Методы ГНБ скальных пород

С появлением первых установок горизонтального бурения процесс подземной прокладки коммуникаций значительно упростился. Однако маломощные машины были не в силах справиться с прочными грунтами, не говоря уже о скальных. Лишь только в 90-х годах прошлого века началось активное развитие технологий по горизонтальному бурению скальных пород. Появились мощные установки с производительными двигателями, специальные буровые коронки, разработаны уникальные методы ГНБ скальных пород. Больше всего преуспели в этом американские производители, а именно компании Ditch Witch и Vermeer. На сегодняшний день также можно отметить китайский концерн Drillto. Китайским инженерам удалось создать качественную и экономичную ГНБ установку для бурения скальных пород и грунтов повышенной прочности. По своим производственным характеристикам она ничем не уступает американскому аналогу, но стоит гораздо дешевле.

В настоящий момент, горизонтальное бурение в горной местности очень актуально для нашей страны. Прежде всего, это связано с реализацией президентской программы газификации села. Многие регионы расположены в местности, окутанной горными образованиями (Урал, Алтай, Кавказ и др.). Именно в таких местах необходимо оборудование, которое справится с бурением скальных пород. По мнению экспертов, благодаря использованию ГНБ установок, указанную программу удастся выполнить ранее проектного срока (ориентировочно до 2020 года). Кроме того, договоренности по поставкам газа в Китай и Индию предполагают постройку длинной газомагистрали через горные склоны Алтая.

Подготовка к бурению

ГНБ в скальных породах – наиболее сложный вид бурения, настоящее искусство. Перед выполнением работ необходимо провести тщательную подготовку. Любой недочет на этом этапе может привести к поломке или потере дорогостоящей техники. Нужно определиться какое оборудование необходимо использовать, подобрать правильный раствор и метод ГНБ. Главное в этом процессе – провести тщательное исследование породы на предмет прочности, абразивности и структуры.

Если говорить о технологии (методе) бурения, то здесь существует несколько вариантов: применение скошенных буровых коронок, бурение с помощью пневмомолотов, использование двойных штанг. Каждый метод уникален по-своему, имеет свои сильные и слабые стороны.

Скошенные буровые коронки

Одним из наиболее популярных способов буровой разработки скальных пород является использование модифицированных буровых коронок (например, ступенчатых коронок). Разработано множество разнообразных видов карбидных насадок для работы с породами повышенной прочности. Они способны справляться со скальными образованиями, но процесс бурения проходит очень медленно. Особенно сложен, при таком методе бурения, процесс маневрирования буровой штанги. От оператора потребуется высокая степень квалификации и терпения. Низкая скорость разработки пород – основной минус данного метода ГНБ. Кроме того, коронки быстро изнашиваются и требуют регулярной замены.

Пневмомолоты

Первые установки с пневмомолотами появились в 2000-м году на машинах Vermeer Navigator. С тех пор данный метод был значительно усовершенствован и сейчас на установках используются пневмомолоты с прочностью на сжатие до 25 000 PCI. Суть технологии сводится к использованию ударного метода бурения. При работе с прочными породами такой способ более эффективный, чем бурение путем вращения рабочего органа. Молот приводится в действие благодаря компрессору, который подает сжатый воздух. После прохода определенного расстояния, скважина тщательно прочищается от остатков пород. Это в значительной степени снижает производительность работы и является основным минусом данного метода ГНБ. Он не подходит для бурения длинных скважин из-за сложностей по извлечению остаточных пород. Максимальная длина бурения составляет не более 150 метров, поэтому пневмомолоты используются, в первую очередь, для бурения «пилотных» скважин. Также возникают определенные сложности при управлении буром, особенно при работе с одинарными штангами. Динамическая сила пневмомолота не эффективна при проходке с мягкими грунтами.

All Terrain

Метод горизонтального бурения скальных пород All Terrain (с англ. «повышенная проходимость») является на сегодняшний день наиболее перспективным. Его суть сводится к использованию буровых систем с двойными штангами (внутренней и внешней). Неподвижная внешняя штанга является защитным «панцирем» для внутренней штанги, которая осуществляет непосредственный процесс бурения. Несмотря на дороговизну, такой метод является самым надежным. Одним из преимуществ системы двойных штанг является возможность эффективной работы, как с прочными скальными породами, так и с рыхлой почвой. Технология All Terrain применятся американской компанией Ditch Witch и китайской Drillto.

MAGnum

Несколько лет назад, в июне 2013 года, компания Vermeer презентовала свою технологию бурения скальных пород на основе двойной штанги с использованием вращающихся магнитов. Они оказывают разрушительное воздействие на скальные породы и упрощают процесс бурения. Система получила название MAGnum.

Выбор конкретного метода ГНБ зависит от ряда факторов: геологические особенности местности, структура пород, их прочность, доступность оборудования, длина скважины и т.п. С уверенностью можно сказать, что сегодня нет таких почв или пород, которые не поддаются бурению. Технология горизонтального направленного бурения стала эффективной альтернативой открытым способам прокладки коммуникаций. Бурение, которое еще десять лет назад считалось невозможным, сегодня не представляет никаких проблем. Современные буровые установки способны прокладывать трубопроводные магистрали, бурить тоннели прямо через горные массивы, успешно справляясь со сверхпрочными скальными породами.