Меню Рубрики

Установки гнб для скальных грунтов

Установка ГНБ для скальных грунтов

Двойные штанги ГНБ

На территории России расположено множество горных систем и массивов: Уральские горы, Кавказ, Алтай. Практически во всех регионах есть свои горные хребты различной величины и протяженности.

Возможность горизонтального бурения скальных пород значительно упростила процесс прокладки трубопроводов в горной местности. Активные разработки в этом направлении начались в 90-х годах прошлого века. Первые установки были малоэффективными, но со временем появились новые технологии, уникальные системы и оборудование, которые успешно справляются с породами практически любой прочности. Рынок такой техники очень ограничен, лишь несколько производителей в мире имеют в модельной линейке достойные ГНБ установки для скальных грунтов. Можно выделить американские компании Ditch Witch и Vermeer, а также китайскую DrillTo.

В последнее время китайские инженеры сильно преуспели в сфере разработки бурового оборудования для пород повышенной прочности. Если раньше в поднебесной практически все инновации базировались на лицензиях западных компаний, то сегодня специалисты КНР активно внедряют свои собственные наработки. Все чаще инженерные, строительные компании разных стран, при закупке буровых установок, отдают предпочтение именно китайским брендам. Это объясняется очень просто: Китай научился делать качественную и надежную технику. При этом цена такой техники сравнительно невысокая. Китайские компании присутствуют на всех выставках строительной спецтехники и на деле доказывают свою конкурентоспособность.

Требования к установкам

К ГНБ установкам для бурения пород повышенной прочности предъявляются повышенные требования:

— Безопасность. Бурение скальных пород сильно отличается от работы с обычным грунтом, сопряжено со многими рисками. Машина должна соответствовать мировым стандартам безопасности, максимально защищать оператора и обслуживающий персонал от возможных обвалов и других чрезвычайных ситуаций.

— Износоустойчивость. Машине приходится работать в экстремальных условиях, часто на пределе своей мощности. Установка должна иметь хороший запас прочности для длительной работы в таком темпе. Также важна устойчивость к температурным перепадам. Часто такие комплексы используют для работы с прочными мерзлыми грунтами, установка должна безболезненно переносить сильные морозы до -35 градусов по Цельсию.

— Производительность. Мощность установки должна соответствовать тем задачам, которые перед ней ставятся. Недостаточная производительность приведет к снижению скорости бурения или вовсе к невозможности выполнить работу должным образом.

— Мобильность. Не всегда бурение осуществляется исключительно по прямой траектории. Очень часто приходится менять точки вхождения буровой штанги, маневрировать внутри скважины. Установки для скального бурения должны уметь это делать.

Ditch Witch

DW считается основоположником ГНБ установок, в которых используется метод бурения скальных пород с помощью двойной штанги (All Terrain). Именно такой тип бурения показывает наилучшие результаты при работе с породами повышенной прочности. Американская компания имеет в своем арсенале сразу несколько моделей класса All Terrain: JT 100, JT30Mach1, JT 4020. Все они способны успешно справляться с грунтами практически любой прочности, обладают отличными производственными характеристиками. Гидравлические двигатели установок имеют усилие обратной тяги свыше 45 тонн. До появления ZT-32CDF от Drillto, у них не было аналогов в мире. Главным минусом техники Ditch Witch является высокая цена.

Vermeer

Еще один американский производитель Vermeer также преуспел в разработке ГНБ установок для горизонтального бурения скальных пород. В них используется своя технология, которая получила названия RockFire. Главная особенность методики – применение по время бурения динамической силы пневмомолотов. Специальные пневмомолоты установлены на многих установках серии Vermeer Navigator. Основной минус метода RockFire – бурение осуществляется, преимущественно, по прямой траектории. Возможность для маневра внутри скважины минимальная. Также стоит отметить быстрый износ молотов.

DrillTo

Данная установка уже доступна и на российском рынке. Она прошла сертификацию и разрешена Ростехнадзором для применения. Наша компания, как официальный представитель Drillto на территории РФ, осуществляет поставку данных машин с 2015 года. Вся техника исключительно экспортного образца, адаптированная для использования в непростых условиях нашей страны. Кроме того, мы также осуществляем гарантийное, послегарантийное сервисное облуживание ГНБ установок Drillto, проводим пуско-наладочные работы, обучаем персонал заказчика.

