Riktningstråkigt

Riktningsborrning , även kallad horisontell riktningsborrning ( HDD ), är en minimal slaggrävningsfri metod för att installera underjordiska verktyg som rör, ledningar eller kablar i en relativt grund båge eller radie längs en föreskriven underjordisk bana med hjälp av en ytlanserad borrning rigg. Riktningsborrning erbjuder betydande miljöfördelar jämfört med traditionella klipp- och täckrörlednings-/nyttoinstallationer. Tekniken används rutinmässigt när konventionell grävning eller schaktning inte är praktiskt eller när minimal ytstörning krävs.

Även om de ofta används omväxlande, är termerna riktningsborrning och horisontell riktningsborrning distinkta genom att de förmedlar en annan känsla av skala. Termen "riktad borrning" eller "borrning" är i allmänhet reserverad för borriggar av mini/liten storlek, hål med liten diameter och korsningslängder i form av hundratals fot. Generellt är termen horisontell riktningsborrning (HDD) avsedd att beskriva borriggar med stora/maxstorlekar, hål med stor diameter och korsningslängder i termer av tusentals fot. Riktningsborrning och hårddisk liknar i vissa avseenden riktningsborrning förknippad med oljeindustrin, men en likvärdig jämförelse kan inte göras eftersom procedurerna fyller markant olika funktioner. Riktningsborrning kan användas med olika rörmaterial såsom PVC , polyeten , polypropen , segjärn och stål förutsatt att rörets egenskaper (väggtjocklek och materialhållfasthet) gör att det både kan installeras och drivas (om tillämpligt) under acceptabla spänningsgränser .

Riktningsborrning/HDD utförs i allmänhet i tre huvudsakliga faser. Först borras ett pilothål med liten diameter längs en riktningsbana från en ytpunkt till en annan. Därefter förstoras hålet som skapas under pilothålsborrning till en diameter som kommer att underlätta installationen av den önskade rörledningen. Slutligen dras rörledningen in i det förstorade hålet, vilket skapar ett kontinuerligt segment av rör under jord som endast är exponerat vid de två initiala ändpunkterna. Riktningsborrning kan användas för att korsa valfritt antal ythinder inklusive vägbanor, järnvägar, våtmarker och vattendrag av varierande storlek/djup.

Processen är lämplig för en mängd olika jordförhållanden inklusive lera, silt, sand och sten. Problematiska markförhållanden inkluderar hög spannmålshalt i form av grovt grus, kullerstenar och stenblock. Andra underjordiska förhållanden som kan påverka genomförbarheten av riktad borrning inkluderar överdriven bergstyrka och nötningsförmåga, dålig bergkvalitet och berg som uppvisar karstegenskaper .

Utrustning

Liten hårddisk borrigg

Maxistor borrigg

Typisk maxstor HDD Rrig-spridning (ungefär 50 000 sq ft.)

Utrustningen som används vid riktningsborrning beror på längden på den (föreslagna) korsningen, röregenskaperna (för den som ska installeras) och de (förväntade) underjordiska förhållandena.

För längre och mer utmanande korsningar kan traktorsläpmonterade borrar med kapacitet för 1 320 000 lbs (dragkraft/dragkraft) och 150 000 ft-lbs (rotationskraft) användas [600 ton - 204 000 NM ]. Dessa enheter används tillsammans med en borrvätskeåtervinnare , högvolympump eller pumpar, en grävmaskin (eller jämförbar utrustning för hantering av borrrör), tillsammans med ett sortiment av annan extra utrustning (t.ex. vattentankar, sopbehållare, etc.) underlätta typiska operationer.

För mindre hål finns proportionellt mindre och mer portabel utrustning tillgänglig. Dessa enheter kan vara kapabla till allt från 5 000 lbs till 100 000 lbs dragkraft/skjutkraft och kan användas för att spänna mellan en huskällare till ett närliggande delat vattenrör. Vätskeutsläpp i samband med mindre hål är också proportionellt mindre. I många fall kräver mindre borrhål inte användning av borrvätska, bara vatten, och i ännu mindre betydande borrningar inga fluider alls.

