метод наклонного бурения при прокладке газопровода что это

Содержание материала

Закрытый способ строительства с использованием метода наклонно-направленного бурения (ННБ)

10.118 Способ бестраншейной прокладки газопроводов рекомендуется к применению:

— при прокладке газопроводов внутри жи­лых кварталов;

— при пересечении подземных коммуникаций;

— при необходимости прокладывать заглуб­ленные газопроводы.

10.119 Применение данного способа при строительстве подводных переходов позволяет:

— прокладывать газопроводы ниже прогно­зируемого уровня изменения русла;

— исключить выполнение дноуглубительных, подводных, водолазных и берегоукрепительных работ, которые составляют более 50 % стоимо­сти строительства подводного перехода;

— снизить стоимость строительства подвод­ного перехода;

— исключить необходимость балластировки газопровода;

— не нарушать рыболовный режим водоема;

— сохранить естественно-экологическое со­стояние водоема.

10.120 Прокладку газопроводов бестраншей­ным способом допускается выполнять в грун­тах следующих классов по ГОСТ 25100:

— природных дисперсных, к которым отно­сятся:

глинистые грунты: супеси, суглинки,

песчаные грунты: крупный, средний,

— техногенных дисперсных, к которым от­носятся отходы производственной и хозяйствен­ной деятельности человека: шлаки, шламы, золы, золошламы.

Ограничением возможности применения способа наклонно-направленного бурения яв­ляются крупнообломочные грунты: гравийные, грунты с включениями валунов и гальки, а так­же песчаные и глинистые гравелистые грунты (содержание гравия более 30 %). Невозможна прокладка газопроводов в водонасыщенных грунтах (плывунах) (при коэффициенте теку­чести грунта I_L >1) из-за невозможности создать стабильный буровой канал. Затруднена прокладка газопроводов в рыхлых песках (при коэффициенте пористости е > 0,7) из-за слож­ности создания прочных стенок бурового канала.

10.121 При прокладке газопроводов в многолетнемерзлых грунтах необходимо предусмот­реть технологические приемы, предупреждаю­щие замерзание бурового раствора.

10.122 Инженерные изыскания для строи­тельства газопровода бестраншейным способом включают комплексное и детальное изучение природных условий района строительства для получения необходимых, достаточных и дос­товерных материалов для проектирования и строительства перехода. Инженерные изыска­ния следует выполнять в соответствии с требо­ваниями СНиП 11-02 с учетом дополнитель­ных рекомендаций, изложенных в настоящем СП. В результате лабораторных исследований должны быть получены данные:

— о прочности грунта, его сопротивлении деформации и проницаемости;

— о гранулометрическом составе, плотнос­ти, удельном и объемном весе грунта;

— о пределах пластичности и текучести фунта;

— о коэффициентах трения режущего инст­румента и материала трубы газопровода о су­хой грунт, о влажный грунт, о грунт, смочен­ный буровым раствором;

— о пористости грунта.

Нормативные значения прочностных и де­формационных характеристик грунтов прини­мают согласно СНиП 2.02.01.

10.123 Способ наклонно-направленного бу­рения позволяет прокладывать газопроводы и i стальных и полиэтиленовых труб как по пря­молинейной, так и по криволинейной трассе.

Минимально допустимые радиусы изгиба:

— для стальных газопроводов > 1200 d_H,

— для газопроводов из полиэтиленовых труп > 25 d_H, где d_H — наружный диаметр газопровода.

10.124 Для газопроводов из полиэтилено­вых труб следует применять трубы с SDR не более 11 по ГОСТ Р 50838. Для прокладки газо­проводов диаметром до 160 мм включительно рекомендуется применять длинномерные тру­бы. При прокладке газопроводов сварку следу­ет выполнять при помощи муфт с закладными нагревателями или встык нагретым инструмен­том согласно требованиям СП 42-103. Допуска­ется использование импортных полиэтилено­вых труб, разрешенных к применению в уста­новленном порядке.

10.125 При строительстве стальных газопро­водов способом наклонно-направленного буре­ния применяют изоляционные покрытия труб весьма усиленного типа, выполненные в заводских условиях в соответствии с ГОСТ 9.602 и состоящие из:

— адгезионного подслоя на основе сэвилена с адгезионно-активными добавками;

Для изоляции стыковых сварных соединений в условиях трассы рекомендуется трехслойная изоляция (эпоксидная смола, твердоплавкий клеевой слой и армированный стекловолокном слой полиолефина) в виде термоусаживающихся манжет типа «Райхен», «Canusatube TM », «Canusawrap TM », «Wrapid Sleeve» и т.д., предназ­наченных для изоляции сварных стыков сталь­ных газопроводов в полевых условиях.