Сравнивая доступные варианты установок, можно сделать вывод, что по соотношению цена-качество лучшим выбором является Drillto ZT-32CDF. Она быстро окупится и после выполнения нескольких подрядов начнет приносить владельцу чистую прибыль. Если позволяют финансовые возможности, то стоит обратить внимание на установки класса All Terrain от Ditch Witch. Они очень надежные, но срок окупаемости американской техники значительно больше.

источник

Методы ГНБ скальных пород

В начале 1990-х, когда горизонтальное направленное бурение (ГНБ) только набирало популярность в качестве метода прокладки коммуникаций, основным препятствием для его использования являлись пласты горных пород.

Компактные буровые установки для прокладки трубопроводов и кабелей имели достаточную прочность и мощность для работы в этих пластах, но операторы не имели возможности изменять курс бурения с помощью скошенной лопатки, используемой на большинстве буровых установок для управления буровой головкой. Проталкивание буровой головки в скальных грунтах для управления колонной часто невозможно: если буровая головка попадает в скальную породу, то такой прием не приносит желаемого результата.

Технология ГНБ для небольших установок, прокладывающих именно коммуникации, получила свое развитие в середине 90-х. Тогда же производители инструментов и оснастки занялись разработкой различных буровых коронок для бурения в скальном грунте. Некоторые подрядчики занимались разработкой такого оборудования под свои нужды самостоятельно. Особенно это касалось тех подрядчиков, которые были заняты бурением на нефтепромысле.

Модернизация буровых головок для ГНБ проходила с переменным успехом, но спустя почти десятилетие в промышленности укрепилось мнение, что единственным методом бурения скальных пород является бурение с применением гидравлического забойного двигателя. Тем не менее, у небольших моделей для ГНБ отсутствовали мощность и производительность бурового насоса, необходимые для такого двигателя. Крупногабаритные буровые установки, используемые для прокладки труб большого размера на длинные расстояния, имели слишком большие размеры, а их использование стоило недешево.

В 1995 году была представлена система с механическим приводом через двойные буровые штанги с усилием обратной тяги чуть более 10-ти тонн. В дальнейшем она была усовершенствована и стала наиболее эффективным инструментом для бурения скальных пород с помощью среднегабаритных установок ГНБ. В настоящее время система (All Terrain®) с постоянно модифицируемыми шарошками и пневмомолотами для ГНБ предлагает различные решения для направленного бурения грунта в скале. Данный инструмент предназначен для буровых установок с усилием обратной тяги до 45 тонн. Гидравлические забойные двигатели используются на больших моделях (более 45 тонн) для прокладки трубопровода в скалах, на длинных переходах под водными преградами и в работах с трубами большого диаметра.

Гидравлические забойные двигатели

Гидравлические забойные двигатели приводятся в действие с помощью бурового раствора, подаваемого через буровые штанги на мотор, который превращает силу потока жидкости в силу вращения и крутящего момента. Забойные двигатели используются для бурения на нефтепромыслах с 1920-х годов. Обычно забойные двигатели для ГНБ вместе с большими буровыми установками используют подрядчики, работающие с длинными и сложными скважинами в твердых породах. Не так давно для направленного бурения были разработаны двигатели для установок с меньшей производительностью бурового насоса.

Забойный двигатель представляет собой гидравлический мотор, соединенный с буровой штангой. Буровая жидкость приводит в действие мотор и, соответственно, буровую шарошку. Буровая штанга в свою очередь обеспечивает управление, направленность и вращение всей колонны. Инструмент из-за длинны и жесткости управляется в скважине не очень точно.

Невысокая эффективность забойных двигателей ограничивает мощность скважинного инструмента и требует нагнетания большого количества бурового раствора, что может обеспечить не каждая малогабаритная установка ГНБ. Высокое давление бурового раствора, необходимое для эффективной работы, может привести к разрушению скважины и выбросу буровой жидкости в окружающую среду через поверхность грунта или же в воду при бурении через водную преграду.

