Википедия гнб: Горизонтальное бурение — Википедия – ГНБ — Википедия

Содержание

Горизонтальное бурение — Википедия

Схема технологии горизонтального направленного бурения

Горизонтальное бурение и Горизонтальное направленное бурение (ГНБ или англ. HDD от horizontal directional drilling) — распространенный бестраншейный метод (англ.)русск. прокладывания подземных коммуникаций, основанный на использовании специальных буровых комплексов (установок). Длина прокладки путей может быть от нескольких метров до нескольких километров, а диаметр более 1200 мм. Для защиты коммуникаций применяются трубы из полиэтилена (ПНД), стали и других материалов.

История

Горизонтальное бурение, ставшее революционным в строительстве, было изобретено в 1963 году Мартином Черрингтоном, как альтернатива традиционному траншейному методу по прокладке коммуникаций.

Видео по теме

Технология бестраншейного строительства подземных коммуникаций

Перед началом работ тщательно изучаются свойства и состав грунта, дислокация существующих подземных коммуникаций, оформляются соответствующие разрешения и согласования на производство подземных работ. Осуществляется выборочное зондирование грунтов и, при необходимости, шурфление особо сложных пересечений трассы бурения с существующими коммуникациями. Результаты этих работ имеют определяющее значение для выбора траектории и тактики строительства скважины. Особое внимание уделяется оптимальному расположению бурового оборудования на строительной площадке и обеспечению безопасных условий труда буровой бригады и окружающих людей.

Строительство подземных коммуникаций по технологии горизонтального направленного бурения осуществляется в четыре этапа:

  • бурение пилотной скважины,
  • последовательное расширение скважины,
  • протягивание трубопровода,
  • заключительный этап.

Этапы строительства подземных коммуникаций

Бурение пилотной скважины
Бурение пилотной скважины

Бурение пилотной скважины — особо ответственный этап работы, от которого во многом зависит конечный результат. Оно осуществляется при помощи породоразрушающего инструмента — буровой головки со скосом в передней части и встроенным излучателем.

Буровая головка соединена посредством полого корпуса с гибкой приводной штангой, что позволяет управлять процессом строительства пилотной скважины и обходить выявленные на этапе подготовки к бурению подземные препятствия в любом направлении в пределах естественного изгиба протягиваемой рабочей нити. Буровая головка имеет отверстия для подачи специального бурового раствора, который закачивается в скважину и образует суспензию с размельченной породой. Буровой раствор уменьшает трение на буровой головке и штанге, предохраняет скважину от обвалов, охлаждает породоразрушающий инструмент, разрушает породу и очищает скважину от её обломков, вынося их на поверхность.

Контроль за местоположением буровой головки осуществляется с помощью приёмного устройства локатора, который принимает и обрабатывает сигналы встроенного в корпус буровой головки передатчика. На мониторе локатора отображается визуальная информация о местоположении, уклоне и азимуте буровой головки. Также эта информация отображается на дисплее оператора буровой установки. Эти данные являются определяющими для контроля соответствия траектории строящегося трубопровода проектной и минимизируют риски излома рабочей нити. При отклонении буровой головки от проектной траектории оператор останавливает вращение буровых штанг и устанавливает скос буровой головки в нужном положении. Затем осуществляется задавливание буровых штанг без вращения с целью коррекции траектории бурения.

Строительство пилотной скважины завершается выходом буровой головки в заданной проектом точке.

Буровая штанга (БШ) представляет собой трубу диаметром 50-80 мм и длиной 2-6 метра. На концах БШ нарезаны КОНИЧЕСКИЕ резьбовые соединения с наружной, и на противоположном конце — с внутренней резьбами. БШ имеет один очень важный элемент без которого изменение направления пилотной скважины было бы невозможным, это — сильфонная вставка (соединение). На каждой БШ есть два таких соединения. В общем-то, технологически, это больше напоминает накатку на трубе, нежели какую-то вваренную в БШ вставку.

В буровой машине БШ вкручиваются, последовательно, одна в другую, по мере продвижения буровой головки. Таким образом, соединённые между собой БШ, похожи на гибкий трос, которым прочищают канализационные трубы.

Принцип изменения направления

Принцип изменения направления движения буровой головки в горизонтальной и вертикальной плоскостях происходит по принципу гибкого троса: если его свободный конец не закреплён (если закреплён, то это уже «гибкий ВАЛ»), то есть он всегда будет немного изогнут.

