горизонтального бурения можно определить путем измерения расхода гидравлического масла в гидравлическом цилиндре [12]. Этот косвенный метод измерения может быть эффективным в идеальных рабочих условиях. Однако он игнорирует различия между идеальной ситуацией и реальностью и недооценивает степень сложности раскалывания различных пород, потерю объема гидравлической системы, снижение качества гидравлического масла из-за загрязнения гидроцилиндра, температурный дрейф гидравлического масла и т.д.Кроме того, этот метод неприменим для буровых установок, которые не приводятся в действие гидравлическими двигателями, например, для установок, приводимых в движение реечной передачей.

В последние годы большое внимание уделяется измерению длины бурения. Совсем недавно были проведены исследования методов измерения. Наиболее популярным методом является применение волны напряжения или звуковой волны для определения длины бурения путем определения времени прохождения волны и фазовой характеристики в бурильной колонне [13,14]. Чтобы избежать помех от вибрации бурильных колонн во время бурения, буровая установка должна прекратить работу, чтобы детектор мог получить звуковой сигнал от ударов по бурильным колоннам.Кроме того, из-за серьезного затухания сигнала звуковой волны в бурильных колоннах измеряемая длина бурения ограничена несколькими десятками метров [15,16]. Низковольтный импульс подается на бурильную колонну с кабелем для измерения длины бурильной колонны путем определения времени прохождения импульсного сигнала в кабеле [17], но затухание сигнала серьезно из-за бурового раствора в бурильных трубах. Сигнал не является стабильным и надежным при использовании длинной бурильной колонны [18]. В 2015 году был предложен метод подсчета бурильных труб с видеомонитором буровой установки [19].Количество бурильных колонн подсчитывается по технологии машинного зрения. Чтобы облегчить обработку и анализ изображений, видео с монитора должно быть записано в строгих условиях, чего трудно добиться на месте. Точность результатов измерений зависит от качества изображений. Многие факторы, в том числе изменения освещения, окклюзия цели, теневые помехи и т. д., будут влиять на качество изображения, что может привести к неправильному подсчету количества буровых штанг.

В соответствии с вышеупомянутыми пунктами, большинство существующих многопараметрических детекторов используются для вертикальных скважин, тогда как запатентованный детектор длины бурения для измерения расхода гидравлического масла применим только в строго идеальных условиях.В настоящее время нет доступного инструмента для определения длины горизонтального бурения, особенно в глубоких пластах. Это связано со сложным процессом бурения: происходят частые перезажимы, а также обход бурильных колонн и переключение внутри колонны во время бурения, что затрудняет автоматическое уточнение процесса горизонтального бурения. Кроме того, хотя длина бурения для субгоризонтального бурения имеет гораздо большее значение, чем для всех других видов наклонно-направленного бурения, специалисты и исследователи наклонно-направленного бурения направляют свои усилия на каротаж в процессе бурения, каротаж во время бурения, применение сейсмических технологий при бурении, и использование систем контроля забойного давления во время бурения и, таким образом, игнорирование самого основного параметра бурения: длины бурения.В последние годы есть некоторые исследования этого параметра, но все методы имеют некоторые ограничения.

В этом документе представлен бесконтактный и прямой метод обнаружения, основанный на биэлектромагнитном зондировании для получения данных о длине горизонтального бурения. В этом методе данные получаются автоматически, а не путем ручного подсчета. По сравнению с непрямой и контактной детектированием предлагаемый метод позволяет продлить срок службы датчиков, значительно повысить точность бурения, обеспечить скорость бурения.Использование предлагаемого устройства обнаружения и программного обеспечения для измерения длины бурения во время бурения значительно улучшит возможности буровых установок и технологии бурения. Это может снизить трудоемкость рабочих, предотвратить человеческие ошибки при измерении и записи длины бурения и упростить статистический анализ длины бурения. Таким образом, предлагаемый метод может существенно способствовать правильным суждениям и решениям в различных условиях бурения.

2. Базовый механизм определения длины бурения на основе биэлектромагнитного зондирования

2.1. Основной принцип вычисления длины бурения

Основной принцип вычисления аналогичен ручному подсчету путем умножения длины каждой бурильной колонны на количество бурильных труб. Длина каждой бурильной колонны является стандартной величиной, а количество бурильных штанг определяется количеством проходов стыков бурильных штанг через зажим внутрь и наружу.Учитывая, что длина бурения в реальном времени составляет L , длина буровой штанги l , количество передних сочленений буровой штанги n 1 , а количество обратных сочленений бурильной колонны шток n 2 , длина бурения определяется с помощью уравнений (1) и (2).