Допускается изоляцию стыковых сварных соединений в условиях трассы выполнять:

— полимерными липкими лентами на осно­ве поливинилхлорида, состоящими из слоев: фунтовки битумно-полимерной типа ГТ-760ин или полимерной типа ГТП-831; не менее трех слоев ленты поливинилхлоридной изоляционного типа ПВХ-БК, ПВХ-Л, ПВХ-СК общей толщиной не менее 1,2 мм;

не менее одного слоя защитной обертки типа ПЭКОМ или ПДБ, общей толщи­ной не менее 0,6 мм;

— полимерными липкими лентами на осно­ве полиэтилена, состоящими из слоев:

грунтовки полимерной типа П-001; не менее двух слоев ленты полиэтилено­вой дублированной типа Полилен или НКПЭЛ общей толщиной не менее 1,2 мм; не менее одного слоя защитной обертки на основе полиэтилена типа Полилен-О толщиной не менее 0,6 мм.

Изоляционные покрытия липкими лента­ми должны отвечать следующим требованиям:

— прочность при разрыве при температуре 20 °С не менее 18,0 МПа;

— относительное удлинение при температу­ре 20 °С не менее 200 %;

— температура хрупкости не выше минус 60 °С;

10.126 При прокладке газопровода спосо­бом наклонно-направленного бурения приме­няются бурильные установки на пневмоколесном или гусеничном ходу, снабженные сило­выми агрегатами, резервуарами и насосами для подачи бурового раствора, смонтированными непосредственно на установке или на специ­альных прицепах.

Кроме того, для прокладки трубопровода необходимы:

— набор буровых штанг;

— буровая головка для прокладки пилотной скважины с укрепленным на ней резцом (но­жом);

— расширители различных типов для выпол­нения обратного расширения бурового канала;

Буровые штанги передают осевое усилие и крутящий момент от бурильной установки на буровую головку (расширитель). Внутренняя полость буровых штанг используется для пода­чи бурового раствора к зоне бурения, раствор служит для стабилизации стенок пилотной сква­жины (бурового канала), являясь своего рода смазкой, облегчающей разработку грунта и протаскивание труб с меньшими тяговыми усили­ями. Разработанный грунт выносится буровым раствором в вырытые приямки.

10.127 Технология бестраншейной проклад­ки газопроводов включает:

При строительстве газопроводов незначи­тельной длины (до 100 м) диаметром до 110 мм допускается протаскивание газопрово­да с одновременным расширением бурового ка­нала.

10.128 Обязательным условием бурения яв­ляется применение бурового раствора. Буровой раствор представляет собой водную суспензию бентонита и химических добавок.

Основными функциями бурового раствора являются:

— охлаждение и смазка режущего инструмен­та и штанг;

— удаление грунта из буровой скважины;

— формирование прочных стенок пилотной скважины (буровою канала);

— создание избыточного давления внутри пилотной скважины (бурового канала) и тем самым предотвращение просачивания грунто­вых вод в буровой раствор;

— стабилизация буровой скважины, предот­вращающая ее обвал от давления окружающе­го грунта.

Состав бурового раствора выбирается в за­висимости от типа грунтов; анализ грунтов для определения количественного и каче­ственного состава бурового раствора, техно­логия его приготовления и очистки, методи­ки определения качества воды, бетонитовых порошков, химических добавок, следует вы­полнять согласно требованиям ведомственных норм.

10.129 Сваренный газопровод перед протаскиванием должен быть испытан на герметич­ность согласно требованиям проекта. После протаскивания газопровод должен быть повторно испытан на герметичность.

Перед протаскиванием стального газопро­вода по буровому каналу проверяют диэлект­рическую сплошность изоляционного покры­тия трубопровода искровым дефектоскопом на отсутствие пробоя при электрическом напря­жении не менее 5 кВ на 1 мм толщины защит­ного покрытия.

10.130. После окончания протаскивания га­зопровода по буровому каналу выполняют кон­трольные измерения состояния изоляционного покрытия методом катодной поляризации с учетом следующих условий:

— трубопровод должен быть изолирован от всех токопроводящих объектов;

— неизолированные участки трубопровода не должны иметь контакта с землей;

— подключения к трубопроводу для элект­ропитания и измерения потенциала должны быть всегда раздельны;

— во время проведения измерений любые дру­гие работы возле трубопровода запрещаются.

Данные измерений следует сравнить с про­ектными. При обнаружении недопустимых от­клонений следует уточнить местонахождение де­фектного участка изоляции и принять меры по устранению дефекта.