Оператор на дисплее переносного приёмника «видит» угол поворота буровой головки (то есть «свободного конца троса») и её направление, и, если необходимо «повернуть» направление скважины, выдаёт команду оператору бурильной машины «стоп», а затем «Повернуть на N../градусов» (но только в одном направлении — по направлению закручивания резьб БШ!) так, чтобы буровая головка легла в нужном направлении. Далее, по команде оператора выносного пульта, происходит «вдавливание» буровой головки в грунт на угол нужной траектории, затем оператор бурильной машины включает подачу промывочной жидкости — обычно воды — и продольную подачу с вращением. Подача промывочной жидкости производится под регулируемым давлением через шпиндель бурильной машины в БШ и далее к буровой головке. Буровая головка забуривается в грунт на необходимую траекторию.

Расширение скважины
Расширение скважины

Расширение скважины осуществляется после завершения пилотного бурения. Буровая головка отсоединяется от буровых штанг и вместо неё присоединяется риммер — расширитель обратного действия. Приложением тягового усилия с одновременным вращением риммер протягивается через створ скважины в направлении буровой установки, расширяя пилотную скважину до необходимого для протаскивания трубопровода диаметра. Для обеспечения беспрепятственного протягивания трубопровода через расширенную скважину её диаметр на 50-100 % превышает диаметр трубопровода.

Протягивание трубопровода
Протягивание трубопровода

На противоположной от буровой установки стороне скважины располагается готовая к протягиванию плеть трубопровода. К переднему концу плети крепится оголовок с воспринимающим тяговое усилие вертлюгом и риммеру, и в то же время не передаёт вращательное движение на трубопровод. Таким образом, буровая установка затягивает в скважину плеть протягиваемого трубопровода по проектной траектории.

Цементирование

При прокладке трубопровода в сложных геологических условиях затрубное пространство цементируется путем закачки туда под давлением цементирующего раствора специальной машиной.

Заключительный этап

После окончания основных технологических этапов, инженерно-технический персонал сдаёт заказчику исполнительную документацию, на которой указано фактическое положение уложенного трубопровода в различных плоскостях, с обязательным указанием «привязок» к ориентирам на местности.

Установки ГНБ

Установка ГНБ Universal HDD

Установки (машины) ГНБ представляют собой комплексную строительную технику. Типичная машина включает в себя — раму, кузов, ходовую часть (гусеничную или колёсную) энергетическую установку (дизельный двигатель), гидростанцию, устройство подачи штанг, буровой лафет, панель управления (рабочее место оператора).

Установки классифицируются согласно максимальному усилию протяжки, измеряемому в тоннах. Другими важными характеристиками, которые косвенно связаны с ним, являются максимальный диаметр расширения и максимальная длина бурения.

Второстепенные показатели, которые могут характеризовать потребительские качества установки ГНБ — радиус изгиба колонны штанг (показывает, насколько сильно можно изменять траекторию пилотного бурения), а также расход бентонитового раствора (л./мин., показывает, насколько часто необходимо будет пополнять резервуар смесительного устройства для приготовления бурового раствора).

Система локации в ГНБ как инструмент управления

Управление в ГНБ — очень важный мом

Горизонтальное бурение Википедия

Схема технологии горизонтального направленного бурения

Горизонтальное бурение и Горизонтальное направленное бурение (

ГНБ или англ. HDD от horizontal directional drilling) — распространенный бестраншейный метод (англ.)русск. прокладывания подземных коммуникаций, основанный на использовании специальных буровых комплексов (установок). Длина прокладки путей может быть от нескольких метров до нескольких километров, а диаметр до 1200 мм и более. Для защиты коммуникаций применяются трубы из полиэтилена (ПНД), стали и других материалов.

История[ | ]

Горизонтальное бурение, ставшее революционным в строительстве, было изобретено в 1963 году Мартином Черрингтоном, как альтернатива традиционному траншейному методу по прокладке коммуникаций.

Технология бестраншейного строительства подземных коммуникаций[ | ]

Перед началом работ тщательно изучаются свойства и состав грунта, дислокация существующих подземных коммуникаций, оформляются соответствующие разрешения и согласования на производство подземных работ. Осуществляется выборочное зондирование грунтов и, при необходимости, шурфление особо сложных пересечений трассы бурения с существующими коммуникациями. Результаты этих работ имеют определяющее значение для выбора траектории и тактики строительства скважины. Особое внимание уделяется оптимальному расположению бурового оборудования на строительной площадке и обеспечению безопасных условий труда буровой бригады и окружающих людей.

