Меню Рубрики

Установка горизонтального бурения шнекового типа

Горизонтальное шнековое бурение: технология метода

Горизонтальное шнековое бурение (ГШБ) – это бестраншейный способ бурения, использующийся в стесненных условиях без возможности применения открытого способа прокладки скважины. Этот метод широко используется в различных отраслях промышленности и в гражданском строительстве.

Применение ГШБ

В современных городских условиях невозможно прокладывать и ремонтировать трубопроводы открытым траншейным способом, поэтому был разработан альтернативный метод – горизонтальное бурение. Это незаменимый способ бурения под железнодорожными путями, реками, под лесными массивами и т.п.

Разработка бестраншейного метода и введение высокотехнологичного оборудования позволило проводить большое количество сложных работ без вскрытия грунта, позволяя при этом минимизировать экономические расходы и время исполнения.

Горизонтальное бурение используется в следующих целях:

  • при прокладке и ремонте коммуникаций;
  • при строительстве и ремонте трубопроводов;
  • при ремонте канализационных систем;
  • при строительстве и ремонте систем теплоснабжения;
  • при сварке труб;
  • при монтаже водопроводов и канализации;
  • при санации трубопроводов.

Узнать подробнее о технологии бестраншейной прокладки труб можно здесь. О разновидностях, особенностях и эксплутации установок ГНБ читайте здесь.

Достоинства метода ГШБ

Шнековое бурение трубопроводов широко используется в наше время, ведь этот способ бурения позволяет быстро и качественно сделать всю работу без лишних затрат. Именно установки для горизонтального шнекового бурения позволяют выполнить сложные работы по прокладке скважин в городских и прочих стесненных условиях, при этом одновременно выполнив удаление породы и продавливание футляра, который стабилизирует скважину и предотвращает ее обвал.

Особенность подобных установок – наличие шнека, представляющего собой стальной сердечник со стержнем и стальной лентой, наваренной на сердечник под углом 35-60 градусов. В процессе работы разрушенные породы выводятся на поверхность при помощи шнека (по сути, это модернизированный винт Архимеда).

Преимущества горизонтального шнекового бурения:

  • сохранение поверхностного грунта, окружающей среды и инфраструктуры;
  • быстрая обработка грунта;
  • создание каналов разного диаметра и длины;
  • создание высокостабильной скважины;
  • предотвращение проседания грунта;
  • возможность работы с разными породами, даже насыпными и с металлическими отходами (кроме скал), при любых погодных условиях;
  • минимальные финансовые затраты.

Технология ГШБ

Технология горизонтально шнекового бурения отличается от других типов бурения методом удаления обработанной породы, который выводится из канала не жидкими веществами, а винтовой поверхностью шнека. К тому же, это позволяет самопроизвольно укрепить поверхность скважины.

В процессе бурения используется шнековое долото, имеющее спиральные и плоские лезвия. После установки устройства и начала буровых работ шнек начинает вращаться с поступательным усилием и постепенно размягчать грунт. Порода по мере разрушения выводится наружу и удаляется механическим путем.

Бурошнековое бурение относится к скоростным типам бурения, поэтому существует большое количество мобильных установок, позволяющих работать даже в самых невыгодных условиях.

Перед проведением всех работ составляется смета на горизонтально шнековое бурение, в которой учитывают все этапы процесса, условия и их стоимость.

Этапы бурения

1. Подготовка площадки и геодезическое обследование: исследование грунта, его характеристик и параметров;
2. Разработка стартового (рабочего) и приемного котлована. К каждому котловану предъявляются одинаковые требования по безопасности. Материалы, использующиеся для оборудования котлованов, могут использоваться многократно. Параметры котлована зависят от проекта;

Чтобы соорудить котлован необходимо выполнить ряд работ: установить шпунт, разработать грунт, установить ребра жесткости для повышения надежности ограждения, залить бетонный упор, подготовить основание (насыпать песок, щебень и геотекстиль), смонтировать железобетонные плиты, установить заднюю упорную стенку на всю ширину котлована.

3. Сборка и установка оборудования. Вначале устанавливают рамы буровой установкию При этом ось рамы должна совпадать с осью бурения. Для разных условий используется установка ГШБ определенного типа, модели и конструкции, нарпимер, установка горизонтального шнекового бурения bor it d72;

Горизонтальное шнековое бурение предполагает использование управляемого и неуправляемого метода. Неуправляемый метод бурения заключается в одномоментном создании котлована и продавливании опорной трубы: вначале готовят трубу, внутри нее монтируют шнеки с буровой головкой, устанавливают рамы, шнеки соединяют с прессом и выставляют уровень бурения.

Управляемый метод бурения – это изготовление скважины в 2 или 3 этапа. 1 этап – пилотное бурение (бурение с использованием дистанционного контроля для регулирования уровня и угла бурения). 2 этап – расширение пилотного котлована с одновременным протаскиванием опорной трубы (расширительную ступень соединяют с пилотной штангой, монтируют шнеки и стальную трубу и продолжают бурение по созданному направлению). 3 этап используется при необходимости постепенного расширения пилотной скважины (вначале производят расширение канала с инструментами промежуточного диаметра, затем увеличивают скважину на рабочий диаметр).

Читайте также:  Установка кранов на шасси маз

Бурение всегда производится с использованием буровой смеси. Гидро шнековое бурение предохраняет скважину от обвалов, охлаждает буровые головки, очищает канал от обломков инструментов, снижает сопротивление грунта.

источник

Горизонтальное шнековое бурение. Технология, этапы, преимущества

Установки горизонтально-шнекового бурения применяются в капитальном строительстве при прокладке нефтегазопроводов, трубопроводов и телекоммуникационных сетей. Бестраншейная укладка труб и кабелей — отличие этого способа от ряда других, когда нет возможности преодолеть естественные и искусственные препятствия классическим способом.

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.

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.

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.

Читайте также:  Установка задних тормозных колодок додж караван

Результат работ

Горизонтальное шнековое бурение позволяет добиться высокой точности прокладки подземных коммуникаций. В зависимости от типа грунта диаметр полученного канала составляет 100-1 720 мм с длиной до 100 метров. Отклонение в процессе бурения не превышает 30 мм на максимальную длину скважины. В пробуренный канал закладываются металлические, полипропиленовые или бетонные трубы, соединяющиеся в плеть в рабочем котловане. Полученные скважины используются для прокладки самотечной канализации благодаря ровному каналу, кабелей или труб в защитном футляре.

источник

Описание технологии горизонтально-направленного бурения

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.

1 В чём 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.

2 Применяемое оборудование

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.

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.

Читайте также:  Установка каталитического крекинга флюид

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 ↑

3 Этапы работ

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.

источник