СП 42-101-2003 Общие положения по проектированию и строи­тельству газораспределительных систем ч. 3 - Расчеты геометрических параметров пилотной скважины

СП 42-101-2003

Расчеты геометрических параметров пилотной скважины

Л.2.2 Расстояние Д. от лафета бурильной установки до точки входа буровой головки в землю (точки забуривания) во входном при­ямке (рисунок Л.2) определяется по фор­муле

(4)

где L_s - расстояние по горизонтали от лафета буровой установки до точки входа буровой головки в землю во вход­ном приямке, м;

D_s - глубина точки входа бура в землю во входном приямке (определяется проектом), м;

а, - угол входа бура в землю (угол забу­ривания) (характеристика буровой установки), град.

Л.2.3 Радиус кривизны пилотной скважи­ны Л, при забуривании (рисунок Л.1) опреде­ляется при переходе от максимального угла при забуривании к нулевому на максимальной глу­бине (пилотная скважина выполняется по плав­ной дуге) и по формуле

где /?, - радиус кривизны пилотной скважи­ны при забуривании, м; Z)j - заглубление пилотной скважины от точки забуривания (определяется проектом).

Длина пилотной скважины /, при переходе от максимального угла при забуривании к пу­левому углу (рисунки Л.1, Л.2) рассчитывает­ся по формуле

(6)

где /, - расчетная длина пилотной скважи­ны от точки забуривания до точки максимального заглубления (от точ­ки М до точки /1,), м. Л.2.4 Количество буровых штанг «,, необ­ходимое для выполнения пилотной скважины длиной /,, определяется по формуле

где /,

(7)

где /_ш - длина одной штанги;

л, - количество буровых штанг, необхо­димое для бурения пилотной сква­жины ДЛИНОЙ /!.

Рисунок Л.2 - Схема забуривания пилотной скважины

Рисунок Л.З - Схема перехода пилотной скважины от максимального угла забуривания к нулевому углу

СП 42-101-2003

Л.2.5 Величина изменения текущего угла Да, на каждой штанге при выполнении пилотной сква­жины на длине l₁, рассчитывается по формуле

Δα₁ = α₁/n₁(8)

где Δα₁ - изменение угла на каждой штанге.

Л.2.6 Для упрощенных расчетов величины заглубления буровой головки в земле при пе­реходе от максимального угла при забуривании (рисунки Л.2, Л.З) к нулевому при горизон­тальном положении буровой головки необхо­димо определить средний расчетный текущий угол Δα_{1-i (расч)} по формуле

Δα_1-i (расч) =(Δα₁ - Δα_i)/2

где Δα_{1-i(расч)}- средний расчетный текущий угол

для вычислений;

α_i- текущий угол (в пределах от α₁ при забуривании до 0°), рассчи­тывается по формуле

α_i = α₁ - i Δα₁ (10),

где i- текущее число штанг, необходи­мое для проходки пилотной сква­жины длиной l₁(i = 1; 2; 3,..., n). Л.2.7 Расчет текущего заглубления пилот­ной скважины D_1-i (рисунки Л.2, Л.З)

D_{1-i =} l_1-i(pacч), (11)

где l_{1- i} - текущая длина пилотной скважи­ны (от 0 до l₁);

α_{1-i (расч)} - средний текущий расчетный угол. На рисунке Л.З графически показаны:

- текущая длина пилотной скважины: l_i = l_1-1; l_1-2; l_1-3, ...l₁;

- текущее заглубление пилотной скважины: Di = D_1-1; D_1-2; D_1-3, ..., D₁.

При этом расчет текущего заглубления на выходе газопровода (на длине l₂) выполняется аналогично расчету на входе (на длине l₁).

Л.2.8 Радиус кривизны пилотной скважи­ны R₂ на выходе пилотной скважины из грунта (рисунок Л.1) рассчитывается по формуле

R₂ = D₂/1- соsα₂

где R₂ - радиус кривизны пилотной скважи­ны на выходе, м;

α₂ - угол на выходе, град;

D₂ - заглубление пилотной скважины на выходе, определяется по формуле

D₂ = D₂ - h₂, (13)

где h₂ - перепад по высоте точки выхода пи­лотной скважины относительно точ­ки забуривания, м.