Строительство подземных коммуникаций по технологии горизонтального направленного бурения осуществляется в четыре этапа:

  • бурение пилотной скважины,
  • последовательное расширение скважины,
  • протягивание трубопровода,
  • заключительный этап.

Этапы строительства подземных коммуникаций[ |

Горизонтальное направленное бурение Википедия

Схема технологии горизонтального направленного бурения

Горизонтальное бурение и Горизонтальное направленное бурение (ГНБ или англ. HDD от horizontal directional drilling) — распространенный бестраншейный метод (англ.)русск. прокладывания подземных коммуникаций, основанный на использовании специальных буровых комплексов (установок). Длина прокладки путей может быть от нескольких метров до нескольких километров, а диаметр до 1200 мм и более. Для защиты коммуникаций применяются трубы из полиэтилена (ПНД), стали и других материалов.

История[ | ]

Горизонтальное бурение, ставшее революционным в строительстве, было изобретено в 1963 году Мартином Черрингтоном, как альтернатива традиционному траншейному методу по прокладке коммуникаций.

Технология бестраншейного строительства подземных коммуникаций[ | ]

Перед началом работ тщательно изучаются свойства и состав грунта, дислокация существующих подземных коммуникаций, оформляются соответствующие разрешения и согласования на производство подземных работ. Осуществляется выборочное зондирование грунтов и, при необходимости, шурфление особо сложных пересечений трассы бурения с существующими коммуникациями. Результаты этих работ имеют определяющее значение для выбора траектории и тактики строительства скважины. Особое внимание уделяется оптимальному расположению бурового оборудования на строительной площадке и обеспечению безопасных условий труда буровой бригады и окружающих людей.

Строительство подземных коммуникаций по технологии горизонтального направленного бурения осуществляется в четыре этапа:

  • бурение пилотной скважины,
  • последовательное расширение скважины,
  • протягивание трубопровода,
  • заключительный этап.

Этапы строительства подземных коммуникаций[ |

Горизонтальное бурение Википедия

Перед началом работ тщательно изучаются свойства и состав грунта, дислокация существующих подземных коммуникаций, оформляются соответствующие разрешения и согласования на производство подземных работ. Осуществляется выборочное зондирование грунтов и, при необходимости, шурфление особо сложных пересечений трассы бурения с существующими коммуникациями. Результаты этих работ имеют определяющее значение для выбора траектории и тактики строительства скважины. Особое внимание уделяется оптимальному расположению бурового оборудования на строительной площадке и обеспечению безопасных условий труда буровой бригады и окружающих людей.

Строительство подземных коммуникаций по технологии горизонтального направленного бурения осуществляется в четыре этапа:

  • бурение пилотной скважины,
  • последовательное расширение скважины,
  • протягивание трубопровода,
  • заключительный этап.

Этапы строительства подземных коммуникаций

Бурение пилотной скважины
Бурение пилотной скважины

Бурение пилотной скважины — особо ответственный этап работы, от которого во многом зависит конечный результат. Оно осуществляется при помощи породоразрушающего инструмента — буровой головки со скосом в передней части и встроенным излучателем.

Буровая головка соединена посредством полого корпуса с гибкой приводной штангой, что позволяет управлять процессом строительства пилотной скважины и обходить выявленные на этапе подготовки к бурению подземные препятствия в любом направлении в пределах естественного изгиба протягиваемой рабочей нити. Буровая головка имеет отверстия для подачи специального бурового раствора, который закачивается в скважину и образует суспензию с размельченной породой. Буровой раствор уменьшает трение на буровой головке и штанге, предохраняет скважину от обвалов, охлаждает породоразрушающий инструмент, разрушает породу и очищает скважину от её обломков, вынося их на поверхность.

Контроль за местоположением буровой головки осуществляется с помощью приёмного устройства локатора, который принимает и обрабатывает сигналы встроенного в корпус буровой головки передатчика. На мониторе локатора отображается визуальная информация о местоположении, уклоне и азимуте буровой головки. Также эта информация отображается на дисплее оператора буровой установки. Эти данные являются определяющими для контроля соответствия траектории строящегося трубопровода проектной и минимизируют риски излома рабочей нити. При отклонении буровой головки от проектной траектории оператор останавливает вращение буровых штанг и устанавливает скос буровой головки в нужном положении. Затем осуществляется задавливание буровых штанг без вращения с целью коррекции траектории бурения.

