Принцип работы ГНБ

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 (лмин), 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.

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.

Горизонтальное бурение: преимущества и технология исполнения

Горизонтально направленное бурение (ГНБ) — это способ прокладки труб, а также кабелей без рытья траншей, выполняемый, как правило, под автомобильными и железными дорогами. Для реализации такого метода используется специальная техника, к которой можно отнести буровые установки направленного бурения. С помощью таких установок работа производится на 90% под землёй.

Метод горизонтального бурения — это современный способ прокладки трубопроводов разного назначения

Назначение и основные достоинства метода ГНБ

Метод горизонтально направленного бурения на сегодняшний день считается очень востребованным. В первую очередь — это связано с тем, что использование такого метода позволяет снизить финансовые затраты по прокладке трубопровода в 2,5–3 раза.

Рассмотрим основные задачи, которые выполняются посредством этого способа:

  • прокладка труб, которые будут выполнять функцию защитного футляра (кожуха) для различных силовых кабелей;
  • технология ГНБ позволяет провести бестраншейный монтаж трубопроводов, которые транспортируют питьевую воду или стоки.

Важно! Прокол под железной дорогой или автополотном — это единственный вариант монтажа коммуникации без рытья традиционной траншеи.

ГНБ прокол под дорогой или другим инженерным сооружением позволяет сохранить природный ландшафт, что также является важным достоинством. Рассмотрим другие преимущества ГНБ:

  • помимо финансовых расходов, снижаются и трудозатраты, так как основную работу выполняет специальная техника;
  • с помощью ГНБ прокола можно проложить трубопровод или кабельный канал не только под транспортными путями, но и под водоёмами.
  • для такой работы не требуется большое количество человек. Как правило, достаточно небольшой бригады, состоящей из 3–5 человек.
Читайте также  Мотоблоки с прицепом с рулевым управлением

Для выполнения таких работ не требуется много места, а окружающий ландшафт не будет испорчен

Бурение горизонтальных скважин по праву можно считать уникальным способом, технология которого исключает нанесения вреда окружающей среде и снижает трудозатраты, а также денежные расходы.

Необходимое оборудование

Всю технику, которая эксплуатируется для бурения методом ГНБ, подразделяется на несколько основных разновидностей:

  • машина для горизонтально направленного бурения ГНБ;
  • локационная система для бурения;
  • второстепенные комплектующие (скобы, фиксаторы и т. д.).

Локационная система для бурения горизонтальных скважин необходима для организации контроля над буром. Это очень важно, так как бур во время работы находится в почве, то есть, за пределами видимой зоны. Такая система предохраняет бур от столкновения с различными преградами, которые могут повредить буровое оборудование.

Геолокационная система для контроля рабочего процесса оснащается мини-зондом, который необходим для отслеживания геолокационных показателей во время бурения. Мини-зонд устанавливается на головку бура и на аппарат. Данные, передающиеся зондом, поступают оператору, который вносит коррекцию в рабочий процесс.

Стоит отметить, что оборудование для ГНБ является довольно дорогим и относится к профессиональной технике. Установка горизонтального бурения (УГБ) может иметь различную конфигурацию, однако, все такие машины состоят из следующих конструктивных элементов:

  • кузов;
  • двигатель;
  • ходовая часть.

Оборудование для ГНБ является профессиональным и имеет высокую стоимость

Функциональная часть УГНБ состоит из трёх основных составляющих:

  • буровой элемент;
  • шланг, который подаёт воду на буровой элемент (это необходимо для охлаждения бура);
  • панель управления.

Все УГНБ классифицируются по одному главному показателю — граничному усилию протяжки. К другим характеристикам этих машин можно отнести:

  • показатели сечения канала, который может выполнить такая машина;
  • максимальная длина канала;
  • показатель расхода бетонита (л/мин);
  • использование метода горизонтального бурения учитывает также максимально возможный радиус изгиба буровых штанг. Этот показатель считается очень важным, так как влияет на подвижность буровой установки и на её возможность обхода различных препятствий.