Verktyg, som i den mekaniska apparatur som är installerad på borrsträngen för att utföra operationer, finns i ett stort antal olika former och storlekar. Riktningsborrverktyg inkluderar sviten av borrkronor eller borrhuvuden som används under pilothålsoperationer, brotschar och hålöppnare som används för hålförstoring och svabbverktyg som används för hålkonditionering och tillbakadragning. Verktyg avsedda att navigera i berg eller tuffare formationer kan använda volframkarbidlegeringar eller polykristallin diamant (PCD). Däremot kan verktyg som är avsedda att navigera i mjuka jordar begränsas till stål med hög kolhalt (fräst till önskad form och storlek). Metodiken för avancemang varierar också något mellan jord- och bergskorsningar. Förbättring av verktyg i lös ocementerad jord sker till stor del genom hydraulisk schaktning. Det vill säga att jorden skärs och eller tas bort under påverkan av högtrycksvätska. Inom bergformationer pågår fortfarande hydraulisk schaktning till viss del (evakueringsavfall) men lejonparten av att skära och bryta upp material beror på mekaniskt arbete som görs av själva verktyget.

Metod

Riktningsborrning används för att installera infrastruktur såsom telekom- och kraftledningar, vattenledningar, avloppsledningar, gasledningar, oljeledningar, produktrörledningar och miljösaneringshöljen . Den används för att korsa vattenvägar, vägar, strandinflygningar, överbelastade områden, miljökänsliga områden och områden där andra metoder är dyrare eller omöjliga. Den används istället för andra tekniker för att ge mindre trafikstörningar, lägre kostnad, djupare och/eller längre installation, ingen tillträdesgrop, kortare färdigställandetider, riktningsförmåga och miljösäkerhet.

Tekniken har omfattande användning i stadsområden för att utveckla underjordiska verktyg eftersom den hjälper till att undvika omfattande öppna diken. Användningen kräver att operatören har fullständig information om befintliga verktyg så att de kan planera inriktningen för att undvika att skada dessa verktyg. Eftersom okontrollerad borrning kan leda till skador, har olika myndigheter/myndigheter som äger den urbana vägrätten eller kraftverken regler för säker utförande av arbete. För standardisering av teknikerna har olika trenchless teknologi utvecklat riktlinjer för denna teknik.

Bearbeta

Startgrop med pilothål och lite borrvätska i gropen

Processen börjar med mottagningshålet och ingångsgropar. Dessa gropar kommer att tillåta att borrvätskan samlas upp och återvinns för att minska kostnaderna och förhindra avfall. Det första steget borrar ett pilothål på den designade banan, och det andra steget (brottsning) förstorar hålet genom att passera ett större skärverktyg som kallas den bakre brotschen. Brytarens diameter beror på storleken på röret som ska dras tillbaka genom borrhålet. Borraren ökar diametern i enlighet med ledningens ytterdiameter och för att uppnå optimal produktion. Det tredje steget placerar produkten eller foderröret i det förstorade hålet via borrskaftet; den dras bakom brotschen för att möjliggöra centrering av röret i den nybrottade banan.

Horisontell riktningsborrning görs med hjälp av en viskös vätska som kallas borrvätska . Det är en blandning av vatten och vanligtvis bentonit eller polymer som kontinuerligt pumpas till skärhuvudet eller borrkronan för att underlätta avlägsnandet av sticklingar, stabilisera borrhålet, kyla skärhuvudet och smörja produktrörets passage. Borrvätskan skickas in i en maskin som kallas en återvinningsmaskin som tar bort borrspånen och bibehåller vätskans rätta viskositet. Borrvätska håller skäret i suspension för att förhindra att det täpper igen hålet. Ett igensatt hål skapar mottryck på skärhuvudet, vilket bromsar produktionen.

Lokalisering och vägledning

Tomma ledningar läggs av riktningsborrning

Placering och styrning av borrhuvudet är en viktig del av borrningsoperationen, eftersom borrhuvudet ligger under marken under borrning och i de flesta fall inte är synligt från markytan. Okontrollerad eller ostyrd borrning kan leda till betydande förstörelse, som kan elimineras genom att korrekt lokalisera och styra borrhuvudet.

Det finns tre typer av lokaliseringsutrustning för att lokalisera borrhuvudet: övergångslokaliseringssystemet , wire-line lokaliseringssystemet och den gyrostyrda borrningen, där ett komplett tröghetsnavigeringssystem är placerat nära borrhuvudet.

