Приложение А. Оборудование для производства работ

Приложение А

Оборудование для производства работ

А.1 Состав оборудования, технического и инфраструктурного оснащения

А.1.1 Основное технологическое оборудование, необходимое для производства работ, включает: буровую установку в комплекте с буровым инструментом, оборудование для приготовления, подачи, регенерации бурового раствора, контрольные локационные системы.

Примечание - К дополнительному оборудованию относятся: доталкиватели труб, усилители тяги, дополнительные емкости для хранения бурового раствора, шламовые и водяные насосы, технологические трубопроводы и шланги для подачи раствора или воды, вспомогательный инструмент и приспособления (гидравлические ключи, захваты для трубопроводов, калибраторы, роликовые опоры и т.п.).

А.1.2 К элементам технического и инфраструктурного оснащения относятся: транспортные машины различной грузоподъемности, подъемные механизмы (автокраны, краны-манипуляторы), экскаваторы или бульдозеры, специальный транспорт для подвоза воды, вакуумной экскавации и перевозки бурового шлама, передвижные электростанции различной мощности, оборудование для сварки трубопроводов, электро- и газосварочное оборудование, отапливаемое бытовое помещение, биотуалет, контейнер-мастерская для текущего ремонта и хранения комплектов запасных частей и расходных материалов с сушкой для спецодежды, геодезический инструмент (нивелир, теодолит), полевой набор-лаборатория для подбора и контроля состава бурового раствора, средства связи.

А.2 Буровые установки

А.2.1 Буровая установка (см. рисунок А.1) - единый комплекс взаимосвязанных механизмов и устройств, обеспечивающих под управлением оператора технологический процесс прокладки трубопровода методом ГНБ, включая передвижение, закрепление на точке бурения, сборку, вращение и подачу буровой колонны, подачу бурового раствора, контроль и корректировку направления бурения, протягивание расширителей и трубопровода.

А.2.2 В соответствии с установившейся классификацией и в зависимости от развиваемой силы тяги установки ГНБ подразделяются на следующие классы: Мини - до 100 кН, Миди - от 100 до 400 кН, Макси - от 400 до 2500 кН и Мега - более 2500 кН. Классификация, возможные области применения и основные характеристики установок приведены в таблице А.1. Номенклатура машин для горизонтального направленного бурения соответствует ГОСТ Р ИСО 21467.

А.2.3 Буровые установки классов Мини, Миди и частично Макси (с рабочим местом оператора по номенклатуре ГОСТ Р ИСО 21467), как правило, представляют собой самоходные устройства на гусеничном ходу. Установки класса Мега и частично Макси (с рабочим местом по номенклатуре ГОСТ Р ИСО 21467), а также специализированные системы бурения из шахты или колодца (колодезная машина по ГОСТ Р ИСО 21467) не оборудуются приводом и ходовым механизмом, а размещаются на опорной раме по ГОСТ Р ИСО 21467, непосредственно устанавливаемой на спланированной грунтовой поверхности и закрепляемой с помощью анкерных устройств (рамная буровая установка).

Примечание - В отдельных случаях установки класса Мега могут снабжаться приводом и ходовым механизмом.

А.2.4 Несамоходные большие буровые установки размещаются на трейлерном автоприцепе (грейдерные буровые установки) или компонуются в виде отдельных модулей, транспортируемых в стандартных контейнерах автотранспортом и монтируемых на месте производства работ (машина поузлового монтажа по ГОСТ Р ИСО 21467).

Таблица А.1 - Классификация и основные характеристики буровых установок

Класс буровой установки	Область применения	Максимальная тяговая сила, кН	Максимальный крутящий момент,	Масса буровой установки, т	Максимальная длина бурения, м	Максимальное расширение, мм
Мини	В городских условиях для прокладки кабельных линий и ПЭ труб диаметром до 250 мм	До 100	1-10	до 7	250	300
Миди	В городских условиях и сельской местности при прокладке трубопроводов диаметром до 800 мм, при пересечениях транспортных магистралей и небольших водных путей	100-400	10-30	7-25	750	1000
Макси	При прокладке трубопроводов длиной св. 700 м и диаметром до 1250 мм	400-2500	30-100	25-60	1000	1800
Мега	При прокладке магистральных трубопроводов длиной более 1000 м и диаметром до 1800 мм	Более 2500	Более 100	Более 60	2000	2000
Примечание - Приведены максимальные технические характеристики оборудования отдельно по длине бурения и возможному расширению. Взаимосвязь между этими параметрами определяется согласно А.2.4-А.2.6.

