Сборка трубопровода и организация кривой при подаче в грунт
Порядок сборки
Сборка и подготовка трубопровода должны проводиться одновременно и до бурения. После завершения расширения бурового канала трубопровод или его переднюю секцию, расположенную на стороне скважины напротив буровой платформы, необходимо завершить, сварить (соединить стыками), подготовить к протяжке путем установки, при необходимости, на роликовые подшипники.
Для прокладки трубопроводов из полимерных труб диаметром до 160 мм включительно следует использовать длинные трубы, поставляемые в бобинах.
Конструкция и размеры сборных секций труб выбираются в соответствии с проектом, исходя из предполагаемого использования, принятой схемы сборки трубопровода, инженерно-геологических условий и размеров строительных площадок.
Предпочтительным вариантом является предварительная сборка участка трубопровода, который должен быть проложен, или, если возможно, растягивание колонны труб по всей длине прохода, это сокращает время извлечения и риск застревания трубопровода в скважине.
В стесненных условиях строительства разрешается устанавливать трубопровод в процессе вытягивания путем последовательного наращивания креплений путем соединения секций трубы. В то же время должны быть приняты технологические меры для обеспечения устойчивости стенок расширенного бурового канала от разрушения во время неизбежных технологических перерывов в тяге.
Трубные соединения должны быть изолированы после выдачи заключения о качестве сварки и предварительных гидравлических испытаний трубопровода.
Для изоляции сварных соединений следует использовать термоусадочные гильзы, параметры которых не ниже основного изоляционного покрытия. Технология изоляции швов должна соответствовать требованиям действующих стандартов, технических условий и нормативных документов.
Для газопроводов, состоящих из полиэтиленовых труб, секции должны быть сварены с добавлением фитингов с потолочными радиаторами или сварены встык с помощью нагревательного инструмента.
Сборка трубопроводов для комплекса снабжения питьевой водой и канализации из полимерных материалов должна проводиться сообразно претензиям с применением высокопрочных труб из чугуна с шаровидным графитом.
Сборка цепи трубопровода на роликовых опорах
Желательно размещать трубный хомут на специальных роликовых кронштейнах, которые минимизируют сопротивление трения и уменьшают требуемое растягивающее усилие. Как правило, в качестве роликовых опор используются стальные рамы, на которые крепятся ролики из твердой резины или полиуретана с шарикоподшипниками. На стойках инвентаря ширина рулонов должна быть отрегулирована, чтобы приспособить различные размеры трубы.
Держатели рулона должны предлагать:
— равномерное распределение нагрузки от веса трубопровода;
— минимальный коэффициент трения трубопровода, работающего на роликах;
— боковая устойчивость трубопровода при его движении;
— безопасность изолирующего покрытия труб при опрокидывании.
При установке роликового конвейера расстояние между опорами и их размеры следует определять исходя из следующих условий:
— Предотвращение недопустимой деформации трубопровода (прогиб, изгиб).
— обеспечение безопасности внешней защитной оболочки;
— минимизация осадки промежуточных опор для тяжелых трубопроводов.
Направляющая способность конструкции и основания подшипников качения с учетом возможной перегрузки из-за неполной эксплуатации ближайших опор должна превышать расчетную нагрузку как минимум в полтора раза. Опорные нагрузки можно регулировать, изменяя их высоту.
Стропила можно заглубить в землю, основание опор расположено на основании из щебня, как правило, из железобетонных плит.
Отметки высот и выравнивание опор контролируются геодезическими методами. Стропила должны быть установлены без перекосов в продольном и поперечном направлениях. Перед сборкой и вытягиванием струны трубопровода необходимо проверить и смазать направляющие ролика, чтобы избежать заклинивания отдельных роликов.
Изгиб в трубопроводе
Предоставление подачи стального трубопровода в скважину под определенным углом и предотвращение недопустимые деформации, необходимо на рабочем месте со стороны трубы переместить трубопровод из горизонтального положения на месте сборки к выходному углу пилот хорошо, давая ему соответствующий изгиб (так называемая «спина кошки согнуть»).
Необходимый изгиб создается путем размещения ресниц на промежуточных опорах различной высоты, уменьшающихся по направлению к точке выхода. Первый роликовый блок должен быть размещен непосредственно в точке выхода. При неизбежности трубопровод поддерживается трубоукладчиками.
Расположение опор (высота и расстояние между ними) в зоне изгиба определяется путем расчета напряженно-деформированного состояния трубопровода с учетом его жесткости на изгиб, угла его входа в скважину, уклона ВПП, и допустимые нагрузки на стропила.