Допускается использование импортных ма­териалов в качестве защитных покрытий, раз­решенных к применению в установленном по­рядке. Технология нанесения защитных покры­тий на основе импортных материалов должна соответствовать требованиям фирм, выпускаю­щих эти материалы.

10.131 Порядок проведения наклонно-на­правленного бурения (ННБ), а также методика расчета геометрических параметров скважины, усилий проходки и воздействии внешних на­грузок приводятся в приложении Л.

Примеры расчета параметров при строитель­стве газопровода методом даны ННБ даны в приложении М.

Источник

Наклонно-направленное бурение

Бурение таких скважин отличается тем, что вначале они имеют прямолинейное направление, заданное шпинделем бурового станка, a затем в силу анизотропии разбуриваемых пород отклоняются от прямолинейного направления.

Рост объемов ННБ скважин с углами отклонения ствола скважин от вертикали более 50° обусловили ограничения по применению традиционных методов исследований с помощью аппаратуры, спускаемой в скважину на кабеле, и вызвали необходимость разработки специальных технологий доставки скважинных приборов в интервал исследований.

Решение этой проблемы возможно с помощью бескабельных измерительных систем, доставляемых на забой с помощью бурового инструмента.

Горизонтально направленное бурение является частным случаем наклонного бурения.

Наклонно направленные скважины подразделяют на одно- и многозабойные.
При многозабойном бурении из основного, вертикального или наклонного ствола проходится дополнительно один или несколько стволов.

Искусственное отклонение скважин широко применяется при бурении скважин на нефть и газ.

Искусственное отклонение скважин делится на:

Искусственное отклонение вплоть до горизонтального применяется в следующих случаях:

1) при вскрытии нефтяных и газовых пластов, залегающих под пологим сбросом или между 2 я параллельными сбросами;

2) при отклонении ствола от сбросовой зоны (зоны разрыва) в направлении продуктивного горизонта;

3) при проходке стволов на нефтеносные горизонты, залегающие под соляными куполами, в связи с трудностью бурения через них;

4) при необходимости обхода зон обвалов и катастрофических поглощений промывочной жидкости;

5) горизонтальное бурение незаменимо при вскрытии продуктивных пластов, залегающих под дном океанов, морей, рек, озер, каналов и болот, под жилыми или промышленными застройками, в пределах территории населенных пунктов

6) при проходке нескольких скважин на продуктивные пласты с отдельных буровых оснований и эстакад, расположенных в море или озере;

7) при проходке скважин на продуктивные пласты, расположенные под участками земли с сильно пересеченным рельефом местности (овраги, холмы, горы);

8) при необходимости ухода в сторону новым стволом, если невозможно ликвидировать аварию в скважине;

9) при забуривании 2 го ствола для взятия керна из продуктивного горизонта;

10) при необходимости бурения стволов в процессе тушения горящих фонтанов и ликвидации открытых выбросов;

11) при необходимости перебуривания нижней части ствола в эксплуатационной скважине;

12) при необходимости вскрытия продуктивного пласта под определенным углом для увеличения поверхности дренажа, а также в процессе многозабойного вскрытия пластов;

13) при кустовом бурении на равнинных площадях с целью снижения капитальных затрат на обустройство промысла и уменьшения сроков разбуривания месторождения;

14) при бурении с целью дегазификации строго по угольному пласту, с целью подземного выщелачивания, например, калийных солей и др.

Искусственное отклонение скважин в нефтяном бурении в основном осуществляют забойными двигателями (турбобуром, винтовым двигателем и реже электробуром) и при роторном бурении.

Основные способы искусственного отклонения скважин.

-Использование закономерностей естественного искривления на данном месторождении (способ типовых трасс).

В этом случае бурение проектируют и осуществляют на основе типовых трасс (профилей), построенных по фактическим данным естественного искривления уже пробуренных скважин.

Способ типовых трасс применим только на хорошо изученных месторождениях, при этом кривизной скважин не управляют, а лишь приспосабливаются к их естественному искривлению.

Необходимо также для каждого месторождения по ранее пробуренным скважинам определять зоны повышенной интенсивности искривления и учитывать это при составлении проектного профиля.

— Управление отклонением скважин посредством применения различных компоновок бурильного инструмента.

В этом случае, изменяя режим бурения и применяя различные компоновки бурильного инструмента, можно, с известным приближением, управлять направлением ствола скважины.

Этот способ позволяет проходить скважины в заданном направлении, не прибегая к специальным отклонителям, но в то же время значительно ограничивает возможности форсированных режимов бурения.

