La perforazione direzionale orizzontale (HDD) è un metodo convenzionale utilizzato dalle città e dai lavoratori edili per installare servizi pubblici e impianti idraulici nel sottosuolo. A differenza della tradizionale installazione sotterranea, l'HDD non richiede il completamento di trincee aperte.
Attrezzatura necessaria per l'HDD
Poiché la perforazione direzionale orizzontale richiede sia il lato di entrata che quello di uscita, sono necessarie più attrezzature a seconda del lato. Per il punto di ingresso, i lavoratori secondari necessitano di:
- Centrali elettriche e generatori
- Pompa dell'acqua
- Fornitura di fango di trivellazione
- Vasca di miscelazione fanghi
- Rack per pompe di fango e aste di perforazione
- Tubi di perforazione
- L'impianto stesso
Se è necessario il fango, sono necessari la movimentazione del fango e un sistema di pulizia.
Al punto di uscita, i lavoratori secondari necessitano di:
- Taglio vasche di decantazione
- Uscita vasche di contenimento fango
- Rulli e attrezzature per la movimentazione di tubazioni
- Bracci laterali
- Rastrelliere per tubi
- Tubi del prodotto
Altre attrezzature necessarie includono tubazioni, rivestimenti, saldature e apparecchiature di collaudo.
Componenti della piattaforma di produzione orizzontale
Per quanto riguarda l'attrezzatura in sé, ci sono un paio di componenti che dipendono esclusivamente dal piano di perforazione complessivo. Queste sono l'asta di perforazione e le punte da trapano. Le aste di perforazione, note anche come steli di perforazione, sono disponibili in una varietà di lunghezze, più comunemente 3,0, 4,6 e 9,1 metri. I segmenti hanno filettatura femmina e maschio alle estremità opposte per consentire l'attacco l'uno all'altro.
La lunghezza totale dell'asta viene calcolata in base agli angoli di entrata e di uscita in gradi, alla profondità in metri, alla lunghezza di un ostacolo da aggirare e al raggio di curva in metri sia per il punto di entrata che per quello di uscita. I calcoli devono essere considerati attentamente in quanto il superamento del raggio di curvatura può causare danni allo stelo ed eventuale rottura. Il guasto comporta costi aggiuntivi per la sostituzione e il fermo macchina.
Il tipo di operai che perforano la roccia determina la scelta della testa di perforazione. Per terreni morbidi, come argilla, calcare tenero, scisto, sabbia non consolidata e letto rosso, è meglio una punta da taglio fissa o trascinata. Queste punte sono un unico pezzo solido che ruota con la corda di perforazione. Non sono presenti cuscinetti e gli operatori possono utilizzare fluido da taglio o aria per rimuovere il terreno accidentato.
Per terreni medi o duri, come calcare, calcite, calcare selce, scisto duro, pietra fangosa o dolomiti, è meglio una fresa a tre-cono. La forma, l'angolo e il materiale ne determinano l'utilizzo. Le punte con denti lunghi e ampiamente distanziati- sono adatte per terreni medi, mentre i denti più corti e ravvicinati sono realizzati per frantumare il terreno duro. Le punte per terreni duri e medi utilizzano fluido di perforazione per scavare frammenti di roccia.
Passaggi richiesti per l'HDD
Per la perforazione direzionale orizzontale, sono necessari quattro passaggi da completare. Per iniziare c'è la pianificazione pre-del sito. La pianificazione è seguita dalla perforazione del foro pilota, dall'espansione del pozzo tramite alesatura e quindi dal ritiro della catena di tubi.
Pianificazione pre-del sito
La pianificazione pre-del sito inizia con un rapporto geotecnico. Questo rapporto include un esame delle indagini geologiche passate. Oltre a rivedere le informazioni storiche, i geometri prelevano campioni del terreno a intervalli casuali.
