Особенности расчета параметров трубопровода, прокладываемого методом наклонно-направленного бурения

В настоящее время длины строящихся переходов трубопроводов методом ННБ имеютзначительную величину (до 2,5 км), а геологические условия строительства на территории Российской Федерации представлены от благоприятных (для ННБ) глин Астраханской области до труднопроходимых песчаных плывунов Тюменской области и плотных песчани­ ков Дальнего Востока. Вследствие чего в процессе строительства подобных пе­ реходов в стенке протаскиваемой трубы могут возникнуть строительные напря­ жения (растягивающие, сжимающие, изгибающие), значительно превышаю­ щие напряжения от будущих эксплуата­ ционных нагрузок (рабочее давление, температурный перепад и т.д.). Для определения нагрузок и напря­ жений, возникающих в теле трубы при протаскивании, в настоящее время при­ меняются в основном две методики:

•    согласно СП 42-101-2003 «Общие поло­ жения по проектированию и строитель­ ству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб»;

•    согласно Руководству по техническо­ му проектированию Комитета трубопро­ водных исследований Американской газовой ассоциации - «Прокладка тру­ бопроводов методом горизонтально- направленного бурения».
Наиболее приближенные к практиче ским данным величины нагрузок дает расчет по алгоритму Комитета трубо­ проводных исследований Американской газовой ассоциации, но также имеет ряд недочетов.

Согласно действующей на территории Российской Федерации нормативно- технической документации для строи­ тельства перехода должна применяться буровая установка, обеспечивающая тяговое усилие с коэффициентом за­ паса по тяговому усилию равным 1,5-2,0.

Это приводит к тому, что на этапе рас­ чета параметров трубопровода (толщи­ ны стенки, класса прочности стали) по строительным нагрузкам используется величина в 1,5 - 2,0 раза меньше той, ко­ торая в реальных условиях строитель­ ства может быть приложена к дюкеру при протаскивании в случае возникно­ вения внештатных ситуаций (прихват дюкера, обвал стенок скважины и т.д.). Таким образом, задача определения параметров трубопровода сводится к комплексной циклической задаче. Решение комплексной задачи опреде­ ления параметров трубопровода целе­ сообразно проводить с использованием ЭВМ по алгоритму, блок - схема которого представлена на рисунке 1, где:

D - диаметр трубопровода; Р - рабочее давление; Kt - категория трубопровода; S - сейсмическая активность террито­ рии;

Кг - коррозионная агрессивность про­дукта;

dT - температурный перепад; L - длина скважины ННБ; Dr - диаметр скважины (диаметр ко­ нечного расширения); Н - перепад высот по скважине; R - радиус криволинейных участков скважины (не менее радиуса есте­ ственного изгиба трубопровода, рас­ считанного по эксплуатационным на­ грузкам);

G - характеристики грунтов по сква­ жине (физико-механические характе­ ристики грунтов);

Ro - плотность бурового раствора в скважине (представленного смесью разработанной породы и глинистым раствором);

Ттах, Мтах - тяговое усилие и крутя­ щий момент буровой установки; Т_к (к=1„2) - расчетная (промежуточная) толщина стенки трубы; R_k ( k =1..2) - расчетный (промежуточ­ ный) допустимый радиус изгиба тру­ бы;

К_к (к=1..2) - расчетный (промежуточ­ ный) класс прочности стали; Т, R , К - окончательные толщина стенки, i допустимый радиус изгиба, класс проч­ ности стали соответственно.

РЕЗУЛЬТАТ РАСЧЕТА ПО ДАННОМУ АЛГОРИТМУ ПОЗВОЛЯЕТ:

•   в случае превышения расчетных на пряжений по строительным нагрузкам над расчетными напряжениями по экс­ плуатационным нагрузкам принять окон­ чательные значения больших величин
для выбора параметров трубопровода, а затем получить искомые характеристики применяемой для строительства трубы;

•   постановка обратной задачи дает воз­ можность, зная параметры трубопровода, определить допустимые геометрические параметры скважины ННБ в заданных геологических условиях;

•   значительно снизить вероятность воз­ никновения аварии (риска) при строи­ тельстве перехода методом ННБ, связан­ ной с повреждением основного металла трубопровода при протаскивании.