Na czym polegają poszczególne etapy horyzontalnych przewiertów sterowanych?

Horyzontalne przewierty sterowane to innowacyjna technika umożliwiająca wykonywanie instalacji pod różnego rodzaju przeszkodami. Dzięki technologii sterowania głowicą wiercącą możliwa jest przykładowo bezwykopowa naprawa rur, poprowadzenie wodociągów pod torami tramwajowymi czy gazociągu pod ciekami wodnymi, całkowicie bezkolizyjnie z istniejącą infrastrukturą. Jest to metoda przyczyniająca się do ochrony środowiska, gdyż pozwala uniknąć dewastacji obszarów wartościowych pod względem przyrodniczym.

Jak przebiegają prace, wykonywane podczas horyzontalnych przewiertów sterowanych? Najogólniej można je podzielić na trzy etapy: wiercenie pilotażowe, rozwiercanie i wciąganie rurociągu.
W niniejszym artykule omówimy bardziej szczegółowo poszczególne fazy tej nowoczesnej technologii bezwykopowej.

Etap 1. Wiercenie pilotażowe

Horyzontalne przewierty sterowane rozpoczynają się z powierzchni gruntu od wiercenia pilotażowego. Odpowiedni zestaw wiertniczy dobierany jest do warunków geologicznych oraz stopnia trudności prac, przy jednoczesnym dążeniu do optymalizowania kosztów ich wykonania. W przypadku urabiania hydromonitorowego stosuje się najczęściej płytkę sterującą. Jeśli zaistnieje konieczność kruszenia struktury przewiercanej warstwy, wykorzystuje się świder gryzowy.

Wiercenia pilotażowe przeprowadza się we wcześniej zaplanowanym punkcie ukośnie w dół, pod tzw. kątem wejścia. Po osiągnięciu właściwej głębokości zmienia się kierunek drążenia na możliwie jak najbardziej poziomy. Przewierty uskutecznia się za pomocą specjalnej głowicy sterującej, prowadzonej żerdziami wiertnicy do punktu wyjścia, wyznaczonego w projekcie.

Pilotażowa głowica wiercąca wyposażona jest w sondę nadawczą. Dzięki niej możliwa jest dokładna lokalizacja głowicy oraz sterowanie kierunkiem przewiertu pod ziemią. Przyrząd dostarcza informacji o kącie nachylenia głowicy względem poziomu, jej głębokości w stosunku do powierzchni oraz kącie obrotu sondy.
Wielkość głowicy pilotażowej zależy od gruntu. Im bardziej jest on miękki, tym większa musi być średnica urządzenia. W trakcie drążenia otworu pilotażowego wciska się w podłoże połączone ze sobą żerdzie wiertnicze. Przekazują one ruch posuwisty i obrotowy między maszyną a głowicą wiercącą. Jednocześnie przesuwają pod ciśnieniem płuczkę bentonitową ze zbiorników do dysz głowicy. Płuczka jest mieszaniną wody oraz bentonitu. Stabilizuje ona otwór wiertniczy i obniża współczynnik tarcia. Ponadto schładza oraz oczyszcza narzędzie wiertnicze, a także wynosi urobek powstający podczas wiercenia otworu.

Przez równoczesne wciskanie w podłoże i obracanie głowicy sterującej uzyskuje się prostoliniową trajektorię przewiertów. Gdy głowica podczas wciskania nie jest obracana, powoduje to skręt w kierunku zależnym od jej położenia.

Etap 2. Poszerzanie otworu, czyli rozwiercanie

Kolejna faza przewiertów horyzontalnych polega na poszerzaniu wykonanego otworu pilotażowego. Ma to na celu umożliwienie zainstalowania w danym miejscu rury o wymaganej średnicy.

W miejscu wyjścia z gruntu, uzyskanego w efekcie wiercenia pilotażowego, do żerdzi montowana jest głowica rozwierająca. Do niej z kolei podczepiona zostaje rura, która wraz z obrotami rozwiertaka wciągana jest po trasie pilotażowej w głąb podłoża.

Różnego rodzaju poszerzacze stosowane na tym etapie prac urabiają grunt do średnicy większej o 20-50% od przekroju rury instalowanej w otworze. Wartości te zależą od warunków geologicznych danego miejsca robót, a rozwiercanie może być jedno- lub wielokrotne.
Prace realizowane są przy ciągłym podawaniu płuczki bentonitowej.

Etap 3. Wciąganie rury przewodowej do otworu w gruncie

W ostatniej części przewiertów sterowanych dochodzi do wciągnięcia rury przewodowej do poszerzonego w poprzedniej fazie otworu.

Przed głowicą do wciągania rur instaluje się rozwiertak, który na etapie wciągania dodatkowo rozwierca otwór. Do niego mocowany jest tzw. krętlik, zapobiegający obracaniu się rurociągu. Tuż za nim znajduje się zgrzany rurociąg bądź wiązka kabli o długości odpowiadającej odcinkowi przewiertu. Rury zostają wciągnięte w poszerzony otwór pilotażowy w efekcie jednostajnego obrotowego ruchu powrotnego.

Rura przewodowa połączona jest z rurami płuczkowymi. Płuczka wiertnicza usuwa urobek i minimalizuje tarcie pomiędzy rurą a ścianą otworu wiertniczego, co ułatwiają dodatki polimerowe. W ten sposób redukuje się siły osiowe oraz styczne i usprawnia umieszczenie rury w otworze.  Aby niwelować siły tarcia, poza podawaniem płuczki bentonitowej stosuje się także podwieszanie rurociągów, umieszczanie ich na prowadnicach rolkowych oraz napełnianie cieczą w trakcie wciągania, aby je balastować.

RProces kończy się po przeciągnięciu rury lub rurociągu do punktu, w którym rozpoczął się przewiert pilotażowy.