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

a _i = a₁ - i Da₁, (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)

D _{1- i} = l _{1- i} sina_{1- i (расч)}, (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 _1пр + l _1кр + l _2пр + l _2кр + l _3пр + … + l ₂, (16)

где l _1пр; l _1кр; l _2пр; l _2кр; l _3пр - 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 A ₁¢.

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 А ₂¢ 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 _1пр + L _1кр + L _2пр + L _3кр + L _3пр + … + L ₂, (20)

где L _1пр, L _1кр, L _2пр, L _3кр, L _3пр 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

l _г = l + d + 2 а, (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, 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 _р, 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)