Возникновение метода ГНБ. Экскурсия в историю

История возникновения метода бурения "с нуля", о гении, который изобрел горизонтально-направленное бурение (ГНБ), о первопроходцах, создавших уникальные установки для этой технологии. Становится известно, что "отец" ГНБ начал свой путь в промышленности случайно. В 1971 году Мартина Черрингтона, владельца компании по прокладке коммуникаций под землей, попросили принять участие в проекте, который стал отправной точкой на его пути к успеху в этой области.

С самого начала своей карьеры Cherrington работал вместе с отцом, который был строительным подрядчиком. Он приобрел опыт работы на строительстве плотин, прокладке тоннелей, размещении трубопроводов и укладке кабелей для энергетики и телефонии. В 1963 году, работая в Лос-Анджелесе, Черрингтон осознал, что использование технологии бурения значительно улучшит процесс прокладки кабелей и трубопроводов под землей. Он стал ключевым фигурантом проекта, который заключался в прокладке телефонного кабеля открытым способом в траншеи в жилом квартале.

На другой улице подрядчик, который прибыл на место через несколько недель после первого, также начал укладывать трубы и кабели такого же размера и длины. Однако, он отличался от первого подрядчика тем, что применял буровую установку вместо траншеи для этой работы. И что интересно, несмотря на его задержку в прибытии на две недели, он закончил свою работу на две недели раньше! Кроме того, трасса, проложенная другим подрядчиком, была гораздо более аккуратной как во время, так и после строительства. Именно это сравнение послужило началом нового направления в промышленности - метода горизонтального бурения.

В 1964 году Cherrington основал компанию "Titan Contractors", специализирующуюся на установке коммуникаций без использования асфальта. Его первая буровая установка была создана в этот период. Titan Contractors столкнулась с успехом благодаря уникальному сочетанию обстоятельств. Был период строительного подъема в Сакраменто, который совпал с национальной кампанией по улучшению внешнего облика Америки под руководством Леди Берд Джонсон, супруги президента Линдона Джонсона. Некрасивые инженерные коммуникации должны были быть спрятаны под землей, чтобы освободить жилые районы от проводов и столбов, портящих вид каждого двора. Эти провода также представляли опасность для общества в случае стихийных бедствий, таких как землетрясения или ураганы.

После того, как был издан первый указ Леди Птица относительно благоустройства, округ Сакраменто принял решение о размещении всех коммунальных услуг под землей. "Titan Contractors" получили уникальные возможности для развития бизнеса. Компания по энергетике заключила с "Titan Contractors" контракт на прокладку своих кабелей без использования траншеи по всей своей территории обслуживания. Объем работ оказался настолько большим, что потребовалось построить несколько новых буровых установок, чтобы удовлетворить спрос.

В связи с отсутствием финансирования исследований и разработок, "Titan Contractors" решает использовать прибыль от своего бизнеса для создания более совершенных установок и экспериментов с новыми технологиями. В то время как AT&T’s в Western Electric проводили эксперименты с направленным контролем, эти методы не нашли применения в коммерческих целях. В результате появилась технология горизонтального бурения, которая стала ключевым элементом в дальнейшем развитии компании.

После упадка строительной активности в Сакраменто, компания Titan Contractors оказалась в ситуации жесткой конкуренции со специализированными организациями, предлагающими услуги по горизонтальному бурению. Трудности возникли при убеждении местных органов власти в необходимости применения новых технологий для прокладки траншеи через дороги и улицы. Разрешения на строительство задерживались из-за недостаточного понимания преимуществ новых методов, агентства опасались, что буровые растворы могут ухудшить состояние дорожного покрытия, вызвав образование ям.

После завершения работ по использованию горизонтального бурения не было ни одного признака того, что здесь когда-то велось строительство, и никогда не возникала необходимость в ремонте. Это вызывает вопросы о том, возможно ли это было следствием стойкой непоследовательности местных властей, выдающих разрешения, или преданности уже давно существующим методам. Иногда изменить устоявшийся порядок вещей и заставить людей мыслить в новых терминах бывает сложно. После применения траншейного метода на большинстве улиц оставались шрамы в виде выбоин, проседания асфальта, мусора и других повреждений, что создавало загадку.

За несколько следующих лет Titan Contractors сумел накопить обширный опыт и завершить несколько важных проектов, несмотря на все трудности. Например, одним из таких проектов было бурение и затягивание кабеля вдоль извилистой улицы длиной 1530 метров.

Для выполнения этой задачи Titan использовали специальную установку с тягово-толкающей силой в 2000 фунтов и крутящим моментом 500 фунт-футов. Хотя проект был довольно заметным, его не признали профессиональные журналы, общества или ассоциации - строителям о нем даже не доложили.

В году 1971 Titan Contractors был приглашен компанией PG&Сamp на пересечение нескольких дорог в окрестностях Watsonville, Калифорния, к югу от Сан-Франциско. Мартина Cherringtonа попросил главный инженер компании посмотреть место, где необходимо прокладывать коммуникации, а именно - пересекать реку Пахаро. Компания была заинтересована в прохождении газопровода через реку без использования траншей. На противоположной стороне канала реки было поле, на котором выращивали картофель. Река имела крутые высокие берега от 20 до 25 футов, причем нижняя половина грунта состояла из песка, а верхняя - из богатой почвы. В соседнем поле выращивали артишоки, которые являлись распространенными для культуры региона.

