Оборудование для горизонтального бурения


Технология горизонтально-направленного бурения (ГНБ)

Наклонно-горизонтальное бурение – технология бурения скважин, пространственное положение которых отклоняется от вертикальной линии по любому направлению, вплоть до полного горизонтального расположения. Наклонными принято считать скважины, которые отклоняются от вертикали больше, чем на 2 градуса.

Процесс горизонтально-наклонного бурения

Наклонно-направленное бурение выполняется с помощью специальной конструкции буровой штанги и головки с гибким соединением, что позволяет изменять направление движения бура внутри грунта, в процессе работы.

Назначение и преимущество технологии ГНБ

В промышленности наклонное бурение скважин востребовано в нефте-газовой сфере, в строительстве, также метод широко применяется для создания подземных коммуникаций.

Наклонно направленное бурение применяется для выполнения таких работ:

  • Создания скважин для добычи нефти и газа;
  • Бурение для добычи полезных ископаемых;
  • Прокладки труб водоснабжения и канализации;
  • Прокладки коммуникаций газоснабжения;
  • Монтажа нефтепроводов и газопроводов;
  • Обустройства кабельных магистралей.

На сегодняшний день, наклонно направленное бурение является наиболее экономичным способом создания подземных коммуникаций и выполнения любых подземных работ. Наклонно направленное бурение, в сравнении с рытьем траншей своими руками, обладает следующими преимуществами:

  • Минимизация затрат времени и финансовых средств.
  • Возможность прокладки коммуникаций без разрушения асфальтового покрытия.
  • Бурение скважин (как нормальных, так и мини — на небольшую глубину) может осуществляться под водоемами, транспортными путями и в местах, где запрещены наземные строительные работы.
  • Работы могут выполняться мини бригадой из 3-5 человек.

к меню ↑

Применяемое оборудование для ГНБ

Оборудование для горизонтального бурения можно условно разделить на несколько видов: машина для ГНБ, локационная система для ГНБ, вспомогательные устройства – буровые вертлюги, скобы, фиксаторы.

Применение локационной системы при ГНБ

Локационная система для ГНБ. Без наличия такой системы невозможно в полной мере контролировать наклонно направленное бурение, так как в процессе работы бур находится вне зоны видимости.

Чтобы бурение не привело к непредсказуемым последствиям (разрушение существующей прокладки коммуникаций, поломка оборудования из-за подземных преград), и для того, чтобы в полной мере контролировать точность бурения скважины, используется специальная геолокационная система.

Такое устройство состоит из двух основных частей: мини зонд, который устанавливается на буровую головку, и аппарат для отслеживания его показателей. Когда осуществляется наклонно направленное бурение, этой системой управляет оператор, который считывает всю информацию, поступающую с мини зонда, и на её основе корректирует процесс бурения.

Применение мини зонда является незаменимой частью процесса ГНБ.

Буровая машина. Наклонно направленное бурение выполняется дорогостоящим профессиональным оборудованием. Промышленные машины для ГНБ имеют рамные конструкции: они состоят из кузова, двигателя, работающего на дизельном топливе, и ходовой части. В свою очередь функциональная часть имеет следующие элементы: буровой лафет, гидростанция с шлангом для подачи воды, и панель для управления процессом.

Классификация буровых установок выполняется в зависимости от граничного усилия протяжки, которое измеряется в тоннах. Помимо этого, ключевыми характеристиками любой установки являются максимально возможные диаметр и длина бурения.

Вторичными факторами, на которые необходимо обращать внимание при выборе устройства для бурения скважины и прокладки труб, являются показатели расхода бетонита (л\мин), и радиус изгиба буровых штанг – он влияет на возможность изменять направление бурения по ходу работы.

Читайте также: как правильно осуществляется бурение скважин под сваи?

Также можно выделить технологию горизонтально шнекового бурения, которое выполняется с помощью достаточно простых буровых установок, состоящих из буровой головы, штанги, двигателя, и каркаса, который соединяет их в один механизм.

В сравнении с промышленными буровыми машинами, такая конструкция обладает мини размерами. К тому же она достаточно проста в управлении – после краткого вводного курса, бурение может быть выполнено своими руками кем угодно.

Буровая установка для горизонтально-наклонного бурения

Вспомогательные устройства. К этой категории относятся все элементы фиксации для прокладки ПВХ обсадных труб, переходники, расширители, насосы для откачивания излишков бетонита, электрогенераторы, системы освещения и инструмент устранения аварийных ситуаций. к меню ↑

Этапы ГНБ

Перед тем как начать бурение горизонтальных скважин необходимо выполнить следующие подготовительные работы:

  1. Уточняется расположение подземных коммуникаций, которые расположены в пределах участка, где будет выполняться ГНБ. Места существующих коммуникаций – трубопроводы, кабельные линии, должны быть отмечены опознавательными знаками.
  2. Исходя из особенностей грунта, и других важных факторов, выбирается оптимальная трасса прокладки.
  3. Подготавливается площадка для буровой установки (уравнение грунта, создание освещения), и пути подъезда к ней.
  4. Буровая машина занимает исходную позицию, на площадку доставляется необходимое количество бентонита (раствора для укрепления скважины), и буровых штанг.

Выполняется бурение пилотной скважины (мини тоннеля, диаметром до 100 мм). Изначально процесс бурения наклонных и горизонтальных скважин начинается под углом в 10-20 градусов, который, в процессе выхода на заданную глубину, корректируется к нужным показателям.

В процессе ГНБ изменение движения бура возможно во всех плоскостях. Чем ближе бурильная головка находится к точке выхода, тем сильнее бур направляется вверх, для того чтобы на выходе из грунта скважина получила необходимый угол.

Схематическое изображение траектории выработки при ГНБ

Технология горизонтально направленного бурения требует использования специальных устройств для мониторинга процесса, которые отслеживают местоположение бура под землей, и дают возможность точно определить глубину его заглубления в почву.

