НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННОЕ БУРЕНИЕ
Что это такое?
Наклонно-направленное бурение (ННБ) — это современная технология бестраншейного строительства и ремонта газопроводов.
Это интересно:
Применение способа наклонно-направленного бурения ограничивают некоторые виды грунта: гравийные, с включениями валунов и гальки, а также песчаные и глинистые. Невозможна прокладка газопроводов и в водонасыщенных грунтах (плывунах) без создания стабильной скважины. Также обустройство методом ННБ газовой магистрали затруднено в рыхлых песках из-за сложности формирования прочных стенок бурового канала.
Для чего это нужно?
Технология наклонно-направленного бурения применяется, как правило, при строительстве переходов газовых магистралей через водные и дорожные преграды. Работы отличаются повышенным уровнем сложности и требуют особенно тщательной инженерной подготовки объекта. ННБ как метод бестраншейной прокладки газопроводов имеет целый ряд преимуществ перед традиционными способами.
Пилотное бурение под водной преградой по заданной траектории
Применение наклонно-направленного бурения позволяет исключить выполнение дноуглубительных, подводных, водолазных и берегоукрепительных работ, требующих дополнительных затрат, сберечь естественно-экологическое состояние водных ресурсов, дает возможность сохранить железнодорожные пути или автомобильные дороги в хорошем состоянии.
Как это происходит?
Установка наклонно-направленного бурения
Как у нас?
Технология наклонно-направленного бурения в зоне ответственности предприятия используется ежегодно при проведении капитального ремонта газопроводов. Метод ННБ применяют при прокладке подводных переходов и участков через автомобильные и железные дороги.
Чем отличается ГНБ от ННБ и ГШБ?
Технология бестраншейного прокладывания труб включает в себя множество методик, отличающихся технологией исполнения и используемым оборудованием. Но, самыми популярными являются метод ГНБ, ННБ и ГШБ, каждый из которых имеет свои особенности. Ниже будут рассмотрены преимущества и недостатки, каждого из них, а также чем отличается ГНБ от ННБ и ГШБ.
ГНБ и ННБ – в чем разница?
Горизонтально-направленное бурение (ГНБ), является самым популярным методом, востребованным при возведении трубопроводов диаметром до 120 см в условиях уже имеющихся подземных коммуникаций, поверхностных сооружений и сложного грунта. ГНБ бурение в СПб осуществляется с помощью специальных установок, оснащенных гибкой штангой и головкой для бурения, позволяющих создавать ровные полости без отклонений от плоскости внутреннего профиля.
Преимуществами такого метода бурения являются:
Технология горизонтально направленного бурения включает несколько этапов. На предварительной стадии проводят инженерные изыскания и разрабатывают проект. При проведении обследования определяют:
На предварительном этапе подземного горизонтального бурения также выполняют геодезическую съемку участка и составляют топографический план. Данные изысканий содержат информацию для разработки проекта.
При разработке проекта горизонтального бурения методом ГНБ решают вопросы выбора технических решений бурения, конструкции трубопровода, обеспечения экологической безопасности.
Далее осуществляют другие этапы технологии горизонтального бурения:
Завершают работы устройства коммуникаций методом горизонтально направленного бурения контроль качества работ, уборка участка и передача исполнительных документов заказчику.
К недостаткам данного метода относится только невозможность проведения работ на участках с большим количеством строительного грунта, с высокой интенсивностью передвижения подземных вод и с вероятностью возникновения оползней.
В отличие от горизонтально-направленного бурения, ННБ (наклонно-направленное бурение) активно применяется в области добычи газа и нефти, горизонтальное бурение нефтяных скважин нецелесообразно, так как именно ННБ позволяет создавать скважины со сложным профилем внутреннего пространства. Сформированная по данной технологии полость может включать в себя интервалы как точно-вертикального характера, так и с видимым отклонением участков длиной в несколько километров, заданных программой. Особо актуальна технология наклонно-направленного бурения во время проведения многоствольного и кустового бурения, а также разведки на наличие газа или нефти.
Данный вид бестраншейной прокладки коммуникаций отличается рядом ценных преимуществ, среди которых особо стоит выделить следующие:
Но, кроме положительных сторон, у метода ННБ есть и отрицательная сторона – это невысокий темп реализации проектов, который связан с необходимостью частой проверки профиля скважин и сложности процесса бурения при внедрении в горные породы.
ГНБ и ГШБ – в чем разница?