Строительство пилотной скважины завершается выходом буровой головки в заданной проектом точке.

Буровая штанга (БШ) представляет собой трубу диаметром 50-80 мм и длиной 2-6 метра. На концах БШ нарезаны КОНИЧЕСКИЕ резьбовые соединения с наружной, и на противоположном конце — с внутренней резьбами. БШ имеет один очень важный элемент, без которого изменение направления пилотной скважины было бы невозможным, это — сильфонная вставка (соединение). На каждой БШ есть два таких соединения. В общем-то, технологически, это больше напоминает накатку на трубе, нежели какую-то вваренную в БШ вставку.

В буровой машине БШ вкручиваются, последовательно, одна в другую, по мере продвижения буровой головки. Таким образом, соединённые между собой БШ, похожи на гибкий трос, которым прочищают канализационные трубы.

Принцип изменения направления

Принцип изменения направления движения буровой головки в горизон

Возникновение метода ГНБ. Экскурсия в историю.

Сегодня хочу предложить Вашему вниманию интересный рассказ о зарождении горизонтально-направленного бурения (ГНБ), о людях создавших новую технологию строительства «с нуля», о «пионерах»-первопроходцах стоявших у истоков и создавших первые установки ГНБ.
Отец «ГНБ» Martin Cherrington

Итак. Человек которого принято считать «отцом» горизонтально-направленного бурения (ГНБ) рассказывает, что он начал свою карьеру в индустрии случайно.

Произошло это в 1971 году, когда  Martinа Cherringtonа — владельца бизнеса по прокладке коммуникаций под дорогами методом бурения(типа нашим «кротом») попросили взглянуть на проект, который в конечном итоге и сформировал его будущую карьеру в бизнесе.

Но начнем с самого начала.
Cherrington работал с его отцом, строительным подрядчиком, и в начале своей карьеры приобрел опыт работы на плотинах, строительстве тоннелей, трубопроводов, прокладке телефонных и энергетических кабелей.

Во время работы подрядчиком в районе Лос-Анджелеса в 1963 году, Cherrington понял, что возможность использования технологии бурения значительно повысит эффективность размещения кабелей и трубопроводов под землей. Cherrington был главным в проекте прокладки телефонного кабеля открытым способом в траншею в жилом районе.

Но на соседней улице другой подрядчик приехал на несколько недель позже и также прокладывал кабеля одинакового с ним размера и длины. Разница, однако была в том, что этот подрядчик использовал буровую установку, а не траншеи для прокладки кабелей и трубопроводов. Мало того, что подрядчик приехал на две недели позже, но и закончил на две недели раньше! Кроме того, трасса другого подрядчика была значительно чище во время и после строительства. Это сравнение в конечном итоге и стало идейным началом новой промышленности — горизонтально-направленного бурения.

Titan Contractors за работой

Уже в 1964 году Cherrington изобрел свою первую буровую установку и открыл фирму «Titan Contractors», компанию специализирующуюся на прокладке коммуникаций бестроаншейными методами в Сакраменто, штат Калифорния.

Уникальное сочетание событий способствовало первоначальному успеху Titan Contractors.

Это был строительный бум в Сакраменто, в сочетании с национальным движением по облагораживанию внешнего вида Америки под началом Lady Bird Johnson, супруги президента Линдона Джонсона. Неприглядные инженерных коммуникации должны были быть размещены под землей, и освободить жилые кварталы от столбов и кабелей, которые стали бельмом на глазу в каждом дворе Америки. Эти кабели также представляли потенциальную угрозу для общества в случае стихийных бедствий, таких как как землетрясения или ураганы.

В соответствии с первым указом  Lady Bird по благоустройству, округ Сакраменто постановил, что все коммунальные услуги будут размещены под землей. Для «Titan Contractors», были представлены уникальные возможности для бизнеса. Местная энергетическая компания заключила контракт с «Titan Contractors» на бестраншейную прокладку своих кабелей на протяжении всей своей зоны обслуживания. Объем работ был настолько велик, что пришлось построить еще несколько новых буровых установок, чтобы не отставать от спроса.

Несмотря на успех «Titan Contractors», источники финансирования исследований и разработок по совершенствованию технологии были ограничены или вообще отсутствовали. AT&T’s в Western Electric экспериментировали с методами направленного контроля, но они не стали коммерческими.
Поэтому «Titan Contractors» решает  реинвестировать прибыль от своего бизнеса для создания более совершенных установок, создания приборов и экспериментов с новыми технологиями, которые в конечном итоге способствуют возникновению технологии горизонтального бурения.