К второстепенному оборудованию относят следующие устройства:

  • фиксаторные элементы;
  • переходники;
  • расширители;
  • насосное оборудование;
  • генераторы, функционирующие от электричества;
  • устройства для освещения.

Установка горизонтального бурения должна быть подобрана правильно, в соответствии со всеми факторами, перечисленными выше.

Подготовительные работы перед ГНБ

Горизонтальное бурение подразумевает прокол, осуществляемый профессиональным оборудованием. Однако перед тем как приступить к бурению под дорогой, необходимо выполнить подготовительные работы.

Бурение горизонтальным способом требует проведения подготовительных работ

В первую очередь нужно подготовить ровную площадку для буровой установки. Для этого необходимо разровнять площадку, которая должна иметь примерный размер 10х15 м. Кроме этого, в некоторых конкретных ситуациях не обойтись без подготовки объездного пути для бурового комплекса.

Важно! Подготовленная площадка в обязательном порядке должна быть ограждена предупреждающей лентой. Это необходимо для того, чтобы исключить проникновение посторонних людей на территорию. Такая лента устанавливается на высоте примерно 80 см над землёй.

Площадка под бурильную технику подготавливается в том месте, где будет прокладываться скважина. После подготовки площадки необходимо провести установку бурильного оборудования и расположить его в нужном положении для осуществления прокола.

Кроме этого, стоит заякорить опорную плиту для оборудования. Это мероприятие производится посредством шнеков. Далее, необходимо отрегулировать угол входа бура в грунт.

Прокол методом горизонтально направленного бурения ГНБ производится с учётом техники безопасности, а также всех необходимых строительных норм. В процессе бурения применяется специальный бентонитовый раствор. Аппарат, подготавливающий этот раствор, должен находиться сбоку от установки горизонтально направленного бурения. Дистанция между УГНБ и установкой для подготовки бентонита должна составлять не менее 10 м. Бентонитовый раствор выполняет следующие функции:

  • укрепление стенок скважины канала;
  • а также этот раствор способствует удалению грунта из канала.

В местах входа и выхода канала рекомендуется обустройство специальных приямков, в которые будет утилизироваться лишний раствор. Помимо этого, необходимо наладить постоянную радиосвязь между руководителем бурильного процесса и операторами техники.

Рассмотрим, что ещё необходимо выполнить в процессе подготовки к горизонтальному бурению ГНБ:

  • определить места, где проходят подземные коммуникации, чтобы не задеть их при бурении;
  • изучить состав грунта и его особенности. Это нужно для выбора оптимальной трассы бурения.

В месте прокола должно быть небольшое углубление, заполненное бетонитовым раствором

Выполнение пилотной скважины

После того как все подготовительные работы будут сделаны, можно приступить непосредственно к прокладке труб методом горизонтального направленного бурения. Для этого буровая установка располагается в необходимом месте. Далее, нужно выполнить проверку (пилотную скважину). Показатели сечения такой скважины должны быть примерно 100 мм.

При организации пилотной скважины под железнодорожными путями или дорогой, движение бурового элемента должно регулироваться системой геолокации. Без такой системы или в случае её неисправности запрещено выполнять бестраншейные работы.

Первоначальная позиция головки бура, как правило, составляет 10–20° по отношению к горизонту. Этот угол должен постоянно уменьшаться в зависимости от глубины погружения. После того как будет достигнута нужная глубина для прокладки трубопровода методом ГНБ, производится бурение в горизонтальной плоскости. Во время бурения разрешается вносить коррективы в движение бурильного наконечника. Коррекция движения бура осуществляется в том случае, если он отклоняется от заданной траектории. Определение отклонения от нужной траектории выполняется с помощью системы позиционирования.

Метод прокола подразумевает проверку положения бура посредством геолокационной системы через каждые 3 м. После прохода определённой точки головка бура начинает продвигаться вверх, что позволяет достигнуть точки выхода. Выход из грунта (так же как и вход) должен быть заранее рассчитан и выполняться под строго определённым углом.