Горизонтально-шнековое бурение (ГШБ) – технология, активно применяемая в промышленных зонах для сооружения разнообразных коммуникаций, в том числе и прокладки водопровода в грунте, цена которой будет отличаться демократичностью. В отличие от предыдущих методов, здесь бурение осуществляется стальным шнеком и вращающимся долотом, которые в процессе работы вырезают грунт и выводят его на поверхность.
Главная особенность данной технологии заключается в удалении отработанного грунта, так как он выводится со скважины без применения специальных растворов.
Главными преимуществами горизонтально-шнекового бурения, являются:
Но, при всех преимущества у данного способа есть один выраженный недостаток – для бурения нужно рыть котлованы стартовой площадки и точки выхода. А, это требует не только наличия большой свободной площади, но и применения специальной техники. Выбор способа прокладки коммуникаций делается исходя из технической и экономической эффективности. Метод ГНБ имеет свои достоинства и недостатки по сравнению с другими способами бестраншейного устройства подземных трасс.
Горизонтальное шнековое бурение: суть метода
Когда используется технология
Горизонтальное бурение чаще всего используется в труднодоступных местах — на озерах, болотах, реках, под зданиями, железнодорожными путями, дорогами и в экологических зонах. Существует несколько методов бестраншейной прокладки коммуникаций — прокол, санация, шнековое горизонтальное бурение. Использование буровых машин ускоряет время работ, снижает финансовые и трудовые затраты. Во время прокладки коммуникаций методом бурения нет необходимости в большом количестве техники и рабочих, отвале земли и благоустройстве поврежденных участков городской территории.
Преимущества бурошнекового метода
Траншейная технология прокладки коммуникаций считается морально устаревшей по экономическим и производственным причинам. Первая выгода шнекового горизонтального бурения — объем работ и количество нужных трудовых ресурсов. С бурильной установкой справляется одна бригада рабочих, а объем вынутой земли много меньше. При этом сроки строительства в зависимости от длины коммуникаций сокращаются в 2-20 раз.
Экономические затраты на горизонтальные направленные работы сокращаются на 30 %. При этом не нужно прерывать движение транспорта при прокладке труб под дорогами или реками, а железнодорожное и асфальтное полотно остается нетронутым.
Во время бурения экология не страдает, а сам процесс доставляет минимум неудобств людям. Риск возникновения аварий на участке сводится к минимуму благодаря использованию управляемых буровых головок.
Недостаток технологии горизонтального бурения заключается в невозможности работы на подвижных грунтах.
ГНБ и ННБ – в чем разница?
Горизонтально-направленное бурение (ГНБ), является самым популярным методом, востребованным при возведении трубопроводов диаметром до 120 см в условиях уже имеющихся подземных коммуникаций, поверхностных сооружений и сложного грунта. ГНБ бурение в СПб осуществляется с помощью специальных установок, оснащенных гибкой штангой и головкой для бурения, позволяющих создавать ровные полости без отклонений от плоскости внутреннего профиля.
Преимуществами такого метода бурения являются:
Технология горизонтально направленного бурения включает несколько этапов. На предварительной стадии проводят инженерные изыскания и разрабатывают проект. При проведении обследования определяют:
На предварительном этапеподземного горизонтального бурения также выполняют геодезическую съемку участка и составляют топографический план. Данные изысканий содержат информацию для разработки проекта.
При разработке проекта горизонтального бурения методом ГНБ решают вопросы выбора технических решений бурения, конструкции трубопровода, обеспечения экологической безопасности.
Далее осуществляют другие этапы технологии горизонтального бурения:
Завершают работы устройства коммуникаций методом горизонтально направленного бурения контроль качества работ, уборка участка и передача исполнительных документов заказчику.
К недостаткам данного метода относится только невозможность проведения работ на участках с большим количеством строительного грунта, с высокой интенсивностью передвижения подземных вод и с вероятностью возникновения оползней.
В отличие от горизонтально-направленного бурения, ННБ (наклонно-направленное бурение) активно применяется в области добычи газа и нефти, горизонтальное бурение нефтяных скважин нецелесообразно, так как именно ННБ позволяет создавать скважины со сложным профилем внутреннего пространства. Сформированная по данной технологии полость может включать в себя интервалы как точно-вертикального характера, так и с видимым отклонением участков длиной в несколько километров, заданных программой. Особо актуальна технология наклонно-направленного бурения во время проведения многоствольного и кустового бурения, а также разведки на наличие газа или нефти.