Поставка трубопровода без роликовых опор
В затопленных районах поймы путь спуска может быть частично, с введением в жизнь принятого проектного решения, выполнен в виде траншеи, заполненной водой. Глубина воды должна быть на 0,5 м больше, чем осадка плавучего трубопровода. Конец трубопровода на ВПП должен опираться на трубоукладчик.
Для воссоздания изгиба трубопровода с заданным углом входа в скважину, трубоукладчики с подвесными тележками могут использоваться в качестве стационарных или мобильных опор на участке захода на посадку.
Чтобы подать колонну трубопровода из высокопрочного чугуна в скважину вместо роликовых опор, необходимо установить направляющие, поддерживающие колонну, на каждом шарнирном соединении.
Вытягивание трубопровода
Следует проводить с минимальным перерывом после завершения расширения и калибровки скважины. Вытягивание должно выполняться с приложением максимально возможной длины трубопровода в соответствии с условиями растяжения на строительной площадке.
Перед началом вытягивания необходимо провести осмотр и приемку законченного трубопровода (участок трубопровода, пакет труб), в том числе качества труб и соединений с составлением акта.
Головка с прикрепленным к ней вертлюгом должна быть установлена на переднем конце трубопровода, чтобы предотвратить его вращение. Крайний растягиватель необходимого диаметра прикреплен к концу бурильной колонны, который шарнирно соединен с поворотной и тянущей головкой. Чтобы предотвратить врезание трубопровода в стенки скважины и уменьшить сопротивление при вытягивании, головка должна иметь сферическую форму.
Буровая установка тянет колонну трубопровода, которая втягивается в начальное отверстие. Буровой раствор должен вводиться в скважину по всей длине трубопровода.
Усилие растяжения не должно превышать максимально допустимое значение, определяемое проектом из состояния сопротивления трубы. Тяговое усилие должно постоянно отслеживаться и отражаться в рабочем журнале.
Процесс вытягивания должен проходить без остановок или перерывов (исключая подключение новых канатов или стяжек, обусловленных технологической необходимостью), чтобы предотвратить застревание трубы в скважине. Не следует начинать протяжку, если невозможно завершить ее полностью из-за существующих ограничений на ночную работу. Если протяжка все же начата, все организационные и технологические возможности должны быть использованы для ее полного завершения. Для точного выполнения экскаваторных действий в рамках ОРП должен быть предоставлен график прокладки перехода, включая почасовое время, посвященное жеребьевке.
В случае форсированных технологических прорывов в тяге, периодическая циркуляция глинистого состава и вращение бурильной колонны должны выполняться для предотвращения ее прилипания к стенкам канала.
Полый канал в скважине, заполненный грязью, может всплывать и прижиматься к стенкам, увеличивая трение при натяжении. При значительной длине горизонтального участка скважины, чтобы уменьшить плавучесть трубопровода и уменьшить тяговое усилие, должна быть обеспечена балластировка трубопровода.
Самым простым средством балластировки, предлагающим небольшую положительную или отрицательную плавучесть, является непосредственное заполнение водой полости рабочей линии. Рекомендуется, чтобы балластная вода подавалась в часть трубопровода, расположенную в скважине, через равные промежутки времени, от определения дебита.
Чтобы заполнить воду при балластировании колонны труб, необходимо использовать внутреннюю трубу. Забор воды, время и последовательность заполнения определяются проектом. Не допускается переполнение водой и увеличение нагрузки на участке подвода трубопровода к скважине. Заполнение требует водопроводной линии, проведенной к выпускному отверстию на стороне шланга. Вода сливается из трубопровода после розыгрыша.
Заключительные работы
После завершения жеребьевки и приемки трубопровода должны быть выполнены следующие работы:
— чистка и обслуживание бурильных труб и инструментов;
После доставки из комбината трубопроводов, прокопанных способом направленного сверления, выполняются другие этапы их технологического использования (производственные процессы) применительно к разным видам инженерных коммуникаций:
— сборка рабочих патрубков, уложенных методом ГНБ, с площадками укладки под открытым небом;
— проведение действующих коллекторов, выполненных вариантом пробуривания горизонтальным типом;
— проходка в корпусе электропроводов, протянутых пологим способом;
— устраивание слаботочных кабелей, уложенных методикой ГНБ;
— устройство на концах трубопроводов, установленных методом ГНБ проходов, камер, дренажных систем, запорных устройств и др.
