СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ ГНБ И ГНБЩ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ПОДЗЕМНЫХ ПЕРЕХОДОВ

COMPARATIVE ANALYSIS OF HDD AND DIRECT PIPE TECHNOLOGIES IN THE CONSTRUCTION OF UNDERGROUND CROSSINGS

Igor Maradymov

Student, Samara State Technical University, Russia, Samara

Аннотация.  В статье описаны основные факторы, способствующие замене традиционного горизонтально-направленного бурения (ГНБ) на метод горизонтально-направленного бурения со щитом (ГНБЩ). Рассматриваются преимущества ГНБЩ, включая повышенную точность прокладки, улучшенные характеристики в сложных геологических условиях и снижение рисков, связанных с обрушением скважин.

Abstract. The article describes the main factors contributing to the replacement of traditional horizontal directional drilling (HDD) with the shielded horizontal directional drilling method (SHDD). It discusses the advantages of SHDD, including increased installation accuracy, improved performance in challenging geological conditions, and reduced risks associated with borehole collapse.

Ключевые слова: горизонтально-направленное бурение, ГНБ, ГНБЩ, подземные переходы магистральных нефтепроводов, прохождение искусственных преград магистральным нефтепроводом.

Keywords: horizontal directional drilling, HDD, shielded horizontal directional drilling, SHDD, underground crossings of main oil pipelines, crossing artificial obstacles with main oil pipelines.

Анализ и выбор технологий преодоления искусственных преград при строительстве магистральных нефтепроводов имеет важное значение для успешной реализации проектов и обеспечения безопасности, надежности и эффективности эксплуатации магистральных нефтепроводов. Для реализации строительства подземного перехода применяются различные методы и инженерные решения, которые позволяют преодолеть искусственные преграды безопасно для материала трубопровода и минимизации негативного воздействия на окружающую среду.

Основные бестраншейные способы преодоления искусственных преград, следующие: метод прокола, метод продавливания, горизонтально-направленное бурение (ГНБ), микротоннелирование, метод Direct Pipe (ГНБЩ). Каждый из методов обладает своими уникальными характеристиками: технология прохождения, используемое оборудование, ограничения по грунтам, диаметрам трубопровода или длине перехода, стоимость и сроки строительства. В таблице 1 представлены основные характеристики способов бестраншейной прокладки.

Таблица 1.

Основные характеристики способов бестраншейной прокладки

Согласно положениям раздела 6 [1], посвященного порядку выбора метода бестраншейной прокладки подземных переходов через автомобильные и железные дороги, метод строительства подземного перехода магистрального нефтепровода через автомобильную дорогу выбирается исходя из комплексного анализа исходных данных проекта по техническим параметрам перехода, таким как инженерно-геологические условия строительной площадки, стоимость прокладки, протяженность закрытой прокладки, а также диаметр футляра. В качестве исходных данных служат материалы инженерных изысканий площадки строительства и ТУ организаций-владельцев участка автомобильной дороги, через которую планируется подземный переход.

Следует отметить, что согласно [1, п.6.8], строительство переходов через автомобильные и железные дороги бестраншейными методами преимущественно должно осуществляться с применением методов прокола и продавливания. При невозможности применения указанных способов допускается применение микротоннелирования, ГНБ и ГНБЩ (Direct Pipe). Методы микротоннелирования, ГНБ и ГНБЩ (Direct Pipe) применяются на более сложных участках строительства, соответсвенно дают возможность строительствва более сложных участков. В частности методы микротоннелирования и ГНБЩ (Direct Pipe) являются наиболее дорогими в связи с применением дорогостоящего бурового оборудования. Наиболее используемым способом прохождения автомобольных дорог является метод ГНБ. Данный способ прохождения можно отнести к традиционному, в отличие от дорогостоящих методов микротоннелирования и ГНБЩ (Direct Pipe).

Метод ГНБ (горизонтально-направленное бурение) зарекомендовал себя как эффективный и экономически оправданный вариант для прокладки трубопроводов под автомобильными и железными дорогами. Метод основывается на применении специализированных буровых установок, которые оснащены породоразрушающими инструментами (долота) и соединены с гибкой приводной системой для воздействия на грунт. Метод ГНБ можно рассматривать как подкатегорию наклонно-направленного бурения (ННБ), поскольку основное отличие заключается в том, что при ННБ скважина отклоняется от горизонтальной линии, тогда как ГНБ предполагает бурение исключительно в горизонтальной плоскости.

Однако в условиях сложной геологии или высокой вероятности обрушений традиционный метод ГНБ может столкнуться с определенными ограничениями. В настоящее время появились предпосылки для замены традиционного метода ГНБ на метод ГНБЩ в связи с высокой стоимостью обеспечения безопасности прохождения участков переходов.  

В случае сложного перехода, связанного с высокими рисками нарушения стабильности скважины или трубопровода происходит увеличение расходов на буровой раствор, утилизацию бурового шлама и дополнительные буровые установки, что ведет к повышению общей стоимости проекта и повышению стоимости работ методом ГНБ.  Обрушение стенок скважины может привести к серьезным авариям и значительным задержкам в выполнении работ, а так же привести к различным экологическим проблемам. В таком случае становится более целесообразным и безопасным использование метода ГНБЩ (Direct Pipe).

Метод Direct Pipe, разработанный компанией Herrenknecht, объединяет элементы ГНБ и микротоннелирования и известен как горизонтально-направленное бурение с щитом (ГНБЩ). Суть метода заключается в проходке с использованием щита и одновременной прокладке трубной плети, которая продавливается в грунт с помощью доталкивателя.

В случае одинаковой (конкурентной) стоимости выполнения работ описываемыми методами ГНБЩ обладает следующими преимуществами:

1. Инженерно-геологические условия (ИГУ): технология ГНБЩ более устойчивая к изменчивым геологическим условиям и позволяет работать практически в любых грунтах;
2. Экономические факторы: переход на метод ГНБЩ в сложных ИГУ может привести к снижению материально-технических затрат и оптимизации сроков строительства;
3. Безопасность и надежность: технология ГНБЩ минимизирует риски обрушения скважины и повреждения кожуха, либо трубопровода, при протаскивании
4. Технические преимущества: ГНБЩ позволяет прокладывать трубопроводы в режиме реального времени, что упрощает управление ходом строительства и уменьшает количество необходимых этапов, таких как расширение скважины. Так же метод обладает высокой точностью прокладки.

Таким образом, переход с технологии ГНБ на технологию ГНБЩ является обоснованным решением, основанным на анализе инженерно-геологических условий, экономических факторов, вопросов безопасности и современных технических требований. Принятое решение позволит повысить эффективность строительства, снизить риски и обеспечить надежность прокладываемых магистральных нефтепроводов.