НЕГОСУДАРСТВЕННОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«ИНСТИТУТ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ ТЮМЕНСКОГО
ГОСУДАРСТВЕННОГО
НЕФТЕГАЗОВОГО УНИВЕРСИТЕТА»
РЕФЕРАТ
по рабочей
профессии « Трубопроводчик
линейный, Оператор МГ »
на тему «Прокладка трубопроводов методом горизонтального
бурения»
Выполнил:
/ А.П. Шабашов/
Проверил:/ В.Н. Фуфаев
/
Тюмень, 2014 г.
Содержание
1. Введение
2. Основная часть
2.1. Горизонтально-направленное
бурение
2.2. Этапы строительства
подземных коммуникаций
2.3. Методы горизонтального
бурения
2.4. Установки ГНБ
2.5. Система локации в
ГНБ как инструмент управления
2.6. Основные преимущества эксплуатации
3. Заключение
Введение
Горизонтально-направленные
метод бурения был разработан и впервые
внедрен в 1971 году в США корпорацией "Titan
Contractors" под рекой Педжейро в Калифорнии. Был проложен трубопровод
диаметром 115,3мм протяженностью 231,6 метра.
С этого времени метод горизонтально-направленного
бурения завоевал большую популярность
за рубежом. Уже 30 лет на западе используют горизонтально-направленное
бурение, поэтому никому и в голову не
придет для прокладки коммуникаций в городских
условиях вскрывать асфальт, разбирать
рельсовые пути, менять транспортные потоки
и создавать таким образом массу неудобств
людям. Обходной маршрут может быть достаточно
велик и экономически не выгоден.
Между тем, технология горизонтально-направленного
бурения (ГНБ) проста и понятна. В нужной
точке входа трубопровода (на берегу реки,
на одной из сторон дороги) ставится установка ГНБ, которая по заданной траектории
бурит пилотную скважину и выходит с высокой
точностью на другой стороне препятствия.
В зависимости от требующегося диаметра
скважины для протяжки одной или нескольких
труб или труб-футляров, бурение выполняется
в один или несколько этапов. Преимущество
горизонтально-направленного бурения
неоспоримы. Существующие на данный момент
комплексы в состоянии не только выполнить
"прокол" под дорогой, но и в процессе
выполнения "прокола" обходить возникающие
препятствия. Кроме того, при необходимости
есть возможность уходить на значительную
глубину, что позволяет прокладывать коммуникации
даже под фундаментами зданий. Кроме того,
существенным фактором при производстве
работ является низкий производственный
шум - это очень благосклонно воспримут
местные жители, которых раздражают звуки
строительных механизмов и грохот разгружаемых
материалов. Поэтому метод горизонтально
направленного бурения получил целый
ряд преимуществ перед методом прокладки
коммуникаций в траншее.
Горизонтально-направленное
бурение(ГНБ)
Бестраншейные технологии бурения,
известные в мире как NO-DIG (не копай) представляют
собой вариант выполнения работ по подземному
строительству без вскрытия грунта. При
использовании бестраншейных способов
бурения более 90% всех работ проводится
под землей, что исключает:
- необходимость
восстановления дорожного покрытия;
- нарушение существующих
коммуникаций;
- перекрытие транспортных
магистралей;
- нарушение привычного
ритма жизни города;
- уничтожение зеленых
насаждений;
- снос элементов благоустройства;
- нарушение земляного
покрытия и т.д.
Можно выделить четыре традиционных
метода бестраншейной прокладки трубопроводов:
- горизонтальное бурение;
- прокалывание;
- продавливание;
- замена труб.
Горизонтально-направленное
бурение - это метод бестраншейной прокладки
трубопроводов и других коммуникаций
на различной глубине под естественными
и искусственными препятствиями без нарушения
режима их обычного функционирования.
В основном ГНБ применяют
при прокладке трубопроводов, канализаций,
водопроводов, газопроводов и футляров
для кабелей связи без поверхностного
вскрытия грунта, сохраняя природный ландшафт.