Для того чтобы расширить скважину, буровая головка своими руками заменяется на ример (специальное устройство для расширения), после чего на буровой машине включается режим обратных оборотов, и выполняется обратное движение римера, по направлению от точки выхода скважины, до буровой установки.

Количество проходов, необходимых для выполнения расширения скважины до нужного диаметра, может колебаться от 1 до 3. Это зависит от особенностей грунта и от того, какое устройство бурения используется. Если для расширения необходимо несколько проходок, то римеры последовательно меняются на устройства большего диаметра.

Прокладка труб выполняется с применением системы вертлюг и скоб, которые подсоединяются к трубе, и выполняют функцию креплений и фиксаторов, с помощью которых происходит затягивания труб в скважину.

Для фиксации труб вертлюгом на её край монтируется специальный скважинный оголовок, к которому присоединяется буровая колонна. В мелкогабаритных скважинах, обсадка которых выполняется полимерными трубами с небольшим весом, прокладки могут выполняться своими руками, в противном случае – усилие для затягивания труб придает буровая машина.

После того как труба смонтирована нужным образом, она отсоединяется от буровой колонны, после чего процесс ГНБ можно считать законченным.

Схематическое изображение пролегания трубопровода при ГНБ

Когда все этапы бурения наклонных и горизонтальных скважин завершены - осуществляется свертывание буровой установки и уборка рабочей площадки.

Метод наклонно направленного бурения подразумевает необходимость обязательного использования бетонита. Бентонит – это специальный раствор, который применяется для укрепления стенок скважины, так как риск обвалов грунта при ГНБ достаточно большой. Также бетонит уменьшает трение бура и улучшает процесс извлечение выбуренной почвы наружу.

Бентонит во много определяет эффективность всего процесса бурения, так как раствор плохого качества, который не будет обладать необходимыми промывочными свойствами, будет являться причиной дополнительных временных затрат, необходимых для очистки скважины от грунта.

Так как в процессе ГНБ используется большое количество бентонитного раствора, на входе и выходе в скважину могут скапливаться его излишки, которые, после завершения бурения, нужно извлечь своими руками, либо откачать с помощью насоса. Все остатки бетонита необходимо утилизировать.

Существуют определенные ограничения, которые препятствуют применению ГНБ:

  • Подземные препятствия могут стать причиной невозможности продолжения ГНБ;
  • Ограниченный изгиб буровых штанг для ГНБ не дает возможность выполнять короткие и неглубокие изменения направления скважины (до 5 м);
  • Наклонно направленное бурение не может осуществляться в монолитных скальных породах, либо в грунтах, с высокой концентрацией валунов.

к меню ↑

Описание технологии ГНБ (видео)

 Главная страница » Виды бурения

byreniepro.ru

Технология горизонтального бурения: описание процесса

Горизонтально-наклонным бурением называется процесс закладки труб без рытья траншей. Такой способ прокладки труб и других коммуникаций выполняется под автомагистралями и железными дорогами, что дает возможность сохранить целостность сооружений. Чтобы реализовать такую технологию, понадобится специальная установка для горизонтального бурения.

Зачем бурить горизонтальным методом

Технология горизонтально-направленного бурения ГНБ пользуется огромным спросом, что связано зачастую с большими возможностями экономии. Причем экономия составляет 2,5-3 раза, по сравнению с вертикальной технологией выкапывания траншей. Рассматриваемая технология применяется для прокладки труб, которые впоследствии будут служить защитной оболочкой для силовых и телефонных кабелей. Прокладываемые трубы называются канализационными, в которых укладываются провода электрические, телефонные и опто-волоконные.

Горизонтальный метод также пользуется спросом для закладки трубопроводов, по которым транспортируется питьевая вода, сливаются канализационные и ливневые стоки. Применение данной технологии обеспечивает сохранность природного ландшафта, что также является весомым плюсом.

Дополнительными достоинствами рассматриваемой технологии бурения канализации являются:

  1. Пониженные финансовые расходы на труд, так как вся работа выполняется за счет специализированной техники. Человеческий фактор присутствует только при управлении этой техникой.
  2. Прокладка и сооружение трубопровода не только под такими конструкциями, как магистрали и железнодорожные пути, но еще и под водоемами, например, через устье реки.
  3. Минимальное количество работников. В зависимости от протяженности трассы, для сооружения трубопровода требуется бригада из 3-5 человек.

Принимая решение о проведении ГНБ для сооружения канализации, заказчик получает выгоду в виде хорошей экономии.

Как происходит бурение горизонтальным способом — оборудование

Для горизонтально-направленного бурения применяется следующая техника:

  1. Бур для выполнения горизонтального бурения — это основная машина.
  2. Локационные бурильные системы — контрольная аппаратура.
  3. Дополнительное оборудование и комплектующие.

При бурении важно обеспечить контроль над бурильной машиной, поэтому для таких целей применяются локационные системы. Эти системы играют важную роль, так как бур при работе расположен в почве за пределами контролируемой визуально зоны. За счет локационных систем исключается столкновение бура с разными преградами, например, камни или прочие виды коммуникаций.

Основу такой системы представляет мини-зонд, отслеживающий геолокацию при бурении. Зонд крепится к головке бура, и вся информация от устройства поступает на пульт оператора, которые управляет механизмом. Установка ГНБ — это профессиональный вид оборудования, которое имеет сложную конструкцию, а также высокую стоимость. Основу установки представляют следующие конструктивные детали:

  • кузов;
  • мотор;
  • ходовая часть.

Рассмотрим функциональную часть установки.

Конструктивные составляющие бурильной установки

Горизонтальная бурильная установка для прокладки коммуникаций состоит из трех основных частей или разделов:

  1. Бур — основное устройство, которое делает траншею под землей для последующей закладки трубопровода.
  2. Шланг для подачи воды на бур — это система охлаждения, так как в процессе работы бура происходит нагревание металла. Чтобы продлить срок службы режущих зубьев, при бурении на них подается вода.
  3. Панель управления — представлена в виде пульта.

