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

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

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

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

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

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

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.