Состав и методы проведения заключительных технологических операций должны быть обеспечены согласованными проектными решениями для инженерных сетей, которые включают участки трубопроводов, установленные методом ГНБ. Эти производственные процессы не входят в сферу ответственности подрядчика, выполняющего работу с употреблением метода жесткого диска, если иное не установлено прямыми договорными обязательствами переходного устройства жесткого диска. Ответственность за соблюдение технических параметров, стандартов и правил сообразно претензиям СНиП, ИП, РД для данного типа связи, а также за безопасность трубопроводов, установленных методом ГНБ при производстве технологических операций, лежит на организации, которая проводит этот вид работы.
Специальные меры по производству работ в холодное время года
В этих рекомендациях предполагается, что монтажные работы, где внедряются новомодные тенденции, могут проводиться в условиях строительства круглый год и в течение всего дня. В то же время, чтобы повысить производительность и снизить дополнительные издержки, рекомендуется проводить бурение при положительных температурах окружающей среды.
При среднесуточной температуре ниже 5 ° C в холодные дни необходимо принимать специальные меры для обеспечения непрерывной круглосуточной работы:
— блок подготовки состава из глины, насосное и регенерационное оборудование должны быть расположены в теплице;
— трубы для подачи и извлечения растворителя должны быть изолированы;
— для приготовления буровых растворов использовать воду с температурой выше 10-40 ° С и добавки, гарантирующие их устойчивость к замерзанию.
Когда температура наружного воздуха ниже минус 20 ° C, бурение и откачка буровых растворов обычно не предусмотрены.
Также следует предусмотреть воспроизведение специальных технологических приемов при бурении и расширении буровых каналов в многолетнемерзлых грунтах.
Риски, смягчение и управление жесткими дисками
Факторы риска
Как и в любой другой зоне подземного строительства, прокладка подземных коммуникаций методом ГНБ связана с рисками технологических проблем, неожиданных событий и чрезвычайных ситуаций, которые могут прервать дату сдачи объекта, вызвать увеличение стоимости строительства или сделать его экономически выгодным. нерентабельным. В некоторых случаях может возникнуть необходимость изменить маршрут, проложить новый перекресток, полностью изменить метод и технику строительства.
Большинство рисков, проявленных в ходе строительства, являются результатом недостаточной информации, ошибок и неточностей в проектной документации.
Недостаточный объем и неточности инженерных изысканий сопряжены с риском ошибок в геологическом разрезе (столбце) и значениях характеристик грунта, ошибками в топографическом плане и в профиле, неправильным определением положения существующих коммуникаций в плане и в профиле.
На этапе проектирования, из-за неполноты исходных данных и недостаточной разработки проекта, возможны риски ошибок при построении маршрута пересечения, определения характеристик тягового усилия, принятия решения о буровой платформе, штанг, шахтного оборудования, характеристики и состав дисперсной системы. Недостатки в бюджете приведут к недостаточному финансированию строительства.
Технологические риски
На этапе строительства из-за непредвиденных геотехнических условий и альтернативности недостаточно эффективных технологических и проектных решений возможен риск технологических проблем и аварийных ситуаций, в том числе:
— потеря бурового инструмента;
— отклонения от запланированного маршрута бурения;
— обрушение скважины;
— осадочные или поверхностные пики;
— Слив бурового эмульсионных примесей на поверхность, в резервуар, в невидимые возведения и соединения вдоль трассы бурения из-за чрезмерного давления подачи раствора и недостаточной глубины покрытия;
— Загрязнение подземных вод от химических и полимерных добавок к буровым растворам (сода, полимеры, активные и чистящие средства);
— загрязнение природной (городской) среды отходами и осадком на строительных площадках;
— повреждение трубопровода из-за превышения максимально допустимого растягивающего усилия для прочности трубы;
— повреждение защитного покрытия труб;
— недостаточная тяга буровой установки;
— блокировка трубопровода при вытягивании.
В аварийной ситуации буровой инструмент, вся скважина или часть трубопровода могут быть потеряны. В большинстве случаев технически возможно спасти материал, оставленный в скважине, но необходимо сравнить стоимость и трудоемкость таких работ, чаще всего связанных с выемкой на поверхность. за счет оставленного материала.
Уменьшить риски
Чтобы снизить риск технологических проблем и аварийных ситуаций, необходимо:
— наличие достоверных технических, геологических и гидрогеологических сведений, их правильное ведение учета;
— построение на этапе проектирования оптимального маршрута бурения, включая углы входа и выхода, радиусы кривизны, углубления, длины разрезов и т. д.
