Forarea orizontală și forarea direcțională orizontală ( HDD sau HDD în engleză de la forarea direcțională orizontală ) este o metodă comună fără șanțstabilirea comunicațiilor subterane, pe baza utilizării complexelor speciale de foraj (plate). Lungimea așezării pistelor poate fi de la câțiva metri la câțiva kilometri, iar diametrul poate fi de până la 1200 mm sau mai mult. Pentru a proteja comunicațiile, se folosesc țevi din polietilenă (HDPE), oțel și alte materiale.
Forajul orizontal, care a devenit revoluționar în construcții, a fost inventat în 1963 de Martin Cherrington ca alternativă la metoda tradițională de șanț pentru așezarea comunicațiilor.
Înainte de începerea lucrărilor, se studiază cu atenție proprietățile și compoziția solului, amplasarea utilităților subterane existente și se eliberează avizele și avizele corespunzătoare pentru lucrările subterane. Se efectuează sondarea selectivă a solurilor și, dacă este necesar, forarea intersecțiilor deosebit de dificile ale traseului de foraj cu comunicațiile existente. Rezultatele acestor lucrări sunt de o importanţă decisivă pentru alegerea traiectoriei şi a tacticii de construcţie a puţurilor . O atenție deosebită se acordă amplasării optime a echipamentelor de foraj pe șantier și asigurării unor condiții de lucru sigure pentru echipajul de foraj și pentru oamenii din jur.
Construcția de utilități subterane folosind tehnologia forajului direcțional orizontal se realizează în patru etape:
Forarea unui puț pilot este o etapă deosebit de importantă a lucrării, de care depinde în mare măsură rezultatul final. Se realizează folosind o unealtă de tăiere a rocii - un cap de foraj cu teșit în față și un emițător încorporat.
Capul de foraj este conectat prin intermediul unui corp tubular la o tijă de antrenare flexibilă, ceea ce face posibilă controlul construcției unui puț pilot și ocolirea obstacolelor subterane identificate în etapa de pregătire a forajului în orice direcție în curba naturală a lucrării trase. linia. Capul de foraj are orificii pentru alimentarea unui fluid de foraj special , care este pompat în puț și formează o suspensie cu rocă zdrobită. Fluidul de foraj reduce frecarea capului de foraj și tijei, protejează puțul de prăbușiri, răcește unealta de tăiat roca, distruge roca și curăță puțul de resturile sale, aducându-le la suprafață.
Controlul asupra locației capului de foraj se realizează folosind dispozitivul de recepție al locatorului, care primește și procesează semnalele transmițătorului încorporat în corpul capului de foraj. Monitorul de localizare afișează informații vizuale despre poziția, panta și rulmentul capului de foraj. Aceste informații sunt afișate și pe afișajul operatorului instalației. Aceste date sunt decisive pentru monitorizarea conformității traiectoriei conductei în construcție cu cea de proiectare și minimizarea riscurilor de rupere a firului de lucru. Când capul de foraj se abate de la traiectoria de proiectare, operatorul oprește rotația tijelor de foraj și setează teșirea capului de foraj în poziția dorită. Apoi tijele de foraj sunt zdrobite fara rotatie pentru a corecta traiectoria de foraj.
Construcția unui puț pilot se finalizează cu ieșirea capului de foraj în punctul specificat de proiect.
Tija de foraj (BS) este o țeavă cu un diametru de 50-80 mm și o lungime de 2-6 metri. La capetele BS se taie conexiuni filetate CONICE cu filete exterioare, iar la capătul opus - cu filete interne. BS are un element foarte important, fără de care ar fi imposibil să se schimbe direcția bine pilotului, acesta este o inserție de burduf (conexiune). Fiecare BS are două astfel de conexiuni. În general, din punct de vedere tehnologic, aceasta este mai mult ca o moletă pe o țeavă decât un fel de inserție sudată în BS.
În mașina de găurit, BS-urile sunt înșurubate secvențial, unul în celălalt, pe măsură ce capul de găurit avansează. Astfel, BS-urile interconectate sunt similare cu un cablu flexibil folosit pentru curățarea conductelor de canalizare.
Principiul schimbării direcțieiPrincipiul schimbării direcției de mișcare a capului de foraj în planurile orizontale și verticale urmează principiul unui cablu flexibil: dacă capătul său liber nu este fix (dacă este fix, atunci acesta este deja un „ arbor flexibil ”), adică va fi întotdeauna ușor îndoit.
Operatorul pe afișajul receptorului portabil „vede” unghiul de rotație al capului de foraj (adică „capătul liber al cablului”) și direcția acestuia și, dacă este necesar să „întoarcă” direcția puțul, dă o comandă operatorului mașinii de găurit „oprire” și apoi „Întoarce la N ../grade” (dar numai într-o direcție - în direcția de strângere a filetelor BSh!) astfel încât capul de foraj să se afle. în direcția corectă. În plus, la comanda operatorului telecomenzii, capul de foraj este „presat” în pământ la unghiul traiectoriei dorite, apoi operatorul mașinii de găurit pornește alimentarea cu fluid de spălare - de obicei apă - și alimentarea longitudinala cu rotatie. Fluidul de spălare este furnizat sub presiune controlată prin axul mașinii de găurit către BSH și mai departe către capul de găurit. Capul de foraj este forat în pământ până la traiectoria necesară.
