ГНБ: технология бурения. Горизонтально-направленное бурение

Прокладка инженерных коммуникаций, трубопроводных магистралей и кабельных сетей нередко требует проведения земельных работ. Достаточно распространенным решением этой задачи является формирование траншеи, в которую затем укладывается рабочий материал. При этом не в каждом случае в принципе возможна его реализация, что может быть связано с физическими помехами на площадке. В таких ситуациях помогает технология ГНБ – горизонтально-направленное бурение, обеспечивающее возможность создания канала без разработки траншеи.

Рабочее оборудование

Технология ГНБ

Обычно задействуются специализированные машины с буровыми установками. Комплексная техника с полным набором функциональных узлов ГНБ включает в конструкцию, рамную базу, кузов, гидростанцию, лафет бура, панель управления и энергетический блок. Существуют разные классификации таких машин – в том числе по типу ходовой части (на колесах или гусеницах), системе энергоснабжения и т. д. С точки зрения рабочих свойств, значимо максимальное протяжение коммуникаций, которое измеряется тоннажем. Характеризуются установки и параметрами образования скважины. Длина и диаметр канала в итоге определят, какие линии в принципе можно устраивать конкретным оборудованием для ГНБ. Технология бурения в данном случае делает акцент и на возможность управления коронкой. Оператор регулирует траекторию бурения через пульт управления, давая команды на рабочую головку агрегата.

Принцип выполнения работы

ГНБ - технология бурения

Технология предполагает создание глубинного канала, начало и конец которого выходят к поверхности земли. В процессе осуществления мероприятия используется принцип гибкого направления буровой установки, при котором породы разрушаются с определенным изгибом рабочего контура. То есть, с одной стороны, принцип работы горизонтально-направленного бурения сходится с методами вертикальной разработки скважин, а с другой – ключевое значение имеет возможность управления гибкой приводной штангой. Изначально она создает пилотный канал с воронкой, после чего запускается процесс расширения скважины.

Изменение направления бурения может быть связано с препятствиями, которые встречаются на пути формирования канала. Данные о них заносятся в систему локатора, связанного с панелью управления. На основе геологической карты составляется так называемая рабочая нить, по которой ориентируется рабочая головка. В дальнейшем создается каркас линии проводки, образованной горизонтально-направленным бурением. Суть метода заключается не только в непосредственной разработке грунта, но и в укреплении скважины, поскольку ее надежность в данном случае ниже, чем при вертикальном бурении.

Применяемые расходные материалы

Технология горизонтального бурения

На эффективность рабочих операций оказывает влияние и применяемый раствор. Это промывочная жидкость, свойства которой направлены на повышение скорости бурения, безопасности и поддержание оптимальной экологической обстановки в зоне проведения работ. В условиях бурения на глиняном грунте есть также риск заклинивания оборудования. В этом случае также ситуацию помогает исправить специальный раствор в виде смазочной добавки. Преимущественно используются многокомпонентные составы из бентонита, но в некоторых сферах допускаются и «народные» смеси, удешевляющие применение метода ГНБ. Технология бурения в частном строительстве, например, задействовать водно-солевые растворы. В выборе смеси также делается акцент на конкретные особенности места разработки – учитывается давление на грунт, температура, уровень влажности и т. д.

Разработка скважины

Прокладка коммуникаций при ГНБ

Это основа рабочего процесса, которую можно разделить на два этапа. На первом создается пилотный контур с выходом головки бура в ранее заданной точке. Опять же, линия скважины проектируется и наносится на локационную карту заранее при анализе местности. Второй этап более трудоемок и предполагает расширение канала с применением буровой штанги. Это труба длиной порядка 2-5 м и шириной 6-7 мм с резьбой на окончаниях. В соответствии с технологией горизонтально-направленного бурения, подключение штанги осуществляется последовательно по мере продвижения коронки бура. В итоге формируется гибкий трос наподобие канализационной трубы. Через нее на поверхность выносится шлам, образовавшийся в процессе разработки скважины.

Управление рабочей установкой

Система контроля бура позволяет оператору направлять гибкий трос в пилотном канале. Посредством того же локатора определяется оптимальное направление движения рабочей головки, а приводные механизмы непосредственно поворачивают ее. Обычно команды задаются путем нажатия на кнопку направления и обозначения градусной величины. После этого включается и подача промывочного раствора ГНБ. Технология бурения требует, чтобы оператор контролировал давление через шпиндель. Сила напора циркуляции подбирается из расчета нагрузки, действующей на буровую штангу.

Прокладка коммуникаций

Выполнение горизонтально-направленного бурения

После завершения процесса расширения скважины начинается ее обустройство. Лишь в редких случаях коммуникации протягиваются без специального бронирования и надежного слоя изоляции. Чаще всего в качестве оболочки применяется трубопровод. С помощью специальной петли его пропускают по образованному контуру с оптимальным тяговым усилием, установленным на этапе создания проекта бурения. Технологию ГНБ и работы по дальнейшему устройству нельзя рассматривать по отдельности. Например, в тяжелых геологических условиях может потребоваться цементирование затрубного пространства. Этот нюанс учитывается заранее, добавляя несколько сантиметров к диаметру пилотного канала. В будущем это облегчит и пропуск трубопровода по скважине.

Плюсы и минусы технологии

Альтернативных методов подземной прокладки коммуникаций немного, поэтому часто выбирается именно этот способ. Если сравнивать ГНБ с траншейным обустройством инженерной магистрали, то к достоинствам можно отнести уменьшение объемов работ, скорость их проведения, отсутствие дополнительных технических операций и минимальное количество спецтехники. Но есть и слабые места технологии горизонтально-направленного бурения, которые в основном сводятся к сложности исполнения. Обращение с буровыми установками ГНБ требует высокой квалификации на всех этапах. И малейшая ошибка может спровоцировать разрушение канала с деформацией заложенного трубопровода. Что касается стоимости, то обе технологии в целом сопоставимы, хотя горизонтальный способ требует применения более современных и дорогостоящих машин.

Заключение

Техника для ГНБ

Данный метод создания коммуникационных линий оправдывает себя в случаях, когда нет возможности использовать траншейную прокладку. Например, если нужно преодолевать участок с дорогой, водоемом или инженерным объектом. В таких ситуациях есть смысл нанимать специалистов по ГНБ. Технология бурения с созданием горизонтальной скважины, разумеется, имеет и ограничения по сферам распространения. Так, нефтеперерабатывающие и энергетические предприятия для передачи ресурсов на большие расстояния используют каналы крупного формата. Но увеличение диаметра неизбежно сказывается на долговечности и надежности горизонтальной скважины. Поэтому в таких случаях применять ГНБ можно только при капитальном усилении транспортной линии. И даже при такой страховке траншейная методика бурения оказывается более надежным вариантом.