Метод ГНБ

Надійність функціонування трубопровідних систем в першу чергу залежить від безвідмовної роботи найуразливіших ділянок траси - переходів через водні перешкоди. Терміни ліквідації аварій на переходах у багато разів перевищують аналогічні терміни на лінійній частині трубопроводу, а їх ремонт прирівнюється по складності із будівництвом нового переходу. Не дивлячись на високий рівень знань в області проектування, будівництва і експлуатації трубопровідного транспорту, існують невирішені технічні та технологічні проблеми, не забезпечений надійний захист від корозії, виникають аварії, іноді з тяжкими екологічними наслідками. Це частково пов'язано з недостатнім врахуванням різноманітних умов спорудження трубопроводів.

В зв'язку з цим назріла необхідність в розробці нових конструктивних рішень переходів магістральних трубопроводів через водні перешкоди і технологій їхнього спорудження для забезпечення високого рівня експлуатаційної надійності конструкції та захисту водойм від забруднення. Однією із перспективних технологій є безтраншейна технологія прокладання магістральних трубопроводів, а в рамках безтраншейної технології прокладання трубопроводу під дном ріки особливої уваги заслуговує метод горизонтально-направленого буріння (ГНБ).

Будівництво переходів трубопроводів методом ГНБ - це процес, що здійснюється із застосуванням спеціальної бурової техніки та включає в себе буріння пілотної свердловини, розширення її до потрібного діаметру, протягування повністю підготовленого й оснащеного дюкеру.

Принциповою відмінністю метода ГНБ від звичайного є те, що трубопровід при будівництві і експлуатації не дотикається до водного середовища, під яким він проходить. Труба заглиблюється на русловій ділянці практичну на довільну глибину, що виключає майбутні зовнішні впливи при прогнозованих деформацій русла та берегів перешкоди. Використання цього методу забезпечує практичну повну екологічну безпечність для водних перешкод у випадку аварійних ситуацій.

При бурінні горизонтально - направлених свердловин застосовується бентонітовий розчин, що готується із глинопорошку, води та хімічних реагентів.

Буровий розчин служить для виконання таких функцій:
• тимчасового зміцнення внутрішніх стінок свердловини, попереджаючи їхнє обвалення в процесі виконання робіт;
• для підтримання гідростатичного балансу;
• охолодження бурового інструменту;
• забезпечення необхідної в'язкості для очищення свердловини;
• виведення шламу і вибурених порід зі свердловини;
• зменшення величини тертя робочого трубопроводу (дюкеру) об стінки свердловини при протягуванні;
• розмиття породи гідромоніторною буровою головкою (лопаткою чи долотом) при пілотному бурінні свердловини (рис.1).

Застосування сучасної локаційної системи в дозволяє постійно відслідковувати положення бурової головки й на основі багатопараметричних даних локації управляти процесом буріння горизонтально-направленої свердловини. Погрішність траєкторії буріння, як правило, становить до 0,1 % від заданої.

Контроль просторового положення пілотної свердловини виконується через кожні 10 м. На точність показників навігаційного обладнання впливають зміни магнітного поля землі, яке може суттєво спотворюватись поблизу великих стальних споруд і ліній електропередач. Для мінімізації помилок додатково використовується дослідження вибою надземною системою моніторингу.

Технологія розширення свердловини залежить від геологічних умов, діаметру трубопроводу, що прокладається, типу застосовуваної бурової установки, бурового обладнання та інструменту.

Розширення свердловини виконується шляхом послідовного ступінчатого збільшення діаметру стовбура свердловини не менше ніж на 20% діаметру попереднього розширювача. Кількість етапів розширення визначається в залежності від міцністних властивостей порід, діаметру свердловини, потужності бурової техніки. Кількість етапів повинно забезпечувати оптимальну швидкість розширення.

Вибір бурового комплексу для проведення робіт з ГНБ виконується на основі тягового зусилля, яке необхідне для протягування трубопроводу в свердловину. Тож перед початком робіт визначається величина необхідного тягового зусилля для заданих умов: діаметру й ваги трубопроводу, категорії ґрунту, ривизни свердловини та якості бентонітового розчину. Буровий комплекс вибирається з урахуванням коефіцієнта безпеки (запас по тяговому зусиллю) не менше 1,5.

Для попередження аварійних ситуацій процес улаштування робочого трубопроводу в свердловину відбувається після завершення планового розширення та відразу після процесу калібрування свердловини.

Із застосуванням технології та техніки ГНБ можна прокладати як нафтогазопроводи, так і напірну і самопливну каналізації, водогони, ВОЛЗ, захисні футляри.