Оборудование и инструмент для горизонтально-направленного бурения

Успех в горизонтально-направленном бурении – это нечто большее, чем построение стабильной скважины. Чтобы комплекс ГНБ работал как часы, нужен слаженный экипаж и правильно подобранное оборудование. Несогласованность действий машиниста установки и оператора локационной системы может серьезно замедлить ход работ. Кроме того, успешной работе комплекса будут способствовать наличие хорошо обученных, имеющих достаточный опыт специалистов по приготовлению бурового раствора, сварке труб ПНД и геодезистов.

Правильно подобранный инструмент играет не менее важную роль для успешной реализации проекта. Вместе с установкой ГНБ обычно поставляется стандартный набор инструмента. Но если по мере необходимости дополнять свой арсенал оборудованием, специально разработанным для конкретных условий работы, это позволит сэкономить время и снизить расходы в долгосрочной перспективе.

Решения, лежащие в основе конструкции инструментов Melfred Borzall для горизонтально-направленного бурения, по утверждению компании, являются ответом на реальные проблемы, с которыми сталкиваются бурильщики. Буровые лопатки, долота, расширители, вертлюги, адаптеры, переходники Melfred Borzall обеспечивают эффективную работу с минимальными затратами.

Компания Epiroc предлагает большой набор инструмента для горизонтально-направленного бурения, который подойдет для работы в любых условиях. Продукция Epiroc отличается универсальностью, соответствует потребностям клиентов и обеспечивает бурение с высокой производительностью. Для пилотного бурения мягких пород предназначены долота с фрезерованным вооружением размером от 37/8 дюйма. Для сложных геологических условий предлагаются долота Epiroc с вооружением из карбида вольфрама диаметром до 37/8.

Из особенностей конструкции шарошек со сменными крепежными элементами можно выделить систему компенсации давления подшипников, предназначенную для выравнивания внутреннего и внешнего давления в целях предотвращения повреждения уплотнения. Модульные расширители переменного диаметра с взаимозаменяемыми режущими компонентами для разных типов пород специально разработаны для горизонтально-направленного бурения.

Специалисты предупреждают, что слишком быстрое протягивание расширителя может вызвать проблемы. Скважина должна быть чистой, чтобы через нее можно было легко и без повреждений протянуть ветку трубопровода. Расширителю нужно дать возможность перемешать срезанную породу и буровой раствор, а буровому насосу закачать достаточно жидкости в скважину. Чем больше диаметр скважины, тем больше выбуренной породы должно быть вынесено из скважины и тем больше потребуется жидкости. Если диаметр скважины больше того, на который рассчитана установка ГНБ, рекомендуется расширять скважину постепенно, чтобы уменьшить нагрузку на установку. Чтобы расширить скважину, рекомендуется применять цилиндрические расширители увеличивающегося диаметра. Расширители со стабилизаторами предотвратят качание буровой колонны в процессе расширения.

Выбор наиболее подходящего забойного двигателя имеет решающее значение для получения качественной пилотной скважины, которая служит основой успешного проекта ГНБ. Двигатели из линейки XTM компании INROCK (входит в группу компаний Sandvik) спроектированы специально для удовле­творения потребностей отрасли ГНБ. Эти двигатели предназначены для увеличения крутящего момента вала, что обеспечивает более длительный срок службы всех компонентов и снижает затраты на обслуживание. Кроме того, компания INROCK разработала инновационный инструмент ABIA, который передает информацию об уровне наклона непосредственно за долотом. ABIA – это сложный инструмент, встроенный в двигатель XTM. Абсолютный наклон измеряется на долоте и передается зонду локационной системы ParaTrack 2, расположенному в бурильной колонне за двигателем. С помощью программного обеспечения происходит сравнение наклона ABIA с наклоном зонда ParaTrack.

Применение забойного двигателя в горизонтально-направленном бурении пришло из вертикального бурения нефтяных скважин, где его внедрение было связано со сложностями при прохождении скальных пород. Адаптация этого устройства, которое преобразует гидравлическую энергию бурового раствора в механическую работу инструмента, разрушающего породу, потребовала изменений для улучшения его функционирования, но основной принцип действия остался прежним.