А.2.5 Подбор буровой установки для конкретного объекта производится на основании данных по типу, диаметру и длине предполагаемого к прокладке трубопровода, по инженерно-геологическим условиям строительства, с учетом требований по обеспечению необходимых значений усилий тяги и крутящего момента. Для обеспечения протягивания буровая установка должна обеспечивать силу тяги , кН, обеспечивающую выполнение условия:

, (А.1)

где - расчетное значение необходимого усилия для протягивания трубопровода, кН;

- коэффициент запаса по тяге буровой установки, приведен в таблице А.2.

Таблица А.2

Коэффициенты запаса буровой установки	Группа по буримости (приложение И)
	I-III	IV-VI	VII и выше
	1,5	2	2,5
	1,2	1,35	1,5

А.2.6 Крутящий момент и скорость вращения шпинделя обеспечивают мощность, передаваемую от буровой установки через штанги на буровую головку и расширитель.

Примечание - За исключением случаев, когда дополнительная мощность передается на буровой инструмент при использовании забойного двигателя.

Для обеспечения разработки грунта при проходке пилотной скважины и расширении бурового канала буровая установка должна развивать крутящий момент , кНм, не менее

, (А.2)

где - коэффициент запаса по мощности буровой установки, приведен в таблице А.2;

- наибольшее расчетное значение суммарного крутящего момента для проходки пилотной скважины или расширения канала, .

А.2.7 Для определения типа и требуемых характеристик буровой установки, в зависимости от вида прокладываемой коммуникации, длины и диаметра необходимого бурового канала, рекомендуется применять результаты, приведенные в таблицах А.1, А.3.

Таблица А.3 - Необходимое минимальное значение силы тяги буровой установки, кН

Длина проходки, м	Диаметр бурового канала*, мм
	До 100	100-250	250-350	350-450	450-650	650-850	Свыше 800
До 50	50	70	70	100	120	200	360
50-100	70	70	100	120	200	360	400
100-150	70	100	120	120	200	400	500
150-250	100	120	200	200	360	400	500
250-400	120	200	200	360	400	500	600
400-600	200	200	360	360	500	500	600
600-800	360	400	450	500	600	700	1000
800-1000	400	450	500	600	700	1000	1200
1000-1200	600	700	800	1000	1200	1500	2000
1200-1400	700	800	1000	1200	1500	2000	2500
Св. 1400	1000	1200	1500	2000	2500	3000	4000
* Следует принимать по данным таблицы 8.3.

А.3 Буровой инструмент

А.3.1 Буровые штанги

А.3.1.1 Собираемая в процессе бурения колонна буровых штанг должна обеспечивать:

- передачу крутящего момента и осевого давления от буровой установки на скважинный породоразрушающий инструмент;

- перенос бурового раствора к буровому инструменту;

- передачу тягового усилия к расширителю и протягиваемому трубопроводу.

А.3.1.2 Предел текучести стали для буровых штанг - не менее 525 МПа. Замки штанг (выполняемые, как правило, с конической резьбой по ГОСТ Р 50864) должны обеспечивать их равнопрочное, надежное и простое сборно-разборное соединение. Перед свинчиванием на резьбу и упорные поверхности штанг должна наноситься резьбовая смазка с цинковым (или другим металлическим) наполнителем (например, Резьбол Б).

А.3.1.3 Для буровых штанг установлены следующие показатели: длина, диаметр и толщина стенки штанги, тип резьбы, допускаемая нагрузка по прочности тяги и крутящему моменту замка, минимальный радиус изгиба. Типовые размеры штанг приведены в таблице А.4.

Таблица А.4

Диаметр, мм	60	73	89	102	114	127	140	168
Длина, м	2,0-3,0	3,0-4,5	4,5-6,0	5,0-6,0	5,0-6,0	9,6-10,6	9,6-10,6	Более 10,6

А.3.1.4 Тип и размер применяемых буровых штанг должны соответствовать проектным значениям радиуса изгиба, силы тяги и крутящего момента по траектории бурения. Минимальный радиус изгиба буровой штанги принимается по данным производителя и, как правило, находится в интервале от 30 м до 250 м.

