Метод ГНБ — горизонтально-направленное бурение

История развития технологии

Некоторые считают, что ГНБ является совершенно новым изобретением. На самом деле эта технология уже насчитывает несколько десятилетий, поэтому можно смело утверждать, что специалистами данной отрасли накоплен достаточный опыт, подтверждающий, что такой метод сооружения инженерных коммуникаций является наиболее функциональным, безопасным и выгодным.

Впервые бестраншейная прокладка трубопровода была произведена в 60-е годы прошлого столетия. Данная методика была разработана американским инженером Мартином Черрингтоном, который изготовил первую буровую установку и стал основателем строительной компании Titan Contractors, специализирующейся на бурении.

При этом стоит отметить, что бестраншейные технологии прокладки трубопроводов уже существовали в США, однако применялись весьма ограниченно. В первую очередь, это было вызвано невозможностью управлять процессом бурения или осуществлять его мониторинг, поскольку работа производилась вслепую, а угол бурения выбирали наугад. Именно поэтому данную методику использовали лишь для преодоления препятствий протяженностью не более нескольких метров: автомобильной дороги, железнодорожного полотна и др. О применении технологии в строительстве инженерных сетей протяженностью в сотни метров не могло идти речи, поскольку на больших расстояниях бур порой просто выходил на поверхность, поэтому приходилось начинать все заново, изменив угол наклона.

Господину Черрингтону удалось найти решение, как преодолеть данное ограничение, совместив два способа бурения. Первым из них стало наклонно-направленное бурение, которое использовалось в сфере нефтедобычи для создания скважин. Вторым – горизонтальное бурение, которое применяли при возведении зданий и сооружений. Итогом данной работы стало ГНБ – горизонтальное направленное бурение, которое является управляемым и выполняется по предварительно заданной траектории.

Первым проектом, где была использована новая методика, стала прокладка газопровода через реку Паджеро. Протяженность участка коммуникации составила более 230 метров. Успех положил начало интенсивному развитию бестраншейных технологий в США и других странах мира. Методика совершенствовалась, мощность буровых установок возрастала, приобретая все большую универсальность и востребованность.

В 1980 году методом ГНБ удается произвести прокладку не одной трубы, а целого пучка, что позволило применять технологию при возведении инженерных сетей любого типа и назначения. После этого значительно возросло число строительных фирм, которые стали отказываться от традиционных способов прокладки коммуникаций в пользу эффективного и удобного бестраншейного метода.

В настоящее время горизонтальное направленное бурение активно применяется во всем мире. Данная индустрия интенсивно развивается и в нашей стране: с помощью ГНБ сооружается основное количество инженерных коммуникаций. Разработкой и производством оборудования для бестраншейного бурения занимается не только США, но и специалисты других стран. Современные буровые установки включают в себя устройства с различными рабочими параметрами, что дает возможность производить прокладку трубопроводов любого диаметра и протяженности. Самой важной характеристикой буровой установки является тягово-толкающее усилие, которое измеряется в тоннах. В настоящее время в строительстве применяют агрегаты, максимальное усилие протяжки которых составляет от 1 до 450 тонн.

Одним из важнейших достоинств техники для бурения является то, что она оснащена автономной энергетической установкой и не требует подключения к источнику электроэнергии, поэтому оборудование можно эксплуатировать даже в самых сложных технических условиях.

И, наконец, следует отметить значительное повышение уровня безопасности процесса бурения. Первые установки для ГНБ не были снабжены системой локации. Поскольку бур находился под землей, контролировать его работу было невозможно, что приводило к непредсказуемым результатам и нежелательным последствиям в виде поломки устройства. Современная техника лишена такого недостатка, так как для управления оборудованием используются специализированные локационные системы. Головка бура оснащена зондом, который учитывает все рабочие параметры и передает данные на специальный прибор. Благодаря этому можно наблюдать за процессом бурения с рабочего места оператора при помощи цифрового дисплея и в случае необходимости останавливать вращение головки, вносить корректировки положения инструмента в пространстве, чтобы обеспечить соответствие траектории бурения данным проектной документации, исключая отклонение от заданной схемы, возможность повреждения бура или элементов подземных коммуникаций и др.