— Направленное отклонение скважин, основанное на применении искусственных отклонителей: кривых переводников, эксцентричных ниппелей, отклоняющих клиньев и специальных устройств.

Перечисленные отклоняющие приспособления используются в зависимости от конкретных условий месторождения и технико-технологических условий.

К наклонным скважинам при турбинном и роторном бурении на нефть и газ относятся в основном скважины, забуриваемые с поверхности вертикально с последующим отклонением в требуемом направлении, вплоть до горизонтального, т.е. под углом в 90 градусов.

Получив широкое распространение, одноствольное наклонное бурение не исчерпало своих резервов.

Возможность горизонтального смещения забоя относительно вертикали (проекции устья скважины на пласт) позволила создать вначале кустовой, а затем многозабойные методы бурения.

Техническое усовершенствование наклонного бурения явилось базой для расширения многозабойного и кустового бурения.

Под кустовым бурением понимается способ, при котором устья скважин группируются на общей площадке, а конечные забои находятся в точках, соответствующих проектам разработки месторождения.

Горизонтальное и разветвленное горизонтальное бурение применяются для увеличения нефте- и газоотдачи продуктивных горизонтов при первичном освоении месторождений с плохими коллекторами и при восстановлении малодебитного и бездействующего фонда скважин.

При этом протяженность завершающего участка скважины, расположенного в продуктивном пласте (горизонтального участка), может превышать 1000 м.

К разновидностям кустового бурения можно отнести 2-ствольное последовательное, 2-ствольное параллельное и 3-ствольное бурение.

Преимущества параллельного 2-ствольного бурения скважин:

— возможность совмещения отдельных операций: подъем бурильного инструмента из одной скважины со спуском его в другую;

— промывка, выравнивание раствора и механическое бурение в одной скважине с геофизическим исследованием в другой.

— с одним комплектом бурильных труб и с одного подвышечного постамента осуществляют одновременную проходку 2 х наклонных или 1 й вертикальной и 2 й наклонной скважин.

При этом вместо обычного ротора применяют спаренные роторы типа РМБ-560, перемещающийся крон-блок типа К.

Источник

Технология и типы наклонно-направленного бурения

Наклонно-направленным бурением называют формирование так называемых буровых стаканов, отклоняющихся от вертикальной оси на определенное количество градусов, в зависимости от способа их создания.

Скважины с искривленной конструкцией

Для бурения наклонных и горизонтальных скважин необходимо, чтобы направление движения бура отклонялось на два градуса и более при вращательном способе, и более чем на шесть градусов при глубоком бурении.

Отклонение от вертикальной оси скважины может быть спровоцировано естественными или искусственными факторами.

Естественное отклонение может быть вызвано погодными, геологическими и сейсмическими условиями. Искусственное отклонение от вертикали является принудительным. Если во время бурения есть возможность контролировать угол движения бура, такое строение скважины считается наклонным.

Профили наклонно-направленной скважины

Наклонное бурение скважин имеет несколько профилей.

Для организации технически правильного бурения, необходимо заранее очертить участки будущего забоя, его глубину и положение.

Профили бурения могут быть следующими:

Независимо от конструкции профиля, верхняя часть забоя всегда должна быть вертикальной. При геологических исследованиях бурение наклонных скважин выполняют шпинделями с поверхности грунта. Сначала стакан забоя имеет прямое направление, которое задается шпинделем, затем в результате анизотропии разбуриваемого грунта, линия будет отклоняться от первоначально заданного движения.

При отклонении более чем на пятьдесят градусов, объем бурения возрастает в результате ограничения традиционных способов геологического исследования через кабель, погружаемый в скважину.

По этим причинам востребованными стали технологии, позволяющие исследовать почву без пропускания кабеля, но с использованием систем, доставляемых буровым инструментом.

Способ искусственного искривления

Искусственное искривление оси бурового стакана применимо, когда необходимо бурение нефтяных или газовых скважин. Искусственное отклонение подразделяют на кустовое и многозабойное. Такой способ успешно применяется в следующих случаях:

Для процесса принудительного искривления необходимы специальные двигатели, в числе которых электробур, турбобур и винтовой двигатель.

Методы принудительного искривления

Принудительное отклонение выполняется, в основном, тремя способами:

Способ типовых трасс

В первом случае используется регулярность естественного отклонения на необходимом участке работы. Бурение планируют на профилях, сооруженных заранее по собранной информации о естественном отклонении скважин. Такой метод целесообразно применять на хорошо изученной местности, к тому же, кривизна забоя не нуждается в контроле – необходимо лишь приноровиться к прохождению естественного отклонения.