Данный вид бестраншейной прокладки коммуникаций отличается рядом ценных преимуществ, среди которых особо стоит выделить следующие:
Но, кроме положительных сторон, у метода ННБ есть и отрицательная сторона – это невысокий темп реализации проектов, который связан с необходимостью частой проверки профиля скважин и сложности процесса бурения при внедрении в горные породы.
ГНБ и ГШБ – в чем разница?
Горизонтально-шнековое бурение (ГШБ) – технология, активно применяемая в промышленных зонах для сооружения разнообразных коммуникаций, в том числе и прокладки водопровода в грунте, цена которой будет отличаться демократичностью. В отличие от предыдущих методов, здесь бурение осуществляется стальным шнеком и вращающимся долотом, которые в процессе работы вырезают грунт и выводят его на поверхность.
Главная особенность данной технологии заключается в удалении отработанного грунта, так как он выводится со скважины без применения специальных растворов.
Главными преимуществами горизонтально-шнекового бурения, являются:
Но, при всех преимущества у данного способа есть один выраженный недостаток – для бурения нужно рыть котлованы стартовой площадки и точки выхода. А, это требует не только наличия большой свободной площади, но и применения специальной техники. Выбор способа прокладки коммуникаций делается исходя из технической и экономической эффективности. Метод ГНБ имеет свои достоинства и недостатки по сравнению с другими способами бестраншейного устройства подземных трасс
Технические характеристики
Технические характеристики буровой установки СО 2 представлены в таблице:
| Характеристики | Показатели |
| Диаметр бурения скважины (максимум) | 600 мм |
| Максимальная глубина скважины | 30 м |
| Скорость бурения в мягких грунтах | 9 м/ч |
| Частота вращения инструмента для бурения | 43 об/мин |
| Диаметр уширенной полости (максимум) | 1600 мм |
| Мощность электрического двигателя | 55 кВт |
| Тип электропривода двигателя | 4АМРУ250М6 |
| Напряжение электрического оборудования | 138 В |
| Полная длина установки | 11 000 мм |
| Ширина установки | 3 200 мм |
| Высота установки | 23 000 мм |
| Масса базовой машины | 36 200-38 300 кг |
| Масса навесного оборудования | 15 000 кг |
| Способ проходки скважины | шнековый или ковшовый с буром (в обводненных грунтах) |
Этапы технологического процесса
Горизонтальное шнековое бурение начинается с выемки двух котлованов — стартового и конечного (рабочего и приемного). В рабочем котловане устанавливается буровая машина и дополнительное оборудование, в конечном завершаются все произведенные работы и принимается труба или футляр для нее.
На первом этапе проводится управляемое пилотное бурение, когда задается направление и длина канала. Так проводится «пристрелка» тонким буром, в процессе которой исключается возможность возникновения аварийной ситуации, особенно в городских условиях с обширной сетью трубопроводов и подземных кабелей.
На втором этапе пробуренная скважина малого размера расширяется методом продавливания обсадной трубой, закрепленной на штангах расширителей, до нужного диаметра. Выемка земли осуществляется механизмом, части которого набираются на рабочий вал машины горизонтального шнекового бурения. Шнеки располагаются в металлической трубе, укладываемой в скважину, и располагаются сразу за буровой головкой.
Третий этап заключается в подготовке рабочей трубы и ее продавливании вслед за обсадной трубой. После укладки труб в полученный канал буровая установка и другое оборудование извлекается из котлована, части коммуникации соединяются между собой.
Машины для бурения
Согласно ППР бурошнековое бурение может осуществляться несколькими видами устройств. Выбор модели будет зависеть от задания и объемов работы, так что придется вначале осуществить точные расчеты, чтобы получить машину с нужными техническими характеристиками. При недостаточной мощности не получится сделать задуманное, а при избыточной — придется нести лишние издержки.
Также важна и характеристика ТТК бурошнекового бурения, которая определяется установленным методом. Вообще при проведении любых видов работ нужно внимательно следить за показателями безопасности, так как они позволят не выходить в своих действиях за рамки текущего законодательства. Любые нарушения будут караться серьезными санкциями вплоть до возбуждения уголовного дела.
Установки бурошнекового бурения могут работать в двух режимах:
Оба вида обладают высокой точностью, так как операция проходит под руководством профессионального компьютерного оборудования и высокоинтеллектуальной программы бурения. От человека нужно лишь задать соответствующие параметры работы, чтобы машина могла понять возложенные на нее обязанности. Инструкция на бурошнековое бурение имеется на каждой установке, так что разобраться с сутью операции не составит большого труда. Главное — выполнять все указания изготовителя, чтобы не испортить машину, так как ремонт и замена деталей обойдутся очень дорого.