Модифицированные скошенные буровые коронки

Скошенные лопатки с модифицированными резцами зачастую являются самым приемлемым вариантом для работ в плотном, твердом грунте и скальных породах. Существует масса конструкций со съемными карбидными насадками для долбления и скобления грунта. Однако работа с ними кардинально отличается от работы в мягких грунтах. Головка управляется с помощью «карвинга» отверстия, то есть методом поступательных полукруговых движений бура туда-обратно, стачивающих породу для отклонения в сторону необходимого направления. В зависимости от состава грунта работы могут сильно замедлиться. Для выполнения таких работ следует назначить квалифицированного и крайне уравновешенного оператора. Облегчить его труд могут функции автоматического управления «карвингом», которыми снабжены некоторые современные буровые установки.

Читайте также:  Установка акпп тойота харриер

Модифицированные скошенные буровые коронки наиболее эффективны при работах в твердом грунте, грунте со скальными включениями и в рыхлых горных породах. Существует огромное множество головок для бурения твердых пород в различных конфигурациях для малых и больших буровых установок. Они есть в арсенале многих производителей бурового инструмента для ГНБ.

Пневмомолоты для бурения (Air Hammers)

Не так давно широкое применение для бурения твердых скальных пород получили пневмолоты с прочностью на сжатие до 25 000 pci. Ударное бурение обычно эффективнее, чем бурение вращением, если мы говорим о крайне твердых породах. Молоток работает от подачи больших объемов сжатого воздуха. И еще большие объемы воздуха требуются для прочистки скважины. Сложности при извлечении грунта зачастую критически снижают производительность. Пневмомолоты используются как с обычным буровым оборудованием ГНБ с одинарными штангами, так и в моделях, оборудованных двойными штангами.

Управление может показаться сложным, если Вы используете одинарные штанги и пневмомолот с наклоненным наконечником. Хотя если необходимо бурить методом колебания или карвинга, новейшие установки ГНБ снабжены функциями, которые облегчают работу оператора. Не так давно функцией пневмомолота были оснащены системы ГНБ с двойными штангами. Такие системы показали хорошую производительность с изгибом первой штанги для обеспечения управления и внутренней штангой для обеспечения вращения пневмомолота.

Пневмомолот не подходит для проходки в мягких грунтах и не используется на длинных переходах. Пневмомолоты подходят для бурения пилотной скважины диаметром около 150 мм в скальных породах (более 15 000 pci) и в определенных сверхтвердых породах (свыше 25 000 pci). Минусы пневмомолота заключаются в сложном направлении в рыхлых средах, а также в трудноосуществимой очистке буровой скважины.

Механические системы с двойными штангами

Механические буровые системы с двойными штангами обеспечивают средние модели для ГНБ с обратной тягой от 13 до 45 тонн. Они обладают производительностью, достаточной для бурения в каменистых породах, что недоступно обычным машинам с сопоставимой обратной тягой. Системы с механическим мотором имеют внутреннюю штангу, которая приводит в движение буровую головку/шарошку, а внешняя штанга обеспечивает управление. В отличие от гидравлического забойного двигателя зонд локации механической системы располагается в буровой головке (первой штанге), а не на расстоянии 4-5 метров от нее, что является обычным для забойного двигателя. Механическая система обеспечивает максимальную мощность вращения шарошки, одновременное бурение и управление направлением в скальных и каменистых породах, расходуя буровой жидкости не больше, чем обычное оборудование ГНБ такого размера с одинарными штангами.

Кроме скального грунта, механические системы эффективны при работах в глине и в других типах почвы. Ход бурения не изменится, если каменистый грунт сменится на мягкий грунт. Грунт вперемешку с валуногаличником является одним из самых неудобных сред для направленного бурения, так как изменить направление бурения в такой почве крайне сложно. Система бурения с двойными штангами зачастую являются самой эффективной при прокладке коммуникаций в подобных условиях.

Если машина ГНБ оснащена механической системой, это значит, что каменистая почва не станет преградой для проведения направленного бурения, как это было ранее. В настоящее время механические системы бурения скальных пород предлагаются двумя производителями, и их продукция имеет существенные различия.

Планирование и подготовка

Успешное бурение в скальных породах – это не только своевременное использование соответствующего оборудования.

Горизонтально-направленное бурение в скальных породах требует планирования, правильно подобранного оборудования, терпения и настойчивости.

