Горизонтально-направленное бурение (ГНБ) и шнековое бурение являются отличными вариантами бестраншейной прокладки инженерных коммуникаций и трубопроводов большого диаметра . Однако у каждого есть области, в которых они превосходят другие в конкретных проектах подземной инфраструктуры.
По словам Тода Майкла, менеджера по продукции для бестраншейных технологий в Vermeer, и Дейва Гасмовича, менеджера по развитию бизнеса в Vermeer MV Solutions, Inc., ГНБ и шнековое бурение дополняют друг друга в проектах бурения большего диаметра. «Хотя наклонно- направленное бурение используется для всего, от небольших волоконно-оптических каналов до крупных нефте- и газопроводов, как только монтируемые инженерные сети достигают диаметра от 24 до 60 дюймов (от 60,9 до 152,4 см) или больше, шнек бурение становится жизнеспособным вариантом», — сказал Гасмович.
Майкл добавил, что водопровод, канализация, электричество и природный газ, а также нефте- и газопроводы — все это приложения, подпадающие под эту категорию размеров. «Местоположение проекта, материал грунта, требования к расстоянию и уклону являются факторами, определяющими, какой метод следует использовать», — пояснил он.
Чтобы определить, когда следует использовать установку ГНБ или шнековый буровой станок, важно понимать преимущества и недостатки каждого бестраншейного метода.
ГНБ является предпочтительным в отрасли бестраншейным методом прокладки подземных коммуникаций на больших расстояниях. «Расстояние и диаметр буровых установок среднего и большого размера, которые могут работать, а также возможность управления — вот основные причины, по которым ГНБ так широко используется», — сказал Майкл. «Скважины ГНБ до 8000 футов (2438,4 м) и более 30 дюймов (76,2 см) в диаметре становятся все более и более распространенными в наши дни. Эти типы бурения выполняются в городских районах, а также в более сельских районах, где копание может быть связано с экологическими проблемами».
Водно-болотные угодья, реки, озера и гористая местность — вот лишь несколько примеров некоторых экологических зон, где обычно требуется ГНБ. Тем не менее, благодаря мощной технологии слежения и различным типам оснастки, доступным для буровых установок , существует несколько условий, при которых нельзя использовать ГНБ.
Майкл сказал, что состояние грунта не является причиной того, что большинство подрядчиков по ГНБ выбрали бы другой бестраншейный метод, например бурение шнеком, для выполнения бестраншейных работ большего диаметра. Вместо этого решение сводится к деталям проекта, в том числе к тому, под чем проходит отверстие, расстоянием до отверстия, радиусом изгиба продукта и требуемым расстоянием отступа для достижения желаемой глубины.
«При бурении ГНБ бригады используют буровые растворы для промывки канала ствола до того, как инженерные коммуникации, обсадная колонна и трубопровод будут установлены на место», — пояснил Майкл. «Чтобы обеспечить циркуляцию бурового раствора во время отвода, бригадам необходимо предусмотреть дополнительное пространство в скважине — обычно с перерезом около 25%. В большинстве проектов наличие дополнительного пространства между установленной линией и землей не имеет значения. Тем не менее, некоторые инженеры, участвующие в проектах пересечения основных автомобильных и железных дорог, предпочитают бурение шнеком в этих местах».
Для скважин большего диаметра помимо ГНБ требуется оборудование — системы смешивания буровых растворов, системы рециркуляции/реклаймеров бурового раствора , экскаваторы для перемещения буровых штанг и так далее. Эти требования к оборудованию могут быть еще одной причиной, по которой подрядчик может рассмотреть возможность шнекового бурения на более коротких расстояниях.
Наконец, допустимый радиус изгиба буровой штанги и установленного изделия влияет на расстояние отвода установки. «Большая глубина и жесткие трубы, такие как стальной корпус, требуют скважин большего диаметра», — сказал Майкл. Он добавляет, что при более длинных работах это обычно нормально, но когда скважина проходит под проезжей частью или железной дорогой, отступа может быть недостаточно, и даже если он есть, ГНБ может быть не таким экономичным, как другой бестраншейный метод.
