Сооружение скважин для прокладки трубопроводов различными методами Гидромеханический метод
Сущность метода – разработка грунта перед торцом трубы осуществляется за счет гидродинамического воздействия на забой струи воды, выбрасываемой под давлением из специального сопла.
Поступающая из зоны забоя пульпа перемещается к устью скважины по кольцевому зазору, образованному вокруг трубы. Вытекающая пульпа играет роль смазки и значительно уменьшает силы бокового сопротивления (трения) при проталкивании трубы.
Недостаток – возможность просадки полотна дороги в результате образования в насыпи промоин и просадок. Поэтому метод используется только при пересечении трубопроводом второстепенных дорог местного значения. Метод рименим также при сооружении переходов под водными преградами.
Метод горизонтального бурения
Метод нашел наиболее широкое применение в практике сооружения магистральных трубопроводов диаметром до 1720мм длиной до 40-60м под насыпями шоссейных и железных дорог.
При горизонтальном бурении грунт непосредственно перед трубой (на расстоянии 50-180мм от нее) разрабатывается механическим резанием и удаляется из зоны забоя с помощью шнековых или скребковых транспортеров.
Широкое применение нашли щнековые машины горизонтального бурения ГБ и УГБ по породам I-IV кат. буримости. Порода разрушается фрезерными головками в режиме резания с непрерывной подачей. Проектная скорость проходки 1,37-15 м/ч.
В практике строительства переходов трубопроводов большого диаметра через железные и автомобильные дороги широко применяются установки горизонтального бурения УГБ-2 и ГБ-1421.
Установка ГБ-1621 предназначена для проходки кожухов диаметром 1620-1720мм. Установка работает челночным методом: в рабочий ход включены процессы бурения и подачи кожуха, а в холостой – закладка и приварка очередной 6-12 метровой секции трубы и монтаж внутри нее лотка и шнека.
Установка Д450А – для проходки трубы диаметром до 720мм и длиной перехода (скважины) до 500м.
Метод горизонтального направленного бурения (гнб)
Наиболее сложные условия прокладки трубопроводов возникают при их проведении под водными преградами. Метод ГНБ позволяет строить трубопроводы через реки, болота, озера, ж/д полотно, дамбы и пр., не затрагивая их.
Преимущества метода ГНБ:
сокращаются в 5-10 раз сроки строительства;
уменьшаются затраты на обслуживание трубопровода при его эксплуатации (отсутствует необходимость водолазных работ для контроля и пр.);
не требуется проведение берегоукрепительных работ;
строительство ведется в любое время года, в любых климатических условиях;
высокая точность проведения трассы трубопровода за счет применения компьютерного сопровождения – выход скважины в конечной точке трассы не более первых десятков см от планируемого.
За рубежом такие работы проводятся уже давно (с 1977г, корпорация Cherington):
в г.Пасадена (Техас) в декабре 1978г. выполнен переход реки длиной 550м, диаметром 1016см;
на острове Бетел (Калифорния) в 1992г. сооружены переходы под реками Сакраменто, Сан-Хоакин и болотом Датч протяженностью 1200, 1160 и 850м (диаметр 1067мм).
В 1994г. в г. Ульяновске совместным предприятием Вис-Мос (Россия - Германия) сооружен переход диаметром 1200мм через р. Обь, протяженностью 1500м.
Известно несколько технологических схем сооружения подобных переходов:
метод проталкивания трубопровода (дюкера) вперед;
метод обратного протаскивания (наиболее распространен).
При обратном протаскивании дюкера выделяются следующие этапы:
бурение пилот-скважины по заданной траектории, в том числе с использованием промывочной колонны;
прямое или обратное расширение скважины;
предварительный проход для укрепления ствола скважины;
подготовка дюкера и его обратное протаскивание.
Используется оригинальное оборудование:
буровой станок;
промывочный насос;
система подготовки бурового раствора, контроля за его параметрами и система его очистки;
бурильная колонна с ПРИ (долота, расширители);
турбобур;
промывочная колонна с ПРИ;
система контроля за траекторией скважины;
вспомогательное оборудование (силовая установка, толкатель трубы (дюкера), трейлеры, вспомогательные помещения и др.).
Схема расположения оборудования буровой установки 60/300 корпорации «Cherrington» приведена на рис. 5.8.
Буровая установка имеет Mкр=81,3кН/м, тягово-толкающее усилие 1333кН при скорости подачи 6,1м/мин.
Рис.5.8
Каретка бурового станка движется по стреле (рис.5.9) с помощью гидромоторов и зубчатой рейки с шестеренчатой передачей.
Шлам потоком жидкости выносится к устью скважины в специальный приямок, а затем с помощью грязевого насоса через систему контроля шлама буровой раствор очищается и вновь используется.