Metody wspomagania horyzontalnych wierceń kierunkowych planowanie kluczem do sukcesu Planowanie w ramach projektu dotyczącego horyzontalnych wierceń kierunkowych (HDD) obejmuje przewidywanie wszelkich możliwych zagrożeń w celu ich wyeliminowania lub zminimalizowania. Kiedy w trakcie realizacji projektu pojawiają się problemy, natychmiast zaczynają wzrastać koszty przedsięwzięcia. Aby uniknąć dodatkowych kosztów, konieczna jest szybka reakcja oraz fachowe wsparcie techniczne. Metody wspierania projektów wiertniczych oparte na technice wbijania rur to sprawdzone rozwiązanie w przypadku krytycznych sytuacji. Moc udarowa urządzeń pneumatycznych pomaga w uwalnianiu rur i przewodu wiertniczego oraz wyciąganiu rur przewodowych w przypadku nieudanych instalacji. Pierwotnie tego typu metody wspomagania wierceń HDD były traktowane jako metody ratownicze. Obecnie jednak wielu kontraktorów uważa, że wdrożenie metod wspierania przewiertów HDD, opartych na technice przeciskowej, może znacznie poprawić wskaźnik udanych instalacji w przypadku przewiertów o podwyższonym ryzyku. W niniejszej pracy skupiono się na czterech najczęściej stosowanych metodach wsparcia przewiertów HDD technikami przecisków pneumatycznych: osadzanie rur okładzinowych, wspomaganie procesu instalacji, wyciąganie (deinstalacja) rur produktowych, uwalnianie kolumny przewodu wiertniczego. Zaprezentowane zostaną również indywidualne studia przypadku. Każde przedsięwzięcie związane z horyzontalnym wierceniem kierunkowym niesie za sobą szereg wyzwań, a sprostanie tym wyzwaniom będzie warunkowało podstawową różnicę pomiędzy wykonawcą, który zarabia oraz takim, który funduje sobie bardzo kosztowną lekcję. Po dobraniu wszystkich koniecznych elementów, jak rozmiar wiertnicy, typ narzędzia oraz rodzaj płynu wiertniczego, należy rozważyć możliwe scenariusze i podjąć stosowne środki zaradcze. Nawet jeśli posiada się najdokładniejsze informacje geotechniczne, pochodzące z kart dokumentacyjnych otworów badawczych, map powykonawczych i z własnych doświadczeń, charakter budowy podłoża zawsze zawiera pewien element niewiadomej. Wiele czynników może doprowadzić do wstrzymania realizacji danego projektu. W takich przypadkach można wykorzystać pneumatyczne urządzenie udarowe. Może ono zapewnić dodatkowe wsparcie i umożliwić zakończenie przewiertu przez uratowanie rury przewodowej bądź żerdzi wiertniczych, które mogłyby trwale utknąć w otworze. Od dziesięcioleci używano pneumatycznych urządzeń przeciskowych do tworzenia otworów dla podziemnych instalacji. Napędzany powietrzem tłok wewnątrz stalowego korpusu regularnie naciska na jego przednią część, popychając w ten sposób całe narzędzie naprzód. Opracowano też wiele innych zastosowań, w tym wbijanie rur metodą pipe ramming oraz wymiana rur metodą pipe bursting, które pozwalają na wykorzystanie mocy uderzeniowej dużych pneumatycznych maszyn udarowych. W przypadku napotkania przeszkody w trakcie realizacji projektu HDD, siłę uderzeniową pneumatycznego urządzenia przeciskowego można wykorzystać do odzyskania zakleszczonego rurociągu lub przewodów wiertniczych. Urządzenie pneumatyczne (przebijak, młot) można wyposażyć w różnego rodzaju adaptery do połączenia z żerdzią wiertniczą lub instalowaną rurą przewodową, aby albo zakończyć jej zabudowę, albo wyjąć drogą rurę, oprzyrządowanie i żerdzie w celu ich ponownego użycia. Urządzenie tego typu można również zastosować na początku projektu, aby zamontować rurę osłonową (casing), która pozwoli na poprowadzenie narzędzi wiertniczych pod pożądanym kątem w trudnych warunkach geologicznych i zapewnienie właściwej cyrkulacji w otworze. Pierwszym krokiem