Шнековое бурение является одной из старейших форм бестраншейной технологии. Он по-прежнему актуален и сегодня, потому что он экономически эффективен на расстоянии 600 футов по сравнению с другими методами установки большого диаметра. Его также продолжают использовать, потому что работы по канализации можно выполнять на уровне земли.
«Шнеково-сверлильные станки могут устанавливать обсадные трубы диаметром от 4 до 72 дюймов (от 10,2 до 182,9 см) и длиной до 600 футов (182,9 м), — пояснил Гасмович. «Такая универсальность означает, что шнековое бурение можно использовать для установки всего, от небольшого канализационного или водопроводного трубопровода, помещенного в стальной корпус, до водопропускной трубы под железнодорожным полотном или шоссе».
Компания Gasmovic также отметила, что шнековое бурение является одним из немногих бестраншейных методов, при котором подрядчики могут точно контролировать качество укладываемого продукта. «Во многих населенных пунктах есть самотечные канализационные системы, и качество линий становится невероятно важным при ремонте или расширении системы», — пояснил он. «Шнековые расточные станки обеспечивают подрядчикам высокий уровень контроля уклона. Кроме того, существует возможность использования системы рулевого управления, такой как система управления по цели (OTS) или система управляемого рока (SRS) . Используя одну из этих двух систем — OTS для грязи, песка и глины или SRS для твердой породы или твердого булыжника — бригады могут отслеживать уклон устанавливаемой обсадной колонны, а также направлять ее слева направо».
Кроме того, поскольку шнековое бурение обычно выполняется из входной ямы, вырытой на заданной глубине, а также из выходной ямы на той же глубине, расстояние отступа минимально.
В отличие от скважин ГНБ, которые возвращают продукт на место, шнековые буровые установки проталкивают обсадную колонну через скважину во время ее бурения без использования бурового раствора. Существует минимальный перерез между обсадной трубой и грунтовым материалом, а положительное давление на грунт вокруг ствола скважины не создается. Это идеальная ситуация для бурения под основными автомагистралями и железными дорогами, потому что это помогает снизить риск вздутия, которое может быть вызвано другими бестраншейными методами, а также помогает уменьшить опасения по поводу непреднамеренного возврата.
Кроме того, поскольку уклон скважины можно контролировать, шнековое бурение является отличным бестраншейным методом прокладки канализационных и водопроводных линий. «Во многих случаях муниципалитеты могут избежать перекопки улиц при ремонте боковой канализации», — сказал Гасмович. «Квалифицированные бестраншейные бригады выроют входной котлован, установят шнековую бурильную машину с управляемой головкой и проложат новый отвод на месте, выходящий через существующую ремонтную скважину. Все это можно сделать, сохраняя контроль качества».
Далее Gasmovic сообщил, что, хотя многие бестраншейные работы можно выполнять с помощью шнековых бурильных машин, максимальная длина бурения обычно не превышает 600 футов (182,9 м) в зависимости от грунтовых условий. Кроме того, почти все шнековые буровые установки включают в себя забивание стальных кожухов. Таким образом, несмотря на то, что некоторые регулировки рулевого управления могут быть выполнены, все отверстия должны быть практически прямыми.
«Еще одно соображение, которое подрядчики должны иметь в виду при бурении шнеком, — это существующий уровень грунтовых вод в этом районе», — добавил Гасмович. «Бурение на глубине у уровня грунтовых вод может стать настоящей проблемой, потому что бригадам приходится откачивать воду из входных и выходных ям».
Майкл и Гасмович согласны с тем, что выбор между ГНБ и шнековым бурением довольно прост. Большие расстояния с большим количеством рулевого управления лучше подходят для наклонно-направленного бурения. Короткие скважины большего диаметра под автомобильными и железными дорогами, а также работы на уклоне — хорошие ситуации для использования шнекового сверлильного станка. Во многих проектах водоснабжения, канализации и трубопроводов ответом может быть использование обоих бестраншейных методов.