— ввод в эксплуатацию надежного оборудования и технологий, отвечающих техническим и геологическим условиям;
— внесение эффективных буровых растворов в достаточных количествах для пилотного бурения, расширения скважины и протягивания трубопровода;
— внедрение надежных методов и технических мер контроля при бурении, расширении и протяжке трубопровода;
— не допускать перерыва между последовательным расширением скважины и протяжкой трубопровода, а также во время вытягивания;
— дать возможность квалифицированному персоналу, прошедшему специальную подготовку, выполнять работу;
— в сложных инженерно-геологических условиях предусмотреть дополнительные технологические меры для предотвращения аварийных ситуаций, а на этапе проектирования рассмотреть возможность организации резервного перехода и наметить его возможное местонахождение.
Сложные геотехнические условия бурения с высоким риском выхода шлама из скважины:
— треснувший камень;
— проницаемая крупнозернистая почва;
— значительная разница в высотах входа и выхода;
— низкая глубина бурения;
— наличие существующих сооружений, скважин на трассе;
— вода под давлением.
Устойчивость ствола скважины должна обеспечиваться подбором состава растворяющих суспензий и соблюдением технологических параметров его доставки на забой.
Для каждого типа грунта необходимо применять определенные зависимости PPR между давлением на входе аэрированных жидкостей, диаметром сопел на выходе буровой головки (определение объема поступающей жидкости), индексами густоты эмульсии, а также скоростью движения вперед и назад.
При расширении скважины и вытягивании в трубопроводе существует риск создания так называемого «Гидравлический замок» — гидравлическое сопротивление, превышающее тягу буровой установки в результате потери циркуляции. Для обеспечения циркуляции и снижения риска «гидравлической блокировки» необходимо:
— при бурении, расширении и протяжке подавать в скважину достаточное количество дисперсных составляющих, избегая перерывов;
— использовать развертки, соответствующие гидрогеологическим условиям проникновения;
— если невозможно тянуть дальше, снимите расширитель и снова просверлите пилотную скважину.
Во время проектирования строительства следует думать о том, что риски при применении метода ГНБ, как правило, значительно меньше, чем при традиционном методе рытья траншей.
В частности, следующие риски минимизированы или устранены:
— ухудшение дневной поверхности и городских зданий;
— обрушение прибрежных склонов и сужение русла реки;
— подъем трубы в случае затопления или дрейфа льда;
— повреждение труб якорем или другими действиями третьих лиц.
Управление рисками при прокладке коммуникаций методом ГНБ включает в себя:
— оценка на этапе проектирования и подготовки к строительству возможности возникновения технологических проблем и аварийных ситуаций, которые приводят к отрицательному результату или значительному увеличению затрат на рабочую силу;
— контроль за выполнением требований нормативных, водительских и инструктивных документов на этапах инженерных и проектных изысканий;
— своевременное реагирование на изменения инженерно-гидрогеологических условий бурения, технологии бурения, дополнительные меры по обеспечению производства работ, добавление вспомогательного оборудования.
Риски от жестких дисков могут быть застрахованы страховыми компаниями. Страхование рисков подразделяется на страхование имущества и несчастных случаев. При страховании имущества возможны два типа договоров: продленный — от всех рисков, материальных потерь или материального ущерба; стандарт — от пожаров. Целью страхования от несчастных случаев является защита компании от физического ущерба в результате ее деятельности.
Управление рисками ГНБ предусматривает создание денежного резерва для вновь определенных или экстренных рабочих мест для покрытия непредвиденных сборов.
Оборудование для производства работ
Часть оборудования
Основное технологическое оборудование, необходимое для выполнения работ, включает в себя: буровую установку в комплекте с буровым инструментом, оборудование для подготовки, подачи, регенерации растворимых суспензий, контрольные радиолокационные системы.
Дополнительное оборудование включает в себя трубные толкатели, усилители давления, резервуары для хранения грязи, насосы для навозной жижи и воды, технологические линии и шланги для раствора или подачи воды.
Закупка импортного бурового, строительного, грузоподъемного и транспортного оборудования допускается при проверке соответствия требованиям российских стандартов и норм безопасности.
Буровые платформы
Буровая установка представляет собой уникальный набор взаимосвязанных механизмов и устройств, которые обеспечивают под контролем оператора технологический процесс укладки трубы с применением метода горизонтального направленного бурения, включая перемещение, закрепление в точке бурения, сборки, вращения и подключение буровой колонны, залив растворенных солевых присадок, контроль и регулировка направления бурения, тяговые расширители и трубопроводы.