Пилотную скважину необходимо расширить, это делается при помощи специального приспособления — риммера

Расширение

На следующем этапе прокладки труб под дорогой необходимо провести расширение пилотного канала. Для этого производится демонтаж бурильной головки, а на её место устанавливают специальное устройство — риммер. Риммер — это конструктивный элемент, используемый при прокладке труб методом ГНБ, который выполняет функцию расширения пилотного канала. Стоит отметить, что риммер является расширителем обратного действия (он протягивается от выхода канала к его входу).

С учётом технологии бурения ГНБ, чтобы достичь необходимых показателей диаметра, расширение выполняется от одного до нескольких раз. Количество расширений зависит от того, каким диаметром должна обладать будущая скважина.

Горизонтальное бурение может выполняться и в тяжёлых условиях (плохая почва, обилие помех на пути бура и т. д.). В таком случае работы по расширению скважины выполняются до того, как в канал будут проложены необходимые коммуникации. Кроме этого, стоит отметить, что все работы должны выполняться с использованием охлаждающей жидкости. Это связано с тем, что геолокационная аппаратура является очень чувствительной к повышенным температурам. Прокол дороги — серьёзное мероприятие, которое должно быть продумано от начала и до конца.

Существует ещё один важный фактор, который стоит предвидеть — осыпание грунта. Прокол под дорогой методом ГНБ должен также учитывать то, что перед началом протягивания пластиковых или металлических труб в скважину их необходимо соединить. Конструкция должна быть надёжно соединена, иначе могут возникнуть проблемы. Далее при выключенном бурильном оборудовании выполняется стыковка кольцевого расширителя со штангами. Затем через вращающийся вертлюг стыкуют необходимую коммуникацию. Для стыковки потребуется специальный переходной элемент или другое возможное устройство.

Полезная информация! Метод ГНБ учитывает подбор расширительной детали по такому расчёту: канал должен быть на 25% больше протягиваемого трубопровода. Если коммуникация прокладывается с теплоизоляцией, то тогда канал должен быть больше на 50%.

Готовый канал должен быть шире трубы примерно на четверть

Если показатели давления внутри канала большие, то тогда бентонитовый раствор равномерно заполняет пространство между наружной стенкой трубы и внутренней стенкой скважины. После того как бентонитовый раствор затвердеет, исключается просадка почвы.

Прокладка трубопровода

Прокол под железной дорогой или автомобильным полотном выполняется в первую очередь. Далее, производится расширение скважины до нужного диаметра. На третьем этапе выполняют по методу ГНБ прокладку труб.

Это производится довольно просто: трубопровод затягивается вместе с последним расширительным риммером. Крепление коммуникации к расширителю производится посредством специальных соединительных скоб или вертлюг.

Предварительно выполняется протягивание проводника через готовый канал. Это необходимо при организации кабельной проводке в коммуникации. В таком случае трубопроводная конструкция будет служить защитным кожухом, предохраняющим проводку в грунте от повреждения.

Такая технология позволяет быстро, надёжно и экономно протянуть трубопровод через грунт без организации траншей, которые, как правило, выполняются вручную. После прокладки трубопровода ГНБ можно считать завершённым. В конце необходимо эвакуировать бурильное и другое оборудование с рабочей площадки.

Технология ГНБ

Устройство закрытого подземного перехода методом ГНБ подходит для прокладки самых разных инженерных сетей и коммуникаций, например, водопровода, газопровода, канализации, электрокабелей или кабелей связи.

Горизонтально-направленное бурение (метод ГНБ) – один из самых безопасных способов бестраншейной прокладки труб. При использовании данного метода поверхность ландшафта остается нетронутой. Трубопровод можно проложить под железной дорогой, автомобильной магистралью, рекой, лесом, парком или оврагом.

Читайте также  Молотковая дробилка для зерна своими руками

Главные отличительные преимущества технологии ГНБ от традиционного, открытого метода

Отсутствует необходимость в дорогостоящих креплениях для траншей на большой глубине
(>2 метров)

Понижении уровня грунтовых вод.