Если Вы ставите перед собой задачу провести бурение в скальных породах, проведите тщательное планирование с учетом структуры и твердости породы. Даже если Вам кажется, что порода рыхлая, она может оказаться твердой, и наоборот. Рыхлые породы могут обладать высокой абразивностью, что может привести к преждевременному износу Вашего инструмента. При бурении Вы можете проходить участки рыхлой, твердой и снова рыхлой породы, а местами бурить мягкую почву.

Отсутствие подготовки – это риск. Необходимо провести исследование почвы до начала работ. Успех работы зависит от выбора правильного метода бурения, использования правильного инструмента и бурового раствора.

Бурение скальных пород не для новичков.

Опытные операторы понимают, что от них требуются неспешные и осторожные действия без попыток ускорения работы. Существует мнение, что выполнение успешного бурения в скальных породах — настоящее искусство.

Не каждый подрядчик может бурить скальные породы.

В зависимости от требований проекта и типов и твердости породы, многие небезосновательно отдают работы подрядчикам, специализирующимся в бурении твердых пород, которые располагают должным оборудованием и опытными операторами.

Для всех проблем, которые возникают при работе со скальным грунтом и которые были описаны в этой статье, технология горизонтально направленного бурения становится универсальным бестраншейным методом прокладки коммуникаций для всех видов грунтов. Недостатки и ограничения, существовавшие в недалеком прошлом, компенсируются технологиями, которые увеличили эффективность среднеразмерных систем ГНБ даже при работе в сложных условиях. Сегодня подрядчики могут выбирать из огромного ряда технологий, чтобы выполнить работы, которые не так давно считались невозможными.

источник

Особенности горизонтального бурения в скальных грунтах

Бурение в скальных грунтах считается самым сложным видом бурения. Его проведение требует тщательной подготовки. Любая неточность в расчетах может привести к повреждению и даже потере дорогостоящего оборудования. Важно определиться с методом ГНБ, подобрать нужный раствор и предположить, какую технику необходимо использовать. Главным условием успешного выполнения такого бурения является скурпулезное изучение породы в плане структуры, абразивности и прочености.

Сама технология бурения предполагает несколько способов выполнения:

  • при помощи скошенного типа буровых коронок (самый популярный);
  • с применением пневмомолотов (самый эффективный);
  • с использованием двойных штанг (система MAGnum).

Каждый из способов ГНБ скального грунта имеет свои преимущества и недостатки. Выбор любого определяется такими факторами:

  • геологические характеристики местности;
  • структура породы и степень ее прочности;
  • наличие необходимого оборудования;
  • глубина скважины и т.п.

Одно можно сказать точно, сегодня уже не существует пород, которые не поддаются бурению. Главное правильный подход к выбору и реализации проекта.

Важные нюансы бурения скважин

Сегодня бурение скважин в скальных грунтах приобретает все большую популярность. Этот тип грунта на территории страны встречается часто, поэтому бурение всех водоносных скважин проводится механизированным путем. Выполняться такое бурение может тремя способами:

  1. Вращательным (самый эффективный, недорогой и доступный).
  2. Ударным (требует специального технического оборудования).
  3. Вибрационным (комбинированный, применяется для очень твердых пород).

Первый способ активно используется для обустройства водных скважин.

Виды бурения

На современном этапе развития технологии бурения различают два его вида – механическое и немеханическое. Первый популярный в геологоразведке и строительстве, второй находится на экспериментальном этапе.

Традиционно в механическом бурении скальных грунтов ударный и вращательный способы сочетаются. Разрушается скальная порода при помощи пневмоударника, материал вынимается из скважины шнеком. Этот способ считается самым оптимальным для обустройства скважин в скальных и мерзлых грунтах.

Самая популярная технология бурения скважин в скальных грунтах – колонковое бурение (используется алмазная коронка). Подходит для бурения скважин больших диаметров (до 50 см и больше).

Для бурения скважин в сложных условиях скальных или мерзлых грунтов необходимо использовать специальное оборудование, которое ссожет передать опускаемому рабочему механизму необходимый крутящийся момент и усилие для долбления породы.

От чего зависит стоимость бурения в скальных грунтах?

Перед выполнением ГНБ в скальных грунтах, расценки на которое зависят от ряда факторов, необходимо расчитать индивидуальную смету.

