ГНБ при строительстве "Нового чуда света"

Эта история началась в конце прошлого века, когда ученные ОАЭ (Обьединенные Арабские Эмираты) принесли своему принцу шейху Мохаммеду бин Рашиду Аль Мактума печальную весть. В их королевстве заканчиваются запасы «черного золота» - нефти. Благодаря продажам которой и поддерживается их безбедное (а скорее даже богатое) существование в пустыне. Запасы должны полностью иссякнуть к 2016 году – и всем хана.

Принц срочно начинает искать выход - и находит его в виде толстых кошельков богатеньких туристов. Вот «золотая жила», которая может спасти «сказочное» королевство! Но береговая линия всего 72 км., а туристы любят поваляться на золотом песочке и поплескаться в лазурной водичке. Следовательно - нужно увеличить протяженность береговой линии.

Проявив дальновидность и рассудительность, шейх позвал знаменитых голландских инженеров (которые уже на 35% увеличили территорию своего государства, отбирая его у моря) и приказал построить острова в море.

Как оказалось, Аравийский залив - идеальное место для именно такого проекта. Неглубокий (макс.30м) и недлинный, он не позволяет возникнуть гигантским разрушительным волнам. Инженеры провели исследования, составили проект…

Рис. 1. Пальма Джумейра

И в августе 2001 году закипела работа невиданных размеров и стоимости, а сроки были поставлены перед строителями самые сжатые (нефть то заканчивается).

По требованию шейха в строительстве применяются только естественные материалы – камень и песок. Никакого бетона и металла – все должно выглядеть природно и естественно – как будто, так и было задумано матушкой природой.

Строительство первой Palm Jumeirah (Пальма Джумейра) сразу стало считаться самым масштабным строительством в мире. А всего было построено три острова-пальмы, архипелаг «Мир» и острова «Рыбки». В общей сложности благодаря этим мега-сооружениям береговая площадь ОАЭ увеличилась на 520 км. – совсем неплохо, не так ли? 

Только представьте себе песчаный пляж длиной 500 км - ну просто обалдеть можно!

А «Мир» так вообще представляет собой архипелаг из 300 частных островов каждый, размером от 2 до 8 га, и продаются они от $ 7 до $ 35 миллионов долларов за остров. (Один из них приобрел Девид Бекхем).

Небольшое описание масштаба строительства первого острова-пальмы.

Ученые подсчитали, что у оберегающего остров-пальму мола-волнореза в виде полумесяца, должны быть следующие характеристики: не менее 3 м над волнами, 11,5 км в длину и 200 м в ширину в поперечном сечении.

Компания-подрядчик Archirodon Overseas для строительства привлекла 9 барж, 15 буксиров, 7 земснарядов, 30 тяжелых наземных машин, и 10 плавучих кранов.

Реальная защита острова - внешняя броня, которая состоит из огромных валунов гранита весом до 6 тонн каждый! 5500000 кубометров были получены из 16 карьеров по всем Эмиратам – этого достаточно, чтобы построить 2 египетских пирамиды! Камни были сложены на баржах и сразу же отправлены на строительную площадку. Затем, плавающий ленточный конвейер, работая круглосуточно, сбрасывал 40000 тонн руды в день. Камни были отобраны по размеру и весу и расположены в специальном порядке - каждый камень должен помогать соседнему "блокировать" разрушающие морские силы. 

Рис. 2. Схема острова (стрелками обозначил проколы гнб)

После создания мола началось намывание песчаных островов (ствол и листья пальмы), на это ушло - 94 миллиона кубометров песка! Этого достаточно, чтобы засыпать всю Москву песком 1 м глубиной!

Причем песок из пустыни не подходил для строительства – слишком мелкий. Пришлось возить «морской» (грубый, плотный и устойчивый к воздействию волн) за 60 миль из нижней части Персидского залива. 

После того, как намытые острова были готовы, их уплотнили вибрирующими зондами, покатались тяжелой техникой, и в конце концов – через 8 месяцев был готов прочный фундамент для строительства нового города с населением 120 000 тыс. человек.

Если сложить строительные материалы, ушедшие на постройку в полосу шириной метр и высотой 2 метра – то этой стеной можно опоясать весь земной шар. И весь комплекс сооружений хорошо виден даже из космоса. Впечатляет – не так ли? Как ни крути - все эти мегасооружения явно тянут на звание "нового чуда света"!

И как Вы думаете, обошлось ли при такой замечательной стройке без горизонтально-направленного бурения?

Правильно! Без ГНБ - ну никак не обойтись!

Ведь только лишь на полумесяце Palm Jumeirah, предполагалось освоение 600 га земли – строительство около 1800 вилл-люкс, 7000 квартир и загородных домов, 30 международных отелей, яхт-клубов, магазинов и вспомогательной инфраструктуры. И естественно всем нужны инженерные коммуникации.

Этот раздел статьи опишет как сам проект и так и проблемы, возникшие перед строителями на пути осуществления направленного бурения.

ОПИСАНИЕ ПРОЕКТА

Трубы проходят на глубине 13-16 м ниже морского дна, а глубина до дна, как правило, в диапазоне от 7 м до 14м. Максимальная глубина 17 м.

