Технологические решения по ННБ
Технологические решения по ННБ
Технологические решения по ННБ
Выбор бурового оборудования
Выбор бурового оборудования производится на основе расчета тягового усилия,
необходимого для протаскивания трубопровода в скважину.
В целях наиболее эффективной загрузки и рационального использования бурового
оборудования Субподрядчика, при сооружении перехода возможно применения разных буровых
комплексов для проведения различных этапов работ по ННБ. Например, для бурения пилотной
скважины и частичного расширения может использоваться один буровой комплекс, а для
окончательного расширения, калибровки и протаскивания дюкера другой. При этом для бурения
пилотной скважины может применяться буровой комплекс со значительно меньшим тяговым
усилием по сравнению с расчетным.
Решение о замене буровых комплексов и буровых инструментов (головок, расширителей,
калибров) остается за субподрядчиком по ННБ и должно быть отражено в проекте производства
работ (ППР).
Профиль трассы скважины ННБ
Профиль трассы трубопровода, проложенного методом ННБ, представляет собой
сопрягаемые прямолинейные и криволинейные участки. Криволинейные участки проложены
радиусом упругого изгиба.
Длина перехода (длина бурения скважины) определяется расстоянием между точкой
забуривания пилотной скважины и местом ее выхода с учетом углов входа и выхода скважины и
радиусов естественного изгиба.
Расположение точек входа и выхода принято с учетом геометрических характеристик
перехода, глубины залегания трубопровода, допустимых углов, линии размыва дна и берегов реки,
топографических и гидрологических условий, а также с учетом удобства проведения буровых работ
и размещения оборудования.
Границами участков перехода, выполненного методом ННБ, приняты точки входа и
выхода скважины, в проектных отметках поверхности земли.
Поперечный профиль скважины представляет собой окружность с диаметром, равным
диаметру последнего протаскиваемого расширителя (калибра).
Выбор и приготовление бурового раствора
Для бурения наклонно-направленных скважин необходимо применять
высококачественный бентонит, содержащий в своем составе все необходимые добавки.
Буровой раствор выполняет следующие основные функции:
разрушает породу, очищает забой скважины от разбуренной породы и выносит ее на
поверхность;
удерживает частицы разрушенных или осыпавшихся пород во взвешенном состоянии
при прекращении промывки и предотвращает осаждение шлама;
охлаждает и смазывает трущиеся поверхности долот, забойных двигателей, бурильной
колонны, трубопроводов;
препятствует проявлениям неустойчивости пород стенок скважины;
кольматирует поры и трещины в стенках скважины, создает в них непроницаемую
корку;
сохраняет стабильность свойств в процессе бурения.
Применяемый для приготовления бурового раствора бентонит представляет собой
пластичную, коллоидную глину, не обладающую опасными характеристиками в отношении
воспламеняемости, коррозионности, химической активности.
Применяемый бентонит должен иметь гигиенический сертификат, выданный
Министерством здравоохранения РФ.
Приготовление бурового раствора ведется в растворном узле, входящем в состав
бурового комплекса. Буровой раствор приготавливают в бентонитовом смесителе, где
техническая вода смешивается с глинопорошком в требуемых пропорциях. Контроль за
параметрами бурового раствора осуществляется в процессе бурения, при помощи экспресс-
лаборатории.
Выбор режимно-технологических параметров бурения и параметров бурового раствора
на различных этапах строительства скважины осуществляется при разработке Проекта производства работ, исходя из геологического разреза и траектории скважины. Данные режимы
выбираются с учетом технологии бурения, используемой конкретным подрядчиком на данном
переходе.
Расчет количества бентонита и объема бурового раствора должен производиться на
основании Руководства по техническому проектированию, подготовленного для Надзорного
комитета по проектированию морских и наземных сооружений Комитета трубопроводных
исследований Американской газовой ассоциации. Исходные данные для расчета берутся с учетом
фактических показателей полученных при строительстве аналогичных переходов буровыми
установками данного типа. Данная методика расчета наиболее приближена к действительности.
Окончательный объем бентонита, тип специальных добавок, свойства и состав бурового
раствора может корректироваться строительной организацией, выполняющей работы по ННБ, при
разработке Проекта производства работ в зависимости от геологических условий, химического
состава воды и других факторов
Размещение выбуренной породы
При процессе расширения скважины происходит выход отработанного бурового раствора
и выбуренной породы на обе стороны скважины. Выбуренный грунт из входных приямков
отводится в амбары. В случае возникновения утечек бурового раствора в иных местах, чем точки
входа и выхода, необходимо принимать незамедлительные меры по сбору и утилизации бурового
раствора, согласно мероприятиям по ликвидации грифонов.
Регенерацию бурового раствора целесообразно применять при больших протяженностях
и диаметрах буримых скважин. Буровой раствор необходимо очищать с помощью установок,
находящихся на обоих берегах реки и затем доставлять к буровому комплексу автотранспортом
или по временным трубопроводам. Повторное использование бурового раствора не
обеспечивает необходимые параметры по фильтрации и выносной способности, что повышает
риск возможных осложнений. Учитывая вышеперечисленные факторы, данным проектом не
предусматривается применение регенерации бурового раствора.