do podjęcia jakichkolwiek działań zaradczych w razie pojawienia się trudności z realizacją przewiertu jest zrozumienie sytuacji na miejscu projektu. Przed przystąpieniem do wyboru sprzętu potrzebnego do realizacji danego zadania, zarządzający projektem powinien wypełnić kwestionariusz pomocniczy HDD, dostarczony przez dostawcę pneumatycznego młota. Jeśli przed rozpoczęciem wiercenia przewiduje się zaistnienie trudnych warunków, dobrze jest posiadać uzupełniony kwestionariusz i odpowiednie urządzenie pneumatyczne wraz z akcesoriami, dostępne na miejscu pracy. Urządzenia do pneumatycznych przecisków i wbijania rur są na ogół dostosowane do wiertnic wykorzystywanych w trakcie realizacji projektu zgodnie z tab. 1. Rozmiar Przepływ Długość Masa urządzenia powietrza (m) (kg) (cale) (m 3 /h) Ciśnienie (kg/m 2 ) Ilość uderzeń na minutę Siła* udaru (T) Siła ciągnięcia wiertnicy HDD (kn) 7 1,96 233 399 7338 295 92 100 8 2,57 408 523 7338 223 126 100-220 12 2,31 711 1019 7338 256 372 150-360 16 2,46 1125 1783 7338 231 547 360 20 2,75 2608 2191 7338 190 870 360-680 24 2,97 4459 3342 7338 177 1010 > 680 * Siła to wartość wyliczona wyłącznie dla celów porównania pomiędzy różnymi modelami narzędzi do wbijania rur Tab. 1. Wybór odpowiedniego urządzenia pneumatycznego do realizacji zadania Kent Westendorf, HammerHead: Oconomowoc, Wisconsin, USA Ed Savage, Vermeer Corporation: Pella, Iowa, USA 76 Inżynieria Bezwykopowa wrzesień październik 2009
METODY Istnieje kilka metod wspomagania kierunkowych wierceń horyzontalnych HDD, które można zastosować po stwierdzeniu, że wiercenia lub instalacji rurociągu nie da się zakończyć za pomocą samej tylko wiertnicy. Zazwyczaj ma się do czynienia z dwiema możliwościami. Z jednej strony możemy kontynuować montaż rury przewodowej poprzez zastosowanie dodatkowego nacisku (siły osiowej), a z drugiej możemy usunąć rurę i/lub żerdzie wiertnicze przed podjęciem kolejnej próby wykonania prawidłowego otworu. Pneumatyczny młot można wykorzystać do wygenerowania dodatkowej siły niezbędnej do zamontowania rur lub do ich wyciągnięcia z otworu. Wybór odpowiedniej metody zależy od takich czynników, jak warunki geologiczne, rodzaj instalowanej rury oraz to, czy żerdzie wiertnicze oraz narzędzie i krętlik są nadal podłączone do rury przewodowej. Każda z metod wymaga zastosowania nieco innego adaptera w celu skierowania siły urządzenia pneumatycznego w odpowiednim kierunku. Metoda 1. Wspomaganie instalacji rurociągu Instalowany rurociąg może utknąć w otworze z różnych przyczyn. Bardzo powszechnym problemem jest tzw. hydro-lock (blokada), która pojawia się po wpompowaniu dużej ilości płynu do niedrożnego otworu wiertniczego. Kiedy rura przewodowa jest wciągana do otworu, powoduje przemieszczanie się wzdłuż rurociągu płynu wiertniczego. Blokada hydrauliczna pojawia się, gdy wiertnica HDD nie jest w stanie wygenerować wystarczającej siły osiowej do wyparcia płuczki na zewnątrz. Do innych przyczyn powodujących utknięcie rury można zaliczyć: nagromadzenie fazy stałej (urobku), prowadzące do powstania nadmiernego tarcia na jej powierzchni, niestabilną ścianę otworu, powodującą miejscowe przewężenia, mechaniczne przeszkody w otworze jak żwir, kamienie, odłamki skalne. Może też nastąpić przerwanie ciągłości na którymś z elementów kolumny przewodu wiertniczego. W takich wypadkach coraz powszechniej stosuje się pneumatyczne urządzenia udarowe, które pomagają uwolnić zatrzymaną rurę. Tworzy się w tym celu specjalne adaptery, pozwalające połączyć urządzenie pneumatyczne z instalowaną rurą wykonaną czy to ze stali, czy też z polietylenu. Sile uderzeniowej nadaje się kierunek siły instalacyjnej (w kierunku narzędzia), aby wspomóc wiertnicę HDD w procesie wciągania. Nie należy postrzegać tej metody jako sposobu zwiększenia wydajności wiertnicy, ale raczej jako wyjście awaryjne w sytuacjach, gdy nie da się zakończyć instalacji zgodnie z planem. Pneumatyczne urządzenie udarowe podłączone do stalowego rurociągu dla wspomagania akcji instalacyjnej Aby połączyć urządzenie pneumatyczne ze stalowym rurociągiem, stosuje się zestaw opraw pierścieniowych, jak zaprezentowano na rys. 2. Siła uderzeniowa młota pozwala uwolnić zakleszczony rurociąg i wspomóc wiertnicę dodatkową siłą w celu zakończenia montażu. Przed zastosowaniem młota pneumatycznego należy ocenić stan instalowanej rury. Jej ścianka o zbyt małej grubości może się zdeformować przy zastosowaniu pełnej siły urządzenia udarowego. Konieczne może okazać się przyspawanie krótkiego fragmentu rury o grubszej ściance lub pasków wzmacniających obudowę. Rys. 2. Młot pneumatyczny przymocowany do stalowej rury przy wspomaganiu procesu instalacji (czerwona strzałka wskazuje kierunek siły działania urządzenia przeciskowego) Pneumatyczne urządzenie udarowe podłączone do rury polietylenowej (HDPE) dla wspomagania akcji instalacyjnej opcja 1 Za pomocą zestawu opraw pierścieniowych montuje się urządzenie udarowe w stalowej osłonie, którą następnie łączy się z rurą przewodową HDPE za pomocą specjalnego adaptera kołnierzowego, jak wskazano na rys. 3. Rys. 3. Młot pneumatyczny przymocowany do rury HDPE za pośrednictwem stalowej tulei (osłony) dla wspomagania akcji instalacyjnej opcja 1 Pneumatyczne urządzenie udarowe podłączone do rury polietylenowej (HDPE) dla wspomagania akcji instalacyjnej opcja 2 Za pomocą zestawu opraw pierścieniowych urządzenie pneumatyczne montuje się w stalowej osłonie. Stalową osłonę należy przyspawać do stalowej płyty, która powinna być ułożona równo z powierzchnią rury HDPE. Następnie płytę należy przyspawać do stalowej osłony, nasuniętej na rurę HDPE. Stalowa nasuwana osłona zostaje przytwierdzona śrubami do rury przewodowej HDPE zgodnie z rys. 4. Rys. 1. Metoda wspomagania siły instalacyjnej (czerwona strzałka wskazuje kierunek działania siły urządzenia pneumatycznego) Rys. 4. Młot pneumatyczny przymocowany do rury HDPE za pośrednictwem stalowej tulei (osłony) dla wspomagania akcji instalacyjnej opcja 2 (czerwona strzałka wskazuje kierunek działania siły urządzenia przeciskowego) Inżynieria Bezwykopowa wrzesień październik 2009 77
Metoda 2. Usuwanie rurociągu Pneumatyczne urządzenie udarowe można również wykorzystać do wyciągnięcia zakleszczonej rury przewodowej tak, aby można było ponowić próbę wykonania instalacji przy jednoczesnym odzyskaniu drogiego rurociągu. Stworzono adapter służący do połączenia młota pneumatycznego z rurą przewodową stalową lub HDPE, w kierunku przeciwnym do kierunku instalacji. W celu zaabsorbowania odrzutu urządzenia przeciskowego należy w trakcie uderzeń urządzenia zastosować obciążenie statyczne, najczęściej poprzez wykorzystanie wycierki, koparki lub buldożera. Jeśli wiertnica jest nadal podłączona do rury przewodowej, można wykorzystać jej siłę nacisku do wspomagania procesu wyciągania rury z otworu. Należy zwrócić uwagę w jaki sposób wiertnica jest zakotwiona i czy nie następuje nadmierne wybaczanie przewodu. Rurę przewodową wyjmuje się wraz z wszelkim oprzyrządowaniem, do którego jest podłączona. Jeżeli otwór jest do wykorzystania, należy go przerobić (skalibrować) przed ponowną próbą instalacji. W przeciwnym wypadku mamy możliwość ponownego wykorzystania rury po wykonaniu nowego przewiertu. Pneumatyczne urządzenie udarowe podłączone do stalowej rury dla wspomagania akcji