Компания была вынуждена конкурировать с компаниями, которые выполняют услуги «открытым» траншейным методом после того, как строительный бум пошел на убыль в Сакраменто.
Titan Contractors было трудно убедить местные органы, выдающие разрешения в пользу горизонтального бурения, чтобы пересекать улицы и шоссе.
Разрешения на строительство не выдавались из-за недостаточного знакомства с новыми технологиями. Агентства возражали против методов бурения, потому что считалось, что буровые растворы будут смягчаться, повреждая и приводя к промоинам под дорогами.

Это была загадка, потому что большинство улиц после траншейного метода оставляли после выполнения работ множество шрамов в виде проседания асфальта, ям, выбоин, мусора и т.д..

Первое ГНБ на поле
Работы выполненные с помощью горизонтального бурения, никогда не проявляли никаких признаков, что строительство велось в этом месте, и никогда не нуждалось в ремонте. Трудно понять, было ли это результатом застоявшейся порочной логики местных органов выдающих разрешения или приверженность к временем проверенным и давно существующим методам. Иногда бывает трудно изменить статус-кво и заставить людей думать в терминах новой парадигмы.

Но не смотря ни на что, в течение следующих нескольких лет Titan Contractors был накоплен значительный опыт и завершены несколько важных проектов. Один из таких проектов потребовал бурение и затягивание кабеля вдоль изогнутой улицы на 1530 метров в длину.

Titan использовали 2000 фунтов тяни/толкай установки с 500 фунт-футов крутящего момента  для бурения направленного отверстия. Проект оказался весьма примечательным, но несмотря на достижение, не было никаких профессиональных журналов, профессиональных обществ и ассоциаций — проект просто не представили для строителей.

Час истинны — зарождение метода ГНБ.
В 1971 году  Titan Contractors был приглашен на пересечение нескольких дорог для компании PG&Сamp  вблизи Watsonville, Калифорния к югу от Сан-Франциско.
Их лавный инженер попросил Мартина Cherringtonа посмотреть место, где необходимо было проложить коммуникации, а именно — пересечь реку Пахаро. Компания была заинтересована в прокладке газопровода через реку без траншей.
Река была с крутыми высокими берегами, примерно от 20 до 25 футов. В нижней половине грунт состоит из песка, а верхняя половина состояла из богатой почвы. Соседнее поле выращивало артишоки, которые являются общими для культуры региона. На противоположной стороне канала реки было поле картофеля.

Для прокладки траншейным способом по дну реки, необходимо было установить параллельный двойной шпунт достаточно глубоко, чтобы дно реки могло быть раскопано, для прокладки 4 дюймового газопровода между сваями. После прокладки через реку, траншеи должны быть засыпаны и сваи извлечены. На основе стоимости подобного проекта  несколько миль вниз по реке, рассудили, что бурение может быть более экономически эффективным решением.

Первая установка ГНБ
Накопленный компанией на сегодняшний день опыт выявил любопытный феномен, к которому приводили попытки просверлить отверстие прямо из приямка в приямок на многих проектах. При отсутствии  технологии направленности при бурении, некоторые виды бурового инструмента имеют тенденцию к сверлению вверх и неожиданному выходу буровой колонны  в середине оживленной улицы.(видимо со «скошенным» буром)

Эти инструменты бурильной колонны были отброшены и забракованы, как неудачный дизайн. Тогда никто и не догадывался, что они являются потенциальным решением проблем, стоящих перед многими прокладчиками трубопроводов.

С надеждой на тестирование новой революционной идеи, используя забракованные инструменты бурения, Cherrington собрал свою команду, взял забракованное буровое оборудование и направился к реке, в нескольких милях к северу от Сакраменто. Песок и почвенные особенности были похожи на р.Пахаро близ Watsonville.

Вместо того, чтобы бурить через реку, было решено проверить-просверлить параллельно. Угол входа на первое отверстие был около 10° от горизонтали. После бурения через 60 метров, сверло вышло на поверхность. Увеличив угла входа второго отверстия примерно на 15 º, сверло вышло через 100 метров от входа. На третий и заключительный тест угол был увеличен до 30 °. Нагрузка была высока, когда, наконец, бур вышел через 300 метров немного сбившись от запланированного пути скважины.