Если исходная длина сверления равна 0, длина сверления в реальном времени составляет:

l

× ( л × ( n × ( n

8 1 n 2 )

(1)

Если начальное сверление длины не 0 Но л 0 , реальный -разовая длина бурения:

L = L = L = 0 + L × ( N × ( N N 9006- N 2 )

(2)

2.2. Оптимизированный метод обнаружения

Два параметра — n 1 и n 2 — необходимы для расчета длины бурения. Есть два способа получения n 1 и n 2 . Один метод контактный, другой бесконтактный. Метод обнаружения контактного типа использует датчик контактного типа для определения разницы во внешнем диаметре между бурильной колонной и соединением бурильной колонны для внутренней бурильной колонны заподлицо.Эта разница должна быть увеличена за счет искусственной реконструкции внешней плоской бурильной колонны. Когда бурильная штанга и соединение бурильной колонны перемещаются, контактный зонд не касается бурильной колонны, а царапает соединение бурильной колонны, как показано на рис.

Схема контактного обнаружения: 1 – контактный щуп; 2 — шарнир бурильной колонны; 3—буровая штанга.

В методе бесконтактного обнаружения используется электромагнитный эффект для определения разницы в конструкции или толщине стенки между бурильной колонной и соединением бурильной колонны либо для внутренней бурильной штанги заподлицо, либо для внешней плоской бурильной колонны.Когда бурильная штанга или соединение бурильной колонны проходят через катушку тока, магнитное поле, создаваемое катушкой тока, изменяется по-разному [20], как показано на рис.

Схема бесконтактного обнаружения: 1 — магниторезистивный датчик А; 2—магниторезистивный датчик Б; 3—шарнир бурильной колонны; 4—буровая штанга; 5—токовая катушка.

Контактный метод обнаружения имеет преимущества более простого устройства и более низкой начальной стоимости, чем бесконтактный метод; однако он требует высокой надежности контактного зонда и подходит только для бурильной колонны с внутренней промывкой, внешний диаметр которой увеличивается в месте соединения.Для наружной плоской бурильной колонны без искусственной реконструкции, наружный диаметр которой в месте соединения остается постоянным, этот метод не работает.

Для сравнения, метод бесконтактного обнаружения имеет сложное устройство и более высокую начальную стоимость, но более длительный срок службы и более высокую надежность, поскольку отсутствует трение между устройством обнаружения и бурильной колонной. Кроме того, на результаты не влияет буровой шлам, прилипший к поверхности бурильных труб во время бурения. Таким образом, бесконтактный метод обнаружения является идеальным выбором для определения длины горизонтального бурения.

2.3. Теоретические основы расчета напряженности магнитного поля

Катушку тока для бесконтактного обнаружения можно рассматривать как соленоид, как показано на рис. Напряженность магнитного поля в произвольной точке (P) вокруг соленоида можно рассчитать с помощью уравнений (3)–(6) [21].

Bρ = μRμ0J4π∫-ππdθ∫ρ1ρ2dρ∫z1z2- (z-ZP) ρcosθr3dz

(3)

(3)

BZ = μRμ0J4π∫-ππdθ∫ρ1ρ2dρ∫z1z2ρ (ρ-ρpcosθ) R3DZ

(4)

R =[ρ2+ρP2−2ρρPcosθ+(z−zP)2]1/2

(5)

J=nI(ρ2−ρ1)(z2−z1)=nU(ρ2−ρ1)(z2−z1) (R1+R2)

(6)

Модель для расчета напряженности поля.

Здесь B z – напряженность аксиального магнитного поля в точке P; B ρ – радиальная напряженность магнитного поля; µ r – относительная магнитная проницаемость; мк 0 – проницаемость вакуума; ρ 1 – внутренний радиус катушки соленоида; ρ 2 — внешний радиус катушки соленоида; θ P , ρ P и z P — цилиндрические координаты точки P; Дж – плотность тока; z 1 – осевая координата нижней плоскости катушки соленоида; z 2 – радиальная координата верхней поверхности катушки соленоида; n – число витков электромагнитной катушки; U – рабочее напряжение; R 1 – сопротивление электромагнитной катушки; R 2 – сопротивление катушки.

