УДК 62

АНАЛИЗ МЕТОДОВ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ НЕФТЕГАЗОПРОВОДОВ ЧЕРЕЗ ПРЕГРАДЫ. ТЕХНОЛОГИЯ DIRECT PIPE.

№29, 27.01.2021

Технические науки

Замалетдинова Айзиря Ильнуровна

Ключевые слова: ГОРИЗОНТАЛЬНО НАПРАВЛЕННОЕ БУРЕНИЕ; МИКРОТОННЕЛИРОВАНИЕ; ПРОДАВЛИВАНИЕ ТРУБОПРОВОДА; БЕСТРАНШЕЙНАЯ ПРОКЛАДКА ТРУБОПРОВОДА; HERRENKNECHT; HORIZONTAL DIRECTIONAL DRILLING; MICROTUNNELING; PIPELINE DRIVING; TRENCHLESS PIPELAYING; HERRENKNECHT.

Введение

На сегодняшний день для бестраншейной прокладки нефтегазопроводов через естественные и искусственные преграды применяются различные методы и оборудование. Важным этапом является сравнение имеющихся технологий и определение наиболее подходящей с точки зрения безопасности процесса, скорости работ и энергетических затрат, а также целесообразности применения данной технологии в текущих условиях.

Во время использования бестраншейных методов прокладки нефтегазопроводов работа в ограниченном пространстве требует эффективного и качественного контроля и оценки как со стороны исполнителей, так и со стороны проектировщиков. Необходимо тщательно подходить к решению каждой проблемы, например, при возникновении проблемы обхождения препятствий на пути линии прокладки трубопровода.

До настоящего времени среди методов бестраншейной прокладки нефтегазопроводов активно применялись технологии ГНБ и микротоннелирование, однако немецкая компания Herrenknecht разработала свою одноэтапную технологию Direct Pipe, являющуюся комбинацией этих двух методов. Таким образом данная технология позволяет решать новые масштабные задачи и выполнять работы на более качественном уровне [1].

Горизонтально направленное бурение

Технология ГНБ позволяет прокладывать нефтегазопроводы через естественные и искусственные преграды с заданными параметрами, используя непрерывный контроль процесса бурения и корректировку трассы в процессе строительства.

Бестраншейная прокладка трубопровода включает в себя три этапа, схематичное отображение которых, представлено на рисунке 1:

1. Бурение пилотной скважины;
2. Последовательное расширение скважины до проектного диаметра;
3. Протаскивание трубопровода в скважину.

Рисунок 1 – Схема бестраншейной прокладки трубопровода через естественную преграду методом ГНБ [4]

Метод ГНБ до недавнего времени находил широкое применение в качестве альтернативы традиционному траншейному методу, однако, невозможность применения ГНБ повсеместно заставило специалистов искать иные способы бестраншейной прокладки трубопроводов. ГНБ не может осуществляться в монолитных скальных породах, либо в грунтах, с высокой концентрацией валунов, также ограниченный изгиб буровых штанг для ГНБ не дает возможность выполнять короткие и неглубокие корректировки в направлении скважины (до 5 м) [4, 6].

Метод микротоннелирования

Одним из современных методов бестраншейной прокладки нефтегазопроводов является микротоннелирование – технология, не требующая выполнения работ открытым способом, что, как и методом ГНБ, сводит к минимуму воздействие на окружающую среду, транспортные системы и системы жизнеобеспечения. Данный метод отличается высокой степенью точности строительства и позволяет осуществлять прокладку трубопроводов почти в любых условиях.

Сущность технологии микротоннелирования заключается в том, что прокладка труб в грунте осуществляется проходческой машиной – щитом. Поступательное движение машины обеспечивается за счет мощной домкратной станции, установленной в шахте на глубине, необходимой для прокладки трубопровода. Домкратная станция передает толкающее усилие к щиту через колонну железобетонных труб, которая наращивается по мере продвижения вперед. Во время подготовительного периода производится строительство двух шахт — стартовой и приемной, что представлено на рисунке 2 [2, 3, 7].

Рисунок 2 – Схема прокладки трубопровода методом микротоннелирования [7]

Главным недостатком данной технологии, побудившей специалистов искать иной метод бестраншейной прокладки нефтегазопроводов, является протяженность трубопровода, длина которого с применением специальных промежуточных домкратных станций достигает до 450 м, как показывает практика, часто требуется более протяженная трасса [7].

Технология Direct pipe

Современный метод бестраншейной прокладки стальных трубопроводов большого диаметра Direct Pipe представляет собой одноэтапную операцию, во время которой рабочее пространство требуется только вблизи стартового котлована (рисунок 3а).