I geometri possono raccogliere questi campioni tramite trivella manuale o trapano. I campioni di terreno vengono quindi inviati per l'analisi, che indica la posizione, l'altitudine e la profondità dell'esempio. Il rapporto ritorna con l'indicazione dei tipi di terreno incontrati ad ogni profondità.
Oltre alla classificazione del terreno, la relazione geotecnica indica la resistenza del terreno e le eventuali condizioni delle acque sotterranee. Gli ingegneri utilizzano queste informazioni per pianificare un drenaggio aggiuntivo e la possibile pressione di sollevamento o infiltrazioni delle fondamenta che potrebbero verificarsi.
Una volta completata la relazione geotecnica, gli ingegneri determinano i punti di entrata e di uscita per l'impianto HDD. Usano i dati del rapporto per mappare il percorso di perforazione. Dopo aver pianificato il percorso, i pianificatori del progetto perfezionano i punti di ingresso e di uscita.
Perforazione del foro pilota
Una volta completata tutta la pianificazione pre-del sito, è il momento di portare l'attrezzatura sul sito e configurarla di conseguenza. La relazione geotecnica indica la portanza del terreno, quindi gli operai hanno la garanzia di non portare macchinari troppo pesanti per il cantiere. I risultati del sondaggio aiutano inoltre gli ingegneri nella selezione delle punte e della lunghezza dell'asta appropriate per il lavoro.
Una volta posizionata l'attrezzatura, gli operai praticano un foro pilota lungo il percorso predeterminato. Una sonda situata vicino al bit invia periodicamente le letture al controller. Queste letture indicano le coordinate verticali e orizzontali lungo il foro. Queste letture sono in relazione al punto di ingresso iniziale. Gli operatori li utilizzano per assicurarsi di rimanere sul percorso ed evitare deviazioni.
Spesso, durante la perforazione del foro pilota, i lavoratori iniettano il fluido di perforazione nel foro. Questo fluido aiuta a fornire stabilità al foro e a trasportare all'esterno i residui della trivellazione. Aiuta anche a pulire l'accumulo sul trapano e a raffreddare la punta riducendo l'attrito tra il trapano e il muro.
Espansione del Buco
Una volta che la punta perfora il terreno in cui si trova l'uscita, il fondo pozzo, i lavoratori rimuovono il gruppo del fondo pozzo. Quindi attaccano un alesatore posteriore alla corda di perforazione. La corda viene tirata indietro attraverso il foro, allargandone il diametro.
Per raggiungere il diametro desiderato, i lavoratori potrebbero dover effettuare ulteriori passaggi attraverso la linea con l'alesatore.
Non tutti i fori pilota necessitano di espansione. Le tubazioni di diametro inferiore non utilizzano alesatori. Ciò è dovuto al fatto che il foro pilota è di dimensioni adeguate per far passare nuovamente la corda del tubo.
Il ritiro della corda del tubo
La corda del tubo è la sezione di trascinamento, che è leggermente più lunga della lunghezza della perforazione. La linea viene tirata sui rulli nel foro di uscita e tirata indietro sull'attrezzatura fino a quando l'intera serie di tubi non si è spostata attraverso il foro. Spesso questo pezzo è collegato all'alesatore.
Il rivestimento esterno sulla catena di tubi è visibile e consente ai lavoratori di ispezionare la linea per eventuali danni al termine del ritiro. I lavoratori quindi completano l'ispezione interna per garantire che non vi siano stati danni alla tubazione durante la retrazione.
Una volta confermato il successo del gasdotto, le attrezzature vengono smobilitate e smantellate.
I progetti di perforazione direzionale orizzontale richiedono un'attenta pianificazione. I rapporti geotecnici consentono ai progettisti di determinare quali punte da trapano utilizzare, quanto lunghe devono essere le aste e il sito può gestire attrezzature pesanti. Una volta elaborato un piano, i lavoratori possono praticare il foro pilota ed espanderlo per l’utilizzo nella conduttura.
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