Это основные элементы рабочего устройства, которые выполняют горизонтальное бурение.

Такие установки классифицируют по критериям граничного усилия протяжки, которые имеют отличительные показатели:

  • сечения отверстия;
  • длины канала;
  • расхода бентонита;
  • радиус изгиба буровых штанг.

Все эти показатели являются главной характеристикой установок. Наиболее важным критерием является радиус изгиба, который характеризует возможности установки обходить разные виды препятствий. Из второстепенного оборудования, без которого невозможно получить траншею горизонтального типа, относятся:

  1. Фиксаторы и переходники — применяются для сооружения необходимой длины трубопровода.
  2. Расширители — используются в зависимости от необходимости получения канала соответствующего диаметра.
  3. Насосное оборудование — обеспечивает подачу воды на установку.
  4. Генераторы — для бесперебойной работы установки.
  5. Осветительные приборы.

Перед тем, как начинать процесс бурения, нужно правильно подойти к выбору бурильной установки. На основании всех вышеизложенных факторов происходит выбор подходящей установки и комплектующих.

Начинаем бурение — важные этапы подготовки

Горизонтальное бурение, выполняемое своими руками, подразумевает проделывание прокола с использованием профессионального оборудования. Прежде чем приступать к проделыванию канала под дорогой или ж/д путями, следует подготовиться к данному процессу. Для получения пробуриваемого отверстия требуется выровнять площадку, на которой будет размещено оборудование.

Размер площадки, на которой будет размещаться установка, должен быть не менее 10х15 м. Площадка делается именно в месте планируемого прокола под дорогой. Только после того, как площадка необходимого размера будет подготовлена, можно перевозить соответствующее оборудование и аппаратуру.

После размещения оборудования проводится процедура установки якоря, что реализуется при помощи шнеков. После процедуры якорения осуществляется процесс регулировки угла входа бура в землю.

Предварительно требуется также подготовить установку, которая подготавливает бентонитовый раствор. Этот раствор замешивает спецмашина, которая должна быть размещена рядом с буровым механизмом. Расстояние между этими аппаратами должно быть не меньше 10 метров. Раствор бентонита применяется для того, чтобы укрепить стенки скважины, а также для устранения земли из буримого канала.

К подготовительному процессу также относятся следующие мероприятия:

  1. Обустройство специальных приямков на входе и выходе канала. В эти колодцы будет перемещаться избыточное количество раствора.
  2. Определить наличие подземных коммуникаций, которые не должны быть задеты буровой установкой.
  3. Изучить характер грунта, на основании чего будет принято решение выбора оптимальной трассы для бурения.
  4. Настроить связь между прорабом и оператором техники.

От этапа подготовки зависит, как пойдет сам процесс, поэтому к данному мероприятию нужно отнестись с особой важностью. При бурении соблюдается техника безопасности, от которой зависит здоровье и жизнь работников.

Пилотная скважина — что это и зачем

Когда этап подготовки пройден, можно начинать горизонтальное бурение своими руками. Первоначально проводится бурение пилотной скважины, диаметр отверстия которой составляет 10 см. Проделывание пилотной скважины — это тренировочное отверстие, на основании которого определяется исправность работы всех систем, а также оценивается эффективность движения бура.

Если не будет проведен процесс пилотной скважины, то приступать к горизонтальному бурению запрещается. Первоначальная позиция бура располагается под углом 10-20 градусов к земле (наклонное бурение). Данный угол уменьшается в зависимости от необходимой глубины погружения бура. Как только необходимая глубина буровой установки будет достигнута, начинается непосредственный процесс бурения в горизонтальном направлении. Направление перемещения бура регулируется и корректируется оператором на основании геолокационных данных.

Через последующие 3 метра перемещения бура производится проверка его положения при помощи системы позиционирования. После прохода заданной точки, бур перемещается вверх к выходу. Выход бура должен быть предварительно рассчитан, а на этом месте нужно подготовить площадку. Размер площадки меньше, чем со стороны размещения установки, но она должна быть подготовлена.

Расширение канала — завершающий этап

Как только проделывание пилотного канала готово, нужно приступать к процедуре его расширения. Бурильная головка демонтируется, и вместо нее нужно установить риммер. Это важный конструктивный элемент установки, который применяется для прокладки трубопровода горизонтальным методом. Это устройство служит для расширения пилотного канала.

Риммер способствует увеличению диаметра канала в обратном пути, то есть, от выхода к входу.

В зависимости от поставленной задачи получения диаметра отверстия, увеличение размера канала может происходить несколько раз.

Увеличение размера скважины проводится до того, как будут заложены коммуникации. В процессе выполнения работ обязательно нужно контролировать, чтобы на бур подавалась охлаждающая жидкость. Перебои с подачей охлаждающей жидкости приведут к перегреву установки, и выходу из строя геолокационной аппаратуры.

Прокладка трубопровода

Теперь рассмотрим, что представляет собой способ прокладки труб в подготовленное отверстие. Для этого используются вертлюги и скобы, которые крепятся к трубе. Именно эти элементы являются основой крепления и фиксации трубопровода, за счет которых затягивается труба в канал.

Чтобы зафиксировать трубу при помощи вертлюга, на ее начало фиксируется специальный оголовок. К этому оголовку крепятся буровые колонны. Если скважина малогабаритная, в которую планируется затянуть полимерные трубы, то затяжка выполняется своими руками или с применением усилий буровых машин. Как только труба будет затянута внутрь канала, процесс ГБ можно считать завершенным.

Прокол горизонтального типа — это ответственное мероприятие, которое следует продумать от начала и до конца. Первоначально подготавливается проект, на основании которого выбирается оптимальное место. Только после того, как будет готов проект, можно приступать к реализации процесса.

