Как вы управляете буровой установкой? (горизонтально-направленное бурение)
Dragonpipe (Mariner East 2) должен работать полностью под землей, за исключением некоторых насосов, клапанов и оборудования для контроля пара. В большинстве сельских районов это означает рытье траншеи и укладку трубы на четыре фута ниже.
Но рытье траншей нецелесообразно в застроенных районах или под водоемами, например, во многих ручьях в нашем районе. Мне было любопытно, как Sunoco / ETP планировали с этим справиться. Оказывается, в таких ситуациях используется метод, называемый «горизонтальное бурение» (ГНБ).
Большая часть Dragonpipe в пригороде Филадельфии Делавэр и графстве Честер будет построена путем бурения. Это бурение будет проводиться на десятке или более площадок в двух округах. Все началось на первой площадке Judy Way в Aston в начале 2017 года.
Процесс HDD происходит поэтапно. Сначала просверливается относительно небольшое пилотное отверстие. Затем отверстие увеличивают, посылая через отверстие более крупное сверло или «шнек» (или серию их увеличивающихся размеров). Наконец протягивается сама труба. Для трубы Dragonpipe потребуется заключительное отверстие около 30 дюймов для большей из двух запланированных труб (20 дюймов).
Как заставить дрель работать там, где вы хотите? Когда я впервые услышал о HDD, у меня возникло любопытство. Как можно было воткнуть бур в землю и заставить его снова выскочить, возможно, за полмили отсюда, в определенном месте? Как они могли узнать, где находится буровая установка, когда она находилась под землей? И как они могли изменить его направление, если бы он сбился с курса?
Бурение скважины, свидетелем которого я был, когда рос на Среднем Западе, было простым процессом. Направьте сверло прямо вниз, протолкните вращающуюся бурильную трубу вниз до тех пор, пока её конец не окажется около уровня земли, добавьте еще одну длину трубы к бурильной колонне и повторите. В ходе этого процесса буровой «раствор» закачивался по трубе для смазки сверла. Буровой раствор снова поднялся в скважину и поднялся вокруг бурильной трубы, принеся с собой куски породы и другой материал, через который пробила буровая установка.
HDD, как я узнал, является усовершенствованной версией этого процесса - горизонтальное бурение. Добавлены две дополнительные функции: для изменения направления и для отслеживания местоположения буровой установки под землей.
Чтобы иметь возможность изменять направление бурения, бурильная труба не может вращаться, как при традиционном бурении. Вместо этого вращается только буровое долото на переднем конце бурильной трубы. Буровой раствор, который постоянно закачивается по трубе, используется в качестве источника энергии для вращения долота.
На небольшом расстоянии от долота в трубе есть «колено». Обычно он прямой, но при изгибе его можно немного отрегулировать в направлении, в котором направлено сверло. Электроника на буровой контролирует изгиб колена. Трубу можно повернуть так, чтобы изгиб колена находился в нужном направлении: вправо, влево, вверх или вниз. Опять же, это буровой раствор, который служит «гидравлической жидкостью», обеспечивая силу для изменения угла изгиба.
Контроль траектории сверла.
Другая часть головоломки - точно знать, где находится дрель. Есть несколько способов отслеживать местоположение сверла. Наиболее распространённые из них связаны с радиосвязью между электроникой в бурильной колонне и датчиками на поверхности. В одной из версий сигналы отслеживаются рабочими, которые «обходят» траекторию бурения с помощью измерительного оборудования. В других случаях направляющие провода, иногда с прикрепленными большими электромагнитами, укладываются на землю вдоль трассы трубопровода. Как правило, этих электронных инструментов достаточно для определения местоположения буровой установки под землей. Если связь между буровым станком и поверхностью невозможна, к бурильной колонне можно добавить гироскоп и использовать его для измерения приблизительного положения бурового инструмента на основе его последнего точно известного местоположения.
Если будет обнаружено, что сверло отклоняется от курса, направление сверления можно отрегулировать соответствующим образом.
При бурении для трубопровода резкие повороты невозможны - даже если бы можно было заставить сверло резко изменить направление, на более позднем этапе было бы невозможно протянуть трубу по любому изгибу, кроме самого плавного. Поэтому необходимы постоянные небольшие корректировки пилотного отверстия. Если трасса трубопровода требует, чтобы труба делала действительно крутой поворот, это можно сделать только путем рытья траншеи на поверхности и укладки трубы в траншею, а не бурением.
После того, как пилотное отверстие завершено и сверло выходит на другой конец, отверстие увеличивается в один или несколько этапов. Затем труба прикрепляется к бурильной колонне одним концом и протягивается с другого. Каждая секция трубы исчезает в отверстии, на нее приваривается другая.
Как что-то могло пойти не так?
В приведенном выше описании показано горизонтальное бурение и, как это работает, если все идет гладко. Мы уже узнали, что HDD не всегда идет по плану. В мае буровой раствор с буровой площадки Judy Way начал появляться на газонах жилых домов и в русле реки Честер-Крик. Пока я пишу это, все еще не ясно, почему это произошло и как Sunoco / ETP решает эту проблему.
В одном из следующих постов мы подробнее рассмотрим проблемы, которые могут возникнуть с жестким диском. А пока урок, который нужно извлечь, заключается в том ещё, что горизонтальное бурение не является идеальной технологией, и проблемы с «трубопроводом» могут начаться задолго до того, как какая-либо труба окажется в земле.