До начала буровых работ

Инженерная подготовка объекта ГНБ включает в себя:

Оценка проектной документации : длина прокола, диаметр трубы, типы грунтов по геологическим изысканиям, правильность запроектированной траектории по изгибу штанг, расстояния до пересекаемых коммуникаций, наличие всех необходимых согласований.

Выезд на место производства работ , оценка общей ситуации на местности, выбор оптимального места для размещения бурового комплекса и места для сварки плети трубопровода, наличие подъездных путей для техники, наличие источника воды для приготовления буровой смеси.

Выбор подходящей буровой установки нужной мощности, диаметра и длины штанг, выбор правильных типов и диаметров расширителей, цанговых захватов или оголовков труб, выбор системы локации и зонда-излучателя, подбор бентонита и полимеров для типов грунтов данного объекта.

Геодезическая разбивка начала и конца прокола , вынос и закрепление на местности характерных точек прокола (углы поворотов, пересечение с действующими коммуникациями и т.д.).

Вызов представителей эксплуатирующих организаций , получение разрешений на производство буровых работ в охранной зоне действующих коммуникаций. При необходимости — шурфление существующих сетей, уточнение их местоположения в плане и профиле.

Разработка стартового и приемного котлованов , устройство инвентарных ограждений строительной площадки и перебазировка на точку входа бурового комплекса, на точку выхода — трубы, сварка труб в единую плеть с оголовком.

Оборудование для ГНБ

Для проведения горизонтально-направленного бурения необходимо следующее оборудование.

Установка ГНБ

Самоходная машина на колесном или гусеничном шасси. Основные рабочие элементы агрегата (бур, дизельный двигатель, гидравлика, панель управления, место оператора) смонтированы на раме. На ней же установлен буровой лафет с тисками и каретка, отвечающая за подачу штанг и их поступательное движение. Над лафетом располагается кассета со штангами и механизм подачи штанг на лафет. На раме монтируются опоры и анкерные устройства (до четырех штук), отвечающие за надежную фиксацию буровой установки на грунте.

Буровые установки различают по следующим характеристикам:

максимальный диаметр скважины;

максимальная длина бурения;

Система локации

При ГНБ важно обеспечить четкое соблюдение траектории прокладки скважины, а также выход бура в нужном месте в финишном (приемном) котловане. Для этого применяется локационная система, состоящая из двух основных элементов:

Зонд. Встроенный в буровую головку, он передает информацию о ее положении в грунте (глубину заземления, угол наклона и поворота), температуре и др.

Локатор. Принимает и обрабатывает информацию от зонда. Получаемые от зонда сведения одновременно видит оператор и локационной установки и буровой машины. По радиосвязи, локаторщик может руководить действиями оператора установки ГНБ, например, корректировать направление буровой головки.

К тому же, применение локационной системы позволяет обойти подземные коммуникации (трубопроводы, кабеля, другие препятствия).

Расширитель (ример)

Представляет собой цельнолитой или сварной корпус, к которому приварены зубья с твердосплавными наконечниками. Ведущие кромки расширителя армированы износостойким сплавом.

Применяется для увеличения диаметра пилотной скважины. В зависимости от грунта подбирается оптимальный тип римера: шнековый, колонковый, винтовой, колесообразный, роллерный, шарошечный.

Бурильная штанга

Отвечает за передачу крутящего момента от буровой установки к буру или расширителю. Наличие наружной резьбы с одной стороны и внутренней с другой гарантируют надежное штанг с инструментов ГНБ.

Насосно-смесительный узел

Установка НСУ ГНБ отвечает за подготовку бурового раствора (бетонита), его подачу в в рабочую зону (к форсункам буровой головки), последующую очистку от породы и повторной подачи.

размывает грунт на заборе скважины;

удаляет образующийся буровой шлам;

временно усиливает внутренние стенки скважины, предотвращая ее обрушение;

охлаждает буровую головку.

Аппарат для сварки ПЭ труб

Для сборки трубопровода применяется стыковая сварка. Торцы труб нагреваются и совмещаются под давлением.

