Сегодня далеко не везде можно прорыть траншею, чтобы проложить новые коммуникации — водопровод, газопровод, телефонную или ливневую канализацию, ну или высоковольтный кабель. Если перед проектировщиками стоит задача создать сеть в густо населенном городе или построить сеть под водоемом, то используется ГНБ — горизонтально-направленное бурение. Для проектирования такой сети лучше всего подходит программа «профиль», ускоряющая процесс создания ГНБ профиля в несколько раз.
Программу можно скачать на нашем сайте, расчитать стоимость модулей можно здесь. Однако речь сегодня пойдет не о проектировании сетей ГНБ, а о самом методе горизонтально-направленного бурения. И тут много чего интересного.
1. Процесс горизонтального бурения
2. Пробное отверстие для контролируемого бурения 3. Начало бурения — пилотная яма 4. Расширение бурового отверстияПроцесс горизонтального бурения
Инструменты и методы, используемые в горизонтальном бурении, являются следствием бурения нефтяных скважин. Компоненты буровой установки для горизонтального бурения при строительстве трубопроводов аналогичны компонентам буровой установки для нефтяных скважин, с той разницей, что первая оборудована наклонной аппарелью, а не вертикальной мачтой.
Операции для пилотной апертуры для горизонтально-контролируемого бурения ничем не отличаются от тех, которые используются при бурении контролируемой нефтяной скважины. Как правило, инструменты для бурильных труб и зондов являются взаимозаменяемыми, а буровой раствор используется во время буровых работ, снижения трения, усиления и так далее. Из-за этого сходства процесс обычно называется бурением.
Укладка трубопровода с помощью горизонтально-контролируемого бурения обычно выполняется в три этапа, как показано на рисунке 1 . Первый этап состоит из управляемого бурения пилотного отверстия малого диаметра вдоль определенного контролируемого направления. Второй этап предусматривает увеличение направляющего отверстия до диаметра, подходящего для установки трубопровода. Третий этап заключается в переворачивании трубчатой линии в увеличенном отверстии.
Пробное отверстие для контролируемого бурения
Управление пилотным отверстием достигается с помощью не вращающейся бурильной колонны с асимметричной передней кромкой. Асимметрия передней кромки генерирует отклонение от направления до тех пор, пока скважина позволяет удерживать это отклонение в точно определенной позиции во время бурения. Если необходимо изменение направления, бурильная колонна поворачивается так, что направление отклонения совпадает с желаемым изменением направления. Направление отклонения — это угол наклона инструмента в скважине по часовой стрелке к магнитному северу. Прямой прогресс может быть достигнут путем бурения ряда смещенных позиций под этим углом. Буровая колонна также может постоянно вращаться, когда не требуется управляемый контроль. Асимметрия переднего края может быть достигнута несколькими способами. Как правило, передний край имеет угловое смещение, создаваемое изогнутым корпусом двигателя. Это схематично показано на рисунке 2.
Для мягкой почвы характерно достижение прогресса в бурении путем гидравлической резки струйной форсункой. В этом случае направление потока от сопла может быть ответвлением от центральной оси бурильной колонны, создавая отклонение от бурения. Это может быть достигнуто путем блокирования выбранных форсунок на стандартной буровой головке скважины или путем установки реактивной деформационной головки для измерения. Если встречаются трудные места, буровая колонна может вращаться, чтобы прорваться без контролируемого контроля, пока она не проникнет в трудное место.
Начало бурения — пилотная яма
HORIZONTAL DRILLING RIG — Горизонтальная буровая вышка
ENTRY POINT — точка входа
DRILLING FLUID RETURNS — возврат бурового раствора
DRILL PIPE — бурильная труба
EXIT POINT — точка выхода
ANNULUS — зубчатое колесо
DESIGNED DRILLED PATH — заданное направление бурения
Расширение бурового отверстия
DRILLING FLUID RETURNS — возврат бурового раствора
DRILL PIPE — бурильная труба
ANNULUS — зубчатое колесо
TYPICAL DIRECTION OF PROGRESS — Общий путь прогресса
DRILLING FLUID RETURNS — возврат бурового раствора
DRILL PIPE — бурильная труба
PREFABRICATED — предварительная фальсификация
ANNULUS — зубчатое колесо
TYPICAL DIRECTION OF PROGRESS — Общий путь прогресса
Рисунок 1. Процесс горизонтального бурения
Направленное бурение
ORIENTING SUB — Ориентационная буровая штанга
NON-MAGNETIC COLLAR — немагнитный воротник
MUD MOTOR — сверлильный двигатель
ANGULAR OFFSET — угловое смещение
STEERING TOOL — инструмент таргетинга
BENT MOTOR HOUSING — Гнутый корпус двигателя
BIT — сверлильная головка
Рисунок 2. Направленное бурение
Буровые моторы
Механическое бурение, необходимое для более жестких грунтов, обеспечивается бурением гидромоторов. Буровые гидравлические двигатели, обычно известные как буровые двигатели, преобразуют гидравлическую мощность от перекачиваемого бурового раствора в механическое бурение до буровой головки. Это позволяет головке вращаться без вращения бурильной колонны. Есть два основных типа двигателей бурового раствора; с положительным смещением и турбинами. Двигатели с принудительным смещением обычно используются для горизонтально-сверлильного бурения. В основном, буровой двигатель с принудительным смещением состоит из спирального статора с синусоидальным ротором. Поток через статор передает вращение ротора, который в свою очередь связан соединением с буровой головкой.
