Меню Рубрики

Установки для горизонтально наклонного бурения

Обзор рынка установок горизонтально-направленного бурения

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.

Читайте также:  Установка концевых кабельных муфт расценка

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 23×36, 80×100 UNI и UNI 250×400. 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.

Читайте также:  Установка каркаса для забора из профнастила

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.

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.

Читайте также:  Установка колонок в уаз 452

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 ↑

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