2.4. Отличие соединения бурильной колонны от бурильной штанги

Многие материалы, включая воздух, бурильную колонну и буровой раствор, проходят через катушку тока в процессе бурения. Изменения в этих материалах влияют на относительную диэлектрическую проницаемость μ r , тем самым изменяя силу магнитного поля вокруг катушки. Наиболее важным фактором является бурильная штанга, изготовленная из ферромагнитного материала, поскольку магнитное поле чрезвычайно чувствительно к разнице в поперечном сечении между бурильной колонной и соединением бурильной колонны.Таким образом, n 1 и n 2 могут быть определены путем обнаружения изменения напряженности магнитного поля, которое происходит, когда бурильная штанга и соединение бурильной колонны последовательно проходят токовую катушку.

2.5. Оценка направления движения

Направление движения бурильной колонны должно быть определено в соответствии с порядком откликов датчиков A и B. Изменения магнитного поля, происходящие, когда бурильная штанга и соединение бурильной колонны совершают движение вперед или назад имеют одинаковое направление, даже если их величины различаются.Если датчик А указывает на изменение магнитного поля раньше, чем датчик В, силовая установка находится в состоянии подачи бурильной колонны, т. е. выполняет движение вперед; таким образом, количество передних соединений бурильной колонны n 1 увеличивается на 1 и записывается в микросхему памяти с точки зрения изменения в реальном времени. В противном случае силовой агрегат находится в состоянии подъема бурового долота, т. е. совершающего движение назад; таким образом, количество обратных соединений бурильной колонны n 2 увеличивается на 1 и затем записывается в микросхему памяти с точки зрения изменения в реальном времени.

2.6. Сбор и обработка данных

Обнаружение осуществляется непрерывно во время работы буровой установки ГНБ. Во время обнаружения полученные данные сохраняются в ячейке памяти ведомого компьютера, и оператор буровой установки может непосредственно наблюдать за результатами измерений, отображаемыми на маленьком экране ведомого компьютера. Для дальнейшего управления данными данные из системы обнаружения каждой буровой установки ГНБ передаются в систему управления данными о длине бурения (разработанную с использованием программного обеспечения LabVIEW; National Instruments, Остин, Техас, США) на главном компьютере.

Ведомый компьютер работает на месте, а главный компьютер с системой управления данными работает в центре администрирования. Если подчиненный компьютер находится на земле в качестве главного компьютера, данные между ними могут передаваться либо с помощью беспроводной передачи, либо с помощью переносного устройства хранения, такого как USB-накопитель (универсальная последовательная шина).

Однако, поскольку бурение ГНБ в угольном пласте осуществляется на глубине не менее 100 м, передача данных беспроводным способом затруднительна. Настройка системы обнаружения на буровой установке ГНБ доступна для оператора на месте, а не для администраторов на земле.Таким образом, ячейка памяти (USB-накопитель), заполненная данными, будет унесена на землю после дневной работы в угольном пласте.

4. Комбинированные тесты и обсуждение

После создания аппаратной системы и отладки программного обеспечения были проведены комбинированные тесты для оценки осуществимости и производительности метода.

4.1. Изготовление и испытание катушки тока

После более чем 10 экспериментов медная проволока диаметром 0,35 мм была намотана 3000 раз вокруг пластиковой трубки с внешним диаметром 110 мм, чтобы сформировать катушку.По бокам катушки располагались два магниторезистивных датчика. Затем катушку подключили к источнику питания 5 В. Параметры уравнений (3) и (4) показаны на .

Таблица 1

Таблица 1

4 4 π × 10 -7

0 Z 2 (M) 0,015 0.07

7

4 5

0

7

Параметры Значения
μ 0 (N / A 2 )
ρ 1 (м) 0,055
ρ 2 (м)
  • 0,047075
  • Z 1 (M) -0.015 0.015
    Z P (M) 0.02

    8 P (M) (M)

    U (V) R 1 (Ω) 275
    R 2 (Ом) 330
    п 3000
    мкм р 1

    Соответственно, осевая напряженность магнитного поля и радиальная напряженность магнитного поля в точке P были определены как B ρ = 1.5 Гс и В z = 0,1 Гс соответственно для случая, когда ни бурильная штанга, ни соединение бурильной колонны не проходили через токовую катушку. Поскольку B z было значительно меньше, чем B ρ , оно было проигнорировано. Во время испытаний выходная средняя напряженность магнитного поля вокруг катушки с током, измеренная в точке P, составила примерно 1,51 Гс, что подтверждает правильность экспериментального метода и катушки с током.

    4.2. Производство печатных плат

    Печатные платы (ПП) изготовлены по аппаратной схеме. Учитывая ограничения формы печатной платы и внутренних размеров узлов фиксации, платы сенсорного модуля и микропроцессорного модуля были изготовлены и размещены отдельно по схемам аппаратного комплекса. Размеры печатных плат сенсорного и микропроцессорного модулей составляли 32 мм × 65 мм и 32 мм × 200 мм соответственно.