Горизонтально-направленное
бурение не остановят ни скалы, ни плавуны,
ни овраги, ни сложнопересеченная местность.
Те объемы строительства, которые траншейным
методом бурения осваиваются месяцами,
бестраншейным методом бурения выполняется
за считанные дни.
Очень важна так же и экологическая
составляющая: нетронутые насаждения
и рельеф местности, сохраненный плодородный
слой почвы. При использовании горизонтально-направленного
бурения значительно повышется эффективность
работ: как правило на объекте задействована
одна буровая установка и бригада рабочих
из 3-4 человек. Все это дает огромную экономию
финансовых средств примерно на 30%.
Технология бестраншейного строительства
подземных коммуникаций
Перед началом
работ тщательно изучаются свойства и
состав грунта, дислокация существующих
подземных коммуникаций, оформляются
соответствующие разрешения и согласования
на производство подземных работ. Осуществляется
выборочное зондирование грунтов и, при
необходимости, шурфление особо сложных
пересечений трассы бурения с существующими
коммуникациями. Результаты этих работ
имеют определяющее значение для выбора
траектории и тактики строительства скважины.
Особое внимание следует уделить оптимальному
расположению бурового оборудования на
строительной площадке и обеспечению
безопасных условий труда буровой бригады
и окружающих людей. Строительство подземных
коммуникаций по технологии горизонтального
направленного бурения осуществляется
в четыре этапа: бурение пилотной скважины,
последовательное расширение скважины,
протягивание трубопровода и заключительный
этап.
Этапы
строительства подземных коммуникаций
Бурение пилотной
скважины
Бурение пилотной скважины —
особо ответственный этап работы, от которого
во многом зависит конечный результат.
Оно осуществляется при помощи породоразрушающего
инструмента — буровой головки со скосом
в передней части и встроенным излучателем.
Буровая головка соединена посредством
полого корпуса с гибкой приводной штангой,
что позволяет управлять процессом строительства
пилотной скважины и обходить выявленные
на этапе подготовки к бурению подземные
препятствия в любом направлении в пределах
естественного изгиба протягиваемой рабочей нити.
Буровая головка имеет отверстия для подачи
специального бурового раствора, который
закачивается в скважину и образует суспензию
с размельченной породой. Буровой раствор
уменьшает трение на буровой головке и
штанге, предохраняет скважину от обвалов,
охлаждает породоразрушающий инструмент,
разрушает породу и очищает скважину от
её обломков, вынося их на поверхность.
Контроль за местоположением буровой
головки осуществляется с помощью приемного
устройства локатора, который принимает
и обрабатывает сигналы встроенного в
корпус буровой головки передатчика. На
мониторе локатора отображается визуальная
информация о местоположении, уклоне и
азимуте буровой головки. Также эта информация
отображается на дисплее оператора буровой
установки. Эти данные являются определяющими
для контроля соответствия траектории
строящегося трубопровода проектной и
минимизируют риски излома рабочей нити.
При отклонении буровой головки от проектной
траектории оператор останавливает вращение
буровых штанг и устанавливает скос буровой
головки в нужном положении. Затем осуществляется
задавливание буровых штанг без вращения
с целью коррекции траектории бурения.
Строительство пилотной скважины завершается
выходом буровой головки в заданной проектом
точке.
Рис.1. Схема
бурения пилотной сважины
Буровая штанга (БШ)
представляет собой трубу диаметром приблизительно
50-80 мм и длиной 2-6 метра. На концах БШ нарезаны
КОНИЧЕСКИЕ резьбовые соединения с наружной,
и на противоположном конце — с внутренней
резьбами. БШ имеет один очень важный элемент
(без которого изменение направления пилотной
скважины было бы невозможным) это — сильфонная
вставка (соединение). На каждой БШ есть
два таких соединения. В общем-то, технологически,
это больше напоминает накатку на трубе,
нежели какую-то вваренную в БШ вставку.
В буровой машине БШ вкручиваются, последовательно,
одна в другую, по мере продвижения буровой
головки. Таким образом, соединённые между
собой БШ, похожи на гибкий трос, которым
прочищают канализационные трубы.