Важные моменты при бурении

При проделывании скважины нужно учитывать такой фактор, как осыпание грунта. В канал могут затягиваться как пластиковые, так и стальные трубы. Только важно учесть при этом один критерий, что пластик может укладываться под изгибом, например, при проколе под водоемом, а металлические трубопроводы нужно укладывать только в исключительно горизонтальном направлении.

При протягивании труб в скважину, их следует соединить. Причем соединение должно быть максимально надежным, иначе впоследствии не избежать проблем с канализацией. Стыковка со штангами кольцевого расширителя выполняется при выключенном оборудовании. Через вертлюг, который вращается, проводится стыкование коммуникаций. Для стыкования применяются специальные переходники.

Канал должен быть на 25% больше размера прокладываемого в нем трубопровода. Если планируется прокладка трубы с теплоизоляционными материалами, тогда канал нужно расширить на 50%.

Если давление в канале большое, тогда раствор бентонита распределяется равномерно, заполняя тем самым пространство между наружными стенками труб и внутренней частью канала. После застывания раствора полностью исключается вероятность просадки почвы.

Если нужно пробурить канал через дорогу дома

Горизонтальное бурение подразумевает применения специализированных машин, но что делать, когда нужно проложить трубу (водопровод или коммуникации) к частному дому через дорогу с асфальтным покрытием. Здесь есть два варианта разрешения ситуации— вызвать бригаду, которая сделает канал в считанные часы или соорудить установку своими руками. Многие выбирают первый способ, но и второй метод также можно реализовать самостоятельно.

Чтобы изготовить установку самостоятельно, понадобятся необходимые материалы в виде труб. Принцип изготовления буровой установки своими руками следующий:

  1. Берем стальную трубу, длина которой должна быть не меньше половины расстояния дороги, через которую планируется проложить трубопровод.
  2. На оголовке трубы делаются зубья. Причем не обязательно, чтобы зубья были острыми, достаточно их просто нарезать болгаркой.
  3. На втором конце трубы делаются два сквозных отверстия, в которые устанавливается металлический пруток или арматура. Важно понимать, что чем больше размер прутков, тем меньше сил придется приложить.
  4. За арматуру на другом конце трубы следует браться руками, и вращать в одном направлении для перемещения устройства. Это достаточно сложно, поэтому вместо рук, применяется мощный электромотор или бензиновый двигатель. Для соединения мотора с трубой, нужно сделать редуктор для понижения оборотов.

Такое ручное сверление отверстия под дорогой потребует немало сил, однако вы сэкономите на вызове специализированной бригады.

Рекомендуется трубу использовать такой длины, как расстояние между дорогой. Если брать трубу в половину размера дороги, то состыковать два отверстия будет проблематично.

Пробурить канал под дорогой в домашних условиях не представляет никаких трудностей, за исключением физических. В остальном — это вполне реально, и при этом не понадобится разрушать асфальтное покрытие, за восстановление которого также придется заплатить.

Прибегая к проведению сверления канала под землей, важно помнить о технике безопасности, особенно, если планируется применять установку, соединенную с электромотором. Если хотите пробурить канал вручную, то помощь, как минимум двух силачей, будет кстати.

В завершении стоит отметить, что в домашних условиях пробурить канал можно и вручную, используя для этого саперскую лопатку, но при этом потребуется затратить немало сил и времени. Если и возникла такая потребность, то нужно оценить свои возможности, и только после принимать правильное решение. Каким бы не было это решение, но стоит попытаться самостоятельно сделать канал через дорогу, особенно если ее ширина не превышает 10 метров. Чем меньше ширина дороги, тем проще будет справиться самостоятельно. При вызове спецтехники придется заплатить за работу, и не важно, сколько метров нужно бурить — 5 или 20.

gidpotrubam.ru

Обзор рынка установок горизонтально-направленного бурения

Прокольное дело

Текущие показатели продаж на мировом рынке техники горизонтально-направленного бурения (ГНБ) на фоне общего спада в строительном секторе демонстрируют положительную динамику и дают хороший повод для долгосрочного оптимизма. Мнения о состоянии российского сегмента не так однозначны. Некоторые специалисты говорят о непростых временах, от других можно услышать о растущем объеме заказов.

Это относительно новое направление, с одной стороны, притягивает новых игроков, с другой – приводит к росту конкуренции. При этом заказчик, выбирая подрядчика, не всегда имеет возможность достоверно оценить его реальную квалификацию. Компании-новички могут купить сильно подержанное оборудование по доступной цене, но они не способны заодно приобрести необходимый опыт. Чтобы быстро зайти на рынок, такие подрядчики подают заявки с ценой ниже рыночной и выигрывают у тех, кто знает, как правильно эксплуатировать эту технику. Наряду с этим есть тенденция, когда уже состоявшиеся компании монополизируют наиболее привлекательные ниши. Как правило, это заказы на переходы повышенной сложности, которые имеют значительную длину и большой диаметр скважины.

Несмотря на взлеты и падения, широкий спектр применения (от прокладки систем водоснабжения и канализации, электрокабелей, волоконно-оптических линий связи до бурения скважин на нефть и газ) позволяет специалистам в этой сфере не только чувствовать себя на плаву, но и с уверенностью смотреть в будущее в ожидании наступления «золотого века» бестраншейной прокладки. Существующие подземные коммуникации рано или поздно перестают удовлетворять потребности эксплуатирующих организаций и тогда требуют расширения, модернизации или ремонта. Для этих целей метод ГНБ считается наиболее приемлемым и экономически рентабельным. Тем более что эта технология распространяется с каждым годом все шире. Многие организации на своем опыте уже убедились, что, например, прокладка кабеля с помощью ГНБ позволяет существенно снизить затраты за счет уменьшения объемов земляных работ и рекультивации, а также сократить сроки исполнения проектов.