Буровые платформы типа Mini, Midi, как правило, представляют собой самоходные (гусеничные) устройства. Мега-типа платформы (частично Maxi), а также специализированные системы для бурения шахты или скважины, не оснащены устройством и ходовой, но размещены в опорной конструкции, устанавливается непосредственно снаружи классифицированная и фиксированная площадка с анкерными устройствами (буровая платформа). Большие насосные механизмы могут быть размещены в прицепе или установлены в виде отдельных модулей, транспортироваться в стандартных контейнерах по дороге и монтироваться на месте.
Выбор фрезерной наводки для конкретной системы должен основываться на данных о типе, диаметре и длине трубопровода, предлагаемых для установки, технических и геологических условиях строительства и требованиях для обеспечения необходимых значений тяги и крутящего момента.
Крутящий момент и скорость вращения шпинделя обеспечивают подачу мощности от сверла через штоки к сверлильной головке и расширителю.
Количество расточных оправок, которые собираются во время бурения, должно обеспечивать следующее:
— посыл крутящего момента и осевого давления от буровой установки к скважинному режущему инструменту;
— передача глинистых смесей в буровой инструмент;
— включение тяги на расширитель и протянутую трубу.
В качестве расточных прутков следует использовать бесшовные, цельнокатаные стальные трубы с пределом текучести материала не менее 525 МПа. Барные замки должны обеспечивать их одинаковую стабильность, надежное и легкое разборное состыкование. Как правило, используются замки с конической резьбой, которые должны быть защищены специальной смазкой в случае сильно нагруженных соединений.
Расточные стержни определяются значениями следующих свойств: длина, диаметр и толщина стенки стержня, тип резьбы, допустимая нагрузка с учетом прочности на растяжение и запирающего момента, минимальный радиус изгиба.
Тип и размер используемых расточных оправок должны соответствовать расчетным значениям радиуса изгиба, растягивающего усилия и крутящего момента вдоль пути бурения. Прутки длиной до 6 метров и диаметром до 6 см обычно используются для небольших буровых установок, для больших жестких дисков диаметром до 16 см.
Буровые штанги подвержены фрикционному износу, особенно при бурении на твердых породах. Перед началом работ необходимо провести визуальный осмотр и инструментальную проверку (измерение, УЗИ, тестирование и т. Д.) Буровых штанг с отказом от тех, которые имеют отклонения от геометрической формы, сильный износ и дефекты металла,
Камнерезный инструмент
Пилотный буровой инструмент
Для мягких и рыхлых грунтов обычно используются заливочные наконечники длиной от 30 до 100 см и размахом от 42 до 202 мм.
Струйные насадки различаются по количеству и размеру моющих насадок. Обычно используется не более 5 форсунок с диаметром отверстия от 1 до 10 мм. Чтобы отрегулировать движение перфорации, управляющая поверхность головки струйного наконечника или всей трубки выполнена со скосом под небольшим углом.
Для почв средней твердости и плотности используется конический наконечник со струйными соплами, способный механически разрушать камень. Нижние моторы вала рекомендуются для конических роликовых наконечников.
Для твердых пород используется твердосплавный буровой инструмент. Усовершенствованная дрель (пионер) со сменными насадками и сверлильным лезвием предназначена для универсальных работ по разрушению грунта и регулировке угла бурения.
Оборудование для расширения скважины
Для мягких грунтов обычно используются цилиндрические расширители с соплами.
Для грунтов средней твердости используются однозубые сверла или летучие сверла, состоящие из режущего кольца, соединенного с центральной бурильной трубой через три или более проставок. Аксессуары могут быть размещены в кольце или в распорках. Плоское долото также может быть установлено на кольце в качестве механической защиты и в качестве прямой функции выемки грунта.
В очень твердых пластах (горных породах) используются расширяемые обсадные трубы, сделанные из карбидов вольфрама, установленных вокруг центральной и устойчивой бурильной трубы. Струйные форсунки, установленные на расширителе, очищают ножи и транспортируют шлам к выходу из ямы.
Для обеспечения необходимого расширения скважины следует использовать цилиндрические развертки увеличивающегося диаметра, в то время как передняя часть следующего развертки должна быть равна максимальному диаметру предыдущего. Развертки должны быть оснащены стабилизаторами для удержания и предотвращения качания бурильной колонны в скважине во время развертывания.
В качестве вспомогательного оборудования бурильной колонны используются переходники и подводные лодки для соединения штанги со сверлом, разверткой, вертлюгом. Шарнир предотвращает скручивание вытянутой трубы.
