Расчеты геометрических параметров пилотной скважины

Л.2.2 Расстояние L_s от лафета бурильной установки до точки входа буровой головки в землю (точки забуривания) во входном приямке (рисунок Л.2) определяется по формуле

, (4)

где L_s — расстояние по горизонтали от лафета буровой установки до точки входа буровой головки в землю во входном приямке, м;

D_s — глубина точки входа бура в землю во входном приямке (определяется проектом), м;

a₁ — угол входа бура в землю (угол забуривания) (характеристика буровой установки), град.

Л.2.3 Радиус кривизны пилотной скважины R ₁ (при забуривании (рисунок Л.1) определяется при переходе от максимального угла при забуривании к нулевому на максимальной глубине (пилотная скважина выполняется по плавной дуге) и по формуле

, (5)

где R ₁ — радиус кривизны пилотной скважины при забуривании, м;

D ₁ — заглубление пилотной скважины от точки забуривания (определяется проектом).

Длина пилотной скважины l ₁ при переходе от максимального угла при забуривании к нулевому углу (рисунки Л.1, Л.2) рассчитывается по формуле

, (6)

где l ₁ — расчетная длина пилотной скважины от точки забуривания до точки максимального заглубления (от точки М до точки A ₁), м.

Л.2.4 Количество буровых штанг n ₁, необходимое для выполнения пилотной скважины длиной l ₁, определяется по формуле

, (7)

где l_ш — длина одной штанги;

n ₁ — количество буровых штанг, необходимое для бурения пилотной скважины длиной l ₁.

Рисунок Л.2 — Схема забуривания пилотной скважины

Рисунок Л.3 — Схема перехода пилотной скважины от максимального угла забуривания к нулевому углу

Л.2.5 Величина изменения текущего угла Da₁ на каждой штанге при выполнении пилотной скважины на длине l ₁ рассчитывается по формуле

, (8)

где Da₁ — изменение угла на каждой штанге.

Л.2.6 Для упрощенных расчетов величины заглубления буровой головки в земле при переходе от максимального угла при забуривании (рисунки Л.2, Л.3) к нулевому при горизонтальном положении буровой головки необходимо определить средний расчетный текущий угол a_{1- i (расч)} по формуле

, (9)

где a_{1- i (расч)} — средний расчетный текущий угол для вычислений;

a _i — текущий угол (в пределах от a₁ при забуривании до 0°), рассчитывается по формуле

, (10)

где i — текущее число штанг, необходимое для проходки пилотной скважины длиной l ₁ (i =1; 2; 3,..., n ₁).

Л.2.7 Расчет текущего заглубления пилотной скважины D _{1- i} (рисунки Л.2, Л.3)

, (11)

где l _{1- i} — текущая длина пилотной скважины (от 0 до l ₁);

a_{1- i (расч)} — средний текущий расчетный угол.

На рисунке Л.3 графически показаны:

- текущая длина пилотной скважины: l_i = l _1-1; l _1-2; l _1-3, …, l ₁;

- текущее заглубление пилотной скважины: D_i = D _1-1; D _1-2; D _1-3, …, D ₁.

При этом расчет текущего заглубления на выходе газопровода (на длине l ₂) выполняется аналогично расчету на входе (на длине l ₁).

Л.2.8 Радиус кривизны пилотной скважины R ₂ на выходе пилотной скважины из грунта (рисунок Л.1) рассчитывается по формуле

, (12)

где R ₂ — радиус кривизны пилотной скважины на выходе, м;

a₂ — угол на выходе, град;

D ₂ — заглубление пилотной скважины на выходе, определяется по формуле

D ₂ = D ₁ - h ₂, (13)

где h ₂ — перепад по высоте точки выхода пилотной скважины относительно точки забуривания, м.

Л.2.9 Длина пилотной скважины l ₂ при переходе от нулевого угла на максимальной глубине к углу на выходе в выходном приямке (рисунок Л.1) определяется по формуле

, (14)

где l ₂ — теоретическая длина пилотной скважины от точки максимальной глубины до точки выхода в выходном приямке (от точки А ₂ до точки Н), м.