Начало пилотного бурения ГНБ

1 этап – бурение пилотной скважины

калибровка системы локации с зондом-излучателем;

установка зонда в буровую голову. Головка оснащена буровой лопаткой с зубьями для разрушения породы при бурении, при этом лопатка расположена под скосом. Скос лопатки необходим для выполнения руления буровой колонной. При вращении штанг на 360 градусов и одновременном толкании, штанга продвигается по прямой. Для того, чтобы штанга отклонилась в сторону, нужно повернуть головку в определенное положение (на 12-3-6-9 часов или промежуточное значение) и начать задавливать штангу без вращения до тех пор, пока колонна штанг не отклонится от оси бурения до требуемого угла.

буровые штанги забуриваются в грунт по проектной траектории до точки выхода. Контроль за положением головки осуществляет локаторщик с помощью системы локации с поверхности земли. После того, как головка вышла в приемный котлован, она снимается, а на ее место устанавливается первый риммер-расширитель.

Горизонтальное бурение

Это метод, когда необходимо проложить определенные коммуникации, не нарушая целостности поверхностного слоя земли, путем направленного бурения скважин под землей в горизонтальном направлении с дальнейшим прокладыванием в них труб. Такая технология имеет все преимущества в условиях тесного проживания людей, когда необходимо оставить нетронутым ландшафт или нанести минимальный урон местам проживания людей. О всех этапах ГНБ и их кратком описании вы сможете узнать далее.

Общее описание технологий

Процесс ГНБ делится на три этапа:

  1. Бурение пилотной скважины малого диаметра в заданном направлении;
  2. Расширение скважины до требуемых размеров для установки трубопровода;
  3. Прокладывание трубопровода.

Как происходит горизонтально направленное бурение

Горизонтальное бурение происходит при помощи специально устроенной буровой головки, имеющей технологический скос для разрушения породы и посадочное место под излучатель. Буровая головка соединена с подвижным приводным стержнем, позволяющим задавать нужное направление движения бура, с возможностью обхождения препятствий.Со старта бурения к основанию бура, через конструктивные отверстия, подается специальный раствор. Смешиваясь в скважине с измельченным грунтом, раствор образует суспензию, которая уменьшает трение стержня с головкой, охлаждает бур и укрепляет стенки скважины, снижая риск обрушения. Также буровой раствор нужен для промывания скважины от шлама.Двигаясь по заданной траектории, буровая головка достигает запланированной точки выхода на поверхность.

Рекомендованная услуга – Медно-графитовая смазка. Используется для защиты и герметизации резьбовых соединений.

Машины и рабочее оборудование

Оборудование, используемое для прокладки коммуникаций методом ГНБ, разделяется:

  • Машины для совершения горизонтального бурения;
  • Системы локации, применяемые для координации позиционирования буровой головки;
  • Вспомогательные инструменты для ГНБ установок.

Если вам нужна качественная установка горизонтально-направленного бурения по привлекательной цене, тогда Вам сюда. Установка ГНБ FORWARD OS-10 снабжена лучшими комплектующими от известных и надёжных брендов, что в свою очередь хорошо отражается на приятном использовании оборудования.

Машины для ГНБ

Все работы проводятся дорогостоящими профессиональными комплексами. Машины могут иметь разную конфигурацию, но основные части у них общие:

  • Рама;
  • Дизельный двигатель (ДВС);
  • Силовая часть (гидронасосы распределители).

По классу машины разделяются на мини, миди и макси. Где мини – самые простые облегченные малотоннажные установки. Такая машина обладает небольшими размерами, и применяется при работе с трубами малого диаметра и ограниченной длиной трассы.

Более крупные буровые установки характеризуются средними и максимальными диаметрами труб и увеличиной длиной бурения. Также нужно обращать внимание на величину расхода буровой смеси и допустимый радиус изгиба буровых штанг, который является критерием способности изменять траекторию бурения во время работы ГНБ установки.