Extindere bineExtinderea sondei se realizează după finalizarea forajului pilot. Capul de foraj este detașat de tijele de foraj și în locul lui este atașat un rimmer - un expandator cu acțiune inversă. Prin aplicarea forței de tracțiune cu rotație simultană, rimmerul este tras prin sondă în direcția instalației de foraj, extinzând puțul pilot la diametrul necesar pentru a trage conducta. Pentru a asigura tragerea nestingherită a conductei prin puțul extins, diametrul acesteia este cu 50-100% mai mare decât diametrul conductei .
Tragerea conducteiPe partea sondei, opusă platformei de foraj, există un șir de conducte gata de tragere. Un cap este atașat la capătul din față al biciului cu un pivot și un rimmer care percepe forța de tracțiune și, în același timp, nu transmite mișcarea de rotație conductei. Astfel, instalația de foraj trage un șir al conductei care este tras în puț de-a lungul traiectoriei de proiectare.
CimentareaLa așezarea unei conducte în condiții geologice dificile, spațiul inelar este cimentat prin pomparea unui nămol de cimentare acolo sub presiune cu o mașină specială.
Etapa finalăDupă parcurgerea principalelor etape tehnologice, personalul de inginerie și tehnică prezintă clientului documentația conform construcției , care indică poziția reală a conductei așezate în diferite planuri, cu indicarea obligatorie a „legăturilor” la reperele de pe sol.
Instalațiile HDD (mașini) sunt echipamente complexe de construcții. O mașină tipică include un cadru, o caroserie, un șasiu ( pe șenile sau pe roți ), o centrală electrică ( motor diesel ), o stație hidraulică, un alimentator de tije, un cărucior de foraj și un panou de control (locul de lucru al operatorului).
Instalatiile sunt clasificate in functie de forta maxima de tragere, masurata in tone. Alte caracteristici importante care sunt indirect legate de acesta sunt diametrul maxim de expansiune și lungimea maximă de găurire.
Indicatorii secundari care pot caracteriza calitățile consumatorului unei instalații HDD sunt raza de îndoire a șirului de tijă (indică cât de mult se poate modifica traiectoria de foraj pilot), precum și consumul de soluție de bentonită (l./min., arată cât de mult se poate modifica traiectoria de foraj pilot). de multe ori va fi necesar să reumpleți rezervorul dispozitivului de amestecare pentru pregătirea noroiului de foraj ).
Echipamentele Mini HDD sunt echipamente HDD compacte pentru perforare controlată sub drum. Instalațiile mini HDD permit stabilirea comunicațiilor fără a perturba peisajul. Aduceți comunicații în locuri greu accesibile, dintr-o fântână, dintr-o groapă în condiții înghesuite. Instalațiile mini HDD sunt mai ușoare și compacte, forță de tracțiune de până la 50 de tone, lungime de perforare de până la 100 de metri.
Managementul în HDD este un punct foarte important. Semănătoarea nu este vizibilă și la îndemână în timpul funcționării, iar forarea necontrolată poate duce la consecințe imprevizibile. Prin urmare, în producția de lucrări HDD, sistemele de localizare sunt utilizate pentru a controla procesul de forare. Sistemul de localizare este o sondă, care este amplasată pe capul de foraj și un dispozitiv special de sincronizare cu această sondă, care se află în mâinile operatorului sistemului de localizare (locator) pe suprafața pământului. Sonda înregistrează toate informațiile despre unghiul și direcția de găurire, numărul de rotații și temperatura capului de foraj. Această informație este transmisă în timpul procesului de foraj către locator și previne consecințele nedorite.
Specialiștii HDD dedică mult timp îmbunătățirii calității fluidelor de foraj atunci când forează puțuri direcționate orizontal. Se știe că fluidul de foraj are un impact mare asupra productivității și eficienței întregului proces: viteza de foraj, situația mediului și siguranța muncii. În HDD, calitatea fluidului de foraj garantează 70–80% din finalizarea cu succes a lucrărilor de așezare a comunicațiilor.
Atunci când lucrează în soluri nisipoase, specialiștii HDD se confruntă adesea cu problema filtrării și absorbției apei , acest lucru se datorează proprietăților solului în sine, deoarece nisipul este în mod inerent poros și foarte permeabil. În ceea ce privește argilele și argilele de șist , des întâlnite în locurile de foraj, atunci când sunt expuse la apă, aceste tipuri de roci devin lipicioase și se umflă. Rezultatul unor astfel de procese poate fi pierderea circulației fluidului, blocarea și blocarea sculei de foraj, ceea ce duce la imposibilitatea lucrărilor ulterioare cu așa-numita „lipire a sculei”.
Pentru a evita aceste probleme, se folosesc fluide de foraj bentonite și diverse componente pentru eliminarea complicațiilor, inhibitori de argilă sau stabilizatori, aditivi lubrifianți pentru lubrifierea sculei și pereții găurii pentru a facilita pătrunderea, polimeri care îngroașă fluidul de foraj pentru a-și menține vâscozitatea necesară.
Majoritatea operatorilor HDD folosesc amestecuri multicomponente „un singur sac” pe bază de bentonită pentru a facilita prepararea fluidului de foraj cu conținut scăzut de solide la fața locului.
La instalațiile mari, soluția se prepară individual, în funcție de linia geologică și tehnologică (GTN), diametrul conductei fiind trasat, compoziția solului, puterea pompei și forța de tracțiune a instalației.