А.3.1.5 Буровые штанги подвергаются износу за счет трения, особенно при бурении в твердых породах. Перед началом работ необходимо провести их визуальный осмотр. По результатам осмотра, при необходимости, выполняется выборочный инструментальный контроль (толщинометрия и дефектоскопия буровых штанг) с применением специализированных приборов реализующих ультразвуковые и акустические методы по ГОСТ 17410, ГОСТ 31244. Штанги с нарушением геометрической формы, недопустимым износом и дефектами металла, отбраковываются.

А.3.2 Породоразрушающий инструмент

А.3.2.1 Инструмент для бурения пилотной скважины

Для землистых и мягких грунтов I-IV групп по буримости для механического вращательного бурения (приложение И), должны применяться гидромониторные долота длиной от 300 до 1000 мм и диаметром от 40 до 200 мм. Гидромониторные долота отличаются числом и размерами промывочных насадок. Как правило, применяют не более пяти насадок с раскрывающимся диаметром от 1 до 10 мм. Для регулирования направления бурения управляющая поверхность головки гидромониторного долота либо вся труба долота выполняется со скосом под небольшим углом.

Для грунтов средней крепости IV-VII групп по буримости для механического вращательного бурения (приложение И) применяются шарошечные долота с гидромониторными насадками, которые способны механически разрушать горную породу. Для шарошечного долота рекомендуется применять забойные двигатели.

Для твердых скальных пород VIII и выше групп по буримости для механического вращательного бурения (приложение К) применяется твердосплавный буровой инструмент.

Передовой бур (пионер) со сменными насадками и буровая лопатка предназначены для проведения универсальных работ по разрушению грунта и регулировке угла бурения.

А.3.2.2 Инструмент для расширения скважины

Для рыхлых и малопрочных грунтов применяются расширители цилиндрического типа с насадками.

Для грунтов средней прочности применяются однозубые фрезы или летучие резцы, состоящие из режущего кольца, соединенного с центральной бурильной трубой через три или более распорки. Насадки могут быть расположены в кольце или в распорках. Плоское долото может также монтироваться на кольце и распорках для механической защиты и выемки грунта.

Для прочных скальных пород применяются раздвижные буровые расширители, состоящие из твердосплавных шарошек, установленных вокруг центральной стабильной бурильной трубы. Струйные насадки, смонтированные на расширителях, очищают шарошки и транспортируют буровой шлам к выходу из скважины.

А.3.2.3 Для обеспечения необходимого расширения скважины следует применять цилиндрические расширители увеличивающегося диаметра, при этом передняя секция последующего расширителя должна быть равна максимальному диаметру предыдущего. Цилиндрические расширители должны быть снабжены стабилизаторами для фиксации и предотвращения качания буровой колонны в скважине во время расширения.

Примечание - Возможно применение расширителей других конструкций.

А.3.2.4 В качестве вспомогательного оборудования буровой колонны, используют переходники и переводники для соединения штанги с буром, римером, вертлюгом. Вертлюг предотвращает скручивание протягиваемого трубопровода.

А.3.2.5 Буровые штанги, амортизатор, буровая головка, расширители и ножи относятся к сменной оснастке (быстроизнашивающиеся части). Срок службы сменной оснастки рекомендуется принимать:

- 1 год - буровых штанг;

- 4 мес. - стартовых штанг (амортизаторов);

- 6 мес. - буровых головок;

- 4 мес. - расширителей;

- 3 мес. - буровых лопаток (насадки).

А.4 Оборудование для приготовления, подачи, очистки и регенерации бурового раствора

А.4.1 В состав оборудования должны входить: поддон (бункер) для складирования компонентов бурового раствора и дополнительных реагентов, смесительная установка, баки для бурового раствора, насос высокого давления, установки очистки и обогащения раствора для его повторного применения. С установками классов Миди и Макси целесообразно применять два бака: для подготовительного рабочего раствора и для перевешивания.

Технологическая схема блока приготовления бурового раствора включает: емкость для перемешивания компонентов бурового раствора, оснащенную гидравлическим и/или механическим перемешивателем; гидроэжекторный смеситель, оснащенный загрузочной воронкой; центробежный насос.