Навигация для ГНБ

Так как во время бурения головка находится в невидимой зоне, то контролировать процесс помогает система локации. Она состоит из излучателя, расположенного в буровой головке, и принимающего локатора, который выдает полученную информацию на дисплей, для визуального мониторинга траектории бурения и своевременного реагирования на возможные преграды.

Вспомогательные инструменты

К ним относятся: буровой инструмент ГНБ, вертлюги, серьги, фиксаторы для протяжки ПВХ обсадных элементов трубопровода. Также насосы для выкачивания буровых растворов, электрогенераторы, расширители и переходники.

Поэтапное выполнение

Подготовительные работы

До начала работ проводится обследование трассы: исследуется грунт, свойства и его состав, расположение возможных коммуникаций. Делаются расчеты по навигации и оформляется нормативно-техническая документация на исполнение работ. При необходимости зондируются сложные участки будущей трассы на предмет пересечения с имеющимися подземными инженерными коммуникациями. В результате разрабатывается оптимальная траектория бурения. Уделяется пристальное внимание технике безопасности работников буровой машины и людей, которые могут оказаться поблизости.

На подготовительном этапе формируется площадка, на которой будет располагаться буровая установка, производятся земельные работы. Ее размеры и положение зависят от габаритов бурового комплекса, диаметра и глубины залегания скважины, ее протяженности.

Пилотная скважина

Когда подготовительные работы закончены, можно начинать построение пилотной скважины. Это основной этап в разработке, от которого зависит достижение конечной цели.

Перемещение буровой головки контролируется при помощи локатора, принимающего сигнал от излучателя, расположенного в ней. Информация о нахождении бура передается на монитор оператора буровой машины, по которой определяется соответствие заданной траектории маршрута бурения. По окончании построения пилотной скважины, буровая головка выходит на поверхность или на финишную проектную точку.

Читайте также  Принцип действия вакуумного усилителя тормозов

Расширение бурового отверстия

Далее следует этап расширения пилотной скважины. Буровая головка заменяется на другой тип насадок для горизонтального бурения – риммер. Конструктивный элемент, представляющий собой лопасти, закрепленные на одной оси, с режущими зубцами, который вращаясь и двигаясь в обратном направлении, увеличивает диаметр скважины. Если необходим большой размер отверстия, таких челночных проходов может быть несколько, с последовательной заменой риммеров, до достижения нужного диаметра.

Прокладывание трубопровода

На обратной от буровой машины стороне к последнему риммеру, при помощи вертлюга, гасящему вращательное движение буровых штанг, и скоб, прикрепляют элементы трубопровода и прокладывают в скважину.

После завершения строительства трубопровода, исполнитель сдает заказчику отчетную документацию, где указывается действительное положение трубопровода, с обозначениями координат местности.

Плюсы и минусы технологии

  • Тип почвы, ландшафт и его строение, присутствие водоемов не препятствуют процессу горизонтального бурения. Скученность городских построек, загруженность автомобильных дорог или охраняемые природные и культурные территории – такой способ прокладывания коммуникаций не навредит их состоянию;
  • Меньше времени и сил тратится на получение разрешений для проведения работ, так как не нужно перекрывать движение автомобильного и железнодорожного транспорта;
  • Снижаются расходы на привлечение тяжелой техники и рабочих для проведения масштабных земельных работ;
  • За счет привлечения профессиональных исполнителей и высокотехнологичных установок, минимизируются сроки монтажных работ;
  • Автономность буровых комплексов исключает зависимость от внешних источников питания;
  • ГНБ может успешно проходить при высоком залегании грунтовых вод. На скорость и продолжительность работ они не влияют;
  • Про ГНБ можно заключить, что это минимальный вред природе и человеку.

Но есть и ограничения в применении технологии ГНБ

Экономическая целесообразность. При глубине закладки труб менее 1,5 метров и отсутствии сооружений на территории работ – выгоднее прокладывать трубопровод обычным траншейным способом.

Заметно, что плюсов у технологии горизонтального бурения больше, чем минусов. Преимущества и перспективы развития очевидны. По мнению аналитиков отрасли применение комплексов бестраншейного способа прокладки коммуникаций будет увеличиваться с каждым годом.