С помощью обычной или модифицированной лопатки бурение твердого грунта занимает много времени. Когда оператор хочет изменить направление движения буровой головки, он вынужден останавливать ее вращение и полагаться на усилие тяги установки и давление бурового раствора. Вырезание по новой траектории в этом случае происходит за счет стачивания породы повторяющимися движениями бура. Забойный двигатель, чтобы вращать буровое долото, использует мощность давления потока бурового раствора, замещая усилие гидромотора установки ГНБ.

Силовая часть забойного двигателя состоит из ротора и статора. Эти два элемента используют давление и поток бурового раствора, чтобы преобразовать его в крутящий момент вращения долота для резания грунта. При бурении в прямом направлении с помощью забойного двигателя все элементы бурового инструмента вращаются. Когда необходимо изменение направления бурения, вращение бурильной колонны может останавливаться. При этом долото в буровой скважине изменяет направление с помощью забойного двигателя.

При проходке пилотной скважины нужно постоянно отслеживать, где находится буровой инструмент. Корректные показания местоположения зонда на дисплее – один из важнейших показателей, необходимых оператору на протяжении всей трассы. Система локации Falcon F5 компании Digital Control (DCI) дополняет возможности одной из лучших в отрасли систем F5 (запись данных бурения DataLog, измерение давления раствора и возможность изменения частоты под землей) новой технологией Falcon, которая разработана для борьбы с активными помехами на стадии строительства. Наличие помех относится к одной из основных технологических проблем, которые влияют на ход выполнения работ. На разных участках одной трассы и в разное время суток могут проявлять себя разные активные помехи (линии электропередачи, спутниковые антенны, трансформаторные будки, движущиеся трамваи или поезда).

В результате исследований компания DCI пришла к выводу, что выбор частоты зонда для обхода помех является значительно более эффективным решением, чем увеличение мощности сигнала. Принципы технологии Falcon базируются на разделении широкого спектра частот на отдельные диапазоны с последующим выбором в каждом диапазоне таких частот, на которых влияние помех будет минимальным. В системе Falcon F5 используются восемь частотных диапазонов, и в каждом выбираются наиболее эффективные из сотен отдельных частот в диапазоне от 9 до 45 кГц. Таким образом, для участка с активными помехами можно выбрать свой частотный диапазон. В стандартный комплект системы Falcon входят приемник, дисплей, аккумуляторы и зарядное устройство.

Цветной сенсорный дисплей DigiTrak Aurora имеет прочную конструкцию и совместим со всеми локационными системами DigiTrak. Дисплей Aurora базируется на новейшей телеметрической технологии, разработанной компанией DCI, и способен работать в условиях с высоким уровнем помех. За счет размера экрана 10,4” он позволяет просматривать данные локации и работать со специальными приложениями одновременно. На дисплей передаются данные температуры зонда, настраиваемые предупредительные и пороговые сигналы. Он оснащен системами контроля в реальном времени напряжений вытяжки с использованием системы TensiTrak и контроля давления буровой жидкости с использованием зонда давления жидкости фирмы DCI. Новые приложения и обновления могут загружаться в Aurora через разъем USB или интерфейс Wi-Fi. Дальность радиосвязи с локацией серии F составляет 500 м. Дисплей размером 29,2x23,7x5,8 см может эксплуатироваться при температуре от –20 до +60 °С.

Новая модульная система Vermeer MUD Hub упрощает процесс утилизации шламовых отходов. Система MUD состоит из самоочищающейся цистерны ST2000 объемом 7570 л и смесителя FL-243. В результате переработки разбуренная порода, смешанная с буровым раствором, превращается в полутвердую субстанцию, удобную для транспортировки и утилизации. Эта мобильная система может использоваться как для обслуживания одной площадки, так и для нескольких. Для сгущения смеси используется полимерный абсорбент, который добавляется в шлам и перемешивается лопатками.