Бурение пилотной скважины

Пилотные скважины необходимы для прокладки труб и коммуникаций под транспортными магистралями. Для таких работ применяют специальную технику — буровые установки. Бурение пилотной скважины выполняется машиной горизонтального бурения, специальными буровыми головками для построения пилотных скважин.

Задачи, которые решает способ горизонтального бурения

Бестраншейное строительство — это современная методика прокладки трубопроводов различного предназначения. С помощью горизонтально направленного бурения (ГНБ) строительные организации теперь имеют возможность уменьшить финансовые и трудовые затраты на 25-30%.

Прокладка трубопроводов под ж/д и автотранспортными путями прежними методами обычно подразумевает остановку транспортного потока через территорию проводки коммуникаций на довольно продолжительный период, что влечет за собой немалые бюджетные издержки и неудобства для населения. Сейчас же, единственный вариант провести такие работы без разного рода задержек, это выполнить обустройство коммуникативных сооружений по технологии бестраншейного строительства.

Плюсы методики ГНБ также и в следующем:

1. Нет надобности в задействовании большого количества рабочих; с таким же объемом работ справляется бригада из 4-5 человек.
2. Методом ГНБ можно прокладывать трубопроводы под водоемами.
3. При проведении работ способом горизонтального бурения не приходится разрушать благоустроенные участки и тратиться на их восстановление, не наносится вред окружающей природе.

Учитывая вышеперечисленные достоинства, можно уверенно сказать, что технология бестраншейного строительства, это уникальный способ обустройства коммуникаций из соображений рационального планирования и выгоды во всех аспектах.

Методика горизонтального бурения

Подготовительные работы 

Подготовительные работы перед бурением включают в себя изучение грунтов методом проведения геодезических изысканий, а также на предмет присутствия прочих подземных коммуникаций. После утверждения исполнительной документации, с точным указанием расположения будущего трубопровода, выполняется подготовка места для установки оборудования.

Необходимо расчистить и разровнять место для бурового комплекса. Ровная площадка должна быть площадью 100-150 м². В каждом случае может быть своя конкретика ситуации, к примеру, когда необходимо подготовить объездные пути, а в местах интенсивного движения оградить площадку предупреждающими обозначениями (ленты, дорожные знаки, забор). Под оборудование заякоривают опорную плиту посредством шнеков. После подготовки места под буровое оборудование приступают к установке машины и регулируют угол входа бура. Также необходимо наладить радиосвязь между операторами техники и руководителем работ.

В процессе осуществления прокола применяется бентонитовый раствор. Устройства для его приготовления располагают рядом с буровой машиной не далее 10 метров. Бентонитовым раствором укрепляют стенки канала; он также способствует удалению из скважины грунта. Лишний раствор утилизируется в предварительно подготовленные приямки на входе и выходе сквозного канала.

Оборудование и его характеристики 

Разработчики оборудования для ГНБ позаботились о максимальном снижении рисков аварийности этой техники. Технический комплекс для бурения включает в своем составе:

• машину ГНБ
• вспомогательные комплектующие
• локационную систему.

Система локации необходима, чтобы контролировать рабочий процесс и положение буровой лопатки, который находится под землей вне зоны видимости, исключить его столкновение с возможными преградами и предотвратить повреждение дорогостоящего бурового оборудования. На пульте локатора обрабатывается сигнал от передатчика, размещенного на корпусе бура. Если система локации отсутствует или она неисправна, тогда бестраншейные работы выполнять запрещается. 

Элементы и функциональные части машины ГНБ:

• кузов
• ходовая часть
• силовой агрегат
• буровой пилот ГНБ с породоразрушающей головкой
• насос подачи бурового раствора
• пульт управления.

Далее для протяжки трубопровода присоединяют риммер(расширитель). Главный показатель производительности установок ГНБ — тяговое усилие. К другим характеристикам буровых установок относятся:

• максимум длины канала, который способна проделать машина
• показатель сечения канала(расширение)
• расход бентонитового раствора в литрах за минуту
• максимальный радиус прогиба буровых штанг для обхода препятствий.

Все перечисленные факторы должны быть подобраны в соответствии с техническими условиями буровых работ к каждому определенному месту их проведения. К вспомогательным элементам относятся:

• расширители
• переходники
• соединительные скобы, вертлюги
• фиксаторы
• генераторы электричества
• насосное оборудование
• приборы освещения.

После завершения подготовительных работ, установки машины ГНБ и проверки всех узлов приступают к бурению стартовой скважины.

Как выполняется пилотная (лидерная) скважина

Показатель сечения проходного канала пилотной скважины обычно составляет 100 мм. Отношение начальной позиции головки бура к горизонту составляет, как правило, от 10 до 20° и по глубине погружения постоянно уменьшается. По достижению установленной глубины начинают горизонтальное бурение.

При помощи системы позиционирования руководитель в ходе работы вносит коррективы в прохождении наконечника бура в случаях, если он начинает отклоняться от заданной траектории.  Положение бура проверяется через каждые 2-3 метра в зависимости от типа грунта. Угол выхода бура также заранее рассчитывается и выполняется в строгом соответствии с расчетами.

Увеличение диаметра пилотной скважины

Пилотную скважину на следующем этапе расширяют: демонтируют бурильную головку и подсоединяют риммер. Его протягивают от выхода к входу канала. Для достижения нужного диаметра скважины протяжку выполняют от 2 до 5 раз и более. Иногда бурение приходится делать в тяжелых условиях (обилие помех, сложная структура почвы и т. п.). В таких случаях бурильные работы выполняются посредством применения соединительных скоб или вертлюг. При прохождении любых слоев грунта используется охлаждающая жидкость.

При планировании бурения руководитель работ должен предвидеть и такой немаловажный фактор, как осыпание грунта. Во избежание осложнений в процессе работ, перед началом протяжки труб, их требуется соединить в единую конструкцию. При неработающем оборудовании кольцевые расширители стыкуют со штангами, после чего коммуникацию стыкуют через вращающийся вертлюг. Для этого потребуются специальные переходные элементы. Расчеты производятся следующим образом: канал делают по диаметру больше на 25% от протягиваемого трубопровода, а когда он должен быть с теплоизоляцией, то диаметр канала делают на 50% больше.

Если внутри канала большие показатели давления почвы, тогда между стенками скважины и трубы пространство равномерно заполняют бентонитовым раствором. Затвердевший раствор исключит дальнейшую просадку грунта.

Прокладка трубопровода

Прокладку труб выполняют по методу ГНБ после расширения проходного канала. Протяжку трубопровода делают вместе с расширительным риммером. Коммуникацию крепят к расширителю с помощью соединительных скоб. Если это кабельная проводка, то через готовый канал предварительно протягивают проводник. Трубопроводная конструкция исполняет роль защитного кожуха, предотвращающего порчу кабелей.

Технология ГНБ позволяет наиболее экономно прокладывать коммуникации без устройства траншей. При этом снижаются не только трудовые и финансовые затраты, но и для проведения таких работ исключается необходимость в задержке или перенаправлении транспортных потоков.  

С помощью метода бурения пилотной скважины сокращается объем и срок работ по реконструкции или новой прокладке инженерных сетей. Работы можно проводить в любой сезон и в местах со сложными геофизическими условиями.