Горизонтально-направленное бурение – интуитивно понятное средство геологической съемки

Технология горизонтально-направленного бурения сочетает в себе традиционную технологию керна геологической съемки с технологией горизонтально-направленного бурения, дополнен технологией испытаний в скважине, которые могут интуитивно и точно понимать неблагоприятные геологические условия перед головкой туннеля. В настоящее время, Эта технология была применена при геологическом обследовании туннелей в стране и за рубежом, Но у него есть и недостатки, такие как влияние на технологию строительства тоннеля, невозможность предвидеть некоторые мелкие неисправности и крупные проникающие швы, и трудности бурения разрушенных горных пород.
Технология горизонтально-направленного бурения зародилась в нефтяной промышленности и широко используется при строительстве коммунальных трубопроводов и нефте- и газопроводов. Первый в мире проект по прокладке трубопровода горизонтально-направленного бурения появился в 1971. в 1988, Впервые успешно реализовано строительство перехода трубопровода горизонтально-направленного бурения порода-пласт. Технология горизонтально-направленного бурения сочетает в себе традиционную технологию керна геологической съемки с технологией горизонтально-направленного бурения, дополнен технологией испытаний в скважине, которые могут интуитивно и точно понимать неблагоприятные геологические условия перед головкой туннеля.
В настоящее время, Применена технология горизонтально-направленного бурения зарубежных горных пород при исследовании месторождений, Проектирование траектории рулевого управления, Выемка грунта с рулевым отверстием, Метод рулевого управления и буровое оборудование. Китай поздно внедрил технологию горизонтально-направленного бурения, И в последние годы она быстро совершенствуется в теоретических исследованиях и исследованиях и разработках оборудования, а отечественные установки горизонтально-направленного бурения вышли на передовой уровень зарубежных стран.

1. Обзор технологии горизонтально-направленного бурения

Применение технологии горизонтально-направленного бурения в тоннелестроении заключается в бурении горизонтальной исследовательской скважины, параллельной проектной оси тоннеля, и провести отбор керна, Грп, Комплексный каротаж и внутрискважинное телевидение и другие сопутствующие испытания в скважине, использование комплексных методов тестирования Он может точно разделить литологические изменения окружающей породы на проектной оси тоннеля, Диапазон распределения зоны трещиноватости, и состояние потока воды в тоннеле, чтобы реализовать геологический прогноз окружающих пород тоннеля. Технология в основном включает в себя пять основных технологий: сверление, Отбор керна, рулевой, Измерение во время бурения, и комплексное ведение журнала.
(1) Технология бурения. Горизонтально-направленное бурение в основном основано на комплексном бурении, А конкретный интервал отбора керна определяется в соответствии с геологическим проектом и условиями работы. Комплексное бурение в основном основано на мощности забоя скважины (Винтовой сверлильный инструмент) Сверло с приводным роликовым долотом для комбинированного сверления. Для особо твердых форм, Используйте кнопку “Турбобуровой инструмент для привода алмазного долота” Комбинированное бурение, Использование высокоскоростных характеристик турбобурового инструмента для эффективного дробления горных пород; или с помощью команды “Шуруповерт дрель + Гидравлический молот” Комбинированное сверление «два в одном» для увеличения ударной нагрузки, повышение эффективности дробления горных пород.
(2) Технология отбора керна. Технология отбора керна может быть разделена на канатный керн и керн бурения. Канатный керн означает, что когда сердечник заполнен внутренней трубой, Внутренняя труба вынимается из бурильной трубы с помощью канатного спасательного устройства без подъема бура для получения керна. Канатный отбор керна широко используется из-за его значительных преимуществ, таких как высокая эффективность бурения, Высокий уровень внедрения ядра, низкая трудоемкость,, и низкая стоимость бурения. Когда сверло достигает точки керна, Все буровые инструменты в скважине полностью подняты, заменены инструментами колонкового бурения, и просверлено для колонкового бурения. После того, как ядро будет готово, снова вынимаем все буровые инструменты в скважине Когда он выйдет на поверхность, Он заменяется на долото направленного бурения для продолжения наклонно-направленного бурения, и так далее, до тех пор, пока не будут завершены все планы отбора керна.
(3) Технология ориентации. Установка горизонтально-направленного бурения получает и регулирует информацию об угле наклона бурового инструмента в режиме реального времени с помощью ручной магнитно-навигационной системы управления наклонно-направленным бурением (беспроволочный) и проводная система рулевого управления для измерения во время бурения, включая глубину, окунать, азимут и угол наклона поверхности инструмента, Др., и может быть основан на этой информации об ориентации и угле управления поступательным направлением бурового инструмента в режиме реального времени, чтобы гарантировать, что буровой инструмент пробурен и обследован вдоль оси тоннеля.
(4) Измерение во время бурения. Измерение информации о параметрах, близких к битам, с помощью датчиков: Данные о направлении (Угол наклона, угол по азимуту, Угол торца инструмента), Характеристика пласта (Гамма-излучение, Каротаж удельного сопротивления), Параметры бурения (Забойное давление, крутящий момент, скорость), и т.д.. , Использование скважинного передатчика для отправки сигнала на поверхность по каналу сигнальной телеметрии (Метод жесткой проволоки, Метод электромагнитных волн, Импульсный метод бурового раствора) для измерения параметров во время сверления.
(5) Комплексное ведение журнала. После завершения отбора каждого керна, Испытание методом гидроразрыва пласта проводится с использованием скважины для отбора керна для измерения величины и направления внутрипластового напряжения. После того, как исследовательская скважина пробурена на проектную глубину скважины, Бур поднимается и устанавливается без каротажного инструмента для хранения кабеля, и литология, Температура отверстия, плотность, проницаемость, и содержание воды в окружающих породах скважины измеряются с помощью звуковых волн, Естественное гамма-излучение, удельное сопротивление, и т.д.. И другие параметры для тестирования. Он также может установить в скважине оборудование для обнаружения видео, хранящееся в батарее, для определения литологии в скважине.