wyciągania rurociągu Na rurze produktowej należy przyspawać krótki odcinek stalowej rury osłonowej tak, aby zamontować pneumatyczne urządzenie udarowe w kierunku przeciwnym do kierunku oryginalnej instalacji. W celu zaabsorbowania odrzutu młota pneumatycznego i zapobiegnięcia rozchwianiu układu należy w trakcie uderzeń urządzenia zastosować obciążenie statyczne, najczęściej poprzez wykorzystanie wyciągarki linowej, koparki lub buldożera. Pneumatyczne urządzenie udarowe podłączone do rury polietylenowej dla wspomagania akcji wyciągania rurociągu Urządzenie pneumatyczne zostaje przytwierdzone do stalowej osłony przyspawanej do stalowej rury nasuniętej na rurę produktową z HDPE. Stalowa rura osłonowa zostaje przytwierdzona śrubami do rury przewodowej. Do wyciągnięcia rury przewodowej wykorzystuje się statyczną siłę ciągu w połączeniu z siłą udaru młota pneumatycznego. Metoda 3. Odzyskiwanie kolumny przewodu wiertniczego Pneumatyczne urządzenie udarowe można wykorzystać również do odzyskania zakleszczonej kolumny przewodu wiertniczego. W tym celu tworzy się adapter, zwany często canoe, który pozwala połączyć urządzenie przeciskowe z żerdzią wiertniczą. W celu zaabsorbowania odrzutu urządzenia przeciskowego i zapobiegnięcia rozchwianiu należy w trakcie uderzeń urządzenia zastosować obciążenie statyczne, najczęściej poprzez wykorzystanie wyciągarki, koparki lub buldożera. Żerdź wiertniczą wyjmuje się wraz z wszelkim oprzyrządowaniem, do którego jest podłączona tak, aby podjąć próbę naprawienia otworu lub zabezpieczyć możliwość ponownego wykonania otworu pilotowego przy wykorzystaniu odzyskanego przewodu. Rys. 5. Metoda wyciągania rur z otworu Rys. 6. Młot pneumatyczny przymocowany do rury stalowej za pośrednictwem dospawanej stalowej tulei (osłony) dla wyciągania rury Rys. 7. Młot pneumatyczny przymocowany do rury HDPE dla wyciągania rury Rys. 8. Metoda odzyskiwania kolumny przewodu wiertniczego Metoda 4. Okładzinowa rura zabezpieczająca pierwszą sekcję otworu (casing) Urządzenia udarowe można także wykorzystać do rozpoczęcia prac wiertniczych w trudnych warunkach geologicznych. Stalową rurę osłonową można przecisnąć przez warstwy gruntu, w których trudno byłoby wiercić po założonej trajektorii, takich jak żwir lub kamienie. Stabilność otworu w takich warunkach jest wątpli- Rys. 9. Metoda wprowadzania rury okładzinowej wa. Rurę wbija się na głębokość, na której można znaleźć bardziej stabilne podłoże, dogodne do wykonania przewiertu. Rura osłonowa może również służyć jako prowadnica dla zestawu wiercącego przy przejściu do warstw skalnego podłoża. W ten sposób eliminuje się konieczność wyciągania przewodu i wymiany narzędzi do warstw piaszczystych i żwirowych na oprzyrządowanie stosowne do użycia w przypadku wiercenia w warstwach skalnych. Dodatkowo casing zabezpiecza prawidłową cyrkulację w otworze i chroni przed hydraulicznym szczelinowaniem formacji. Młot pneumatyczny jest podłączony do rury okładzinowej wystarczająco dużej, by zmieścić w niej docelową rurę przewodową, a sama osłona jest wprowadzana do podłoża pod kątem zgodnym ze standardowymi procedurami stosowanymi w metodzie wiertniczej. Następnie wnętrze casingu jest oczyszczane za pomocą wiertnicy lub urządzenia typu auger boring. 78 Inżynieria Bezwykopowa wrzesień październik 2009