Плеть труб (рисунок 3в), которая заранее сваривается, испытывается и выкладывается на стройплощадке, продавливается в грунт в один этап, что позволяет прокладывать трубопроводы на большие дистанции за короткое время. Разработка грунта ведется дистанционно управляемой микротоннелепроходческой установкой также, как и при обычной прокладке трубопровода методом продавливания. Управляющие и транспортные линии располагаются внутри рабочей трубы на специальных колесных рамах, которые обеспечивают быстрый монтаж и демонтаж. Во время процесса бурения разработанный режущим инструментом грунт на забое транспортируется системой гидротранспорта на сепарационную установку. Грунт обрабатывается (выносится шлам), а затем направляется обратно к рабочему органу. Контроль скорости проходки, местоположение и величина давления грунта на груди забоя ведется ежесекундно, при необходимости каждый параметр может корректироваться. Необходимое усилие для продавливания трубопровода в грунт достигается за счет специального доталкивателя, который располагается в непосредственной близости от точки входа буровой установки на поверхности или в приямке (рисунок 3б). Руководство всего процесса проходки происходит в кабине управления, которая располагается вблизи стартового приямка.

а)

б)

в)

Рисунок 3 – Принципиальная схема расположения оборудования на стройплощадке при работе методом Direct Pipe с установленным на поверхности Доталкивателем труб HK750PT: а) стартовый приямок, б) доталкиватель труб НК750РТ; в) плеть труб.

Технология Direct pipe в сравнении с аналогичными методами ГНБ и микротоннелированием имеет ряд преимуществ:

1. Одноэтапная проходка, а, как следствие, быстрое выполнение работ;
2. Небольшое количество используемого бурового раствора (можно заменять на воду);
3. Оптимальный профиль трассы за счет минимальной толщины перекрытия [5].

Выбор предпочтительной технологии

Преимущества и недостатки трех бестраншейных методов прокладки стальных трубопроводов представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Сравнительная таблица методов DirectPipe, Микротоннелирования и ГНБ [8]

Заключение

Среди бестраншейных методов прокладки нефтегазпороводов можно выделить три более чаще применяемых технологии: ГНБ, микротоннелирование и комбинированный метод – Direct pipe. Не смотря на схожесть данных технологий можно с уверенностью сказать, что последний метод имеет ряд весомых преимуществ. Среди них сокращение временных затрат на производство работ за счет одноэтапной проходки, возможность использования метода практически в любых геологических условиях, применение стальных трубопроводов, возможность использования более дешевого бурового раствора, высокая точность метода, малое перекрытие над трубопроводом и прокладка трубопроводов на более протяженные дистанции. Таким образом увеличивается эффективность и качество выполненных работ, а относительная легкость контроля и проведения навигации позволяет выполнять масштабные проекты.

Список литературы

1. Лопатина А.А., Сазонова С.А. Анализ технологий укладки труб // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. – 2016. – Т. 7, № 1. – С. 93–111. DOI: 10.15593/2224-9826/2016.1.12.
2. СТО НОСТРОЙ 2.27.124-2013 Освоение подземного пространства. Микротоннелирование. Правила и контроль выполнения, требования к результатам работ. введ. 2015-05-21. – М.: ООО Издательство «БСТ», 2015.
3. Электронный журнал Neftegas.ru [Электронный ресурс] // Техническая библиотека: Транспортировка и хранение. URL: https://neftegaz.ru/tech- library/transportirovka-i-khranenie/142119-mikrotonnelirovanie/ (дата обращения 03.01.2021).
4. EKX [Электронный ресурс] // Прокладка трубопроводов методом микротоннелирования. URL: https://ekh77.ru/uslugi/mikrotonnelirovanie.html (дата обращения 03.01.2021).
5. Herrenknecht [Электронный ресурс]. URL: https://ru.herrenknecht.com (дата обращения 03.01.2021)
6. Вис-мос [Электронный ресурс] // Горизонтально направленное бурение. URL: https://vis-mos.ru/ru/activity/gorizontalno-napravlennoe-burenie/ (дата обращения 03.01.2021).
7. Seromax [Электронный ресурс] // Direct pipe. URL: http://seromax.ru/podzem-4.html (дата обращения 03.05.2020)
8. New Ground [Электронный ресурс] // Горизонтально направленное бурение. URL: http://www.new-ground.ru/vidy-rabot/gorizontalnoe-burenie.php (дата обращения 03.01.2021).