Отвод отработанного бурового раствора с выбуренной породой из входного/выходного
приямка должен осуществляться следующим образом – жидкую фракцию отработанной породы
перекачать с помощью шламовых насосов. Более вязкую часть и твердую фракцию, в т.ч.
замерзший бентонит с породой необходимо перемещать экскаватором в амбары (при расстоянии
равном не более двум вылетам ковша) или погружать в автосамосвалы с закрывающимся задним
бортом и вывозить до накопительных амбаров.
Для этих целей необходимо круглосуточное нахождение экскаватора на обоих берегах
пересекаемой водной преграды (на монтажных площадках).
Утилизация отходов бурового раствора и породы
Отработанный буровой раствор и выбуренная порода, образовавшиеся при буровых
работах, подлежат утилизации. Они вывозятся на полигон по сбору и утилизации промышленных и
бытовых отходов (после заключения соответствующего договора).
Мероприятия по предупреждению осложнений при проведении буровых работ
Наиболее вероятным осложнением при бурении скважины с применением
бентонитового раствора могут быть обвалы стенок скважины и большое поглощение бурового
раствора при проходке песчаных или других грунтов с высокой проницаемостью.
Бентонитовая технология, путем подбора плотности бентонитового раствора в
зависимости от характера разбуриваемых грунтов, обеспечивает кольматирование стенок
скважины с образованием глинистой корки, которая удерживает стенки скважины от обрушения
и значительно снижает проницаемость пород. В тоже время работы по расширению скважины
проводятся непрерывно и протаскивание трубопровода производится сразу же после завершения
расширительных работ. Корректировка проектных решений в плане выбора породоразрушающих
инструментов и компонентного состава бурового раствора также может являться мероприятием
по снижению риска возникновения аварийных ситуаций.
Возможные аварийные ситуации при бурении скважины:
увеличение толкающих усилий и «прихват» буровой колонны пилотных или
промывочных штанг при бурении пилотной скважины;
заклинивание расширителя в процессе расширения скважины;
увеличение тяговых усилий свыше расчетных и допустимых, при протаскивании
трубопровода в скважину.
Мероприятием по освобождению буровой колонны пилотных штанг от заклинивания
является пропуск колонны промывочных (обсадных) труб в скважину поверх пилотной колонны.
При прихвате промывочных штанг необходимо проводить их расхаживание с дополнительной
промывкой скважины путем подачи бурового раствора.
При возникновении опасности прихвата или заклинивания инструмента, при сбоях в
работе навигационной системы, или при прочих факторах, не позволяющих бурить пилотную
скважину по заданной траектории, необходимо использовать второй буровой комплекс или
перебазировать существующий буровой комплекс на противоположную сторону для бурения
скважины навстречу друг другу.
Мероприятия по освобождению бурового инструмента (в основном расширителей) от
заклинивания могут быть разнообразными в зависимости от конкретной возникшей ситуации.
Обрыв штанги во время расширения скважины ликвидируется при помощи обсадной
трубы, ловильного инструмента и захватывающего устройства.
В случае неудачного применения данной технологии и при условии нахождения места
обрыва штанги на относительно небольшой глубине (до 3-4 м) и небольшого расстояния от точек
входа и выхода скважины (20-30 м) возможно применение способа разработки котлована над
местом обрыва для непосредственного соединения двух частей буровой колонны или
инструмента.
При ликвидации вышеназванных ситуаций может потребоваться перебазировка буровой
установки на противоположную сторону преграды, в зависимости от места обрыва штанг (до
расширителя или после). В этом случае буровой комплекс монтируется на противоположной
стороне, аналогично схеме расположения оборудования согласно Стройгенплана.
В случае невозможности продолжения бурения пилотной скважины по проектному
профилю пространственное положение оси скважины может быть изменено. Незначительное
исправление ведется в обход препятствия без извлечения буровой колонны. Также возможно
производить заново бурение в новом створе, при обязательном согласовании с проектным
институтом. В случае увеличения длины скважины должен быть решен вопрос об удлинении
протаскиваемого трубопровода на необходимую величину. В любом из перечисленных случаев
профиль скважины должен отвечать требованиям нормативно-технической документации по ННБ.
Решения замены одного типа бурового инструмента на другой принимаются подрядчиком
по наклонно-направленному бурению в зависимости от возникающих проблем с разработкой грунтовой породы.
Тот или иной тип бурового инструмента должен быть выбран до начала бурения,
после изучения геологии в месте прохождения скважины.
Увеличение тяговых усилий в процессе протаскивания трубопровода может быть вызвано
ростом местных сопротивлений, причиной которых являются:
неточная высота подъема трубопровода на входе в скважину, вследствие чего
изменяется угол входа трубопровода и увеличивается трение поверхности трубы о стенку
скважины на начальном участке протаскивания; плохо подготовленная к протаскиванию
скважина (недостаточное расширение, заиливание, плохая промывка разбуренной породы);
заклинивание трубопровода в результате обрушения стенок скважины.
Плохое качество промывки скважины и большое усилие при протаскивании последнего
расширителя являются предпосылкой для прохода дополнительного расширителя. Для увеличения
тяговой способности буровой установки в аварийных ситуациях может применяться
вспомогательная лебедка или силовые гидроцилиндры.