Горизонтально-направленное бурение с успехом применяется и в условиях плотной застройки городов, и тогда, когда необходимо провести коммуникации под естественными природными преградами, будь то овраг, река или озеро. При этом влияние на окружающую среду минимально.

Скорость работы, ее эффективность при использовании метода ГНБ выше, чем при старом — траншейном способе прокладки. Это в конечном итоге сказывается и на стоимости работы. Метод ГНБ позволяет существенно снизить затраты.

Как показывает мировой опыт в строительстве, метод ГНБ на данный момент является самым эффективным способом прокладки подземных коммуникаций.

Преимущества ГНБ по сравнению с траншейной прокладкой трубопроводов

Условия прокладки подземных коммуникаций траншейным методом безнадежно устарели.

Во-первых, данный метод является весьма трудоемким и затратным, а также отнимает много времени. Прежде всего, это связано с осуществлением внушительного объема земляных работ, что влечет за собой крупные расходы средств заказчика на аренду дорогостоящей спецтехники. В то же время бурение методом ГНБ производится в разы быстрее, а объем выполняемых земляных работ при прокладке коммуникаций бестраншейным способом сведено к минимуму.

Во-вторых, во время сооружения подземных инженерных сетей и трубопроводов под водоемами траншейным методом существует высокий риск нарушения целостности траншей. А их существенное углубление снова влечет за собой массу финансовых расходов. При выполнении горизонтально-направленного бурения по технологии бестраншейного строительства риск повреждения подготовленных отверстий в грунте отсутствует.

В-третьих, при реализации проекта бурения методом ГНБ в застроенном населенном пункте не нарушается целостность дорожного покрытия, в то время как при траншейной прокладке могут быть повреждены значительные участки дорог, тротуаров и других элементов инфраструктуры, что также ведет к дальнейшим расходам заказчика на их восстановление. Кроме того, траншейная укладка трубопроводов через проезжую часть неудобна необходимостью временного прекращения дорожного движения.

И, наконец, технология горизонтально-направленного бурения не требует привлечения большого количества тяжелой техники и обширной бригады специалистов, что также сокращает затраты заказчика на монтаж коммуникаций. При этом все работы производятся с помощью автономных высокопроизводительных буровых установок, которые не требуют дополнительных источников питания. А это существенно расширяет возможности данного метода.

Этапы бурения ГНБ: пилотная скважина

На первоначальном этапе формируется пилотная скважина.Интеллектуальная конструкция буровой головки имеет полый корпус, к которому присоединен гибкий приводной шланг, с помощью которого можно легко управлять процессом горизонтально-направленного бурения, направляя породоразрушающий механизм под нужным углом и обойти имеющиеся препятствия.

Также головка оснащена отверстиями, через которые в скважину попадает специальный раствор, содержащий бентонит и полимеры. Смешиваясь с грунтом, этот раствор образует суспензию, которую легко откачивать из скважины. С другой стороны, он не дает стенкам скважины обваливаться, а также защищает буровую головку от перегрева.После формирования скважины откачанный раствор утилизируется на свалке.

И, наконец, конструкция буровой головки оснащена локатором, с помощью которого оператор бурения ГНБ может отслеживать местонахождение буровой головки. В то же время локатор показывает его уклон и азимут.

Расширение пилотной скважины

Следующим этапом горизонтально-направленного бурения является постепенное расширение скважины. Для выполнения данного вида работ используют специальный расширитель обратного действия – риммер.

Расширение скважины необходимо для беспрепятственной укладки трубопровода. При этом размер расширенного технологического отверстия должен быть не менее чем на 25 % больше диаметра трубы.

Завершающий этап ГНБ – прокладка трубопровода

Трубы, подготовленные к монтажу, располагают на противоположной стороне от буровой установки. При этом на один конец, который направлен ко входу в скважину, помещают оголовок с вертлюгом. Используя риммер и вертлюг, монтажники втягивают трубопровод в скважину.