Л.2.10 Общая длина пилотной скважины l от точки входа до точки выхода (рисунок Л.1) состоит из:

l = l ₁ + l_пр + l ₂, (15)

где l_пр — длина прямолинейного участка;

l — общая длина пилотной скважины от точки входа до точки выхода (от точки М до точки Н).

Рисунок Л.4 — Расчетные параметры пилотной скважины

При наличии нескольких прямолинейных и криволинейных участков общую длину пилотной скважины рассчитывают по формуле

l = l ₁ + l _{1 пр} + l _{1 кр} + l _{2 пр} + l _{2 кр} + l _{3 пр} + … + l ₂, (16)

где l _{1 пр} ; l _{1 кр} ; l _{2 п} ; l _{2 кр} ; l _{3 пр} — длины различных прямолинейных и криволинейных участков.

Л.2.11 Длина пилотной скважины в плане L ₁ от точки входа в грунт до точки максимального заглубления (рисунок Л.1) определяется по формуле

, (17)

где L ₁ — длина пилотной скважины в плане от точки М до точки .

Л.2.12 Длина пилотной скважины в плане L ₂ от точки максимального заглубления до точки выхода из земли определяется по формуле

, (18)

где L ₂ — длина пилотной скважины в плане от точки до точки Н.

Л.2.13 Общая длина пилотной скважины в плане L от точки забуривания до точки выхода пилотной скважины из земли состоит из

L = L ₁ + L_пр + L ₂ (19)

где L_пр — длина прямолинейного участка в плане;

L — общая длина пилотной скважины в плане от точки М до точки H.

При наличии нескольких прямолинейных и криволинейных участков длину трассы рассчитывают по формуле

L = L ₁ + L _{1 пр} + L _{1 кр} + L _{2 пр} + L _{3 кр} + L _{3 пр} + … + L ₂ (20)

где L _{1 пр} , L _{1 кр} , L _{2 пр} , L _{3 кр} , L _{3 пр} и т.д. — длины конкретных криволинейных и прямолинейных участков пилотной скважины в плане.

По результатам расчетов параметров трассы газопровода оформляют профиль бурения (форма Г) и карту бурения (форма Д).

Л.2.14 Для расчета тяговых усилий при горизонтальном направленном бурении необходимо определить общий теоретический радиус кривизны бурового канала (рисунок Л.1):

а) для простых трасс, выполненных по плавной дуге, общий теоретический радиус равен фактическому радиусу кривизны бурового канала и рассчитывается по формуле

; (21)

б) для сложных трасс за радиус кривизны пилотной скважины принимают радиус вписанной окружности, наиболее приближенной к проектному профилю пилотной скважины, который рассчитывают по формуле (рисунок Л.1)

. (22)

Л.2.15 Длина плети газопровода, необходимая (и достаточная) для протаскивания, определяется по формуле

, (23)

где l_г — длина трубы прокладываемого газопровода, м;

l — расчетная длина, м;

d — отклонение фактической длины бурового канала от расчетного размера: 10—20 % для газопровода из полиэтиленовых труб, 3—5 % для стального газопровода, м;

а — участки газопровода вне бурового канала: 1, 5—2, 5 м.

Л.2.16 Объем грунта V_г, удаляемого из скважины, определяется по формуле

, (24)

где d — диаметр бурового канала (пилотной скважины), м;

l — теоретическая длина бурового канала, м.

Л.2.17 Потребность в буровом растворе V_p, необходимом для качественного бурения, зависит от типа грунта и колеблется в значительных пределах. В среднем для того чтобы вывести из скважины на поверхность один объем грунта, требуются 3—5 объемов бурового раствора (для сыпучего песка — 6—10 объемов).

Л.2.18 Минимальное время t_min бурения пилотной скважины (бурового канала) составляет

, (25)

где V_р — объем бурового раствора, который необходим для качественного бурения, л;

Q_ж — производительность насоса бурильной установки, л/мин (характеристика бурильной установки).

Л.2.19 Максимальная скорость бурения v_max

. (26)