2. Анализ адаптивности технологии горизонтально-направленного бурения

В сложных геологических условиях, Дальность обнаружения и точность данных традиционной технологии геологического прогнозирования для тоннелей не соответствует требованиям безопасности строительства. Основан на технологии горизонтально-направленного бурения, Миниатюрные буровые установки могут быть использованы для проведения расширенного геологического прогноза горизонтально-направленного бурения в зоне аварийной стоянки тоннелей, что дополняет технические ограничения традиционных расширенных геологических прогнозов, не влияя на нормальные условия строительства тоннелей.
Технология горизонтально-направленного бурения позволяет точно исследовать окружающую породу тоннеля в деталях, что в основном отражается в следующих аспектах:
(1) Установление корреляции между параметрами горизонтально-направленного бурения и вмещающей породой скважины, изучить взаимосвязь между породоразрушающим механизмом бурового долота и прочностью вмещающей породы тоннеля, и обеспечить реальную и надежную поддержку данных для строительства и земляных работ.
(2) Сочетание традиционной технологии геологического исследования и отбора керна с технологией горизонтально-направленного бурения для получения прерывистого отбора керна, Основные физические испытания, такие как прочность сердечника на сжатие, детальный анализ основных физических характеристик литологии вдоль тоннеля, и окружающая порода тоннеля Классификация обеспечивает точные литологические параметры.
(3) Литология окружающих пород в горизонтальной разведочной скважине классифицируется с помощью испытания на растрескивание по давлению воды, звуковая волна, Натуральная гамма, удельное сопротивление, и внутрискважинного телевидения в комплексной технологии каротажа, и характеристики напряжений, Температура, плотность, проницаемость, Степень развития трещины, и т.д.. оцениваются.
Технология горизонтально-направленного бурения оказывает определенное влияние на строительство тоннелей:
(1) Бурение исследовательских скважин в забое тоннеля позволяет непосредственно и точно понять геологические условия окружающей породы перед, Но это серьезно повлияет на строительство буровзрывного тоннеля, и трудно адаптироваться к работе тоннеля в забое тоннеля, что требует длительного периода строительства. Рабочее время серьезно влияет на эффективность строительства;
(2) Бурение геодезических скважин параллельно проектной оси тоннеля в поперечных проходах тоннеля, полосы аварийной парковки и другие места мало влияют на строительство тоннеля.
В то же время, Технология горизонтально-направленного бурения также имеет определенные ограничения:
(1) В сложных геологических условиях прогнозный эффект слабый, И трудно предугадать мелкие разломы и большие проникающие швы перед забоем тоннеля, особенно конструкционная плоскость, параллельная оси тоннеля;
(2) Легко застрять в разбитой горной массе, Скорость сверления медленная, и существует риск обрушения скважины;
(3) Технологии сверхдальнего горизонтально-направленного бурения, Непрерывный отбор керна, Глубокозабитая геологическая высокоточная система позиционирования бурения, и рулевое управление все еще нуждаются в дальнейших исследованиях.
С точки зрения технической экономии, На экономичность технологии горизонтально-направленного бурения влияют такие комплексные факторы, как условия бурения, Геологические условия, Возможности оборудования, Скорость отснятого материала, Основные требования, Эффективность полевых испытаний и каротажа, и скорость строительства тоннелей. За счет подбора оборудования и оптимизации плана бурения, Может быть достигнуто разумное соответствие эффективности бурения и стоимости строительства.