    4.3. Установка комплекса аппаратных средств

    На установке ГНБ ZT-18 с бурильной колонной диаметром 76 мм и длиной 3 м выполнялся процесс бурения согласно схеме установки бесконтактной системы обнаружения, которая была показана ранее. Подробная установка устройства обнаружения показана на .

    Установка устройства обнаружения: 1—бурильная штанга; 2—магниторезистивный датчик Б; 3—токовая катушка; 4—магниторезистивный датчик А; 5—пластиковая трубка; 6—шарнир бурильной колонны.

    Здесь S1 — общая длина двух соединенных бурильных колонн (6 м), S2 — длина соединения бурильной колонны (200 мм), d5 — наружный диаметр бурильной колонны (76 мм), d4 — внутренний диаметр бурильной колонны (46 мм), d6 — наружный диаметр соединения бурильной колонны (86 мм), d3 — диаметр пластиковой трубы (110 мм), S3 — ширина пластиковой трубы вокруг которой была намотана катушка тока (30 мм), d1 — внешний диаметр катушки тока (150 мм), d2 — расстояние между центром катушки и магниторезистивным датчиком (70 мм).

    4.4. Испытание на разницу между бурильной колонной и соединением бурильной колонны

    Для проведения экспериментов использовалась установка наклонно-направленного бурения ZT-18. В экспериментах использовался магниторезистивный датчик HMC1021Z производства Honeywell Company (Морристаун, штат Нью-Джерси, США) с диапазоном обнаружения от −6 до +6 Гс. Бурильная штанга и соединение бурильной колонны двигались вперед по очереди. Эксперимент проиллюстрирован на .

    Эксперимент по измерению напряженности магнитного поля.

    Прямоугольные волны выходных напряжений, измеренные двумя магниторезистивными датчиками, показаны на рис., который показывает, что выходное напряжение оставалось низким, когда бурильная штанга проходила через катушку тока, и увеличивалось до высокого уровня, когда соединение бурильной колонны проходило через текущая катушка.

    Сила магнитно-поля, измеренные магнитопользовательскими датчиками A и B.

    B 1 — это значение, обнаруженное Magneto резистивным датчиком A, и B ρ 2 значение, определенное магниторезистивным датчиком B. Когда бурильная штанга находилась в токовой катушке, B ρ составляла приблизительно 1,9 Гс, а когда соединение буровой штанги находилось в токовой катушке, B ρ было примерно равно 2.2 Гс.

    Многие тесты показали, что напряженность магнитного поля была постоянной и плавной, когда бурильная штанга проходила через катушку тока. Однако, когда соединение проходило через катушку, происходило резкое увеличение, а затем напряженность магнитного поля оставалась на высоком уровне. После полного прохождения сустава напряженность магнитного поля вернулась к нормальному уровню. Многие тесты также показали, что поперечное сечение бурильной колонны является наиболее важным фактором, влияющим на дифференциальное значение напряженности магнитного поля вокруг датчиков A и B.Возможные проблемы установки, такие как асимметрия двух датчиков, ошибка соосности между токовой катушкой и бурильной колонной, не повлияют на дифференциальное значение.

    4.5. Отображение и повторное отображение результатов испытаний

    Во время комбинированного испытания реакция системы управления длиной бурения, работающей на главном компьютере, наблюдалась в режиме реального времени. После испытания результаты испытаний были воспроизведены с использованием программного обеспечения визуального управления длиной бурения, как показано на рис.

    Воспроизведение результатов измерения длины бурения, полученных с помощью программного обеспечения визуального управления длиной бурения.

    4.6. Обсуждение

    Чтобы оценить потенциальные ограничения измерений, необходимо понять влияние факторов окружающей среды. В соответствии с дифференциальным значением, измеренным двумя датчиками, определяется направление движения бурильной колонны и подсчитывается количество бурильных труб. Осе-поперечное сечение бурильной колонны является наиболее существенным фактором, влияющим на дифференциальное значение напряженности магнитного поля.Другие факторы, температура, вибрация, угол входа трубы и т. д., могут влиять на напряженность магнитного поля, но не изменят дифференциальное значение напряженности магнитного поля, когда бурильная штанга и соединение бурильной колонны проходят через катушку. Поэтому на результаты измерений не влияют факторы окружающей среды.

    Еще одной возможной проблемой обнаружения может быть применимость этого метода электромагнитного зондирования.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.