PRAKTYCZNE UWAGI DOTYCZĄCE WSPOMAGA- NIA HORYZONTALNYCH WIERCEŃ KIERUNKO- WYCH HDD Poniższe uwagi będą stanowiły swego rodzaju odniesienie dla wykorzystania urządzeń przeciskowych przy wspomaganiu horyzontalnych wierceń kierunkowych HDD. Metody wspomagania projektów wiertniczych stanowią rzadkość w przemyśle konstrukcyjnym, ponieważ projekty przedsięwzięć nie przewidują ich zastosowania. Projekty należy przygotowywać w oparciu o prawidłowo wybrane urządzenie wiertnicze skorelowane właściwie z przewidywanymi obciążeniami instalacyjnymi. Należy ocenić zastosowaną technologię wiercenia, znać wytrzymałości na rozciąganie oraz inne właściwości materiałowe rurociągów (zwłaszcza z tworzyw sztucznych) tak, aby wspomaganie przewiertu miało miejsce wyłącznie w przypadku wystąpienia nieoczekiwanych trudności. Dlatego trudno jest przedstawić określone parametry lub plany pracy dla metod wspomagających projekty HDD. Należy raczej podejść do każdego zadania w sposób twórczy, z zachowaniem należytej uwagi oraz mając na względzie kilka wskazówek dotyczących działania urządzenia udarowego oraz wiertnicy. Montaż elementów Czas odgrywa tutaj zasadniczą rolę. Z upływem czasu płyn wiertniczy ulegać może rozproszeniu, filtracji do formacji czy wysychaniu, a otwory wiertnicze mogą się zapadać (tracić swój pierwotny kształt) i zwiększać tym tarcie kontaktowe pomiędzy rurą przewodową (żerdziami wiertniczymi) a ścianą otworu. Stąd też metody wspomagania przewiertów HDD są o wiele bardziej skuteczne, jeśli wdraża się je natychmiast po zaistnieniu trudności. Odpowiednie połączenie urządzenia pneumatycznego (młota) z rurą przewodową jest niezbędne do zapewnienia właściwego przekazywania energii urządzenia do przewodu rurowego. Urządzenia przeciskowe należy przyłączać na odcinku pierwszych 9 m od punktu wejścia rury do otworu. Jako że rura na powierzchni jest podatna na wyginanie przy każdym uderzeniu młota, energia może ulec rozproszeniu zanim osiągnie wiodący koniec rury. Kiedy rura zacznie się przesuwać, można dodawać dłuższe odcinki, a w razie konieczności odłączyć i ponownie przyłączyć urządzenie przeciskowe. młot, mogą wzmagać siłę ciągnięcia oddziałującą na wiertnicę. Każde uderzenie młota wyzwala napięcie zwrotne, a połączone efekty wielu uderzeń na minutę mogą przyspieszać zużycie urządzenia wiertniczego. Pierwsze 15 minut pracy W ciągu pierwszych 15 minut pracy urządzenie udarowe powinno działać z 33% jego maksymalnej wydajności, a wiertnica HDD ciągnąć siłą nie przekraczającą 50% jej zakresu. Od 15 do 45 minuty pracy Jeśli nie zanotowano żadnych ruchów lub są one niezwykle powolne, wtedy po 15 minutach pracy można zwiększyć moc młota do 50% jego maksymalnej wydajności. Praca wiertnicy HDD nadal pozostaje na poziomie 50% maksymalnej siły ciągnięcia. Jeśli urządzenie przeciskowe oraz wiertnica powodują przesuwanie się rury, nie należy zwiększać mocy. Po 45 minutach pracy Jeśli po 45 minutach pracy nie zanotowano żadnych ruchów rury przewodowej na którymkolwiek końcu przewiertu, można ustawić urządzenie przeciskowe do pracy z pełną mocą oraz zwiększyć moc wiertnicy HDD do 75% maksymalnej siły ciągnięcia. W wielu przypadkach działanie urządzenia udarowego uwolni zakleszczoną rurę tak, aby wiertnica mogła sama wciągać rurę bez dodatkowego wspomagania. Operator wiertnicy powinien monitorować siłę ciągnięcia, a jeśli nastąpi wzrost postępu instalacji przy jednoczesnym spadku siły osiowej, stosowanie urządzenia przeciskowego prawdopodobnie przestanie być konieczne. Potencjalne prawdopodobieństwo uszkodzenia wiertnicy można zminimalizować. wyłączając urządzenie udarowe po uwolnieniu rury. W innych przypadkach siła uderzeniowa urządzenia przeciskowego może być niezbędna aż do zakończenia procesu instalacji rury przewodowej. Wtedy należy raczej obniżać moc urządzenia udarowego do poziomu, który będzie zapewniał przesuwanie rury, niż pracować ciągle z wysoką energią udaru, jaka była nie- Praktyczne zasady, których należy przestrzegać w trakcie