Отрицательной стороной способа считается увеличение затрат на строительство конструкции из-за повышения объема бурения. По ранее подготовленным скважинам на каждом участке выделяют места наибольшей интенсивности отклонения, а по полученной информации составляют профили.

Сочетание буровых инструментов

Управлять отклонением и искажением можно и с помощью сочетания разных буровых инструментов. Меняя порядок применения разных инструментов, можно определить и изменить направление ствола. Метод удобен для прохождения скважины в заданном направлении, позволяет отказаться от использования специальных инструментов-отклонителей.

Среди недостатков метода можно отметить лишь то, что он значительно ограничен в применении ускоренного режима бурения.

Применение специальных ниппелей

Наклонное бурение с применением специальных неровных ниппелей и прочих приспособлений, применимое только при условии их прохождения в определенном участке территории. Применяется редко.

Методы бурения

Бурение газовых и нефтяных скважин в наклонно-направленной технике подразумевает заранее спроектированное отклонение оси ствола от вертикальной оси в сторону необходимой кривой.

С основания такие скважины забуривают вертикально, затем отклоняют в нужном направлении, максимальный угол составляет девяносто градусов. Забой может быть смещен под прямым углом к вертикали, потому применяются многозабойные и кустовые методы бурения.

Кустовое бурение

Такое название метод носит по той причине, что готовая схема устьев и забоев напоминает собой своеобразный куст. К одному устью сходятся скважины из нескольких забоев, сгруппированных на одной площадке. В случае такого метода значительно сокращаются монтажные и подготовительные работы, снижается количество рабочих транспортных сообщений, линий электропередач и подачи воды.

Особенностью кустового способа является определенное условие строительства скважины. В частности, важнейшим условием является отсутствие пересечения стволов между собой.

Кустовое бурение используется в тех случаях, когда требуется повышение нефте- и газоотдачи в продуктивной территории, либо при возобновлении работы неработающей скважины. Строительство скважины кустовым способом может быть трехствольным, двуствольным параллельным, двуствольным последовательным.

Конструкция куста имеет конический вид с вершиной в виде кустовой площадки. Объем монтажных и подготовительных работ зависит от размещения устья куста, также от этого зависит и площадь территории для будущего отчуждения от куста. Максимальная эффективность такого способа бурения достигается в условиях болотистой местности.

Многозабойный способ

В таком случае растет рабочая площадь и поверхность фильтрации, но сокращаются объемы бурильной работы в поверхностном пласте.

В зависимости от вспомогательных стволов возможны следующие виды многозабойной конструкции:

Выбор типа многозабойной конструкции определяется формой конструкции вспомогательных стволов и их размещением в пространстве.

Наклонный способ

Для выполнения наклонной методики бурения необходимы следующие инструменты и материалы:

Буровой земляной инструмент:

Такой способ чаще всего используется при ремонте коммуникаций, особенно в тех случаях, когда жилое здание уже сооружено, но необходимо провести канализацию или водопровод через фундамент. Чтобы избежать рытья глубоких траншей, используют наклонное бурение. Для начала рассчитывают угол наклона так, чтоб нижняя часть шурфа совпадала с концом закладной трубы.

Земляной бур устанавливают в заранее выбранное место и сразу придают ему желаемый угол наклона с помощью поперечной балки, уложенной на траншею. На бур устанавливают направляющий штырь, позволяющий сохранить заданное перед началом работы направление, и начинают сверление отверстия. Здесь требуется непрерывный контроль процесса, так как при заглублении или отклонении от нужной траектории следует подтесывать стенки шурфа.

Когда шурф готов, в него опускают обсадную трубу, повторяющую диаметр скважины.

В трубу пропускают кабель и металлический трос, затем с помощью троса протаскивают в трубу необходимый кабель или шланг. К тросу привязывают бечевку, с помощью которой при необходимости трос тянут назад.

Если в трубе размещен силовой трос, шланг или кабель легко поддаются замене. В этом случае можно справиться только с помощью одного лишь наклонного сверления, при этом рыть глубокую траншею и нарушать целостность фундамента не придется.

Заключение

Методы искусственного искривления прохода забоя позволяют работать в таких условиях, которые непригодны для прямого глубокого или поверхностного бурения. Наклонно-направленные способы позволяют сохранить пласт над забоем, избежав его нарушения. Это имеет огромное значение для сохранения целостности окружающей среды, позволяя в то же время выполнить все необходимые работы.

Современное оборудование позволяет выполнять направленное бурение скважин так же просто, как и обычное вертикальное.

Видео по теме: Бурение горизонтального участка

Источник