Читайте также:  Установка противопожарных клапанов на приточной вентиляции

Стоимость прокола ГНБ формируется из таких составляющих:

  • цены полимеров и бентонита (используются при бурении);
  • оплаты труда рабочих (в составе бригады оператор установки ГНБ, локаторщик и прораб, но зависимо от сложности проэкта их может быть больше);
  • доставки воды и утилизации отходов(шлама);
  • накладных расходов (затраты на обеспечение производственных процессов);
  • процента рентабельности (фирмы закладывают в диапазоне 15% до 30%).

Хоть это услуга недешевая, не стоит экономить на материалах и подрядчиках. Если выберете самый дешевый вариант, придется платить дважды.

источник

Бурение прочных пород в горных условиях методом ГНБ

Использование бестраншейного метода горизонтального направленного бурения (ГНБ) для укладки новых и восстановления существующих трубопроводов на склонах холмов и в горной местности имеет преимущества и дает выгоды.

Затраты на работы, характерные для классических методов строительства, такие как использование специальных шагающих экскаваторов, укрепление склонов, специальный крепеж откосов, обеспечение устойчивости штабелей разработанного материала, крепеж стенок траншей, требующее специальной техники и технологически сложное уплотнение грунта в произведенных на склоне выемках, а также сложное восстановление ландшафта, можно полностью исключить. Можно использовать обычное оборудование ГНБ, применяемое при прокладке трубопроводов, устройстве переходов под водотоками и под автомобильными и железными дорогами; на склонах легко устраивать подвод коммуникаций к сооружениям на земельных участках. Дополнительные глубины проходки в сложных грунтах и скальных массивах не приводят к дополнительным затратам. Прокладка этим бестраншейным методом новых труб позволяет полностью избежать повреждения природной или созданной человеком растительности, что всегда является предметом беспокойства. В некоторых особо сложных условиях, например, когда склон сложен набухающими глинистыми породами и требуется произвести восстановление находящихся в нем трубопроводов из гибких пластических материалов, применение бестраншейных методов дает дополнительные преимущества, поскольку оказывает стабилизирующее воздействие на склон.

Кратко об объекте прокладки напорного трубопровода через белые скальные породы

Недалеко от Цвайфальтена (южная часть Германии) в массиве Швабской Юры для одного ресторана потребовалось проложить напорный трубопровод. Необходимость устройства канализационного трубопровода связана с тем, что рядом с рестораном находилась пещера с родниковой водой, в которую часто приплывали на лодках к ресторану посетители ресторана. Во избежание нарушения природы небольшой канальнообразной долины, местные органы охраны окружающей среды не дали разрешение на строительство трубопровода открытым способом по поверхности гряды, имеющей обратную U-образную форму и сложенной из белых скальных пород Юрского периода.

Рис.1 Бурение прочных пород в горных условиях методом ГНБ

Было принято решение выполнять буровую скважину длиной 90 метров под скалистой грядой, при этом высота массива над скважиной на середине трассы составила 45 метров. Трасса была прямой и бурение скального материала Юрского периода прочностью свыше 200 мПа осуществлялось установкой ГНБ Grundodrill 20S с использованием для пилотной проходки небольшой буровой головки Grundorock Mudmotоr диаметром 89 мм. Самым сложным было обеспечивать требуемое направление движения буровой головки на первых десятках метров скважины, поскольку бурение здесь велось вверх под большим уклоном. Помощь поверхностного навигационного устройства была возможна до глубины лишь 15 м, после чего направление бурения задавал оператор. По другую сторону гряды навигационное устройство продолжило ведение буровой головки, и скважина была закончена точно в заранее подготовленном приемном котловане. Увеличение диаметра скважины было выполнено конусным буром-расширителем диаметром 121 мм. Протяжка продуктопровода сквозь очищенную скважину оказалась самым простым этапом цикла и была осуществлена всего за полчаса. Все это произвело такое сильное впечатление на орган по охране окружающей среды, что на его заседании было принято решение рекомендовать бурение под грядами по кратчайшему расстоянию своим коллегам в органах охраны окружающей среды других регионов.

Параллельное бурение в карстовых известняках (Словения)

Пещеры в карстовом районе предгорий «Юлианских Альп» (зона в юго-восточной части Альп) известны во всем мире, они принадлежат к наиболее впечатляющим природным явлениям Европы и являются основным туристическим объектом Словении. Там находится 27-километровый лабиринт пещер, полных сталактитов, сталагмитов и спекшегося известкового туфа, являющихся также идеальным местом обитания, не имеющего пигментации очень редкого вида амфибий.