Шнековое бурение
Технология шнекового бурения — это современная технология по укладке футляров для выполнения работ по прокладке трубопроводов. Эта технология в отличие от традиционного ведения работ открытым способом не требует раскопки траншеи по всей трассе прокладки коммуникаций, что позволяет свести к минимуму воздействие на окружающую среду и нарушения в работе транспорта и систем жизнеобеспечения.
Шнековое бурение позволяет осуществлять прокладку подземных коммуникаций практически в любых условиях, в том числе и в районах исторической застройки города. Она может использоваться в таких проектах, которые требуют проходов под автострадами, железнодорожными путями, взлётно-посадочными полосами и т.п.
Горизонтальное шнековое бурение — это универсальная бестраншейная технология подземного строительства, которая позволяет быстро, эффективно и недорого решать задачи, связанные с развитием инфраструктуры города, в том числе и те, которые до настоящего времени не имели экономически оправданного решения.
Технология
Сущность технологии бурошнек бурения состоит в высокоточной прокладке стального футляра с помощью мощной домкратной станции, оборудованной вращающимся буровым инструментом. Футляры служат в качестве основы для прокладки трубопроводов различного функционального назначения (в том числе каналов для электроснабжения и связи)
Во время подготовительного периода производится строительство двух шахт и/или котлованов — стартового и приёмного. Их диаметр или линейные размеры не превышают нескольких метров. Глубина стартовой и приёмной шахты сопоставима с глубиной прокладки трубопровода.
Этапы производства работ:
Технические параметры
Область применения технологии:
Ограничения в применении:
Прокладка в скальных породах грунта
Отличительные свойства
Во всех случаях применение технологии бурошнекового бурения имеет убедительные плюсы там, где ведение работ открытым способом затруднено или вообще невозможно.
Оборудование для горизонтального бурения
Машины горизонтального бурения прессово-шнекового типа РВА имеют простую конструкцию, не считая отдельных узлов типа дизель-генератора. Установка представляет собой станину, на которой расположен дизель-генератор с блоком силовых гидравлических цилиндров. К раме буровой машины крепится лафет, который служит направляющими для задаваемой обсадной или рабочей трубы. К валу гидравлического блока крепятся штанги с буровой головкой для пилотного бурения. За буром располагается датчик первичной передачи, информация с которого поступает на пульт оператора. Благодаря датчику происходит постоянный контроль глубины, дальности и угла атаки буровой головки.
Дополнительное оборудование состоит из набора штанг и труб со шнеками, которые набираются на штангу по мере выемки земли из горизонтальной скважины. Иногда машины РВА выпускаются не в стационарном виде, крепящемся на подготовленную площадку анкерными болтами, а на пневматическом ходу.
Технология метода «бурошнекового бурения»
Сущность технологии бурошнекового бурения состоит в высокоточной прокладке стального футляра с помощью мощной домкратной станции, оборудованной вращающимся буровым инструментом. Футляры служат в качестве основы для прокладки трубопроводов различного функционального назначения (в том числе каналов для электроснабжения и связи).
Во время подготовительного периода производится строительство двух шахт и/или котлованов — стартового и приёмного. Их диаметр или линейные размеры не превышают нескольких метров. Глубина стартовой и приёмной шахты соответствует глубине прокладки трубопровода. Технологически работа по прокладке труб разделяется на два или три этапа.
Во всех случая применение технологии бурошнекового бурения имеет убедительное преимущество там, где ведение работ обычным способом затруднено или вообще невозможно.
Первый этап: прямолинейный прокол грунта
Происходит управляемый прямолинейный прокол грунта пилотной штангой посредством мощных домкратов. С их помощью секции пилотных штанг последовательно продавливаются на всю длину проектной трассы. Контроль проходки осуществляется лазерным теодолитом с видеокамерой и мишенью. Результаты контроля выводятся на видеомонитор.
Второй этап: расширение пилотной скважины
Расширение пилотной скважины до рабочего диаметра. Той же домкратной станцией, в предварительно разрыхлённый буром грунт, продавливается футляр (или рабочая труба). Выдача грунта из тоннеля осуществляется транспортным шнеком.
Третий этап: протаскивание рабочей трубы
(по необходимости) — протаскивание рабочей трубы без извлечения транспортной трубы (футляра).
