СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА ПОДЗЕМНОГО ПЕРЕХОДА В ГРУНТАХ С ЧЕРЕДОВАНИЕМ УСТОЙЧИВЫХ И ОБРУШАЮЩИХСЯ УЧАСТКОВ
METHOD OF CONSTRUCTION OF UNDERGROUND PASSAGE IN SOILS WITH ALTERNATION OF STABLE AND COLLAPSING SECTIONS

Изобретение относится к землеройной технике и предназначено для строительства подземных переходов трубопроводов методом горизонтально-направленного бурения.
Известен способ протаскивания изолированного трубопровода в предварительно пробуренную скважину без защитного футляра с применением установки горизонтального бурения и стандартной компоновки (бурильная колонна, расширитель, вертлюг и изолированный трубопровод) [Ведомственные нормы. Строительство подводных переходов газопроводов способом направленного бурения. Москва, 1998 г.].
Недостатком данного способа является затрудненность работы в грунтах с чередованием устойчивых и обрушающихся участков, в связи с обрушением последних и невозможностью выноса породы на поверхность при бурении последующего устойчивого участка.
Также известен способ установки защитного футляра по всей длине заранее пробуренной скважины с последующим протаскиванием внутрь футляра изолированного трубопровода [СНиП 2.05.06-85* "Магистральные трубопроводы", Москва, Госстрой СССР, 1985 г.].
Недостатком данного способа является его высокая стоимость, необходимость применения более мощных установок горизонтального бурения для протаскивания защитного футляра из-за его большого веса и, как следствие, ограничение длины перехода.
Из известных технических решений наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому объекту является способ протаскивания трубопровода в горизонтальной скважине под водными и другими естественными преградами с применением защитных футляров, отличающийся тем, что поочередно протаскивают в заранее пробуренную и расширенную скважину два защитных футляра буровой установкой и перекрывают ими высокоабразивные породы на входе и выходе скважины с помощью манжет-стопоров, предохранительно-направляющих манжет и извлекаемых спецпробок. [RU Патент №2323304 МПК E02F 5/18 Опубликовано: 27.04.2008].
Недостатками данного способа являются невозможность одновременного бурения и протаскивания футляра, что не позволяет работать в местах с чередованием устойчивых грунтов 3 категории и выше с осыпающимися грунтами 1 и 2 категории.
Таким образом, указанное несовершенство известных способов приводит к невозможности строительства подземных переходов бестраншейным способом с помощью установки горизонтально-направленного бурения в чередующихся устойчивых грунтах 3 категории и выше с осыпающимися грунтами 1 и 2 категории.
Задачей изобретения является разработка эффективного способа строительства подземных переходов бестраншейным способом с помощью установки горизонтально-направленного бурения, который позволял бы осуществлять прокладку подземных переходов в чередующихся устойчивых грунтах 3 категории и выше с осыпающимися грунтами 1 и 2 категории, а также совмещал бы в себе преимущества упомянутого ранее способа.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в способе прокладки подземных переходов бестраншейным способом, с помощью установки горизонтально-направленного бурения, отличающегося тем, что при бурении пилотной скважины в чередующихся устойчивых грунтах 3 категорий и выше с осыпающимися грунтами 1 и 2 категории, одновременно осуществляется протаскивание обсадных труб, с помощью устройства для протаскивания, имеющего выступы, входящие в зацепление с выступами обсадной трубы, благодаря которому после достижения необходимого места, выполняя поворот, обсадная труба отсоединяется и фиксируются вдоль неустойчивых участков, тем самым позволяя выносить разбуренную породу последующего устойчивого участка на поверхность.
При дальнейшем расширении скважины, обсадная труба предыдущего диаметра извлекается, а вместо нее устанавливается обсадная труба большего диаметра.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении эффективности работ по прокладке подземных переходов бестраншейным способом с помощью установки горизонтально-направленного бурения, получении возможности производить беспрепятственную прокладку подземных переходов в чередующихся устойчивых грунтах 3 категорий и выше с осыпающимися грунтами 1 и 2 категории, с помощью сцепного устройства для протаскивания обсадной трубы, позволяющего устанавливать обсадные трубы в любом месте скважины, а также сохранить целостность изоляции при наличии высокоабразивных включений.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг. 1 изображен этап пилотного бурения с протяжкой первой обсадной трубы, на Фиг. 2 изображено сцепное устройство для протягивания обсадной трубы, на Фиг. 3 изображен этап расширения скважины с удалением труб предыдущего диаметра и протяжкой обсадной колонны следующего диаметра, а на Фиг. 4 изображен этап протяжки готового трубопровода в готовую устойчивую скважину с расположенными вдоль обрушающихся участков футлярами.
