21 апреля 2018г.
Аннотация: В статье рассматриваются существующие технологии прикладки горизонтальных скважин. Рассматриваться преимущества и недостатки каждого метода.
Ключевые слова: земляные работы, оборудование, горизонтальные скважины.
METHODS OF PROCESS FOR PASSING HORIZONTAL WELLS: FEATURES, BENEFITS AND DISADVANTAGES
Sukhanova N.S.1, Chupayda A.M.2
1 Magistrant, 2 Candidate Economics, assistant professor Professor Togliatti State University Russia, Moscow, ul. Tolyatti
Annotation: The main technologies of horizontal wells application are considered in the article. Consider the advantages and disadvantages of each method.
Key words: excavation, equipment, horizontal wells.
Классификация способов прокола для проходки горизонтальных скважин
Прокладка коммуникаций является наиболее трудоёмкой составляющей комплекса работ по сооружению и капитальному ремонту трубопроводных систем. Выбор способа прокладки трубопровода обусловливается экономической целесообразностью и зависит от рельефа, грунтовых условий, наличия искусственных и естественных препятствий, физико-механических свойств транспортируемых сред, климатических условий и удобством эксплуатации. В рамках данного параграфа рассмотрена классификация наиболее простого и универсального способа прокола при бестраншейной прокладке коммуникаций.
Способ прокола для проходки горизонтальных скважин при бестраншейной прокладке коммуникаций относится к методам бестраншейных технологий, осуществляющих образование скважин без экскавации грунта. Классификация способов прокладки коммуникаций без экскавации грунта представлена на рис.1.1. Данная, классификация не затрагивает способов ремонта существующих коммуникаций бестраншейными методами. Здесь рассмотрены способы прокола согласно представленной классификации, наиболее полно учитывающей существующие технические решения и возможности этого способа прокладки коммуникаций.
Существующий способ прокола горизонтальных грунтовых скважин конусным рабочим наконечником на напорной штанге можно разделить на статический, вибрационный и виброударный прокол.
Под статическим проколом, подразумевается процесс вдавливания трубы в грунт с помощью гидродомкратов, винтовых домкратов, канатного полиспаста. Статический прокол широко применяется у нас в стране и за рубежом из-за простоты технологии, оборудования и его обслуживания. Серьезным недостатком этого способа являются большие усилия, необходимые для преодоления сил трения трубы о грунт и большие усилия, необходимые для уплотнения грунта в стенки скважины.
Так осевое усилие для прокола трубой диаметром 250 мм на длину 21 м через глину составляет 810 кН, а трубой диаметром 350 мм в суглинках на длину 40 м - 1450 кН [5]. Для восприятия реакций таких усилий необходимо сооружать мощные упорные стенки и утяжелять оборудование для обеспечения необходимой прочности, что существенно влияет на стоимость проходки и оборудования.
Кроме того, вероятность искривления скважины в процессе прокола при помощи статически приложенной напорной силы является наибольшей по сравнению с известными способами . В связи с этим применяют метод прокола с предварительным образованием лидирующей скважины небольшого диаметра и последующим ее расширением до нужного диаметра.
Сравнительно недавно способ статического прокола, стал управляемым. Это достигается тем, что напорные штанги имеют возможность вращения, а рабочий наконечник выполнен в передней части скошенным, или конус рабочего наконечника образует угол с осью образуемой скважины.
При вдавливании рабочего наконечника статическим усилием, создаваемым, как правило, гидроцилиндром, с помощью встроенного в рабочий наконечник датчик-зонда и локатора, расположенного на дневной поверхности, отслеживается
положение рабочего наконечника в грунте. При необходимости корректировки направления прокола в плане и профиле, останавливается механизм осевой подачи, путем поворота штанг вокруг своей оси устанавливается требуемое положение рабочего
наконечника, после чего включается механизм осевой подачи и осуществляется вдавливание рабочего наконечника и напорных штанг без их поворота, что позволяет изменять направление прокола за счёт несимметричной передней части рабочего
наконечника. Управляемый статический прокол позволяет прокладывать трубопроводы по заданной траектории, хотя применение локационной системы значительно удорожает применение данного способа.