К неудобствам можно отнести необходимость утилизации отработанного бурового раствора, который приходится удалять с рабочей площадки с помощью специализированной техники. Использование системы очистки облегчает задачу сохранения окружающей среды, но не решает ее полностью, так как при этом все равно нужно вывозить образующийся шлам. Что касается номенклатуры, можно отметить постепенное увеличение на российском рынке доли комплексов ГНБ «макси» и «мега», в том числе за счет использования данного типа оборудования для добычи сверхвязкой нефти. Количество мини-установок составляет сейчас примерно 50% от общего объема находящихся в эксплуатации машин. Результаты опросов показывают, что профильные специалисты при выборе установок ГНБ оценивают прежде всего уровень качества, наличие сервиса, технической поддержки, сроки поставки расходных материалов и стоимость владения. Для справки: в 2016 г. в мире было произведено и реализовано более 2400 установок ГНБ.

Персоналии рынка

Одними из наиболее надежных в эксплуатации считаются комплексы ГНБ производства компании Vermeer, которая представила свою первую установку для горизонтального направленного бурения в 1991 г. К концу 1990-х линейка Navigator завоевала лидирующее положение на мировом рынке. Одна из последних разработок компании – компактная установка горизонтально-направленного бурения для коммунального хозяйства Vermeer D10x15 S3 Navigator с 60-сильным двигателем Deutz – имеет скорость движения каретки 63,4 м/мин, что на 11% выше по сравнению с предшествующей моделью. Установка отличается пониженным уровнем эксплуатационного шума. Специалисты Vermeer оптимизировали мощность, которая выросла на 36%, усилие продавливания увеличилось до 44,5 кН. Максимальный крутящий момент вырос до 2034 Н.м, скорость вращения шпинделя – до 220 об/мин. Все эти улучшения направлены на то, чтобы помочь подрядчикам, занимающимся прокладкой коммуникаций, проходить большее расстояние за рабочую смену. Установка D10x15 S3, имеющая длину 3,8 м, обладает одними из самых малых в своем классе габаритными размерами, поэтому при работе на проезжей части не блокирует движение транспорта. Сочетание низкого уровня шума и компактных размеров буровой установки D10x15 S3, а также малый допустимый радиус изгиба буровых штанг делают ее подходящей для проходки коротких (от бордюра до здания) скважин для прокладки волоконно-оптических линий связи и других инженерных коммуникаций. Так же, как и на других моделях линейки S3 изделий корпорации Vermeer, на установке D10x15 S3 установлен интерактивный полноцветный сенсорный дисплей DigiTrak Aurora. На экран Aurora в режиме реального времени в легкочитаемом виде выводятся сведения о местонахождении буровой головки. Установка D10x15 – это последняя модель из линейки установок ГНБ Vermeer S3 Navigator, в которую входят установки D20x22 S3, D23x30 S3, D24x40 S3, D40x55 S3 и D60x90 S3 для прокладки коммуникаций и установки ГНБ в классе «макси» D100x140 S3 и D220x300 S3 для проектов по прокладке трубопроводов.

Компания Ditch Witch представила свой вариант компактной установки горизонтально-направленного бурения – JT10. Оборудованная дизельным двигателем Deutz мощностью 66 л.с. (49 кВт), JT10 относится к одной из самых мощных в своем классе. С усилием обратной тяги 44 кН и высокопроизводительным буровым насосом оператор сможет применять расширители большего диаметра даже на малых работах. Сегодня операторы сталкиваются со все более сложными условиями эксплуатации, особенно это касается компактных стройплощадок в городской черте. По заявлению производителя, при создании JT10 новые требования были учтены.

Еще одна новинка того же производителя – это установка Ditch Witch JT40 со 160-сильным двигателем Cummins Tier 4. В созданной с учетом пожеланий клиентов Ditch Witch JT40 реализованы запатентованные решения для оптимизации рабочих характеристик, производительности и комфортных условий труда оператора. Компактная, мощная машина с максимальным тяговым усилием 178 кН оборудована кассетой увеличенной емкости для штанг и имеет массу 9300 кг. Максимальный крутящий момент – 7460 Н.м.

Недавно было объявлено о выпуске вакуумного экскаватора MV800, разработанного компанией Ditch Witch специально для уборки на площадках горизонтально-направленного бурения. Вакуумный экскаватор MV800 приводится в действие бензиновым двигателем Briggs & Stratton мощностью 31 л.с. (23,1 кВт) с электрическим стартером. Система фильтрации MV800 включает встроенную камеру для удаления загрязнений. Бак для грунта имеет объем 3028 л. Функция обратного потока и гидравлический лючок предназначены для выгрузки грунта из бака. Вакуумный экскаватор MV800 может также оснащаться дополнительной системой подачи воды с баком объемом 379 л и системой регулировки давления в диапазоне до 207 бар для извлечения мягкого грунта, например, из подземных коммуникаций. Органы управления расположены безопасно, со стороны тротуара, и позволяют одному человеку управлять всеми функциями машины. Система MV800 полностью размещается на адаптированном прицепе с максимальной разрешенной массой 6350 кг.

Компания Universal HDD считается одним из лидеров по разработке и производству оборудования для горизонтально-направленного бурения. В 2016 г. были введены в строй новые и модернизированные буровые установки: UNI 23x36, 80x100 UNI и UNI 250x400. При изготовлении этих ГНБ применяются самые передовые технологии в отрасли, но вместе с этим сохраняется простой дизайн, обеспечиваются высокая производительность и надежность.

