Как работает ГНБ установка

У горизонтального направленного бурения ко всем плюсам сходных технологий добавляется еще одно существенное преимущество – трубопровод можно уложить по изогнутой в плане и профиле траектории. При прохождении трассы удается обойти действующие или брошенные коммуникации и другие подземные препятствия.

Принцип подбора и общее устройство техники

Буровую установку подбирают с учетом диаметра и протяженности трубопровода. Потенциальные возможности оборудования в этом отношении зависят от тяговой силы.

Градация ГНБ установок по силе тяги (в кН):

• Мини – до 100
• Миди – 100…400
• Макси – 400…2500
• Мега – свыше 2500

При определении нужных характеристик техники расчетное значение тягового усилия берут с коэффициентом запаса. Значения коэффициента находятся в диапазоне 1.5–2.5, конкретная цифра зависит от категории грунта по буримости. Для выбора оборудования можно воспользоваться эмпирическим правилом – тяговая сила, развиваемая установкой, должна превышать вес плети трубопровода как минимум в два раза.

Техника классов Мини, Миди и частично Макси в основном самоходная, передвигается обычно на съемных гусеничных шасси, реже на колесах. Гусеницы могут быть обрезинены, что позволяет не портить асфальт. Оператор руководит процессом бурения из закрытой кабины или с открытой площадки. Компактность ГНБ установок класса Мини упрощает работу в условиях сильно ограниченного пространства.

Оборудование класса Мега и частично Макси, а также рассчитанное на бурение из шахты или колодца, несамоходное. Буровая установка размещается на опорной раме, которая закрепляется анкерами на спланированном грунте. Большие буровые комплексы могут ставиться на трейлерный автоприцеп либо собираются из отдельных модулей, доставленных к месту работ в контейнере.

Последовательность прокладки трубопровода

В точках входа и выхода трубопровода отрывают стартовый и приемный котлован. ГНБ установка размещается на поверхности земли или в стартовом котловане, если это требуется для заглубления скважины.

Пилотное бурение

Буровая головка подсоединяется к установке гибкой приводной штангой, состоящей из отдельных звеньев. В ходе продвижения бура от стартового котлована к приемному идет наращивание звеньев. Обход подземных препятствий возможен в пределах, которые допускаются изгибом приводной штанги.

Вид и конструкцию буровой головки подбирают под категорию грунта. Направление движения контролируется с помощью локационной системы. В головку встроен зонд с передатчиком, информация с которого поступает на монитор. Оператор установки анализирует данные и вносит необходимые коррективы в траекторию движения. Процесс завершается выходом бура в намеченную точку в приемном котловане.

Расширение скважины

После пробуривания пилотной скважины производят замену бура на расширитель (риммер), который протягивают по буровому каналу в обратном направлении. По пути риммер срезает или скалывает и уплотняет грунт.

В зависимости от диаметра трубопровода потребуется одна или две проходки риммером. Окончательный диаметр скважины должен на 25–30% превосходить диаметр труб, это гарантирует от заклинивания трубопровода.

Протягивание трубопровода

После окончательного расширения к риммеру подсоединяется заранее собранная плеть трубопровода. Приводная штанга крепится за установленный на конце плети оголовок с вертлюгом.

Буровая установка затягивает трубопровод в скважину, работа ведется без остановок и перерывов, чтобы не допустить заклинивания. Вертлюг отсекает передачу вращения с риммера и приводной штанги на трубопровод. Сила тяги не должна превышать максимального значения, рассчитанного на основании прочности трубы.

Подача бурового раствора

На всех этапах в скважину под давлением подается бентонитовый буровой раствор. Состав и свойства раствора зависят от категории грунта.

Назначение бурового раствора:

• Разрушение породы
• Вынос на поверхность шлама
• Смазка и охлаждение инструмента
• Предотвращение налипания грунта на инструмент
• Укрепление стенок скважины
• Снижение трения при протяжке трубопровода

Если средняя температура в течение суток опускается ниже +5 °C или прокладка трубопровода ведется в вечной мерзлоте, оборудование для приготовления и подачи раствора утепляют. При падении температуры ниже –20 °C работы отменяются.

Условия применения, недостатки технологии

Методом ГНБ можно прокладывать трубопроводы практически в любых грунтах, от песчаных и глинистых до скальных. Недостаточную эффективность технология показывает лишь в обводненных и сыпучих грунтах, с содержанием булыжников или гравия, карстовых пустотах, грунтах техногенного происхождения с обломками ЖБИ или металла. В этом случае бурение сталкивается со сложностями либо вовсе не представляется невозможным.

Нарушение правил проведения буровых работ или неудовлетворительные результаты инженерных изысканий ведут к обрушению стенок скважины, что чревато поломкой или потерей буровой головки с приводной штангой. При нехватке силы тяги буровой установки, недостаточном расширении или обвале стенок скважины трубопровод может заклинить. Определенный риск связан с возможностью прорыва бурового раствора на поверхность земли через трещины и разломы в грунте или вследствие чрезмерно высокого давления.