Как было отмечено выше, статический прокол характеризуется большими напорными усилиями. Для снижения напорных усилий и повышения скорости проходки применяют вибрационный прокол с осевыми колебаниями и виброударный прокол.
При вибрационном проколе с осевыми колебаниями на вдавливаемую в грунт трубу в процессе прокола, кроме статической, действует вибрационная нагрузка. При этом к основному оборудованию, применяемому
для прокола, добавляется вибратор, встроенный в рабочий наконечник или присоединяемый к наружному концу трубы. Под действием вибрации резко уменьшается трение,
как между частицами,
так
и между грунтом и внедряемой в него трубой. Вибрационный прокол наиболее широко применяется при прокладке трубопроводов в песчаных, супесчаных и плывунных грунтах. Осуществление прокладки коммуникаций способом вибрационного прокола позволяет значительно, до 8-10 раз, снизить напорные усилия по сравнению со статическим проколом, что в свою очередь повышает точность проходки.
Способ вибрационного прокола с осевыми колебаниями, несмотря на свои существенные достоинства, имеет следующие недостатки: значительное время и объём подготовительно-заключительных работ, громоздкость установки для вибрационного прокола.
Вибрационный прокол также может осуществляться с продольно-вращательными колебаниями трубы , показывающими снижение нажимных усилий в 3,5 раза по сравнению с осевыми колебаниями.
Сегодня имеются конструкции установок для вибропрокола с круговыми колебаниями в плоскостях, перпендикулярных оси образуемой скважины. При таком способе вибрационного прокола значительно снижается напорное усилие по сравнению со способами вибропрокола с направленными осевыми колебаниями.
При виброударном проколе реализуется поступательное перемещение виброударного механизма и внедряемой трубы при отсутствии внешней постоянной силы, действующей по направлению движения. Труба, снабжённая конусным рабочим наконечником, соединена с корпусом установки, внутри которого помещён виброударный блок. Нанося удары, виброударный блок принуждает перемещаться трубу к забою, внедряться в грунт. Отсутствие
необходимости в дополнительном статическом усилии в значительной степени упрощает производство подготовительно-заключительных работ, появляется возможность выложить и сварить заранее весь монтируемый трубопровод, чтобы производить непрерывную проходку.
Приведённая классификация способов прокола горизонтальных грунтовых скважин показывает, что при бестраншейной прокладке трубопроводов каждый из приведенных способов имеет определенные достоинства и недостатки. Важными критериями оценки эффективности способов прокола являются энергоемкость процесса, точность проходки и универсальность, подразумевающая работу в грунтах различных физико-механических свойств и возможность образования скважин в широком диапазоне диаметров. Кроме того, применение указанных способов определяется их реализацией в реальных установках для бестраншейной прокладки трубопроводов, которые будут рассмотрены в следующем параграфе.
Список литературы
1.
Васильев Н.В. Закрытая прокладка трубопроводов
/ Н.В.Васильев.
— М.: Недра, 214 с.
2. Кершенбаум Н.Я. Виброметод в проходке горизонтальных скважин / Н.Я. Кершенбаум, В.И. Минаев. - М.: Недра,. - 152 с'.
3. Полтавцев И.С. Специальные- землеройные машины и механизмы для городского строительства / И.С Полтавцев, В.Б. Орлов, И.Ф. Ляхович. -Киев: Будівельник, 1977. - 136 с.
4.
Скворцов И.Д, Создание и обоснование параметров установки с вращательными колебаниями рабочего органа для бестраншейной прокладки труб: дис канд. техн. наук / И.Д.
Скворцов. - Омск,.- 186с.
5. Ромакин Н.Е. Направления в развитии конструкций оборудования для бестраншейной прокладки трубопроводов способом вибропрокола / Н.Е. Ромакин, Н.В. Краснолудский, Н.В. Малкова // Совершенствование конструкций и методов
расчёта строительных и дорожных машин и технологий производства работ: межвуз. науч. сб. — Саратов: СГТУ, 2006. -С61-69.