В некоторых случаях промывную трубку большего диаметра можно вращать концентрически по невращающейся управляемой бурильной колонне. Это служит для предотвращения зацепления управляемой колонны и позволяет ее углу свободно поворачиваться на север. Это также поддерживает пилотное отверстие, если необходимо вытащить управляемую колонку.
Обучение буровому делу
Фактическое направление пилотного отверстия наблюдается, принимая периодические результаты отклонения и азимута передней кромки. Результаты получены с помощью инструмента, обычно называемого зондом, который вставляется в скважину как можно ближе к скважине. Передача результатов зонда обычно достигается путем проволоки, проходящей через бурильную колонну. Эти результаты, в дополнение к измерениям расстояния от последней съемки, используются для вычисления горизонтальных и вертикальных координат вдоль апертуры пилот-сигнала, соответствующих начальной точке входа на поверхность.
Азимутальные результаты взяты из магнитного поля Земли и являются предметом помех со стороны скважинных приборов, бурильных труб и магнитных полей, создаваемых соседними структурами. Поэтому зонд должен быть помещен в немагнитный воротник и расположен в колонне, чтобы быть соответствующим образом изолированным от буровых инструментов и бурильной трубы. Комбинация буровой головки, бурового двигателя (если используется), буровых долот, разведочного зонда и немагнитных хомутов называется тяжелым нижним концом. Типичный тяжелый нижний край показан на рисунке 2 .
Наблюдение поверхности
Направление пилотного отверстия также можно отслеживать с помощью системы мониторинга поверхности. Системы контроля поверхности определяют местоположение зонда, проводя измерения с места или точки на поверхности. Примером этого является система TruTracker. Эта система использует поверхностную катушку в заданном месте, чтобы вызвать магнитное поле. Зонд определяет свое местоположение относительно этого индуцированного магнитного поля и передает эту информацию на поверхность. Это схематически представлено на рисунке 3.
Система наблюдения
SURFACE COIL — Поверхностная катушка
KNOWN CORNER LOCATIONS — известные угловые местоположения
SURVEY PROBE — разведочный зонд
Рисунок 3. Система наблюдения TruTracker
Обратное протягивание
Увеличение направляющего отверстия достигается с помощью проходов перед расширением до или после того, как труба вставлена. Инструменты расширения обычно состоят из круглого набора ножей и струйных гидромоторов и часто изготавливаются на заказ для апертуры точного размера или определенного типа почвы.
Большинство исполнителей предпочли бы расширить апертуру пилота перед установкой трубки. Для расширяющегося прохода расширители, прикрепленные к бурильной колонне точки выхода, вращаются и тянутся к башне зонда, таким образом расширяя пилотное отверстие. За расширителями добавлена бурильная труба по мере их продвижения к буровой башне. Это гарантирует, что отверстие в отверстии всегда сохраняется. Также возможно расширить отверстие со стороны бурильной колонны. В этом случае расширители, размещенные на бурильной колонне, вращаются и выталкиваются из нее.
рисовать
Нанесение трубы достигается путем закрепления секции предварительной фиксации, чтобы протянуть трубчатую линию за механизмом расширения в точке выхода, и путем вытягивания механизма расширения и вытягивающей секции обратно к башне зонда. Это делается после завершения предварительной приправы или для линий меньшего диаметра на мягком грунте сразу после завершения пилотного отверстия. Шарнир используется для соединения вытягивающей секции с механизмом расширения направляющей, чтобы уменьшить вращение, передаваемое трубе. Зона вытягивания поддерживается другой комбинацией буровых долот, оборудования для трубопроводов или буферного рва, чтобы уменьшить нагрузку и предотвратить повреждение трубы.
Контроль подъемной силы
Подъемные силы, возникающие в результате подъемной силы линий большего диаметра, могут быть значительными. Может потребоваться большое тяговое усилие, чтобы преодолеть тягу, возникающую в результате подъемного усилия при подъеме. Поэтому подрядчики часто применяют меры для контроля труб диаметром 30 дюймов и более. Наиболее распространенный метод управления подъемной силой — заполнить трубу водой, когда она входит в отверстие. Это требует внутренней линии наполнения для слива воды на переднем крае вытягивающей секции (после точки прокола). Воздушная линия может также нуждаться в разрыве вакуума, который мог образоваться, когда точка натяжения тянется к башне. Количество воды, помещаемой в трубу, контролируется, чтобы обеспечить наиболее благоприятное распределение подъемных сил.
Некоторые исполнители могут установить постоянный лифт. Это может быть достигнуто путем размещения линии меньшего диаметра на участке, чтобы заполнить и заполнить меньшую линию водой. Маленькая линия имеет размеры, которые удерживают объем воды, необходимый на линейной опоре, чтобы компенсировать подъемные силы.
Источник — defigo.bg
ПС — кстати, недавно мы запустили новый сервис лицензирования программы и теперь можно создавать профили сетей ГНБ из любой точки планеты. Это очень удобно для тех, кто не любит сидеть в офисах, кому для вдохновения нужен простор мысли и периодическая смена обстановки. Единственное условие для того, чтобы пользоваться нашим облачным сервисом — нужен интернет, причем не выделенная линия, а простое подключение.