Оборудование для приготовления, подачи и регенерации промывочных эмульсий
Бурильный реактив должен быть подготовлен до бурения и постоянно пополняться во время бурения, развертывания и вытягивания. Оборудование этого типа должно включать: поддон (контейнер) для хранения бентонитового шлама и дополнительных реагентов, смеситель, резервуары для растворенных глинистых структур, насос высокого давления, многоразовую установку для прочистки и обогащения. Для установок класса midi и maxi рекомендуется использовать два резервуара: для рабочего раствора препарата и для смешивания.
Разведочные блоки мини и миди класса могут быть оснащены компактными смесителями непрерывного действия. Когда проводится эффективная работа таких смесителей, необходимо использовать высококачественные бентонитовые глинистые порошки, не требующие длительного перемешивания и набухания в сопле сверлильной головки.
Рекомендуется использовать оборудование для прочистки и восстановления эмульсионных составов, что гарантирует его повторное использование и снижает трудозатраты при установке труб широкой протяженностью со значительными потоками промывающих растворителей, как правило, для буровых платформ с импульсом более 400 кН.
Системы локации
При бурении тестового отверстия необходимо гарантировать постоянный мониторинг положения аппарата для бурильных действий, используя специализированные системы определения местоположения, которые позволяют отслеживать: глубину бурения, радиан наклона трассы к горизонту, азимут скважины, отклонение на плоскости, положение буровой головки, гидрогеологические условия, температура почвы, напор струй дробильных смесей.
Налаженность определения местоположения обычно состоит из приемника определения местоположения, удаленного дисплея (ретранслятора) и передающего зонда, размещенного непосредственно за буровой головкой. Погрешность измерения должна быть в пределах 5%.
Дополнительное оборудование для вытягивания трубопровода
Гидравлические толкатели труб или тяговый усилитель могут использоваться в качестве дополнительного оборудования, которое обеспечивает тяговые работы в сложных инженерных и геологических условиях при большой длине и диаметре прокладываемого трубопровода.
Трубный толкатель установлен на выходе из скважины и сборке трубопровода. Технология работы, где участвует толкатель на первых этапах, не отличается от традиционной: проводится пробное бурение и выполняется необходимое количество предварительных расширений диаметра скважины. Во время фазы вытягивания трубопровода (толкатель в дополнение к тяговому усилию буровой установки) должны обеспечивать толкающие силы к буровой установке. В результате использования объединенной мощности установки жесткого диска и толкателя достигается оптимальное распределение сил на различных этапах протяжки.
Тяговый усилитель используется в качестве дополнительного приспособления для увеличения тягового усилия на расточных стержнях в связи с буровой установкой для жесткого диска. В этом случае установка жесткого диска в основном обеспечивает вращение стержней, которые находятся внутри зажимного устройства установки. Внедрение установки железнодорожных усилителей позволяет проводить укладку труб большего диаметра с более легкими установками, что может быть важно при работе в стесненных условиях.
Функции и показатели качества бурового раствора
При использовании для бурения пилотных скважин, расширения скважин и протягивания трубопровода буровой раствор должен обеспечивать:
— удержание частиц полой породы во взвешенном состоянии (особенно после остановки подающего насоса) и выведение их из скважины;
— предотвращение разбухания и прилипания бурового шлама к буровым гидробурам, стержням и удлиненному трубопроводу при бурении в связных грунтах;
— укрепление стенок скважин, предотвращение их обрушения, образование тонкого, прочного фильтрационной корки с низким уровнем водопроницаемости при бурении на несвязанные грунты;
— смазка и охлаждение снаряжения и дробильных штанг;
— переведение гидравлической активности на забойный двигатель.
Перед началом работ состав и свойства эмульгаторов должны быть определены на основании инженерных данных о геологических и горных условиях вдоль трассы бурения. Рекомендуется разработать план, определяющий потребность в компонентах для приготовления шахтной смеси и значение данных параметров. Во время бурения состав раствора подлежит контролю и, при необходимости, корректируется.
Качество растворяющих веществ определяется следующими показателями:
— плотность;
— условная вязкость;
— реологические характеристики (динамическое напряжение сдвига, пластическая и эффективная вязкость, статическое напряжение сдвига);
— скорость фильтрации;
— толщина фильтрационной корки;
— процент песка;
— показатель активности ионов водорода (рН).
Для каждой конкретной установки для укладки ГНБ качественной проверки землеройного состава должен обновляться на основе результатов выбранного состава бурового коллодия.