Приоритетом для компании Prime Drilling является качество продукции, которая конструируется, производится и собирается в г. Венден (Германия) с 1999 г. Модульная концепция предоставляет клиенту свободу выбора силы тяги и крутящего момента для буровой установки, которая производится по индивидуальному заказу с учетом пожеланий клиента. Сейчас в мире успешно эксплуатируется более 150 буровых установок Prime Drilling с силой тяги от 300 до 1000 кН. Они позволяют пробурить скважины длиной до 1200 м и диаметром до 1200 мм. Сервисная поддержка осуществляется в режиме 24 часа/ 7дней в неделю. Кроме этого компанией предлагается стандартное и дополнительное оборудование, такое как кран для поднятия бурильных труб, механизм подачи бурильных труб, манипулятор, система контроля параметров бурения, бурильные трубы, расширители, вертлюги, насосные и смесительные узлы, измерительное оборудование и другие необходимые аксессуары для ГНБ. Особенностью компактных установок Prime Drilling является наличие бортового насоса PD-X.1.000-C для экономии места и времени транспортировки, а также обеспечения большей гибкости.

Китайские производители традиционно могут предложить значительно более низкую цену на свою продукцию, но при этом техника ГНБ, поставляемая из Китая, далеко не всегда соответствует мировым стандартам качества. Новинка от Forward (КНР) – миди-установка ГНБ RX33x120 – оснащена двигателем мощностью 176 кВт. Основное назначение по замыслу изготовителей – это строительство водопроводов, канализационных коллекторов, тепловых сетей, газопроводов, нефтепроводов, а также прокладка футляров для кабелей связи и электрокабелей в городских и полевых условиях. Основные характеристики комплекса: усилие тяги – до 330 кН, крутящий момент на низкой передаче – до 14 000 Н.м, максимальная скорость вращения – 180 об/мин и скорость подачи – 42 м/мин.

Проблемы развития

Развитие телекоммуникационных сетей и волоконно-оптических линий связи создает потребности в компактных установках ГНБ для города. С увеличением объема работ объем инвестиций в такую технику тоже растет. Подрядчики хотят работать на небольших, маневренных и в то же время достаточно мощных установках. Плотная застройка городов и развитие их инфраструктуры делает прокладку коммуникаций методом ГНБ все более актуальной, потому что открытый способ прокладки не всегда доступен.

Если говорить об использовании технологии ГНБ в нефтегазовом секторе, то большое количество оставшихся от СССР переходов различного назначения, в том числе магистральные нефте- и газопроводы, построенные открытым траншейным способом, вырабатывают свой ресурс и требуют замены. Таким образом, потенциал рынка подземной инфраструктуры практически безграничен. На вопрос, какие трудности приходится преодолевать специалистам горизонтально-направленного бурения, наверное, найдется много эмоциональных ответов. Одной из проблем можно считать надлежащий объем инженерных изысканий и проектирования. Бóльшая часть ошибок, проявляющихся на стадии строительства, является следствием неполноты исходных данных, недостатка достоверной информации о состоянии подземного пространства и неточностей в проектной документации.

К особенностям работы в нефтегазовой отрасли и с госкомпаниями можно отнести то, что каждый крупный заказчик создает свою нормативную базу, при том, что нормативно-технической документации федерального уровня пока не существует.

Еще одной проблемой, стоящей перед рынком ГНБ сегодня, причем не только в России, но и во всем мире, является недостаток квалифицированных и надежных бурильщиков. Надо отметить, что два ведущих производителя оборудования для ГНБ – Vermeer и Ditch Witch – уже приступили к реализации масштабных программ, направленных на оказание помощи в обучении операторов ГНБ. Преимущество этих компаний в том, что они работают в этом направлении совместно со своими дилерами, рассредоточенными по всему миру. В частности, Ditch Witch предлагает интерактивное обучение, комплексную учебную программу, включающую работу в аудитории в течение нескольких дней, подготовку на имитаторе ГНБ для понимания принципов управления машиной или совершенствования своих навыков, а также на смоделированной рабочей площадке для получения практического опыта работы с оборудованием.

os1.ru

Оборудование для горизонтального бурения скважин

Категория:

   Оборудование для прокладки трубопроводов

Оборудование для горизонтального бурения скважин

Установки для гидромеханического бурения скважин. При гидромеханическом бурении образование горизонтальной скважины происходит в результате интенсивного размыва грунта направленной струей воды спереди трубы, прокладываемой одновременно с процессом бурения (размыва грунта). Направленная по оси проходки струя воды “подается в забой с большой скоростью (10—40 м/с) через отверстие в специальном конусном наконечнике— насадке, укрепленном на переднем торце трубы с помощью муфты. Труба с насадкой проталкивается в образуемую скважину тяговой лебедкой. Диаметр скважины должен быть несколько больше наружного диаметра трубы, что необходимо для удаления из забоя через затрубное кольцевое пространство размытого грунта (пульпы). Кроме того, наличие в затрубном пространстве смоченного водой грунта уменьшает сопротивление подаче трубы в скважину и предотвращает повреждение защитной изоляции.

Установка для гидромеханического бурения (рис. 7. 1) состоит из направляющей рамы с роликами, прокладываемой трубы с конусной насадкой, ручной тяговой лебедки и мотопомпы.

Рис. 7.1. Установка для гидромеханического бурения

Подача воды от центробежного насоса (на рис. не показан) к насадке осуществляется двумя способами: непосредственно по прокладываемой трубе (при ее диаметре до 100 мм) или по специальному напорному шлангу, помещенному внутри прокладываемой трубы по ее оси. Необходимое давление воды в напорной магистрали зависит от характера размываемого грунта и колеблется от 2 до 8 кгс/см2 (от 0,2 до 0,8 МПа), Требуемое усилие проталкивания — 0,5—3 тс определяется диаметром и длиной прокладываемой трубы и сообщается трубе через торцовую муфту. К последней с помощью крюков прикреплен тяговый канат, который, огибая отводной блок, прикрепленный к якорю, запасовывается на барабане лебедки. Через торцовую муфту проходит к насадке напорный шланг. Труба движется в забой по направляющим роликам рамы. По мере прокладки трубу наращивают новыми звеньями при помощи внутренних нарезных муфт. Пульпа удаляется в специально отрытый сборный котлован, из которого после отстоя пульпы вода откачивается мотопомпой через заборный рукав 4. Диаметр отверстия насадки d0 (рис. 7.2) выбирают в соответствии с диаметром прокладываемой трубы D и родом разрабатываемого грунта. Так, для трубопроводов Z) = 50-f-100 мм d0 отверстия насадки составляет 18 мм при прокладке в глине, 20 мм—-в суглинке, 25 мм — в супеси; для прокладки трубопроводов D= 1504-300 мм применяют насадки с отверстиями диаметром, равным 20, 25 и 30 мм, для трубопроводов £> = 350-f-500 MM, do = 3Q-f-40 мм.