Проведенные испытания подтвердили, что с учетом оптимального угла входа, правильного метода бурения и инструмента, природные барьеры, такие как реки, могли быть преодолены с использованием горизонтального бурения.
И именно горизонтальное бурение будет революционным шагом, чтобы устранить все проблемы, обычно связанные с традиционными траншейными методами.
С уверенностью, что его методика будет работать, Cherrington  отправился домой, чтобы приготовиться пробурить скважину под рекой Пахаро.

Однако, прежде чем приступить к работе, Cherrington решил исследовать доступные для направленного бурения технологии и методы, которые могут быть адаптированы для горизонтального бурения. Узнав, все что было доступно, он решил изменить свой первоначальный план бурения на месторождении и приобретает инструменты для бурения, которые могут увеличить его шансы на успех. Это будет первая попытка направленного бурения, «поверхность-поверхность» под рекой с помощью направленного бурового инструмента.

Martin Cherrington использовал забойный двигатель и буровую колонну с единой системой обследования бурения. В одном устройстве использовались приборы для достаточно точного измерения азимута и наклона. Размещенный в первой установке ГНБ 1-3/8 «OD, немагнитный цилиндр и жидкостный компас указывал направление забоя относительно магнитного севера и ее наклон по отношению к вертикали.
В заранее установленное время прибор фотографировался миниатюрной камерой с подсветкой и таймером, а затем извлекался на поверхность и исследовался.

Однако, использование инструментов для определения направления потерпели неудачу. И бурильщики быстро отказались от них в пользу более знакомых методов. Вспомнив тестовые опыты,  «Titan Contractors»  успешно пересекли реку Пахаро без использования вспомогательных буровые инструментов, «на глаз». Но начало было положено.

Интересно взглянуть на их опыты современным взглядом (с момента событий прошло более 40 лет). Titan Contractors была молодой компанией пытающейся изменить положение вещей в мире. Эксперименты с новыми технологиями всегда рискованны. Большинство клиентов не желают, чтобы их проекты  использовались для доказательства новых идей и технологий. (Это знакомо и мне. Довольно часто можно услышать вопрос: «А Вы раньше это делали?»)
К счастью,   PG&Сamp про финансировал проект Пахаро реки, что позволило Cherringtonу, доказать свою концепцию и представить горизонтально-направленное бурения — ГНБ, для всего мира.

Совершив первый ГНБ переход, Мартин Cherrington посвятил всю свою жизнь развитию и расширению пределов технологии ГНБ. Он имеет более 25 патентов, которые значительно продвинули технологию и сделали то, что когда-то считалось невозможным.

 Установка ГНБ от компании Cherrington
Кто бы мог подумать, стоя в 1971 году на берегу реки Пахаро, что в один прекрасный день трубопроводы будут регулярно прокладываться под реками и проливами размера Миссисипи,  с минимальным воздействием на окружающую среду.

На сегодняшний день, его компания «Cherrington» выпускает буровое оборудование и инструменты большого размера для индустрии горизонтально-направленного бурения.

«Я не вижу ограничений на диаметр», говорит он. «Мне периодически звонят для пересечения более 10000 футов. Когда я впервые начал, 500 футов был чрезвычайно далеко, и я подумал, что это смешно, когда они сказали, что они хотели пройти 2500 футов под Atchafalaya рекой. Теперь бурим от 5000 до 6000 футов очень часто, и уверен, не пройдет много времени до достижения отметки в 10000 футов. «

«Глядя в будущее, я вижу постоянное развитие отрасли и я думаю, что люди, которые сосредоточат свои усилия в ГНБ, добьются больших успехов», сказал он.

Шнековое бурение против метода ГНБ.

Хотя изобретение первой переносной установки и соответственно метода для горизонтального бурения шнекового типа приписывают еще знаменитому Леонардо да Винчи, в наше время шнек значительно уступает по популярности среди строителей методу ГНБ.  (Для тех кто не знаком с принципом технологии шнекового бурения. смотреть видео).
Попробую сравнить их, назвав все плюсы и минусы этого метода.
Метод шнекового бурения:

Плюсы:

  1. Стоимость. Установка шнекового бурения стоит гораздо дешевле аналогичных по мощности установок ГНБ. Причем разница очень большая.
  2. Экономия на бентоните. Шнек бурит «по сухому», а бентонит нынче ой как подорожал.
  3. Диаметр труб. Диаметр прокладываемых труб у стандартной Auger Boring Machine от 300 мм до 1 метра, а на больших шнеках и вовсе под 2 метра, что очень даже круто.
  4. Сталь. Стальные трубы задавливаются в грунт и служат футляром или рабочей трубой.
  5. Управляемость. Современные установки имеют специальное оборудование в виде насадки на трубу для придания управления задавливаемой колонны. 
  6. Близость к дорожному покрытию. Так как труба заходит без предрасширения и грунт не вымывается, а замещается, то и требования к глубине прокола от поверхности дороги совсем другие. Как можно увидеть на фото, метра полтора в насыпи ж/д полотна вполне хватает. 