Наклонно-направленное бурение скважин — технология
Технология бурения
Бурение наклонно-направленных скважин осуществляется с использованием специальных профилей. Обязательным условием их применения является создание начального участка в строго вертикальном положении. При выполнении геологических разведывательных работ применяют шпиндельные буровые установки с поверхности земли или глубинных выработок. В силу различных прочностных характеристик залегающих горных пород происходит естественное изменение направления бурения.
Для скважин под добычу газа или нефти используют три метода:
Роторное наклонно-направленное бурение. Технология имеет прерывистый характер, который заключается в бурении скважины меньшего диаметра под определённым углом с использованием шарнирного устройства и дальнейшего бурения долотом нужного диаметра по плановомунаправлению. Согласно методу, дальнейшее бурение производится после заглубления бурильной колонны нужного диаметра по этому же направлению с помощью шарнирной установки или клиновой. Буровая оборудуется стабилизаторами для обеспечения полного контроля процесса.
Забойное наклонно-направленное бурение с применением турбобура или двигателя забойного типа. Способ является непрерывным при формировании отклонения от вертикального положения ствола скважины. По технологии поворот ствола осуществляется за счёт воздействия отклоняющей долото силы в колонне, способствующая его отклонению в заданном направлении. То есть управление осуществляется за счёт контроля искривляющей силы бура, действующей в нужном азимуте. Создание такой силы осуществляется с использованием специальных переводников с нарезанной резьбой.
Наклонно-направленное бурение с применением различных сочетаний буровых инструментов. В соответствии с методом, при изменении порядка бурения с применением разных инструментов создаётся скважина с необходимым направлением без использования отклонителей. Однако при этом данная технология имеет существенные ограничения по скорости бурения на максимальных оборотах, что считается значительным её недостатком.
Кустовое бурение наклонно-направленных скважин
При добыче нефти или газа методом наклонно-направленного бурения может возникать необходимость увеличения скорости откачки и уменьшения времени освоения продуктивных горизонтов во время создания новых или ремонта старых скважин. Если жёсткие ограничения по способу проходки до заданной области отсутствуют, то бурение может осуществляться путём продольного прохождения пласта. Протяжённость горизонтального участка при этом может превышать 1 км.
Кустовое наклонно-направленное бурение конструктивно представляет собой наличие единого устья и разветвлённой серии забоев, которые расположены в нескольких продуктивных пластах. Применяется при необходимости попадания в заданный продольный участок пласта или нескольких пластов, расположенных относительно недалеко друг от друга, а также для прокладки проводных и трубных коммуникаций под надземными и подземными препятствиями.
Ответвления скважин от устья при наклонно-направленном бурении могут выполняться в пирамидальном или конусном виде, а основания иметь округлую или многоугольную форму. При освоении многопластовых месторождений возможно увеличение скважин в кусте пропорционально существующему. При этом количество работающих буровых установок выбирается с учётом обеспечения максимальной производительности освоения продуктивного пласта.
Многозабойный метод бурения скважин
Многозабойное наклонно-направленное бурение используется для проходки базового ствола и дальнейшего забуривания с выполнением проходки нижней части пласта. Технология применяется в основном для разведки и разработки нефтяных месторождений. Осуществляется в пластах, отличающихся высокой устойчивостью и имеющие не менее 20 м монолитного пласта из твёрдых скальных пород. При глубине более 1500 м и отсутствии газового слоя многозабойное бурение сокращают из-за увеличения дренирования поверхности продуктивного пласта.
Радиальные. Состоят из горизонтального основного ствола, который разветвляется на несколько вспомогательных, расположенных радиально.
Разветвлённые. Согласно технологии, дополнительные стволы располагаются под определённым наклоном к основному.
Многозабойное наклонно-направленное бурение дополнительных стволов выполняется сверху вниз или снизу вверх. Первый метод используется при проведении работ от разрабатываемого пласта к неизвестному. Эффективен при обнаружении полезного пласта ниже исследованного уровня, поэтому основное назначение метода — исследование близкорасположенных пластов. Технология бурения снизу вверх позволяет выполнить сгущение сети разведки пласта при необходимости выяснения или уточнения оставшегося запаса полезных ископаемых.
Заключение
Методы наклонно-направленного бурения позволяют наиболее эффективно разведывать и разрабатывать продуктивные пласты. Их выбор зависит от технических возможностей буровой установки, геологических особенностей, а также от типа залегающих пластов. Основным их преимуществом является быстрое прохождение сложных твёрдых пород за счёт изменения направления бурения.