Для землеройных работ вдоль береговой линии, потребовалось установить параллельные шпунты вдвое глубже, чтобы можно было расчистить дно русла для прокладки газопровода диаметром 4 дюйма между сваями. После завершения работ через реку, необходимо засыпать траншеи и извлечь сваи. Анализ стоимости подобных проектов в нескольких милях вниз по течению показал, что бурение может быть более выгодным решением. В ходе накопленного опыта компании был обнаружен любопытный феномен, связанный с попытками пробурить отверстие прямо из одной ямы в другую на многих проектах.

Бурение без технологии направленности часто приводит к неожиданному выплыву буровой колонны в самом центре шумного города. Изначально отвергнутые из-за странного дизайна, эти инструменты оказались ключом к решению проблем, с которыми сталкиваются прокладчики трубопроводов. Cherrington решил испытать новую идею, используя отброшенное буровое оборудование, и отправился к реке, находящейся несколько миль к северу от Сакраменто. Там, в почве, напоминающей состав почвы реки Пахаро возле Watsonville, он собрал свою команду и начал экспериментировать.

После проведения серии экспериментов было обнаружено, что изменение угла входа сверла существенно влияет на результаты бурения. Первое отверстие было просверлено под углом 10° от горизонтали, что привело к выходу сверла на поверхность через 60 метров. Для второго отверстия угол входа был увеличен на 15°, и сверло вышло через 100 метров от начала бурения. Наконец, при угле входа 30° сверло пробурено 300 метров, немного отклонившись от заданного маршрута. Эти результаты подтверждают, что правильный выбор угла входа, метода бурения и инструмента позволяет успешно преодолевать природные препятствия, включая реки, с использованием техники горизонтального бурения.

Cherrington, уверенный в своей методике, вернулся домой, чтобы начать подготовку к осуществлению своего плана - пробурить скважину под рекой Пахаро. Прежде чем приступить к работе, он провел исследование различных технологий направленного бурения, чтобы адаптировать их к новому методу. Решив изменить свой первоначальный план, Cherrington приобрел специальные инструменты, которые увеличат его шансы на успех. Его стратегия - первая в истории попытка направленного бурения "поверхность-поверхность" под рекой с помощью специального бурового инструмента. Этот революционный шаг должен помочь решить все традиционные проблемы, связанные с траншейными методами.

Мартин Черрингтон умело применял технику с использованием мощного двигателя и специализированной буровой колонны, оборудованной уникальной системой мониторинга процесса бурения. Все измерения азимута и наклона проводились с высокой точностью при помощи специальных приборов, объединенных в одном устройстве. Гидронефтебуровая установка была оснащена уникальным немагнитным цилиндром диаметром 1-3/8 дюйма и жидкостным компасом, который позволял определить направление скважины относительно магнитного севера и ее уклон от вертикали.

Специально настроенная миниатюрная камера с подсветкой и таймером автоматически фиксировала изображения прибора в заранее заданные моменты времени. После съемки прибор извлекался на поверхность для дальнейшего анализа и обработки данных.

В свете неудачи при использовании инструментов для определения направления, бурильщики быстро отказались от них и предпочли привычные методы. Пересекая реку Пахаро вспомнив тестовые опыты, "Titan Contractors" успешно справились "на глаз", без вспомогательных буровых инструментов. Этот опыт, хоть и прошло более 40 лет, остается актуальным и интересным для изучения. Titan Contractors, молодая компания, стремившаяся изменить статус-кво в отрасли, рисковала экспериментировать с новыми технологиями. Большинство клиентов не хотели, чтобы их проекты становились объектом доказательства для новых идей и технологий, что знакомо мне из личного опыта. Вопросы типа "А Вы раньше это делали?" можно услышать довольно часто.

Случайно PG&Сamp выделил средства на проект Пахаро реки, именно благодаря этому Cherrington смог продемонстрировать свою идею и представить новаторскую технологию - горизонтально-направленное бурение (ГНБ) на мировую сцену.

Мартин Cherrington, после успешного первого ГНБ перехода, посвятил свою жизнь развитию и расширению этой технологии, о чем свидетельствует более 25 патентов, которые революционизировали индустрию и сделали невозможное возможным. И кто бы мог предположить, что в 1971 году у реки Пахаро, трубопроводы будут пролегаться под реками и проливами размером с Миссисипи, минимизируя воздействие на окружающую среду.

В настоящее время "Cherrington", компания, которую он основал, специализируется на производстве крупногабаритного бурового оборудования и инструментов для применения в индустрии горизонтального бурения. Он утверждает, что для него нет пределов в диаметре. Постоянно поступают звонки с запросами на пробуривание более 10000 футов. Начиная свой путь, он считал, что 500 футов - это огромное расстояние, но когда ему предложили пробурить 2500 футов под рекой Atchafalaya, он покачал головой. Сейчас бурят от 5000 до 6000 футов регулярно, и он уверен, что скоро достигнут показатель в 10000 футов.

Он выразил мнение о том, что люди, занимающиеся ГНБ, будут достигать значительных успехов в результате непрерывного развития отрасли, которое он видит в будущем.