А теперь минусы, которых на мой взгляд набирается достаточно много:

  1. Необходимость специально подготовленной рабочей площадки (бетонирование ее и установка рельс). По времени с недельку надо подождать пока схватится цемент(ну хотя бы дня три-четыре).
  2. Отсутствие бентонита. Экономя на бентоните, шнек наверняка сталкивается с большими проблемами зависящими от типа грунта. К примеру, при работе им в обводненной и липкой глине пройдя метров пять труба скорее всего наглухо забьется и придется вынимать шнек для очистки(мое предположение). 
  3. Доп.оборудование. Для придания управляемости колонной нужно покупать доп. оборудование под необходимый диаметр. Например для 30 дюймовой трубы. 
  4. Только стальные трубы. Для задавливания подойдут только стальные трубы, причем любое защитное покрытие на них полностью сдерется, так что в качестве рабочей трубы их использование ограниченно. 
  5. Прямая траектория. Так как используются только стальные трубы управление сильно ограниченно жесткостью металла и поэтому никаких парабол с подныриванием под коммуникациями и выходом «вот туточки» ожидать не следует.
  6. Небольшая длина прокладки. Несмотря на довольно мощные показатели шнековых установок 200-400 тонн тяги на заталкивание, отсутствие бентонита с присадками в качестве смазки и выноса грунта наверняка отрицательно сказывается на рабочих характеристиках. Плюс немалый вес стальных труб, плюс шнеки, плюс грунт в трубе = ограниченная длина. Труба не плывет по скважине как в ГНБ, а заталкивается на силу, поэтому сказывается и сила трения и обжатие штанги грунтом и т.д.
  7. Транспортировка. Это не самоходная установка, поэтому нужны хорошие подездные пути, кран, рельсы, бригада строителей и т.д. и т.п.
  8. Наверняка, те кто работал на подобных установках подскажут еще парочку минусов.

Итоги.

Несмотря на гораздо меньшую стоимость оборудования, метод шнекового горизонтального бурения значительно уступает горизонтально-направленному бурению(ГНБ) по многим ключевым показателям. 

Невозможность проложить трубы под препятствиями где требуется параболическая траектория (реки, болота), небольшая длина проколов, продолжительность по времени, невозможность применения пластиковых труб и многое другое негативно влияет на популярность этого метода среди строителей. 

На фотографиях ниже можно видеть как ребята придают направление движению шнека загнав в песок колонну штанг и затем надев его на них. Вроде как получилось неплохо. 

В принципе, как вариант, можно сделать пилотку небольшой гнбшкой, а потом идти шнеком по штангам. Тогда может и получится парабола, и попадание в цель. Так же можно хорошенько смочить скважину бентонитом. Хотя пожалуй для шнека предпочтительнее сухой грунт. 

В общем, за неимением под рукой шнековой установки можно только догадываться и строить гипотезы. Безусловно, не оставляют равнодушным диаметры с которыми можно работать на шнеке, так как установка ГНБ для таких диаметров(1-1,5метра) потянет за миллион долларов.  

Ниже фотографии с одного из объектов.











Горизонтальное шнековое бурение: суть метода

Горизонтальное шнековое бурение (ГШБ) – это бестраншейный способ бурения, использующийся в стесненных условиях без возможности применения открытого способа прокладки скважины. Этот метод широко используется в различных отраслях промышленности и в гражданском строительстве.

Применение ГШБ

В современных городских условиях невозможно прокладывать и ремонтировать трубопроводы открытым траншейным способом, поэтому был разработан альтернативный метод – горизонтальное бурение. Это незаменимый способ бурения под железнодорожными путями, реками, под лесными массивами и т.п.

Разработка бестраншейного метода и введение высокотехнологичного оборудования позволило проводить большое количество сложных работ без вскрытия грунта, позволяя при этом минимизировать экономические расходы и время исполнения.

Горизонтальное бурение используется в следующих целях:

  • при прокладке и ремонте коммуникаций;
  • при строительстве и ремонте трубопроводов;
  • при ремонте канализационных систем;
  • при строительстве и ремонте систем теплоснабжения;
  • при сварке труб;
  • при монтаже водопроводов и канализации;
  • при санации трубопроводов.