Способ включает в себя одновременное пилотное бурение с протаскиванием обсадной трубы по траектории бурения. После достижения определенной отметки, обсадную колонну отсоединяют и оставляют вдоль обрушающихся песчаных участков. Данная компоновка буровой колонны позволяет успешно пройти обрушающиеся участки. Далее выполняется расширение скважины с протаскиванием колонны большего диаметра и извлечением предыдущей обсадной колонны. Финальный футляр оставляют вдоль обрушающихся песчаных участков, что позволяет нам обеспечить протаскивание готового трубопровода в готовую устойчивую скважину.
Суть предлагаемого конструктивного решения показывается на примере участка реки, на котором обрушающиеся песчаные включения находятся между участками устойчивой породы и имеют большие протяженности. Обойти их по низу не представляется возможным в связи с большими затратами и увеличением длины перехода.
Способ осуществляется следующим образом: установку горизонтально-направленного бурения 1 располагают на ровной устойчивой площадке с заранее подготовленной опорной системой (Фиг. 1). После выставления необходимого угла наклона бурового лафета, начинают бурить пилотную скважину. На колонне буровых штанг 2 размещается инструмент для пилотного бурения 3 и разработанное сцепное устройство 4, которое зацепляет обсадную трубу 5.
На сцепном устройстве 4 располагается два сменных выступа 6, при необходимости заменяемые на более крупные, в свою очередь на обсадной трубе 5 также имеются выступы 7 (Фиг. 2). Благодаря данному оснащению устройство входит в зацепление с обсадной трубой 5 и протягивает ее по траектории бурения. Выступ, расположенный на трубе, имеет ограничитель хода 8, который не дает устройству проскальзывать внутри. Второе сцепное устройство закрепляется вслед за первой плетью обсадных труб, желательно с наименьшим отдалением от нее. Вторая обсадная труба аналогично свинчивается и подается в скважину.
После достижения отметки конца первого песчаного участка, буровую колонну останавливают. Происходит отцепление второй обсадной трубы. Буровые штанги протягивают в направлении противоположном бурению на небольшое расстояние. После чего производят их поворот на 90° и протягивают по направлению бурения, тем самым проходя через свободное пространство между выступами 7 на обсадной трубе 5. Таким образом, вторая обсадная труба отцеплена и зафиксирована на нужном участке.
Устройство 4 состоит из вращающейся части 9, и неподвижного корпуса 10. На корпус крепятся верхняя 11 и нижняя 12 крышки.
Следующим действием необходимо зацепить первую обсадную колонну и протянуть ее до второго песчаного участка. Выступы расположены на ней в два ряда на некотором расстоянии друг от друга. Таким образом после расцепления со второй трубой, плеть штанг продвигается на расстояние до второго выступа. Производится их поворот до ограничительного упора и бурение продолжается.
Достигнув отметки конца второго песчаного участка, происходит отцепление первой обсадной трубы аналогичным со второй образом.
После бурения пилотной скважины, на буровую колонну устанавливают расширитель 13 и таким же методом происходит ее расширение с протяжкой обсадной колонны большего диаметра (Фиг. 3). Но ко всему вышеописанному производится извлечение труб, проложенных в предыдущей операции. Реализуется это таким же образом, с применением сцепных устройств, только в обратной последовательности.
При финишном расширении и протяжке последней обсадной трубы, ее не вытягивают, а оставляют вдоль неустойчивых участков (Фиг. 4). Это позволяет выполнить протаскивание трубопровода 14 в готовую устойчивую скважину.
Данное изобретение позволяет повысить эффективность работ по прокладке подземных переходов бестраншейным способом с помощью установки горизонтально-направленного бурения, получить возможность производить беспрепятственную прокладку подземных переходов в чередующихся устойчивых грунтах 3 категорий и выше с осыпающимися грунтами 1 и 2 категории, с помощью сцепного устройства для протаскивания обсадной трубы, позволяющего устанавливать обсадные трубы в любом месте скважины, а также сохранить целостность изоляции при наличии высокоабразивных включений с минимальной модернизацией базовой машины и меньшей стоимостью.