Туристический маршрут начинался внутри первой пещеры в нескольких десятках метрах от ее входа, способ передвижения по лабиринту – специальный поезд на аккумуляторной тяге, движущийся по кольцевому рельсовому пути, проложенному через серию пещер. Смена пассажиров происходит на центральной станции. Система находилась в эксплуатации много лет, и потребовалась реконструкция станции. Из практических соображений администрация комплекса решила расположить пассажирскую станцию не внутри лабиринта, а снаружи. Чтобы это осуществить, необходимо было проложить соединительную коммуникационную линию.

Рис. 2. Grundodrill 13X с Grundolrock-Mudmotor бурит скважину в Постойне для управления лабиринтом пещер

Открытый способ был неприемлем ввиду большой длины обходной трассы при очень высокой прочности пород. Проектировщики предложили выполнить проходку по кратчайшему расстоянию, и было принято решение пробурить в стенке пещеры две скважины длиной 30 м на расстоянии 1 м друг от друга.

Для выполнения этой работы компания VILKOGRAD (Сентюр, Словения), являющаяся ведущей организаций по бестраншейной укладке труб и горизонтальному направленному бурению в Словении, Хорватии и в других странах региона, использовала собственную установку ГНБ Grundodrill 13X.

Для того чтобы определиться со стартовой точкой, лазерным теодолитом были предварительно измерены направление и угол наклона скважины. Для бурения пилотной скважины в массиве известняка очень высокой прочности была использована буровая головка Grundorock Mudmotоr и штанги длиной 3 м; операция длилась 30-40 минут. Использование Grundorock Mudmotоr имело то преимущество, что расход буровой жидкости был относительно невелик. Горизонтальное и вертикальное положение снаряда контролировалось с помощью кабельной навигационной системы.

Увеличение диаметра скважин выполнялось с помощью бура-расширителя диметром 250 мм (10 дюймов). После этого в скважину с помощью молота была введена металлическая труба номинальным диаметром 219 мм. Затем сквозь эту трубу был протянут силовой кабель для соединения с новой пассажирской станцией. Для выполнения буровых работ в скальном массиве бригаде VILKOGRAD потребовалось всего 6 дней.

Скважина ГНБ длиной почти 2000м в скале у Лаакса (Швейцария)

На востоке Швейцарии, в районе Гдармских Альп с пиком высотой 3620 м в зонах зимнего спортивного отдыха Лаакс и Флимс, большой известностью, особенно у любителей горнолыжного спорта, пользуются окрестности деревень Граубюнден и Гризонс. Все больше зимних спортивных центров используют пушки для нанесения искусственным способом снегового покрова.

Рис. 3. Установка ГНБ Prime Drilling 75/50 в горах у Лаакса

В Лааксе тоже решили проложить водопроводную линию между водохранилищем и местом установки снеговых пушек. Для этого потребовалось пробурить под хребтом скважину длиной 334 м для укладки водопроводной трубы диаметром 400 мм. Высотные отметки стартовой и конечной точек – 1940 и 1934 м над уровнем моря соответственно. Это значит, что уклон скважины должен быть равен 0.68 %. Бурение прямолинейной скважины со столь небольшим, но строго обязательным уклоном при высоте скального массива над скважиной до 40 м – непростая задача, но она была оптимальным образом решена бригадой итальянской компании Bianko, специализирующейся на ГНБ. Компания использовала установку ГНБ Prime Drilling 75/50, оборудованную для проходки пилотной скважины головкой Mudmotor диаметром 171 мм с буровой коронкой длиной 2250.8 мм. На длине 20 м скважина проходит в булыжниках и блоках скальных пород, на остальном протяжении – в массиве прочных швейцарских (гельветийских) известняков. Увеличение диаметра скважины осуществлялось с помощью бура-расширителя компании Prime Drilling диметром 584 мм. При протяжке трубы перед ней двигался буррасширитель диаметром 444.5 мм. Буровые работы прошли без осложнений и были завершены в течение очень короткого промежутка времени.