Двенадцать трубопроводов около 800 метров длиной с диаметром 500мм каждый нужно проложить под дном залива. Не простая задача стала перед Подрядчиком – фирмой Al Naboodah Engineering Services.

Рис. 3. Строительства первого острова-пальмы

Геология и грунтовые условия.

Местная геология был сформирована в результате горячего засушливого климата и колебания уровня моря.

Поверхностные горизонты под капиллярным воздействием и естественным испарением состоят из эоловых отложений, состоящих из илистых мелкозернистых известковых песков.  Поверхностные отложения лежат на смешанных слоях известняка с вкраплениями кальцита, известковыми песчаниками, алевролитами и конгломератами на большой глубине. Пальма  Jumeriah находится в прибрежной зоне, где поверхностные отложения, как правило, относительно тонкие и обычно состоят из ракушечника, пылеватых песков, которые могут содержать случайные группы или песчаный ил.

Процесс бурения

Ничего сверхнового, но из-за возникших проблем времени ушло не мало..

Пробурили пилотку, расширили до 250мм., потом  460 мм, 660 мм и под конец 860 мм диаметром расширителя.

Получив с помощью специальных полимеров (присадок) в бентоните устойчивый канал, затянули в скважину 500мм рукав ПНД.

Буровое оборудование
Буровая установка - Vermeer Navigator D300x500 HDD с силой тяги в 136 т, и
крутящим моментом 67 500 Нм, плюс буровой насос с максимальной производительностью 1135 л / мин при 90 бар.

Буровые штанги - API премиум-класса S135 (диаметр 125 мм).

Рис. 4. Palm Jumeirah (Пальма Джумейра)

Система навигации.
Для ГНБ на таких больших глубинах использовалась магнитная система наведения Magnetics, RivCross, которая создает электрическое поле вокруг траектории отверстия. Система определяет расположение рулевого инструмента под толщей воды и песка.

ПРОБЛЕМЫ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Основными проблемами бурения гнб под водой было близкое расстояние между проколами, что могло привести к изменению почвенных условий (разрыхлению грунта) и соленые грунтовые воды. Они были успешно преодолены путем внесения изменений в методологию строительства с помощью установленных труб-рукавов.

Строительство восточного пересечения началось в середине февраля 2005 года.

Сроки установки скважин на восточном пересечении колебались от 11 дней до 41 дней.
Большая продолжительность была связана с трудностями в строительстве:

Ø      Слабый сигнал – потеря зонда. Штанги пришлось вынимать,  восстанавливать соединение и изолировать с помощью терморукава и липкой ленты.

Ø      Перебивание сигнала - во время пилотного бурения отверстия HDD1 земснаряд другого подрядчика ударил по160mm HDPE трубе чем вызвал разрыв в магнитной петле.

Ø      Бентонит возвращается - во время расширения скважины возникли проблемы в насосной части из-за недостаточной мощности насоса. Пришлось ждать покупки и установки более мощного насоса установленного на полумесяце.

Ø      Переработка бентонита – использованный бентонит повторно обрабатывался с помощью десендера (сепаратор песка), в него добавляли полимеры и использовали вновь.Если содержание песка в бентоните превышало 2%, смесь забраковывалась, и приготавливался новый буровой раствор.

Ø      Интенсивный износ фрезы - буровые работы застопорились на расстоянии одной или двух штанг до выхода в связи с «прихватом» расширителя во время рассверливания 460мм диаметром HDD3. Буровые работы пришлось свернуть и тянуть стержни обратно. После детального рассмотрения документов и буровых операций было установлено, что не было достаточного потока бентонита, в результате чего вышел из строя расширитель.

Ø    Обрыв в бурильной колонне - были два случая обрыва буровой колонны штанг. Первый обрыв колонны был вызван слишком высокой и / или слишком быстрой протяжкой без прокрутки.
      Второго обрыв произошел на креплении риммера из-за проведенных перед этим сварных работ, что ослабило металл.

Ø      Буровой раствор перемешался - при завершении 860mm расширения произошли
два гидроразрыва пласта. Было установлено, что произошло это из-за различной плотности грунтов. Буровой раствор быстро откачали. Пораженный участок был очищен и восстановлен.

Ø      Техника безопасности и охрана окружающей среды - сероводород в низких концентрациях, встречающийся во время начального обезвоживания, необходимого для снижения пусковой платформы ГНБ операций был до 35ppm и считалось, что его источником распад был микроорганизмов. Со временем газовые показания значительно снизились и не представляли никакой опасности для работников. Шлам бурового раствора(бентонита) в точках выхода и входа перерабатывался или откачивался и вывозился для захоронения.. Все операции были осуществлены с учетом безопасности окружающей среды. Травм или несчастных случаев не было.

ВЫВОДЫ.
При тщательном планировании и осуществлении, ГНБ работы могут быть успешно осуществлены даже в искусственно измененных грунтовых условиях и в грунтовых водах высокой минерализации.

Успешное применение HDD технологии на пальме Jumeriah является отличной рекламой метода ГНБ в прибрежных морских районах, где проложить трубы обычным способом невозможно.