Что такое ГНБ: технология горизонтального направленного бурения

Горизонтальное направленное бурение (ГНБ) – прогрессивная технология бестраншейной прокладки подземных инженерных коммуникаций. Трубопровод протягивается в скважине, пробуренной по изогнутой траектории под контролем радиолокационных систем. Еще одно название метода – гидравлическое направленное бурение, так как в процессе работы скважину промывают напорной струей бурового раствора.

Область применения

Методом ГНБ прокладывают самотечные и напорные трубопроводы для подачи воды, канализации или теплоснабжения, защитные футляры для кабельных сетей, газо- и нефтепроводы. Технология может использоваться для очищения, ремонта или замены ранее проложенных водопроводных и канализационных труб.

Горизонтальное бурение применимо при обустройстве технических скважин – водозаборных, геотермальных, предназначенных для очищения загрязненных участков местности или вытаскивания из грунта действующих трубопроводов.

Преимущества и ограничения

Бестраншейные технологии безальтернативны при проведении работ в условиях плотной городской застройки и насыщенной дорожной сети, прокладке сетей глубокого заложения.

ГНБ бурение не требует перекрытия движения транспорта, перекладки действующих коммуникаций или укрепления фундамента зданий. Работы могут вестись круглый год. Технология позволяет снизить стоимость и сократить сроки строительства.

В отличие от прокладки открытым траншейным способом не нужно организовывать водоотливные мероприятия. При строительстве подводных переходов отпадает необходимость углублять дно или укреплять берега.

Площадки для проведения работ компактны, прокладка труб методом ГНБ ведется с минимальным вскрытием земной поверхности. Земляные работы ограничены рытьем приямков для ввода инструмента и подачи трубопровода в скважину, сбора бурового раствора, а также технологических шурфов на концах трубопровода. Если надо обеспечить определенный уровень заглубления скважины, может потребоваться стартовый котлован для размещения буровой установки.

ГНБ бурение снимает проблемы при наличии следующих преград:

  • Здания или сооружения
  • Пути движения транспорта, аэродромы
  • Ранее проложенные инженерные сети
  • Реки, водоемы, овраги, лесопарковые зоны
  • Архитектурно-исторические памятники
  • Территория производственных предприятий
  • Охранная зона метрополитена, высоковольтных ЛЭП, магистральных газо- или нефтепроводов

Технология горизонтального бурения эффективна в песчаных или глинистых грунтах при устойчивости стенок скважины. В неустойчивых грунтах или при наличии подземных вод с сильным напором ставят обсадные трубы на участках входа/выхода, укрепляют грунт инъектированием, устраивают разгрузочные скважины или дозиметрические колодцы.

Применение технологии ГНБ затруднено в валунных или гравийно-галечниковых грунтах, техногенных грунтах с металлическими включениями. Бурение скальных или содержащих особо твердые включения грунтов требует использования мощного оборудования и усиленного бурового инструмента.

Подготовительные работы

Перед началом бурения проводятся инженерно-геологические изыскания или геофизическое обследование для определения характеристик грунта в районе строительства. На основании полученных данных подбирают наиболее подходящее буровое оборудование и состав бурового раствора.

Изучаются условия прокладки под естественными преградами и препятствиями искусственного происхождения. Целесообразность применения технологии ГНБ подкрепляют технико-экономическими расчетами путем сравнения альтернативных вариантов, затем приступают к разработке проектной документации и сбору необходимых разрешений.

Прокладка трубопровода

Профиль трассы зависит от вида инженерных коммуникаций, типа и диаметра трубопровода, используемого бурового оборудования. Технология позволяет при необходимости изменить направление скважины, чтобы обогнуть встреченное подземное препятствие. Форма траектории ограничена радиусом изгиба колонны буровых штанг.

Допустимый диаметр трубопровода 25–2000 мм, длина прокладки – от нескольких метров до нескольких километров. Скорость бурения составляет до 100 м за смену. В одной скважине может располагаться сразу несколько трубопроводов.

