Тяговое усилие является важным техническим параметром в процессе горизонтально-направленного бурения (ГНБ). Оно определяет успешность протяжки трубы через скважину и предотвращает возможные аварии, такие как разрыв трубы или выход из строя оборудования. Правильный расчет тягового усилия позволяет избежать этих проблем и обеспечить эффективную работу установки.
Вы можете воспользоваться онлайн калькулятором ГНБ в Телеграмм или рассчитать самостоятельно, используя формулы ниже.
Вы можете воспользоваться онлайн калькулятором ГНБ в Телеграмм или рассчитать самостоятельно, используя формулы ниже.
Значение тягового усилия ГНБ и его необходимость в расчете
Тяговое усилие представляет собой силу, с которой установка осуществляет протяжку трубы через скважину. Недостаточное тяговое усилие может привести к застреванию трубы и остановке установки. Избыточное тяговое усилие, особенно для полиэтиленовых труб низкой плотности (ПНД), может вызвать разрыв трубы и потребовать дополнительных земляных работ.
Составляющие тягового усилия ГНБ
Тяговое усилие формируется из нескольких компонентов:
- Трение трубы о стенки скважины.
- Вес трубы, особенно при наличии уклона.
- Изгибы трубы в сложных профилях.
- Сопротивление, вызванное наличием шлама и бурового раствора.
- Трение трубы о стенки скважины.
- Вес трубы, особенно при наличии уклона.
- Изгибы трубы в сложных профилях.
- Сопротивление, вызванное наличием шлама и бурового раствора.
Формула расчета тягового усилия ГНБ
Общая формула для расчета тягового усилия выглядит следующим образом:
[ Pt = mu times G х 9,8 + P {доп} + Gрасш + Gкл]
где:
- ( P_t ) — тяговое усилие, кН;
- ( mu ) — коэффициент трения (обычно 0,2–0,35 для ПНД по бентониту);
- ( G ) — вес трубы с учетом длины либо вес колонны штанг (что больше), кг;
- ( P_{доп} ) — дополнительные сопротивления (углы, шлам, изгибы, в среднем 1,2) .
- ( Gрасш ) — вес расширителя.
- ( Gкл ) — вес колонны штанг.
Для труб ПНД расчет можно упростить, используя таблицы допустимых усилий.
[ Pt = mu times G х 9,8 + P {доп} + Gрасш + Gкл]
где:
- ( P_t ) — тяговое усилие, кН;
- ( mu ) — коэффициент трения (обычно 0,2–0,35 для ПНД по бентониту);
- ( G ) — вес трубы с учетом длины либо вес колонны штанг (что больше), кг;
- ( P_{доп} ) — дополнительные сопротивления (углы, шлам, изгибы, в среднем 1,2) .
- ( Gрасш ) — вес расширителя.
- ( Gкл ) — вес колонны штанг.
Для труб ПНД расчет можно упростить, используя таблицы допустимых усилий.
Допустимые значения тягового усилия для труб ПНД в ГНБ
Согласно ГОСТ 18599, существуют таблицы, в которых указаны допустимые значения тягового усилия для различных диаметров труб. Например, для SDR 17, ПЭ100:
Пример расчета тягового усилия ГНБ
Пример расчета №1 — ПНД 225, длина 120 м, песок
Труба ПНД 225 мм, SDR17
Длина 120 м
Грунт — песок (коэффициент трения 0,35)
Вес 1 м трубы ПЭ100 SDR17, 225 мм: 22,5 кг/м (по таблице)
Вес трубы в Н/м: 22,5 × 9,81 = 221 Н/м
Вес расширителя: 75 кг = 736 Н
Вес буровой штанги: 12 кг/м × 9,81 = 117,7 Н/м
Коэффициент на поворот: берем 1,2
Подставляем в формулу:
Pт = ((0,35 × 221 × 120) × 1,2) + (736 + (117,7 × 120))
Считаем по частям:
- (0,35 × 221 × 120) = 9 282
- 9 282 × 1,2 = 11 138
- 117,7 × 120 = 14 124
- 11 138 + 736 + 14 124 = 26 000 Н
Результат:
26 000 Н = 26 кН
Труба ПНД 225 мм, SDR17
Длина 120 м
Грунт — песок (коэффициент трения 0,35)
Вес 1 м трубы ПЭ100 SDR17, 225 мм: 22,5 кг/м (по таблице)
Вес трубы в Н/м: 22,5 × 9,81 = 221 Н/м
Вес расширителя: 75 кг = 736 Н
Вес буровой штанги: 12 кг/м × 9,81 = 117,7 Н/м
Коэффициент на поворот: берем 1,2
Подставляем в формулу:
Pт = ((0,35 × 221 × 120) × 1,2) + (736 + (117,7 × 120))
Считаем по частям:
- (0,35 × 221 × 120) = 9 282
- 9 282 × 1,2 = 11 138
- 117,7 × 120 = 14 124
- 11 138 + 736 + 14 124 = 26 000 Н
Результат:
26 000 Н = 26 кН
Рекомендации по предотвращению аварий ГНБ
Следует всегда обращаться к таблицам допустимых усилий для используемой трубы и не превышать 80% от максимального значения, чтобы сохранить запас. Важно следить за давлением на установке и использовать лубриканты для снижения трения. Не рекомендуется оставлять трубу в скважине на длительное время, чтобы избежать обжатия.
Действия при недостатке тягового усилия буровой установки
При недостатке тягового усилия можно использовать доталкиватель, уменьшить скорость протяжки или предпринять дополнительные меры, такие как бурение параллельной скважины.
Калькулятор ГНБ онлайн в телеграмм
Калькулятор ГНБ онлайн в телеграмм