А.4.2 Буровые установки классов Мини и Миди могут укомплектовываться компактными смесителями непрерывного действия. Для обеспечения эффективной работы такого рода смесителей необходимо применять компоненты бурового раствора, не требующие длительного перемешивания и разбухающие в форсунке буровой головки.

А.4.3 Система очистки бурового раствора состоит из набора технологического оборудования, где каждая последующая ступень удаляет выбуренную породу меньшей фракции, чем предыдущая. Степень очистки каждой конкретной ступени зависит от параметров выбранного оборудования и определяется средним размером удаляемых частиц ("точка отсечки"):

- до 75 микрон - вибрационное сито;

- до 45 микрон - гидроциклон 10 дюймов (пескоотделитель);

- до 25 микрон - гидроциклон 4 дюйма (илоотделитель);

- до 5-10 микрон центрифуга;

- меньше 1 микрона (до состояния технической воды) - блок коагуляции и флокуляции, используемый для утилизации бурового раствора.

А.5 Системы локации

А.5.1 При проходке пилотной скважины должен осуществляться постоянный контроль за положением бурового инструмента с помощью специализированных систем локации, позволяющих отслеживать: глубину бурения, угол наклона трассы к горизонту, крен бурового инструмента (положение скоса буровой лопатки или иного инструмента "по часам"), азимут скважины (при необходимости), отклонение в плане, другие условия и характеристики технологического процесса. Для получения и обработки данных рекомендуется применять сертифицированное программное обеспечение, поставляемое производителем локационной системы или другими производителями.

А.5.2 Переносная локационная система, как правило, состоит из приемника-локатора, удаленного дисплея (повторителя) и, работающего от батарей, излучателя-зонда, помещаемого непосредственно за буровой головкой или в ее корпусе. Типовая схема действия электромагнитной системы подземной локации приведена на рисунке А.2.

А.5.3 При наличии значительных помех измерениям (см. 8.5.4), снижающих точность электромагнитного способа локации, при проходке скважин большой протяженности (когда может не хватить заряда аккумуляторных батарей), а также в условиях местности, не позволяющих размещать приемник точно над излучателем, целесообразно применять кабельный способ локации. При этом способе данные о положении буровой головки в текущий момент времени от измерительного зонда, размещаемого за буровой головкой, передаются на управляющий компьютер по кабелю, который продевается внутри каждой штанги при проходке пилотной скважины. По этому же кабелю осуществляется электропитание погружного измерительного зонда.

А.5.4 Погрешность прибора для измерений глубины должна быть в пределах 5%. При работе в зонах с высоким уровнем помех, искажающих результаты измерений глубины, а также при необходимости высокоточных измерений следует вести контроль проходки пилотной скважины по значениям уклона буровой головки. Погрешность измерений продольного уклона для высокоточной прокладки должна быть не более 0,1% (1 мм по вертикали на 1 м по горизонтали).

Примечание - К объектам, для которых необходимы высокоточные измерения, в первую очередь относятся самотечные водопроводные и канализационные коммуникации.

А.6 Дополнительное оборудование для протягивания трубопровода

А.6.1 В качестве дополнительного оборудования, обеспечивающего проведение работ по протягиванию в сложных инженерно-геологических условиях, а также при большой длине и диаметре прокладываемого трубопровода, могут быть использованы гидравлические доталкиватели труб или усилители тяги.

А.6.2 Доталкиватель труб монтируется в месте выхода скважины и сборки трубопровода. Технология работ с применением доталкивателя на первых этапах не отличается от 8.5-8.7: проводится пилотное бурение и выполняется требуемое число предварительных расширений диаметра скважины. На стадии протягивания трубопровода доталкиватель применяется в дополнение к силе тяги буровой установки и должен обеспечивать проталкивающие усилия в направлении буровой установки. За счет использования объединенной мощности установки ГНБ и доталкивателя достигается оптимальное распределение усилий на различных стадиях протяжки.

А.6.3 Усилитель тяги используется как дополнительное навесное оборудование для увеличения тягового усилия на буровых штангах при совместной работе с установкой ГНБ. При этом установка ГНБ должна обеспечивать вращение штанг, расположенных внутри узла зажима установки. Применение усилителей тяги рекомендуется при прокладке труб большого диаметра легкими установкам и при работе в стесненных условиях.