Прокладка трубопроводов пучком

  • Бурение пилотной скважины. Бур с насадками, соединенный гибкой колонной штанг с буровой установкой, движется по заложенной в проект траектории. Оператор осуществляет постоянный контроль за положением бурового инструмента с помощью локационной системы. Бурение завершается в точке выхода бура на поверхность земли.
  • Расширение скважины. Бур заменяют на расширитель и протягивают через скважину в обратном направлении. Скважину проходят однократно или многократно до образования бурового канала, позволяющего протянуть трубопровод расчетного диаметра. Обычно диаметр канала превышает наружный диаметр трубопровода на 20–50%. При необходимости канал калибруют.
  • Протяжка трубопровода. Перед последним расширением к колонне штанг с расширителем подсоединяют заранее сформированную плеть трубопровода. Если трубопроводов несколько, подсоединяют все сразу. Конец плети оснащают оголовком с шарнирным вертлюгом, который предотвращает скручивание при протяжке. Трубопровод протягивают от точки выхода бура на поверхность земли к буровой установке.

На всех этапах в скважину подается буровой раствор для разрушения грунта, удаления измельченной породы, укрепления и смазки стенок скважины. При среднесуточной температуре ниже +5 °C или бурении в вечной мерзлоте принимают меры по предохранению раствора от замерзания. При температуре воздуха ниже −20 °C работы не ведутся.

Трубопровод собирают из стальных, полимерных или чугунных (ВЧШГ) труб. Возможность применения каждого вида труб и требования к характеристикам зависят от типа прокладываемых коммуникаций. Отдельные секции соединяют муфтами или сваркой.

Обрезка полимерной трубы после выхода в технологический шурф

После завершения прокладки отработанный буровой раствор и выбуренную породу утилизируют. Котлованы засыпают, восстанавливают дороги и территорию в зоне строительства. На концах трубопровода устраивают колодцы, дренажные системы, ставят запорные устройства.

Состав бурового оборудования

Существует четыре класса установок для ГНБ бурения, каждому из которых соответствует определенная сила тяги. При выборе класса учитывают инженерно-геологические условия, тип, длину и диаметр трубопровода. Самоходные установки ставятся на гусеничное или колесное шасси, модульная конструкция монтируется на опорной раме.

В состав оборудования входят агрегаты и приспособления для приготовления, подачи и регенерации бурового раствора. Сборная колонна из штанг служит для передачи вращающих или тяговых усилий от установки и подачи раствора. При сложной геологии грунта либо большой длине и диаметре трубопровода на установке ставится усилитель тяги, а в точке выхода размещается доталкиватель.

Буровая установка на гусеничном ходу с комплектом штанг

Пилотную скважину бурят долотами или твердосплавным буром либо применяют универсальный бур со сменными насадками. Расширяют скважину римерами с режущими кромками высокой прочности и породоразрушающими насадками. Инструмент подбирают с учетом свойств грунта. Для повышения производительности при разрушении скальных пород используют забойный двигатель.

Локационная система для наблюдения за положением бурового инструмента включает излучающий зонд, локатор для приема сигнала и дисплей для вывода информации. При наличии сильных помех сигнал от зонда на дисплей поступает по кабелю.

Отличие от других бестраншейных технологий

Горизонтальное направленное бурение имеет сходство с щитовой проходкой, управляемым проколом, раскаткой грунта и другими бестраншейными способами прокладки труб. Основное отличие технологии ГНБ заключается в промывке скважины буровым раствором. Состав раствора определяется свойствами грунта, от верного подбора зависит успешность бурения.

По возможной протяженности трубопровода горизонтальное направленное бурение в разы превосходит прокол или микротонеллирование. В отличие от прокола ГНБ способно справиться со всеми категориями грунта. Технология лидирует по значению минимально допустимого диаметра труб (25 мм).

Цена прокладки с учетом земляных работ ниже по сравнению с альтернативными методами. С увеличением диаметра трубопровода экономическая эффективность снижается из-за повышенного расхода раствора.