ПРИМЕНЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНО-НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ПЕРЕХОДОВ МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ ЧЕРЕЗ ИСКУССТВЕННЫЕ ПРЕГРАДЫ

THE USE OF HORIZONTAL DIRECTIONAL DRILLING IN THE CONSTRUCTION OF CROSSINGS OF TRUNK OIL PIPELINES THROUGH ARTIFICIAL BARRIERS

Vladislav Karasev

Student, department of Pipeline transport, FSBEI HE Samara State Technical University, Russia, Samara

Аннотация. В статье рассматривается применение технологии горизонтально-направленного бурения при преодолении искусственных преград при строительстве магистральных нефтепроводов, выявлены основные преимущества и недостатки метода.

Abstract. The article discusses the use of horizontal directional drilling technology in overcoming artificial obstacles during the construction of oil trunk pipelines, the main advantages and disadvantages of the method are identified.

Ключевые слова: горизонтально-направленное бурение, переходы МН через искусственные преграды.

Keywords: horizontal directional drilling, crossings of oil trunk pipelines through artificial barriers.

Ежегодно строятся и вводятся в эксплуатацию десятки километров магистральных нефтепроводов (МН), которые прокладываются в различных геологических и климатических условиях, пересекают большое количество естественных и искусственных преград (водные объекты, автомобильные и железные дороги, места прокладки коммуникаций и коридоры инженерных сетей и др.).

Строительство переходов МН через искусственные и естественные преграды обусловлено, в первую очередь, экономической целесообразностью, так как обход препятствий зачастую имеет более высокие экономические и временные затраты.

При строительстве переходов через естественные и искусственные преграды необходимо, исходя из имеющихся исходных данных, определить место перехода, его протяженность, конструктивные особенности, а также технологию сооружения, необходимые для проведения работ машины и оборудование.

В настоящее время существует несколько способов прокладки нефтепроводов при их пересечении разного рода преград, выбор технологии преодоления, которых основывается на совокупности технических, технологических, экологических, экономических, геологических условий. Однако стоит отметить, что на данный момент в России отсутствует нормативная документация, которая отражает все нюансы строительства переходов через преграды, а именно применение той или иной технологии сооружения при осуществлении строительства перехода в каждом конкретном случае.

Таким образом, подбор оптимального, наиболее перспективного, эффективного и экономически целесообразного метода строительства переходов через искусственные преграды является актуальной и практически значимой задачей при проектировании переходов.

В ходе исследования были изучены все существующие методы и технологии преодоления искусственных преград. В результате анализа можно сделать вывод о том, что на сегодняшний день наиболее перспективным является метод горизонтально-направленного бурения (ГНБ) ввиду минимизации временных затрат, а также своей технологической и экономической эффективности. Именно этот метод зарекомендовал себя при строительстве наиболее сложных переходов через искусственные преграды [2].

Технология горизонтально-направленного бурения (ГНБ) основана на прокладке трубопровода с применением бурового инструмента. Кожух размещается в рабочем котловане на роликах, внутри кожуха размещается шнековый механизм, на одном конце которого установлен буровой инструмент, а другой конец соединен с силовой установкой, удерживаемой на весу с помощью трубоукладчика. Продвижение шнекового механизма и кожуха вперед производится с помощью лебедки, совмещенной с силовой установкой. Буровой инструмент прорезает грунт перед кожухом, а затем с помощью шнекового механизма выработанный грунт перемещается по кожуху и высыпается в рабочий котлован. После прокладки кожуха, с помощью роликовых опор, через него протаскивают заранее подготовленный трубопровод [1].

Технология производства работ при строительстве переходов через искусственные преграды методом ГНБ включает в себя четыре этапа.

1 этап. Изначально проводятся инженерные изыскания (геодезические, экологические, геологические, метеорологические, геотехнические и пр. В результате анализа полученных отчетов по инженерным изысканиям, а также изучения существующих технологий прокладки трубопровода при пересечении преград производится технико-экономическое обоснование выбора проектного решения, создается проектная и рабочая документация.

2 этап. На втором этапе строительства осуществляются работы по бурению пилотной скважины для определения направления горизонтально-направленного бурения. Как правило для бурения пилотных скважин применяются передовые буры с возможностью смены насадки для бурения в различных грунтах. Смена траектории бурения возможна благодаря буровой лопатке, смонтированной в центральной части передового бура.

3 этап. После завершения бурения производится расширение пилотной скважины с помощью инструмента – расширителя, после чего вся буровая колонна протаскивается обратно через скважину, осуществляя вращательные движения.

4 этап. На данном этапе осуществляется протаскивание трубопровода.  Стоит отметить, что на всех этапах производства буровых работ в скважину подается буровой раствор для удаления образовавшегося грунта, укрепления стенок скважины, охлаждения и смазки бура.

Применение ГНБ при строительстве переходов через искусственные преграды обладает рядом преимуществ, а именно:

- возможность применения метода при различных погодных и гидрогеологических условиях;

- снижение временных затрат. ГНБ сокращает сроки строительства переходов в сравнении, например, с траншейными методами на 30%.

- обеспечение безопасности при проведении работ ввиду снижения количества открытых работ, минимальном нарушении ландшафта и экологической ситуации в месте производства работ;

- отсутствие необходимости остановки движения транспорта на участке производства работ;

- высокая точность, позволяющая обходить существующие инженерные сооружения и коммуникации;

- возможность прокладки труб под любым углом;

- экономическая эффективность, которая достигается в результате минимизации земляных работ, необходимости восстановления ландшафта, затрат на обустройство котлованов.

В ходе исследования также были выявлены основные ограничения применения ГНБ, в основном это геологические условия такие, как наличие плывунов, водоносных слоев с большим напором, гравийно-галечных и валунных грунтов, вкраплений металлических отходов в разрабатываемых грунтах, текучих глинистых грунтов.

Основными недостатками технологии являются:

- низкая рентабельность при осуществлении прокладки нефтепроводов большой протяженности. Это обусловлено повышением стоимости прокладки каждого последующего метра трубопровода;

- ограниченная протяженность прокладки (400 метров), ввиду ограничений в работе существующих комплексов ГНБ. Увеличение протяженности прокладки возможно путем модернизации существующего оборудования, что влияет на экономическую рентабельность метода.

Итак, в ходе исследования выявлено, что ГНБ эффективный метод для строительства переходов через искусственные преграды. Выявленные недостатки практически не влияют на рентабельность метода в условиях сооружения переходов через искусственные преграды. Применение данной технологии обеспечивает экономическую выгоду, снижает негативное влияние на окружающую среду путем сохранения ландшафта, минимизирует экономический ущерб при перекрытии автомобильных и железных дорог на время производства работ.

В настоящее время применение технологии горизонтально-направленного бурения для строительства переходов через естественные и искусственные преграды нуждается в стандартизации, что будет способствовать ее более широкому распространению.