Принцип изменения
направления
Принцип изменения
направления движения буровой головки
в горизонтальной и вертикальной плоскостях
происходит по принципу гибкого троса:
если его свободный конец не закреплён
(если закреплён, то это уже «гибкий ВАЛ»),
то есть он всегда будет немного изогнут.
Оператор на дисплее переносного приёмника
«видит» угол поворота буровой головки(то
есть «свободного конца троса») и её направление,
и, если необходимо «повернуть» направление
скважины, выдаёт команду оператору бурильной
машины «стоп», а затем «Повернуть на N../градусов»(но
только в одном направлении-по направлению
закручивания резьб БШ!)так, чтоб буровая
головка легла в нужном направлении. Далее,
по команде оператора выносного пульта,
происходит «вдавливание» буровой головки
в грунт на угле нужной траектории, затем
оператор бурильной машины включает подачу
воды(промывочной жидкости)и продольную
подачу с вращением. Буровая головка забуривается
в грунт на необходимую траекторию. Подача
воды(или другой промывочной жидкости)
производится под регулируемым давлением
через шпиндель бурильной машины в БШ
и далее к буровой головке.
Расширение
скважины
Расширение скважины
осуществляется после завершения пилотного
бурения. При этом буровая головка отсоединяется
от буровых штанг и вместо неё присоединяется
риммер — расширитель обратного действия.
Приложением тягового усилия с одновременным
вращением риммер протягивается через
створ скважины в направлении буровой
установки, расширяя пилотную скважину
до необходимого для протаскивания трубопровода
диаметра. Для обеспечения беспрепятственного
протягивания трубопровода через расширенную
скважину её диаметр должен на 50-100 % превышать
диаметр трубопровода.
Рис.2. Схема
расширения сважины
Протягивание
трубопровода
На противоположной
от буровой установки стороне скважины
располагается готовая к протягиванию
плеть трубопровода. К переднему концу
плети крепится оголовок с воспринимающим
тяговое усилие вертлюгом и риммеру, и
в то же время не передает вращательное
движение на трубопровод. Таким образом,
буровая установка затягивает в скважину
плеть протягиваемого трубопровода по
проектной траектории.
Рис.3. Схема
протягивания трубопровода
Заключительный
этап
После окончания основных
технологических этапов, инженерно-технический персонал сдает
заказчику исполнительную документацию,
на которой указано фактическое положение
уложенного трубопровода в различных
плоскостях, с обязательным указанием
«привязок» к ориентирам на местности.
Методы
горизонтального бурения
В настоящее время, благодаря мощному
развитию бестраншейных технологий, сложилось
несколько направлений в ГНБ методах.
В целом их можно классифицировать по
таким параметрам, как управляемость,
ГНБ методы с обсадными трубами и без них,
промывочное бурение, микротоннелирование.
Основные методы ГНБ структурированы
в таблице:
Группа |
Тип бурения |
Метод ГНБ |
Неуправляемый способ |
Бурение без обсадных труб |
Шнековое бурение |
Вытесняющее бурение. Прессование
штанг |
Таранная ракета |
Бурение с обсадными трубами |
Таранное бурение |
Ударное бурение |
Бурение проколом |
Буровое нагнетание |
Управляемый способ и микротоннелирование |
Проходческие машины |
Шнековая откатка |
Промывочная откатка |
Откатка с подсосом |
ГНБ (промывочное бурение) |
ГНБ. Управление зондом и промывка
бентонитом |
Пилотное бурение |
Пилотное бурение с последующим
сухим расширением |
Пилотное бурение с последующим
мокрым расширением |
Пилотное бурение с расширением
в скальном грунте |
Шнековое бурение
Обычно
при таком виде горизонтального бурения используются
самые простейшие установки, в основе
которой буровая голова со следующими
за ней шнеками, с гидравлическим, пневматическим
или электрическим двигателем. В качестве
примера, можно привести буровую установку
горизонтального шнекового бурения Taifun,
производства Schmidt, Kranz & Co.
Пилотное
бурение