operowania maszyną do przewiertów HDD przy wsparciu pneumatycznego urządzenia udarowego siła ciągnięcia rejestrowana w urządzeniu wiertniczym powinna być ściśle monitorowana w celu uniknięcia przekroczenia granicy plastyczności instalowanej rury przewodowej (chodzi tutaj zwłaszcza o rury z tworzyw sztucznych); jeśli stosuje się pneumatyczne urządzenie udarowe, nie należy używać jednocześnie maksymalnej siły ciągnięcia dostępnej dla urządzenia wiertniczego. Wysokie naprężenia rozciągające spowodowane siłą przyłożoną od wiertnicy, w połączeniu z uderzeniami urządzenia pneumatycznego, mogą powodować uszkodzenia wrzeciona wiertnicy, jej ramy lub połączeń elementów przewodu. Choć ryzyka uszkodzenia elementów nie da się całkowicie wyeliminować, można je zredukować, pracując przy 50 75% maksymalnych parametrów wiertnicy. Operator może ocenić, czy zastosowano wystarczającą siłę ciągnięcia (siłę osiową) na podstawie sprzężenia zwrotnego otrzymywanego przez urządzenie udarowe dołączone do rury na drugim końcu otworu. Chociaż większość wiertnic HDD, podobnie jak w przypadku innego sprzętu budowlanego, została zaprojektowana tak, aby działać z pełną mocą, siły dynamiczne, generowane przez Inżynieria Bezwykopowa wrzesień październik 2009 79
zbędna do uwolnienia zakleszczonej rury przewodowej. Choć drugi sposób postępowania przyspiesza proces, praca urządzenia na wyższych obrotach może prowadzić do powstania innych awarii, jak przerwanie ciągłości elementów przewodu wiertniczego lub uszkodzenie spawów na rurze przewodowej. Dodatkowo mogą wystąpić uszkodzenia, jeśli urządzenie udarowe wepchnie gwałtownie rurę przewodową w kierunku narzędzia z krętlikiem. Wszelkie ruchome elementy typu szakle będą się wtedy znajdować w nienaturalnej pozycji. W trakcie wymiany żerdzi wiertniczych należy zatrzymać urządzenie udarowe, aby rura przewodowa nie uszkodziła dolnego zestawu przewodu. Należy stale utrzymywać statyczne napięcie na przewodzie wiertniczym w trakcie pracy młota. Wyciąganie rury produktowej / kolumny przewodu wiertniczego Po odpowiednim zabezpieczeniu połączenia z usuwaną kolumną przewodu wiertniczego lub ciągiem rur, w połączeniu z urządzeniem udarowym należy zastosować statyczne obciążenie dostarczane za pomocą wyciągarki linowej, koparki, buldożera lub innego sprzętu ciężkiego. Należy się upewnić, że wszystkie połączenia mają odpowiedni współczynnik bezpieczeństwa pod względem stosowanych sił ciągnięcia. Siłę młota oraz siłę statyczną należy stosować według podobnych procedur i wskaźników, jak w przypadku wspomagania instalacji. Adaptowanie urządzeń udarowych do rur lub kolumny przewodu wiertniczego W trakcie wytwarzania adapterów z rur stalowych ważne jest posiadanie informacji o grubości ścianki rury tak, aby dopasować odpowiednie oprawy pierścieniowe. Należy użyć solidnej rury dobrej jakości. Aby uzyskać informacje na temat odpowiedniego rozmiaru i schematu rury wykorzystywanej do tworzenia adapterów, należy zwrócić się do producenta urządzenia udarowego. STUDIA PRZYPADKU Wspomaganie instalacji Wykonawca: L&H Utility Contractors Lokalizacja: Manistique, USA Przedsięwzięcie: Instalacja 8 (200 mm) stalowego tłocznego rurociągu kanalizacyjnego o długości 249 m Wiertnica HDD: Vermeer 80x100 Zastosowane wspomaganie: urządzenie udarowe o średnicy 7 Wiercenie było prowadzone w warstwie dolomitu. W trakcie instalacji proces został zatrzymany, aby dospawać kolejny odcinek instalowanej rury. W otworze wiertniczym nagromadziła się płuczka wiertnicza, po wznowieniu prac ciśnienie dynamiczne w przestrzeni pierścieniowej przekroczyło wytrzymałość formacji na ciśnienie wewnętrzne i spowodowało migrację