Рис. 7.2. Конические насадки для гидромеханического бурения: а — насадка для труб малого диаметра (50—100 мм);б — насадка для труб большого диаметра (100—500 мм)

Скорость струи воды для размыва скважины должна составлять при прокладке трубопровода в песках и супесях 10—20 м/с, в суглинках —20—30 м/с, в глинах — 30—40 м/с. Скорость подачи трубы в скважину должна строго соответствовать скорости размыва грунта. При превышении оптимальной скорости подачи трубы над скоростью размыва насадка упрется в грунт, поступление воды в забой прекратится и произойдет мгновенное зажатие трубы; и наоборот, превышение скорости размыва грунта над скоростью подачи трубы приведет к образованию пустот (каверн), наличие которых способствует отклонению трубопровода от заданного направления, и вызовет просадку вышележащих слоев грунта, покрытий дорог и улиц.

Гидромеханическое бурение применяют для прокладки трубопроводов диаметром до 500 мм на длину 30—40 м в песчаных, супесчаных и глинистых грунтах. Средняя скорость проходки в зависимости от физико-механических свойств грунта и диаметра прокладываемого трубопровода — 10—20 м/ч.

При гидромеханическом бурении обеспечивается довольно высокая скорость прокладки труб без повреждения антикоррозионной изоляции. Основным недостатком этого способа бурения является возможность значительного отклонения прокладываемой трубы от проектной оси. Установки для механического бурения скважин. Такие установки различаются по типу бурового инструмента и роду его привода, методу прокладки труб и способу удаления разрыхленного грунта из скважины.

Процесс бурения и прокладки в скважину звеньев трубопровода может быть раздельным и совмещенным. При раздельном методе вначале производится бурение скважины с последующим извлечением бурового инструмента, а затем протаскивание трубы через готовую скважину. Совмещенный метод характеризуется одновременным продвижением бурового инструмента и прокладываемой трубы.

В качестве бурового инструмента в установках используют специальные сверла и фрезерные головки, разбуривающие скважину несколько большего диаметра, чем прокладываемая труба. Крепление бурового инструмента может производиться на конце вращающейся штанги, проходящей внутри поступательно перемещаемой трубы, или наглухо на переднем торце несущей трубы, которой сообщается кроме поступательного также и вращательное движение. В настоящее время широко распространены унифицированные шнековые установки горизонтального бурения (УГБ) с совмещенным процессом бурения и прокладки.

Их преимуществами являются: 1) высокая скорость и точность проходки при непрерывном цикле бурения и прокладки труб-кожухов в различных грунтах (до IV категории включительно); 2) возможность работы без прекращения движения по пересекаемым дорогам, так как производимая одновременно с бурением прокладка трубы-кожуха исключает осадку дорог и обрушение горизонтальной скважины; 3) возможность применения установок в любое время года (за счет сухого удаления грунта из забоя);

4) высокий уровень механизации трудоемких процессов.

Установки предназначены для прокладки под дорогами и сооружениями труб-кожухов диаметром 325—1220 мм при максимальной длине сооружаемых переходов 40—60 м. Через трубы кожухи прокладывают рабочие трубопроводы несколько меньшего диаметра— 219—1020 мм.

В ходе рабочего процесса установки осуществляют: 1) непрерывное механическое бурение фрезерной головкой горизонтальной скважины, совмещаемое с одновременной прокладкой в ней трубы-кожуха;

2) сухое непрерывное удаление разрыхленного грунта из скважины винтовым конвейером.

Установка горизонтального бурения (рис. 7.3) состоит из двигателя внутреннего сгорания мощностью 60 л. с. (44 кВт), трансмиссии, тяговой лебедки, трубы-кожуха 4 и шнека, в головной части которого закреплена буровая фрезерная головка, предназначенная для разработки горизонтальной скважины. Труба-кожух опирается на направляющие тележки 6, размещенные на дне траншеи, из которой ведется проходка. Установка удерживается от опрокидывания и поворота сопровождающим краном-трубоукладчиком, который передвигается вдоль траншеи со скоростью, равной скорости подачи машины в забой. Двигатель с механизмами привода тяговой лебедки и винтового конвейера монтируется на общей раме, установленной на заднем конце прокладываемой трубы-кожуха с помощью сменных стяжных хомутов.

Рис. 7.3. Установка горизонтального бурения типа УГБ

Установки УГБ оснащаются тяговой лебедкой с максимальным тяговым усилием 8 тс (78 кН). Лебедка предназначена для подачи установки вместе с трубой-кожухом в пробуриваемую скважину при помощи тягового полиспаста 10, имеющего кратность 2—10. Выбор кратности тягового полиспаста зависит от условий проходки. Нагрузка на тяговый полиспаст (усилие подачи) определяется диаметром и длиной прокладываемой трубы-кожуха, ее прямолинейностью, а также физико-механическими свойствами разрабатываемого грунта. Наибольшие сопротивления подаче установки в забой возникают при строительстве переходов в песчаных грунтах, легко поддающихся обрушению, в результате чего ликвидируется зазор между трубой-кожухом и скважиной. Для контроля за нагружением тягового полиспаста в его цепь включен динамометр. Если усилие подачи, приходящееся на одну ветвь полиспаста, превысит допустимое, увеличивают число ветвей. Подвижная обойма тягового полиспаста вмонтирована в переднюю часть рамы, а неподвижная 9, ориентируемая по оси траншеи, шарнирно крепится к якорю 8, заделанному в грунт насыпи в начале скважины.