3. Состояние применения технологии горизонтально-направленного бурения

В последние годы, Технология горизонтально-направленного бурения исследована и применяется в области геологоразведки.
➤В 2013, Сианьский научно-исследовательский институт угольной научно-промышленной группы Китая завершил бурение скважины диаметром 78,5 мм и окончательной глубиной скважины 401,8 мм на золотом руднике округа Тайбай, Баоцзи, Шэньси, Использование ZDY1000G полностью гидравлической высокоскоростной буровой установки и инструмента для колонкового бурения с туннельным канатом диаметром 75 мм. Испытание горизонтального колонкового бурения на месте в Китае является рекордом глубины горизонтального канатного колонкового бурения в Китае на тот момент;
➤В октябре 2019, во время разведки и бурения тоннеля Чада на участке Лолун Сычуань-Тибетской железной дороги, Северо-Западный завод цветных металлов 713 команда использовала портативную буровую установку XDQ-1200 компании Shaanxi West Exploration Geological Equipment Co., ООО. проведение работ по горизонтальному опережающему геологическому прогнозному бурению, диаметром 75мм и конечным Глубина скважины 750,5м, Установление отечественного рекорда глубины горизонтального бурения переносными буровыми установками.
➤В январе 4, 2020, Золотая Алмазная Компания Команды 402 Сычуаньского бюро по добыче полезных ископаемых успешно завершил 903,28 м (75мм диаметр) Горизонтальное колонковое бурение при обследовании тоннеля на юго-западе, создание рекорда аналогичных глубин бурения в отечественных инженерных изысканиях.
➤В мае 30, 2020, Shaanxi Zhongke Trenchless Technology Co., ООО. внедрена технология горизонтально-направленного бурения с прерывистым отбором керна в проекте тоннеля Тянь-Шань Шэнли скоростной автомагистрали Увэй;, и успешно извлек керн зоны разлома Боа на высоте 1900 м, с окончательным уровнем скважины Длина бурения 2271м, Снова устанавливаем новый рекорд.
➤Зарубежные страны, Управление водных ресурсов штата Массачусетс (МВРА) Применена система наклонно-направленного колонкового бурения для тоннеля городского метрополитена протяженностью 28,3 км в самой сложной геологической части, с помощью скважины длиной 533 м под углом 30 градусов от земли. Согните скважину в горизонтальное положение и возьмите керн параллельно верху тоннеля глубиной 63 м. Керн используется для прогнозирования геологических условий тоннеля.
На новом участке Сычуань-Тибетской железной дороги от Яаня до Линьчжи имеется большое количество тоннелей, и геологическая среда сложная, Риски безопасности при строительстве тоннелей относительно высоки. Сочетание традиционной технологии геологической разведки керна с технологией горизонтально-направленного бурения, дополнен технологией испытаний в скважине, может интуитивно и точно понимать неблагоприятные геологические условия перед забоем тоннеля в определенной степени.