Бурение напрямую в горах Швейцарской Юры у Райголдсвиля

Читайте также:  Установка кулера на процессор intel core i3

Райголдсвиль находится в кантоне Базель-Ланд у подножья складчатых гор Швейцарской Юры, вершины которых достигают отметок 900 – 1200 м над уровнем моря. Здесь потребовалось заменить построенный в 1967 г. газопровод с отклонением его трассы в сторону деревни Раппертсвиль. Новый участок газопровода из стальных труб длиной 900 м предстояло отодвинуть от жилых домов. Компания Gasverbund Mittelland AG, владелец сети, решила пробурить под грядой скважину длиной 460 м. Горный массив Бергли сложен преимущественно породами, характерными для Верхнеюрского периода, с частым переслаиванием прочными известняками и слабыми мергелями.

Для того чтобы осуществить этот объект в 2005 г, пришлось прежде всего построить в горах небольшую дорогу для транспортировки к стартовой точке буровой установки ГНБ Prime Drilling весом 100 т. Опытная бригада компании Bohlen&Doyen из северо-западной части Германии, владелец 100-тонной Prime Drilling, пробурила пилотную скважину, используя буровую головку Mudmotоr с коронкой размером 250 мм. Направление движения снаряда регулировалось созданием в зоне проходки искусственного магнитного поля и подачей навигационной системе, установленной в хвостовой части буровой головки, команд с пульта управления, находящегося на борту установки, через электрический кабель, проходящий внутри буровых штанг.

В ходе бурения через слои Юрского периода потребовалась частая регулировка режима подачи буровой жидкости в соответствии с характеристиками пересекаемого слоя. Полная рециркуляция буровой жидкости осуществлялась на месте. Второй рабочий этап состоял в увеличении диаметра скважины с помощью бурарасширителя диаметром 500 мм. Третий этап — протяжка сварной металлической трубы диаметром 273 мм через скважину, заполненную обогащенной буровой жидкостью.

Работы на объекте были завершены точно в соответствии с графиком; заказчик остался очень доволен и даже опубликовал в Швейцарии несколько статей об этом объекте.

Скважина длиной тысяча метров в скале на крутом откосе

В районе Гогенцоллерн на юго-востоке Германии, известном своей сейсмичностью, возникла необходимость проложить трубопровод природного газа (металлическая труба диаметром 273 мм с пластиковым покрытием) под крутым откосом на глубине нескольких метров в зоне плоскогорья Швабской Юры, сложенного слоистым известняком Юрского периода.

Рис. 4. Вид вниз по склону, где была выполнена скважина для газопровода (в глубине – замок Гогенцоллернов)

Откос является частью природоохранной лесной зоны Баннвальд, в которой не допускается падение камней и эрозия почв. Длина скважины – тысяча метров, перепад высот между начальной и конечной точками – 230 м, крутизна откоса – до 43%, местами – до 55%. Прочность на сжатие известняков Юрского периода – около 230 МПа, возможны карстовые полости. На участке крутого откоса в Баннвальде дистрибьютором газа было принято решение о защите металлического трубопровода полиэтиленовой трубой-чехлом диаметром 450 мм. Таким образом, скважина должна иметь диаметр 600 мм. Местное управление по охране окружающей среды разрешило устройство только одного промежуточного котлована, и скважина была разделена на два участка приблизительно одинаковой длины. Пилотные скважины были выполнены с помощью установки Grundodrill 20 S, после чего они были расширены с использованием установки ГНБ Prime Drilling. Работы выполнялись опытной фирмой Max Wild GmbH из Беркхайма. Расширение скважины велось в три этапа до диаметров 300, 500 и 600 мм. Был решен ряд проблем: карстовая полость, поломка конуса одного из буров-расширителей, сжатость срока выполнения буровых работ. Через несколько недель после их завершения газопровод был введен в эксплуатацию.

Силовые кабели по кратчайшей трассе

В Европе постоянно идут разговоры о том, что надо избегать прокладывать высоковольтные линии вблизи городов и природных охранных зон. В то же время, для того чтобы передавать трансформируемую электроэнергию в центры ее использования, необходимы новые силовые линии. С точки зрения использования территорий, подземные силовые кабели имеют преимущества, и число таких объектов растет. Как правило, подземные кабели укладывают в полые полиэтиленовые трубы, поэтому обычная для технологии ГНБ прокладка полых труб вполне подходит для этих целей.