Состав растворителя для пробуривания
Бентонитовые смеси обычно используются в качестве буровых жидкостей. При бурении в сложных горно-геологических условиях, например, в активных глинах, могут использоваться не содержащие глины полимерные растворы.
Для приготовления эмульсионной промывки останавливают свой выбор на воде из водопровода, природных водоемов, скважин и артезианских скважин. В некоторых случаях можно добавлять морскую воду в сочетании с соответствующими полимерными добавками. Вода для приготовления смешанной консистенции должна иметь следующие характеристики:
— показатель активности ионов водорода в воде (рН) должен быть не менее 7, рекомендуемый код — 9-11;
— содержание ионов карбоната не превышает 235 мг / л или жесткость не превышает 20 odH (для немецких марок);
— содержание хлоридов не превышает 999 мг / л;
— содержание хлора не более 99 мг / л.
Качество воды и соблюдение указанных показателей должны контролироваться во время работы.
Карбонат натрия (сода), бикарбонат натрия (бикарбонат натрия / пищевая сода) и лимонная кислота (при завышенном pH) могут использоваться для повышения качества воды, а именно для регулирования индекса активности ионов водорода (pH) и снижения жесткости воды.
Кальцинированная сода должна использоваться для повышения pH и удаления ионов кальция. При обусловленности концентрации таких ферментов в воде, используемой для приготовления шнекового жидкостного реактива, и необходимого pH, концентрация карбоната натрия должна быть 0,75-3,1 кг / м3. Бикарбонат натрия (бикарбонат натрия) и лимонная кислота могут использоваться для снижения pH и удаления химических элементов в случае загрязнения цемента. Для приготовления буровых растворов рекомендуется использовать чистые щелочные глины, модифицированные бентониты (активированные полимерами), а также готовые смеси с бентонитами и полимерными добавками.
Для смешивания дисперсионных систем с высокими реологическими параметрами рекомендуется использовать бентонит натрия.
Полимер и другие виды специальных добавок должны использоваться для контроля свойств растворяемых веществ и достижения ожидаемых параметров. Эти добавки вносятся как:
— структурирующие агенты;
— модификаторы коллоидных параметров;
— фильтрационные редукторы;
— стабилизаторы глины;
— смазочные добавки;
— разбавители;
— биоциды и ингибиторы коррозии.
Стабилизаторы глины и смазочные материалы рекомендуются при бурении в связных грунтах.
При бурении на несвязанных грунтах рекомендуется использовать структурообразователи, модификаторы окислительных реакций, редукторы фильтрации, присадки к смазочным материалам и, при необходимости (при использовании биоразлагаемых полимеров и длительном выполнении работ с регенерацией перфорация), биоциды.
Подготовка дисперсионных реостатов
Он должен быть подготовлен до начала работ и непрерывно пополняться при строительстве опытного лаза, расширении скважины и извлечении трубопровода.
Общая блок-схема блока подготовки раствора для бурильных установок включает в себя: резервуар для смешивания ингредиентов на основе глины, оснащенный гидравлической и / или механической мешалкой, гидроструйный смеситель, оборудованный бункером и центробежным насосом.
При использовании данной схемы приготовление вещества для бурения должно проводиться следующим образом. Рассчитанное количество воды наливается в бак, с помощью насоса она подается по замкнутому контуру через гидроструйный смеситель, качество воды доводится до необходимого уровня путем обработки химическими реагентами.
Составляющие элементы смеси порционно загружаются в бункер, откуда поступают в смеситель Hydro-Jet, где случается смешивание с водой. Цикл следует останавливать только после того, как будет перемешано общее расчетное количество реагентов и основные технологические параметры суспензии близки к требуемым.
Части для приготовления смеси для сверления добавляют в таком порядке: бентонит, полимеры и добавки.
Готовый буровой шлам из емкости для приготовления может подаваться к установке ГНБ, либо через промежуточную емкость для хранения готового однородного состава.
Циркуляция шлама для бурения
При сверлении экспериментальной дыры, расширении скважины и вытягивании трубы масса должна циркулировать в ней, то есть постоянная подпитка жидкости по стержням к буровому инструменту и выпуск остаточного разбивающего реактива с ворсовыми частицами в точке входа или выхода.
Проведение циркуляции, удержание стенки скважины и предотвратить несчастные случаи во время проходки опытного отверстия, расширения бурового канала и извлечения трубопровода, скважина должна быть заполнена буровым раствором, также необходимо достать достаточное количество шнековой смеси для выгрузки частиц шлама и во избежание прерывания его потока.