Узнать подробнее о технологии бестраншейной прокладки труб можно здесь. О разновидностях, особенностях и эксплутации установок ГНБ читайте здесь.

Достоинства метода ГШБ

Шнековое бурение трубопроводов широко используется в наше время, ведь этот способ бурения позволяет быстро и качественно сделать всю работу без лишних затрат. Именно установки для горизонтального шнекового бурения позволяют выполнить сложные работы по прокладке скважин в городских и прочих стесненных условиях, при этом одновременно выполнив удаление породы и продавливание футляра, который стабилизирует скважину и предотвращает ее обвал.

Особенность подобных установок – наличие шнека, представляющего собой стальной сердечник со стержнем и стальной лентой, наваренной на сердечник под углом 35-60 градусов. В процессе работы разрушенные породы выводятся на поверхность при помощи шнека (по сути, это модернизированный винт Архимеда).

Преимущества горизонтального шнекового бурения:

  • сохранение поверхностного грунта, окружающей среды и инфраструктуры;
  • быстрая обработка грунта;
  • создание каналов разного диаметра и длины;
  • создание высокостабильной скважины;
  • предотвращение проседания грунта;
  • возможность работы с разными породами, даже насыпными и с металлическими отходами (кроме скал), при любых погодных условиях;
  • минимальные финансовые затраты.

Технология ГШБ

Технология горизонтально шнекового бурения отличается от других типов бурения методом удаления обработанной породы, который выводится из канала не жидкими веществами, а винтовой поверхностью шнека. К тому же, это позволяет самопроизвольно укрепить поверхность скважины.

В процессе бурения используется шнековое долото, имеющее спиральные и плоские лезвия. После установки устройства и начала буровых работ шнек начинает вращаться с поступательным усилием и постепенно размягчать грунт. Порода по мере разрушения выводится наружу и удаляется механическим путем.

Бурошнековое бурение относится к скоростным типам бурения, поэтому существует большое количество мобильных установок, позволяющих работать даже в самых невыгодных условиях. 

Перед проведением всех работ составляется смета на горизонтально шнековое бурение, в которой учитывают все этапы процесса, условия и их стоимость.

Этапы бурения

1. Подготовка площадки и геодезическое обследование: исследование грунта, его характеристик и параметров;
2. Разработка стартового (рабочего) и приемного котлована. К каждому котловану предъявляются одинаковые требования по безопасности. Материалы, использующиеся для оборудования котлованов, могут использоваться многократно. Параметры котлована зависят от проекта;

Чтобы соорудить котлован необходимо выполнить ряд работ: установить шпунт, разработать грунт, установить ребра жесткости для повышения надежности ограждения, залить бетонный упор, подготовить основание (насыпать песок, щебень и геотекстиль), смонтировать железобетонные плиты, установить заднюю упорную стенку на всю ширину котлована.

3. Сборка и установка оборудования. Вначале устанавливают рамы буровой установкию При этом ось рамы должна совпадать с осью бурения. Для разных условий используется установка ГШБ определенного типа, модели и конструкции, нарпимер, установка горизонтального шнекового бурения bor it d72;

4. Бурение скважины. 

Горизонтальное шнековое бурение предполагает использование управляемого и неуправляемого метода. Неуправляемый метод бурения заключается в одномоментном создании котлована и продавливании опорной трубы: вначале готовят трубу, внутри нее монтируют шнеки с буровой головкой, устанавливают рамы, шнеки соединяют с прессом и выставляют уровень бурения. 

Управляемый метод бурения – это изготовление скважины в 2 или 3 этапа. 1 этап – пилотное бурение (бурение с использованием дистанционного контроля для регулирования уровня и угла бурения). 2 этап – расширение пилотного котлована с одновременным протаскиванием опорной трубы (расширительную ступень соединяют с пилотной штангой, монтируют шнеки и стальную трубу и продолжают бурение по созданному направлению). 3 этап используется при необходимости постепенного расширения пилотной скважины (вначале производят расширение канала с инструментами промежуточного диаметра, затем увеличивают скважину на рабочий диаметр).

Бурение всегда производится с использованием буровой смеси. Гидро шнековое бурение предохраняет скважину от обвалов, охлаждает буровые головки, очищает канал от обломков инструментов, снижает сопротивление грунта.

Прочтите также:


←Вернуться

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о