Л.2.9 Длина пилотной скважины l₂ при пе­реходе от нулевого угла на максимальной глубине к углу на выходе в выходном приямке (рисунок Л.1) определяется по формуле

L₂ = 2πR₂α2/360

где l₂ - теоретическая длина пилотной сква­жины от точки максимальной глуби­ны до точки выхода в выходном при­ямке (от точки А₂ до точки Н), м. Л.2.10 Общая длина пилотной скважины l

от точки входа до точки выхода (рисунок Л.1)

состоит из:

l = l₁ + l_пр + l₂ ,

где l_пр - длина прямолинейного участка;

l _пр- общая длина пилотной скважины от точки входа до точки выхода (от точ­ки М до точки Я).

Рисунок Л.4- Расчетные параметры пилотной скважины

СП 42-101-2003

При наличии нескольких прямолинейных и криволинейных участков общую длину пилотной скважины рассчитывают по формуле

L = l₁+l_1пр+ l_1кр+ l_2пр + l_2кр + l_3пр + ...+ l₂ (16)

где l_1пр; l_1кр; - длины различных прямолиней-

l₂ ; l_2кр; l_Зпр ных и криволинейных участков.

Л.2.11 Длина пилотной скважины в плане L, от точки входа в грунт до точки максималь­ного заглубления (рисунок Л.1) определяется по формуле

(17)

где L, - длина пилотной скважины в

плане от точки М до точки А₁'.

Л.2.12 Длина пилотной скважины в плане

L₂ от точки максимального заглубления до точки

выхода из земли определяется по формуле

(18)

где L₂ - длина пилотной скважины в

плане от точки А₂' до точки Н.

Л.2.13 Общая длина пилотной скважины в

плане L от точки забуривания до точки выхода

пилотной скважины из земли состоит из

(19)

где L - длина прямолинейного участ­ка в плане;

L - общая длина пилотной скважи­ны в плане от точки М до точ­ки Н.

При наличии нескольких прямолинейных и криволинейных участков длину трассы рассчи­тывают по формуле

(20)

где L_1np, L_1Kp, L_2np,- длины конкретных кри-

L_3кр L_3пр и т. д. волинейных и прямоли­нейных участков пилот­ной скважины в плане.

По результатам расчетов параметров трас­сы газопровода оформляют профиль бурения (форма Г) и карту бурения (форма Д).

Л.2.14 Для расчета тяговых усилий при го­ризонтальном направленном бурении необхо­димо определить общий теоретический радиус кривизны бурового канала (рисунок Л.1):

а) для простых трасс, выполненных по плавной дуге, общий теоретический радиус равен фактическому радиусу кривизны буро­вого канала и рассчитывается по формуле

(21)

б) для сложных трасс за радиус кривизны пилотной скважины принимают радиус впи­санной окружности, наиболее приближенной к проектному профилю пилотной скважины, который рассчитывают по формуле (рисунок Л.1)

(22)

Л.2.15 Длина плети газопровода, необходи­мая (и достаточная) для протаскивания, опре­деляется по формуле

(23)

где l_г - длина трубы прокладываемого газо­провода, м;

l - расчетная длина, м; 8 - отклонение фактической длины бу­рового канала от расчетного разме­ра: 10-20 % для газопровода из по­лиэтиленовых труб, 3-5 % для сталь­ного газопровода, м; а - участки газопровода вне бурового ка­нала: 1,5-2,5 м, м.

Л.2.16 Объем грунта V_T, удаляемого из сква­жины, определяется по формуле

(24)

где d - диаметр бурового канала (пилотной

скважины), м;

l - теоретическая длина бурового кана­ла, м.

Л.2.17 Потребность в буровом растворе V',, необходимом для качественного бурения, за­висит от типа грунта и колеблется в значитель­ных пределах. В среднем для того, чтобы вывести из скважины на поверхность один объем грунта, требуются 3-5 объемов бурового раствора (для сыпучего песка - 6-10 объемов).

Л.2.18 Минимальное время t_min бурения пилотной скважины (бурового канала) состав­ляет

t_{min =} V_p /Q_ж

где V - объем бурового раствора, который необходим для качественного буре­ния, л;

(2_Ж - производительность насоса буриль­ной установки, л/мин (характерис­тика бурильной установки).

121

СП 42-101-2003

Л.2.19 Максимальная скорость бурения v_max

v_max =l/ t_min (26)