Проверка смеси для бурения: ее качества
Задача контролирования качественных характеристик бурильной взвеси в процессе работ — получить правдивую информацию о текущих значениях его параметров, чтобы своевременно выявлять их отклонения от расчетных значений и принимать эффективные решения, регулирующие его свойства. Кроме того, буровой раствор должен проверяться в точке выхода для выяснения соответствия выбранного состава, количества подаваемого вещества и скорости бурения.
Лабораторное оборудование, используемое для определения параметров бурового эмульсии, должно регулярно калиброваться для объединения надежных данных. Периодичность проверки и порядок ее проведения определяются сообразно претензиям изготовителя лабораторного оборудования.
Результаты измерений должны быть записаны. При необходимости список параметров управления может быть интегрирован и изменен в соответствии с процедурой испытаний.
Относительная вязкость определяется временем протекания определенного объема полученной смеси через воронку, снабженную стандартной вертикальной трубкой; косвенно характеризует гидравлическое сопротивление потоку.
Вращающийся вискозиметр используется для определения физико-химических свойств буровых растворов. Для получения значений всех окислительных реакций рекомендуется использовать шестискоростные вискозиметры, которые позволяют определять значения на основе данных об углах поворота шкалы прибора на стандартной скорости.
Реологические свойства глиняного соединения включают следующие параметры:
— пластическая вязкость является условной величиной, которая показывает долю эффективной вязкости, которая возникает вследствие образования структуры в потоке смешанной массы;
— эффективная вязкость — коэффициент, который косвенно характеризует вязкое сопротивление бурильной жидкости при определенной скорости сдвига;
— динамическое напряжение сдвига — косвенно характеризует надежность сопротивления состава потоку;
— статическое напряжение сдвига характеризует несокрушимость тиксотропной структуры и интенсивность отверждения во времени.
Индекс фильтрации определяется с заимствованием фильтр-пресса на основе количества отфильтрованной жидкости в течение определенного времени при пропускании перфорационной жидкости через бумажный фильтр ограниченной площади. Индекс фильтрации косвенно характеризует способность шнекового шлама фильтровать через стенки скважины.
Толщина фильтрующей панели определяется толщиной слоя на поверхности фильтровальной бумаги после определения уровня фильтрации.
Процент песка (частицы размером более 74 микрон) обычно определяют для чистых буровых растворов с применением сита с размером ячеек менее 74 микрон. Этот показатель характеризует истирание добавленного раствора.
Измерение индекса активности ионов водорода (pH) буровых растворов проводят индикаторными полосками и потенциометрическим методом с потреблением милливольтметра. Диапазон измерения индикаторных полосок должен составлять 0-14 pH с интервалом не более единицы.
Определение жесткости воды и содержания хлоридов осуществляется с помощью индикаторных полосок.
Очистка бурового раствора
Для прочистки такого мессива от свай необходимо использовать набор механических устройств: вибрационные грохоты, сепараторы шлама гидроциклонов (сепараторы песка и шлама), сепараторы, центрифуги, агрегаты центробежного химического обогащения. Для повышения эффективности очистных устройств разрешено проводить флокулянты и коагулянты.
Как часть системы циркуляции, оборудование должно быть установлено в соответствии со следующей технологической цепью: блок для грубой прочистки ила (вибрационные сита) — блок для тонкой прочистки ила (сепараторы песка и ила, сепаратор) — блок для регулировки Содержание твердой фазы (плотность) (центрифуга) — блок химического упрочнения центрифуги, позволяющий разделить твердую и жидкую фазы глиняного соединения (BHUTS и BKF — установки коагуляции и флоккуляции).
Для эффективной прочистки вещества от частиц шлама необходимо выбрать оптимальные рабочие параметры вибрационных сит (поставка жидкости, количество сит и размеры ячеек) и гидроциклонных грязеотделителей (впрыск, давление выход), и сохраняется вязкость и плотность дробильной взвеси как можно ниже, регулируя скорость бурения и количество подаваемого состава.
Переработка смеси для бурения
Во время работы, когда рабочие ямы заполнены и / или после окончания работы, отработанный шлам должен быть удален со строительной площадки с помощью специального оборудования.
При использовании системы прочистки порошкообразной массы его фрагменты должны удаляться со строительной площадки по мере их накопления.
При отсутствии благоустройства территории, на значительном удалении от коммунальных служб и инфраструктур возможно очищение проходов от мусора с дальнейшим восстановлением уровня земли.