• Walk-over lokaliseringssystem — En sond, eller sändare, bakom borrhuvudet registrerar vinkel, rotation, riktning och temperaturdata. Denna information kodas till en elektromagnetisk signal och överförs genom marken till ytan i ett walk-over-system. Vid ytan placeras en mottagare (vanligtvis en handhållen lokaliseringsanordning ) manuellt över sonden, signalen avkodas och styrriktningarna vidarebefordras till borrmaskinens operatör.
• Ledningslokaliseringssystem — Ledningssystemet är ett magnetiskt styrsystem. Med ett magnetiskt styrsystem (MGS) läser verktyget av lutning och azimut. MGS har också ett sekundärt sätt att verifiera lokaliseringen med hjälp av trådnät som läggs på markytan. Det är det enda systemet som har förmågan att verifiera platsen. Denna information överförs genom tråden som är monterad i borrsträngen. På ytan utför navigatorn i borrhytten de nödvändiga beräkningarna för att bekräfta att parametrarna har uppfyllts. MGS, även utan användning av trådnätet, har varit exakt till över 2 km med en noggrannhet på 2 % på djupet. Operatören av MGS kommunicerar med borraren och guidar honom mot en förutbestämd konstruerad borrbana.
• Gyrobaserat lokaliseringssystem — Det gyrobaserade systemet är helt autonomt och därför ett av de mest exakta systemen där tillräcklig diameter ( 200 mm) är tillgänglig och där långa avstånd (upp till 2 km) måste korsas med minimal avvikelse (mindre än 1 m positionsfel). För närvarande är det faktiska djupet inte verifierbart utan användning av ytspolar, en ytnära transponder eller sond som används i walkover-system.

Alla tre systemen har sina egna fördelar, och ett särskilt system väljs beroende på platskraven.

Se även

• Trenchless teknologi
• Underjordisk pneumatisk borrning

• PR-277-144507-Z01 Installation of Pipelines by Horizontal Directional Drilling, An Engineering Design Guide, utarbetad under sponsring av Pipeline Research Committee vid American Gas Association, 15 april 1995, Reviderad under sponsring av Pipeline Research Council International , Inc., 2015.
•   HDD Design Guideline Task Committee för den tekniska kommittén för trenchless installation of pipelines (TIPS) av Pipeline Division av American Society of Civil Engineers. Rörledningsdesign för installation genom horisontell riktningsborrning - ASCE Manuals and Reports on Engineering Practice (MOP) No. 108: ASCE manual of practice. American Society of Civil Engineers, 2005. Reston, VA. ISBN 978-0-7844-0804-9
•   Skonberg, Eric R. och Tennyson M. Muindi. Rörledningsdesign för installation genom horisontell riktningsborrning - ASCE-manualer och rapporter om teknisk praxis (MOP) nr 108 (2:a upplagan). Reston, Virginia: American Society of Civil Engineers, 2014. ISBN 978-0-784413-50-0
•   ASME, Pipeline Geohazards, Planning, Design, Construction and Operations , andra upplagan av Pipeline Geo-Environmental Design and Geohazard management, NY: American Society of Mechanical Engineers, 2019. ISBN 978-0791861790
•   Willoughby, David (2005). Horisontell riktningsborrning , sid. 1-263. Mcgraw-Hill, New York. ISBN 0-07-145473-X .
•   Kort, Jim (1993). Introduktion till riktnings- och horisontell borrning, sid. 1-222. PennWell Books, Tulsa, Oklahoma. ISBN 0-87814-395-5 .
• v. Hinueber, Edgar (iMAR Navigation) (2006). Mest noggrann borrledning genom dödräkning med optiska gyroskop med hög precision, Proceedings NoDig Conference of Horizontal Directional Drilling, Brisbane 2006.
•   Rizkalla, Moness. Pipeline geo-miljödesign och geohazard management. New York, NY: ASME, 2008. ISBN 978-0-791802-81-6

externa länkar

• Riktningsborrningsfördelen beskriver tekniker som används, med diagram.
• Riktningsborrning ger exempel på de sex typerna av verktyg som installeras via den riktade borrmetoden.
• Riktningsborrning ger information om de olika typerna av horisontella riktningsborrmaskiner som finns tillgängliga.