Один конец каната полиспаста закрепляется в коуше рамы, а другой запасовывается на барабане (рис. 7.4) лебедки. Привод барабана осуществляется от коробки отбора мощности через цепную передачу, фрикционную муфту включения, коробку подач, карданный вал и червячный редуктор. Усилие на барабан (при прокладке трубы-кожуха) передается через кулачковую муфут, при выключении которой (во время монтажных работ и перемотке каната) барабан свободно вращается на валу. Изменение скорости вращения барабана лебедки достигается изменением передаточного числа коробки подач, обеспечивающей шесть рабочих скоростей подач и обратный ход. Торможение барабана при включенной кулачковой муфте производится эксцентриковым колодочным тормозом, установленным на конце вала червяка. При выключенной кулачковой муфте торможение производится ленточным тормозом с ручным приводом.

Скорость подачи установки в забой выбирается в соответствии с конкретными условиями проходки и зависит от частоты вращения барабана тяговой лебедки, кратности тягового полиспаста и числа рядов намотки каната полиспаста на барабан. Оптимальная скорость подачи составляет 2—5,5 м/ч при строительстве переходов в средних грунтах и 1,8—3,5 м/ч — в тяжелых.

Винтовой конвейер установки предназначен для сухой транспортировки грунта из забоя в траншею и состоит из трубы-кожуха, внутри которой помещен шнек. Длина конвейера должна соответствовать протяженности перехода. Шнек состоит из последовательно соединенных между собой секций различного диаметра: головных (центрирующих), промежуточных и транспортирующих, количество которых зависит от длины трубы-кожуха. Наибольший диаметр имеют головные секции, наименьший — транспортирующие, устанавливаемые соответственно в начале и конце трубы-кожуха. Шнек не имеет концевых и промежуточных опор, т. е. выполнен свободноплавающим. Для обеспечения нормальной работы конвейера головная секция должна выступать за пределы кожуха на 0,15—0,20 м, а транспортирующая— на 0,30—0,40 м.

Спереди головных секций шнека помещена буровая фрезерная головка (рис. 7.5), снабженная резцами 2 с пластинками из твердого сплава.

Рис. 7.4. Кинематическая схема УГБ

По краям диска головки шарнирно закреплены два откидных резца, обеспечивающие образование скважины несколько большего («а 30—50 мм) диаметра по сравнению с наружным диаметром прокладываемой трубы-кожуха. Такая разница в диаметрах позволяет значительно уменьшить лобовое сопротивление подаче установки в забой. Срезаемый буровой головкой грунт шнеком перемещается к противоположному открытому концу кожуха и высыпается на дно траншеи.

Рис. 7.5. Буровая фрезерная головка

Привод винтового конвейера осуществляется от двигателя (см. рис. 7.4) через коробку передач, двухступенчатый цилиндрический редуктор и цепную передачу. На валу привода шнека(направление винта левое) устанавливается муфта предельного момента, штифты которой срезаются при встрече буровой головки с крупными каменистыми включениями или при нарушении нормальной работы конвейера, предохраняя тем самым установку от повышенного износа, поломок и перегрузок.

Оптимальная частота вращения шнека 10—18 об/мин при разработке средних грунтов и 5—9 об/мин — тяжелых. Изменение частоты вращения шнека достигается изменением передаточного числа коробки передач, обеспечивающей пять рабочих скоростей и обратный ход.

Каждая установка в соответствии с размерами прокладываемой трубы-кожуха сооружаемого перехода комплектуется набором винтового конвейера и фрезерными головками.

Режим работы установки определяется скоростью подачи ее в забой и скоростью вращения режущей головки со шнеком и выбирается таким образом, чтобы обеспечить нормальный режим работы двигателя, не допуская его перегрузки.

Для горизонтального бурения скважин диаметром до 1420 мм и длиной до 40 м в скальных грунтах применяется установка (рис. 7.6), смонтированная на базе гусеничного трактора мощностью 108 л. с. (80 кВт). В комплект навесного оборудования входят коробка отбора мощности с ходоуменыпителем, винтовой конвейер, защитная труба-кожух, рабочий режущий орган фрезерного типа, сварочный генератор, тяговое устройство и направляющая площадка . Режущая головка рабочего органа представляет собой сварную конусную фрезу с цилиндрическим буром 8. Фреза состоит из пяти рабочих ножей, несущих режущие зубья с твердосплавными пластинками. Режущая головка установлена на переднем конце вала 6 шнека 4 винтового конвейера, предназначенного для эвакуации разработанного фрезой грунта. Шнек расположен внутри защитной трубы-кожуха диаметром до 1220 мм и состоит из отдельных секций, соединяемых в процессе бурения. Труба-кожух после проходки остается в скважине и в дальнейшем служит для защиты прокладываемых через нее коммуникаций. Привод шнека с режущей головкой осуществляется от коробки отбора мощности, обеспечивающей их вращение с частотой 4,3; 8,6 и 17,2 об/мин. Подача рабочего органа в забой производится перемещением всей машины по направляющей площадке с помощью тяговой лебедки через канатный полиспаст. Тяговое устройство обеспечивает подачу со скоростью 0,3—0,4 м/ч. В процессе бурения труба-кожух опирается на поддерживающие ролики. Оптимальные скорости подачи и вращения рабочего органа выбирают в зависимости от категории разрабатываемого грунта, диаметра сменной трубы-кожуха и длины проходки.

Рис. 7.6. Машина для горизонтального бурения скважин в скальных грунтах

Реклама:
Читать далее: Оборудование для прокладки трубопроводов проколом и продавливанием

Категория: - Оборудование для прокладки трубопроводов

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru


Смотрите также