Вопрос
Метод горизонтального направленного бурения (ГНБ) широко применяется для бестраншейной прокладки трубопроводов под дорогами, реками, железнодорожными путями и в стеснённых городских условиях. Ключевой компонент технологии — бентонитовый буровой раствор, который выполняет сразу несколько функций: стабилизация стенок скважины, вынос выбуренной породы, охлаждение и смазка бурового инструмента, снижение трения при протяжке трубы. Как подобрать состав бентонитового раствора и рассчитать его расход для проекта ГНБ?
Краткий ответ
Бентонитовый раствор для ГНБ готовится на основе натриевого бентонита с добавками полимеров:
- Состав: бентонит 25–50 кг/м³ воды + полимерные добавки (полианионная целлюлоза PAC 0,5–2 кг/м³, ксантановая камедь 0,2–0,8 кг/м³) — для повышения вязкости и снижения водоотдачи;
- Параметры раствора: плотность 1,02–1,10 г/см³, вязкость 40–60 сек (по воронке Марша), водоотдача ≤ 12 см³/30 мин (по API);
- Расход: 0,5–1,5 м³ на 1 пог.м бурения (зависит от диаметра скважины, типа грунта и длины перехода).
Полный ответ
1. Функции бентонитового раствора при ГНБ
| Функция | Механизм | Требование |
|---|---|---|
| Стабилизация стенок | Бентонит формирует глинистую корку на стенках скважины (фильтрационная корка 1–3 мм), предотвращая обрушение | Водоотдача ≤ 12 см³/30 мин |
| Вынос шлама | Вязкий раствор транспортирует частицы выбуренной породы на поверхность | Вязкость ≥ 40 сек по Маршу |
| Смазка и охлаждение | Снижает трение буровой головки и штанг о породу, отводит тепло | Плотность 1,02–1,10 г/см³ |
2. Расчёт расхода раствора
Vр-ра = (π × D² / 4) × L × Kпот + Vциркгде D — диаметр пилотной скважины (м), L — длина перехода (м), Kпот = 2–3 (коэффициент поглощения в грунте), Vцирк — объём циркуляционной системы (5–15 м³).
Пример: пилотная скважина Ø90 мм, длина 100 м, песчаный грунт (Kпот = 3): V = (3,14 × 0,09² / 4) × 100 × 3 + 5 = 0,00636 × 100 × 3 + 5 = 1,91 + 5 = 6,9 м³.
3. Нормативная база ГНБ
СП 45.13330.2017 (Земляные сооружения) — раздел по подземным проходкам. СП 42.13330.2016 (Градостроительство) — требования к прокладке инженерных сетей. Для бентонитовых растворов — ГОСТ 25796.1-83 (Глинопорошки для буровых растворов).
Заключение
Бентонитовый раствор — обязательный компонент ГНБ, обеспечивающий стабилизацию скважины и транспортировку шлама. Расход — 0,5–1,5 м³/пог.м в зависимости от грунта. Приготовление и контроль параметров раствора — по стандарту API.
Список литературы и нормативных документов
- СП 45.13330.2017 «Земляные сооружения, основания и фундаменты»;
- СП 42.13330.2016 «Градостроительство. Планировка и застройка»;
- ГОСТ 25796.1-83 «Глинопорошки для буровых растворов».
ПОДЕЛИТЬСЯ