Начинается...

Моделирование инженерно-геологических условий и режимно-технологических параметров с применением программных комплексов – перспективы развития бестраншейных технологий

Моделирование инженерно-геологических условий и режимно-технологических параметров с применением программных комплексов – перспективы развития бестраншейных технологий

А. А. ВИНДА – начальник отдела скважин и тоннелей ООО «Глобал Марин Дизайн»

Одна из особенностей прокладки трубопроводов методом горизонтального направленного бурения (ГНБ) – это отсутствие типового проекта. Для каждого перехода свои инженерно-геологические условия, свой пакет технологических и конструктивных решений.

За более чем 20-летнюю историю технологии ГНБ – на территории Российской Федерации – создано 5 документов исключительно по технологии ГНБ и более десятка нормативных документов с упоминанием технологии ГНБ. Проекты проходят различные экспертизы и методологическая схема достаточно прозрачна и понятна (рис. 1, вариант А) – ПРОИЗВОДСТВО не выходит за рамки ПРОЕКТА, ПРОЕКТ в свою очередь полностью соответствует требованиям НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ.

Методологическая схема ГНБ

Рис. 1. Методологическая схема ГНБ

Однако в действительности технические и экологические риски ГНБ на сегодня остаются достаточно высокими – поглощения, грифоны, потеря устойчивости стенок скважины, не квалифицированный выбор инструмента, удорожание работ, увеличение сроков строительства и т.д. Тогда методологическая схема приобретает вид (рис. 1, вариант Б), когда НТД, ПРОЕКТ и ПРОИЗВОДСТВО лишь частично пересекаются, а в большей части вообще по принимаемым решениям не взаимодействуют между собой. Вот в этом случае и появляются отклонения от проекта, требующие длительных и не всегда обоснованных согласований. В конечном итоге после выполнения работ получается, что проектная документация одна, а исполнительная другая. В чью пользу разница? Не понятно.

Рассмотрим некоторые аспекты этого вопроса и попытаемся сделать определенные выводы. Например, в проекте указывается: при бурении пилотной скважины вероятны поглощения. Буровой подрядчик высказывается: «…в грунтах низкой прочности не принципиально – будет поглощение на отметке 100 м или на отметке 200 м». Но вопрос не в том – часом позже или часом раньше произойдет поглощение, хотя и это важно, позволит ли рельеф местности выполнить локализацию грифона. Вопрос ведь еще и в другом, если мы получаем гидроразрыв, то повторное раскрытие трещин для отдельных грунтов происходит при давлении в три раза меньше давления гидроразрыва. А это значит, что при расширении прогнозируется поглощение, отсутствие выноса выбуренной породы, дополнительный расход бентонита, снижение устойчивости стенок скважины, удорожание работ, увеличение технических и экологических рисков. Из этого вытекает следующий вопрос – настолько ли у нас совершенна нормативно-техническая документация, чтобы по сути обоснованно закладывать в проект перерасход материалов или удорожание работ? Или мы очень богатые, или у нас отсутствует опыт применения пенных систем, разгрузочных коллекторов, систем улучшенной очистки шарошечных узлов, работ по одно-площадочной схеме и др.? А ведь это все на территории Российской Федерации применялось и было…

Вместе с тем погрешность изыскательских работ, определяемых нормативным интервалом исследовательских скважин через 100 м не прибавляет уверенности подрядчику. И за частую по этой причине приходится корректировать проект. Так какой же выход из сложившейся ситуации?

Может изменить методологический инструментарий и дополнить связку НТД-ПРОЕКТ-ПРОИЗВОДСТВО (рис. 1, вариант В) программным комплексом моделирования горизонтального направленного бурения, который охватит и решит эту проблематику?

Как сработает программный комплекс?

Программный комплекс показывает (рис. 2) – до отметки 200 м (поз. 1) прогнозируется поглощение (поз. 2, ячейка выделена желтым цветом) при внутрискважинном давлении 0,308 МПа.

Фрагмент пользовательского приложения в случае поглощения

Рис. 2. Фрагмент пользовательского приложения в случае поглощения

Моделирование позволяет увеличить диаметр скважины (поз. 4), уменьшить диаметр бурильной колонны (поз. 3), снизить плотность раствора (поз. 5) или ДНС (поз. 6). Не может подрядчик увеличить кольцевой зазор, не может обеспечить и работу с пенными системами, но зато можно уменьшить ДНС промывочной жидкости (с 7,2 до 2,4 Па) и дойти до нижней точки траектории без гидроразрыва (рис. 3). Обратите внимание на отсутствие избыточного давления в скважине (поз. 2) – внутрискважинное давление (0,241 МПа) меньше давления гидроразрыва (0,262 МПа).

Фрагмент пользовательского приложения в случае отсутствия поглощения

Рис. 3. Фрагмент пользовательского приложения в случае отсутствия поглощения

Далее на горизонтальном участке (отметка 200 м) обустроить разгрузочный коллектор с погружным насосом и продолжить бурение скважины с отбором раствора и запасом по давлению.

Программный комплекс ГНБ позволит подрядчику, проектировщику, заказчику, представителям инспектирующих организаций своевременно прогнозировать, моделировать, выполнять оценку инженерно-геологических условий, предупреждать экологические и технические риски, выполнять экспресс-проекты за 10–15 мин. на стадиях предпроектных разработок и ТЭО. Он может быть востребован в полевом проектировании, на участках согласовательных работ, селекторных совещаниях, семинарах, презентациях, симпозиумах, выставках.

Что должен представлять из себя программный комплекс моделирования? Это взаимосвязанные между собой – блок построения траектории и 20 расчетных модулей, размещенных на видовом экране или выполненных в одном пользовательском приложении.

А теперь давайте вернемся к прошлому – к истокам ГНБ 20-летней давности. В ту пору многие были озарены перспективами передовых технологий «дикого запада». Появилось множество заказов, появились рабочие места. Аргумент – практически все переходы делаются методом ГНБ, работает и сегодня. Вопрос: как делаются?

Долгосрочные перспективы стали оборачиваться огромными затратами. Связи с чем у заказчика обозначился «status quo» – высокие технические и экологические риски. Поутих энтузиазм. Исчерпал себя портфель актуальных переходов. Спрос на работы ГНБ упал. Счет выполненных переходов перевалил за тысячу. Казалось бы – переведите количество в качество и все станет на свои места, но почему-то этого не происходит. Общество превращается из потребителя бестраншейных технологий в заложника проблем технологии ГНБ. Не делать ГНБ – отступить перед проблемами и уйти с рынка, т.е. по сути технологию ГНБ оставить не у дел и тем самым, лишить в некоторых случаях одного из предпочтительных способов строительства переходов. И все равно переходы, уже выполненные методом ГНБ будут работать именно так, как их построили. И конвертировать свою технологию, свой интеллект в общество. Кризисная ситуация в большей степени требует конструктивных решений, именно в части решения острых и проблемных вопросов. Актуальные вопросы замещения импортной технологии и продукции сегодня очень тесно переплетаются с сокращением и образованием рабочих мест, по вновь созданным направлениям в производстве, что и определяет дополнительные возможности для развития бестраншейных технологий на качественно новом уровне.

Скачать статью в формате pdf →