В районе Хунсрюка, расположенного в юго-западной части Германии западнее Кобленца, на вершинах гряды, являющейся «становым хребтом» района Хунсрюк, построено много ветровых турбин («ветряков»), которые было решено соединить с центрами использования энергии, для чего бестраншейным способом пробурить в очень прочных базальтовых породах длинные скважины под природоохранными зонами.

Рис. 5. Трубопровод длиной 1 км готов для втягивания в скважину, выполненную в скальном массиве установкой ГНБ

Рис. 6. Пример бурения скважины для силового кабеля по кратчайшему направлению

Рис. 7. Скважина для силового кабеля, пробуренная по кратчайшему направлению под природоохранной зоной (плоский верховой участок)

Рис. 8. Прямое кабельное соединение между ветряком и объектом потребления.

Эти работы были выполнены с помощью установок ГНБ Grundodrill 20 S, оборудованных буровыми головками Grundorock Mudmotоr. Прочность базальтовых пород достигала 400 МПа, так что это было непросто – пробурить в таких твердых грунтах скважины длиной несколько сотен метров.

Рис. 9. Длинные анкера, установленные в скальном массиве по технологии ГНБ

Установка методом ГНБ длинных скальных анкеров

В средней Европе длинные анкера для укрепления грунтов применяют уже в течение более 10 лет. С помощью установок ГНБ, располагаемых с безопасной стороны горного склона, можно технически комфортно устанавливать длинные анкера для крепления вертикальных стен и откосов скальных массивов. Разломы, трещины и швы вертикальной ориентации, которые могут привести к неустойчивости массива, будучи «прошиты» анкерами, теряют свою обособленность от массива.

Возможность геотехнических исследований для тоннельных объектов

Используя управляемые установки ГНБ, можно будет в перспективе проводить инженерно-геологические исследования с целью определения трасс планируемых тоннелей (один из примеров — новый железнодорожный тоннель под Монбланом). С их помощью, используя специальное оборудование, можно брать пробы жидкости и образцы скальных пород. Кроме того, можно устанавливать приборы для измерения геотехнических параметров. Скважины ГНБ можно использовать для проведения геофизических исследований. Устраивая несколько параллельных вертикальных или наклонных скважин, можно, установив в них соответствующую геофизическую аппаратуру, «прозванивать» массив и получать трехмерную картину (томографию) большого его участка, то есть проводить детальные трехмерные исследования. Такие исследования очень важны, если участок тоннеля проходит через массив набухающих скальных пород (например, ангидритов) или набухающих глин, через тектонически слабые зоны, рыхлые или насыпные грунты или строится в иных аномальных условиях.

Реконструкция тоннелей

Многие старые тоннели вырубались прямо в скале. У них отсутствует внутренняя обделка, иногда линии коммуникаций имеют недостаточную пропускную способность. Введены новые правила пожарной безопасности в тоннелях, и с помощью установок ГНБ можно в зоне обратного свода укладывать трубы для тушения пожара водой. С помощью ГНБ можно бурить вентиляционные скважины для дополнительной подачи свежего и вытяжки загрязненного воздуха, бурить пилотные скважины для тоннелей разблокировки проходческой техники, а также бурить скважины для подачи по ним консолидирующих грунт составов, например, цементных растворов, к проблемным участкам старых тоннелей.

Описанные примеры использования технологии ГНБ в горных условиях демонстрируют тот факт, что при бурении даже в сильно пересеченной местности со сложными геологическими условиями можно с помощью ГНБ добиваться успешных и даже отличных результатов. Рынок использования ГНБ в горных условиях будет расширяться, поскольку, во-первых, законодательство в области охраны окружающей среды все более ужесточается, и во-вторых, бурению по кратчайшему расстоянию отдается все больше предпочтения. Заказчики объектов прокладки газо- и водопроводных магистралей, силовых и коммуникационных кабелей, кабелей управления и т. п. получают более безопасные объекты своей инфраструктуры, если они проложены по кратчайшему пути по технологии ГНБ.

Защита окружающей среды будет заставлять нас все чаще и чаще использовать ГНБ для прокладки трубопроводов в горной местности независимо от того, что является продуктом транспортировки – вода для снежных пушек, природный газ, оптико-волоконные кабели, электрические силовые кабели, канализационные стоки или провода освещения канатной железной дороги.

источник