płuczki na powierzchnię oraz destabilizację ściany otworu. Tarcie w otworze przekraczało zdolności instalacyjne wiertnicy. Do zakończenia ciągu rur podłączono 7-calowe urządzenie udarowe. Cały proces zakończono po południu. Wykonawca: Harding Directional Lokalizacja: Normangee, Teksas USA Przedsięwzięcie: Instalacja 36 (900 mm) gazociągu o długości 854 m Zastosowane wspomaganie: urządzenie udarowe o średnicy 24 Instalacja rurociągu odbywała się w trakcie ulewy. Czysta woda wpływająca do otworu wykonanego w gruboziarnistym piasku spowodowała jego częściowe zawalenie i wzrost rejestrowanych sił instalacyjnych. Sama wiertnica nie była w stanie poradzić sobie z powstałym w ten sposób tarciem. Na miejsce wysłano 24-calowy młot. Ponieważ woda zalała okolicę, urządzenie trzeba było transportować wodą do końca rury. Po podłączeniu i uruchomieniu młot uwolnił zakleszczoną rurę tak, że proces instalacji zakończono, wykorzystując mniej niż jedną trzecią dostępnej siły ciągnięcia wiertnicy wynoszącej 3000 kn. Wyciąganie rur Wykonawca: Waas Boring Lokalizacja: Green Bay, Wisconsin USA Przedsięwzięcie: Instalacja 12 (300 mm) drenażowej rury HDPE o długości 650 m Wiertnica HDD: Vermeer 100x120 Zastosowane wspomaganie: narzędzie typu Air Impactor o średnicy 12 W trakcie instalacji została przerwana łączność przewodu wiertniczego z rurociągiem, pozostawiając w ziemi około 183 m 12 rury HDPE. W punkcie wejścia do otworu wiertniczego do rurociągu HDPE przyśrubowano 12 impaktor powietrzny, rodzaj pneumatycznego narzędzia udarowego. Wiertnicę zamontowano po stronie rurowej. Działanie udarowe w połączeniu z siłą ciągnięcia wiertnicy typu 100x120 pozwoliły wydobyć rurę z otworu. Rura okładzinowa (casing) Wykonawca: Leighton Location: Wyspa Ma Wan, Hong Kong Przedsięwzięcie: instalacja 20 m 54 rury stalowej Zastosowane wspomaganie: urządzenie udarowe o średnicy 23 W związku z rosnącą populacją wyspy Ma Wan i planowaną budową kurortu, konieczna była zabudowa dodatkowego wodociągu. W celu instalacji dwóch równoległych rur HDPE pod kanałem wybrano metodę horyzontalnego wiercenia kierunkowego. Miało to ograniczyć negatywny wpływ na środowisko morskie i zabezpieczyć rurę przez potencjalnymi uszkodzeniami spowodowanymi przez kotwice i prądy. Do wiercenia w skale pod dnem kanału zastosowano silnik wgłębny. Przed rozpoczęciem realizacji projektu zainstalowano rurę osłonową, dzięki której uzyskano prawidłową cyrkulację do punktu wejścia, unikając powierzchniowych ekshalacji płuczki i tym samym zabezpieczono się przed potencjalnym osiadaniem gruntu w pobliżu ruchliwych ulic przecinających trasę wiercenia. Dwie 54 rury okładzinowe (osłonowe) wprowadzono na głębokość 20 m pod kątem 20 st. do miejsca zetknięcia ze stropem litej skały. Za pomocą świdra ślimakowego oczyszczono wnętrze rury. Po jej udrożnieniu wiertnica wyposażona w płuczkowy silnik wgłębny rozpoczęła wiercenie otworów pilotowych dla instalacji wodociągowych. Przewód wiertniczy był utrzymany we właściwej pozycji, wewnątrz rury okładzinowej, za pomocą centralizatorów. WNIOSKI Prawidłowo zastosowane metody wspomagania przewiertów HDD mogą podnieść efektywność i skuteczność trudnych instalacji. Biorąc jednak pod uwagę dostępność pneumatycznych urządzeń udarowych i stosunkowo niewielki koszt pozyskania odpowiednich adapterów, w porównaniu do zakupu nowych rur i kosztu ponownego wiercenia, można rozważyć zastosowanie tego typu technik. Warto również opracować wcześniej plan działania na wypadek zaistniałych trudności wiertniczych. 80 Inżynieria Bezwykopowa wrzesień październik 2009
maszyny i urządzenia Inżynieria Bezwykopowa wrzesień październik 2009 81