مقدمه ای بر حفاری افقی جهت دار
در پروژههای عمرانی، انتقال خطوط لوله و کابل از زیر موانع طبیعی و مصنوعی همواره یکی از چالشهای اصلی مهندسان بوده است.
در گذشته، این عملیات با روشهای سنتی مانند حفاری باز، بورینگ (Boring) و پایپجکینگ (Pipe Jacking) انجام میگرفت که معمولاً با تخریب سطح زمین، صرف زمان طولانی و هزینههای بالا همراه بود.
با توسعه فناوریهای نوین و افزایش توجه به ملاحظات زیستمحیطی، روش حفاری افقی جهتدار بهعنوان یکی از کارآمدترین و دقیقترین شیوهها در عبور خطوط لوله از زیر موانع معرفی شد.
این فناوری امکان عبور لولههای نفت، گاز، آب، فاضلاب و انواع کابلها را از زیر زمین فراهم میسازد، بدون آنکه نیازی به انسداد مسیر یا تخریب سطح زمین وجود داشته باشد.
تاریخچه حفاری افقی جهت دار
حفاری افقی جهتدار، ریشه در روشهای سنتی ایران باستان دارد.
در گذشته، در حفر قناتها از تکنیکهای مشابه این روش برای انتقال آب استفاده میشد که قدمتی بیش از شش هزار سال دارد.
این روش سنتی، پایه و الهامبخش توسعه فناوریهای نوین حفاری افقی در دوران معاصر بوده است.
پیش از ابداع دستگاههای حفاری هدایتپذیر، عملیات عبور خطوط لوله نفت، گاز و آب عمدتاً با روشهای بورینگ (Boring) و پایپجکینگ (Pipe Jacking) انجام میشد.
اما از سال ۱۹۷۱ میلادی، نخستین عملیات حفاری افقی جهتدار در ایالات متحده آمریکا برای عبور خط لوله گاز از زیر رودخانهای به عرض ۵۵۰ متر انجام شد.
در سال ۱۹۸۶ میلادی نیز این فناوری در کشور آلمان برای عبور کابل برق و خطوط لوله شهری مورد استفاده قرار گرفت.
با پیشرفت سریع تجهیزات و تکنیکهای کنترلی، روش H.D.D به یکی از کارآمدترین فناوریهای حفاری زیرزمینی تبدیل شد،
بهگونهای که امروزه در کشورهای پیشرفته، بخش عمدهای از پروژههای عبور کابلهای برق، فیبر نوری و خطوط انتقال سیالات با استفاده از این روش انجام میگیرد.
معرفی شرکت سات درزمینه HDD
شرکت سات با بیش از چهار دهه فعالیت مستمر، افتخار اجرای پروژه های متعدد در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی از جمله اجرای عملیات عبور از زیر موانع و رودخانه های بزرگ به روش H.D.D و احراز رتبه یک خطوط انتقال نفت و گاز و دریافت لوح تقدیر از مدیرعامل شرکت ملی گاز ایران را داشته است.
اولین پروژه H.D.D انجام شده در کشورمان در سال 1383 توسط شرکت سات و با همکاری شرکای خارجی خود در قالب پروژه خط انتقال گاز “24 شمال اهواز از زیر دو رودخانه به انجام رسید.
شرکت سات افتخار دارد صنعت H.D.D را در کشور بومی سازی نموده و بدون نیاز به متخصصین و کارشناسان خارجی و با انجام صرفه جویی های کلان ارزی و در شرایط سخت تحریم کلیه تجهیزات سخت افزاری و نرم افزاری مورد نیاز را تهیه و تدارک نموده است که در این راه از دانش متخصصین و نخبگان کشورمان جهت طراحی و ساخت قطعات و مجموعه ها و بازسازی نرم افزارهای مختلف استفاده گردیده است
معرفی دستگاه حفاری افقی جهت دار
ماشین حفاری افقی با قابلیت کنترل و هدایت حرکتی یا «Horizontal Directional Drilling Machine» از پیشرفته ترین و قوی ترین تجهیزات حفاری در سطح جهان می باشد که مجهز به تجهیزات جانبی شامل انواع
•مته
•ریمر(گشاد کننده)
•فلای کاتر در سایز های مختلف
•لوله/راد حفاری
• و همچنین سیستم تهیه و پمپاژ گِل حفاری می باشد.
ماشین حفاری افقی در شرایط مختلف قابلیت عملکرد تا طول های مختلف و برای لوله های به قطر 2 اینچ تا 56 اینچ را دارد.
محدودیت های عملکردی دستگاه در انتخاب قطر و طول لوله بستگی به پارامترهای متعددی همچون قدرت کششی، فشار و گشتاور مورد نیاز دارد و در این مورد لازم است به نتایج مطالعات ژئوتکنیک انجام شده که معرف جنس و نوع لایه های زمین می باشد توجه کافی نمود.
پیش از آغاز عملیات اجرایی حفاری افقی جهتدار (H.D.D)،مجموعهای از فعالیتهای مهندسی دقیق و برنامهریزیشده بهمنظور اطمینان از صحت طراحی و اجرای عملیات به انجام میرسد.
مراحل اصلی این فعالیتها عبارتند از:
•بازدید از محل پروژه و نقشهبرداری دقیق از مسیر عبور
بررسی شرایط جغرافیایی و تعیین نقاط مناسب برای استقرار دستگاه حفاری (Rig Side) و محل لولهها (Pipe Side).
•انجام آزمایشات ژئوتکنیک و عمقسنجی
حفر گمانهها، شناسایی لایههای زمین و تهیه گزارش زمینشناسی برای انتخاب روش مناسب حفاری و تجهیزات مورد نیاز.
•تهیه پلان و پروفیل عرضی مسیر عبور خط لوله
طراحی مسیر دقیق عبور، تعیین نقاط ورود (Entry Point) و خروج (Exit Point) بر اساس دادههای نقشهبرداری.
•طراحی و جانمایی تجهیزات و نقشههای اجرایی
شامل طراحی نقشههای تجهیز کارگاه، جانمایی دستگاهها، سیستم تأمین نیرو، حوضچههای گل حفاری و سایر تجهیزات پشتیبان.
فعالیت های بخش مهندسی
مطالعات مهندسی و محاسبات فنی
انجام محاسبات مربوط به نیروهای کششی، آنالیز تنشها، کنترل شناوری و تعیین پارامترهای فنی اجرای عملیات.
_تهیه مدارک و مستندات اجرایی پروژه
شامل مشخصات فنی، دستورالعملهای جوشکاری، تستهای هیدرواستاتیک، پوشش لولهها و استانداردهای مورد تأیید کارفرما.
_برنامهریزی زمانبندی پروژه و آنالیز وزنی فعالیتها
تدوین برنامه دقیق زمانی اجرای مراحل حفاری، نصب و تست خطوط لوله.
_بررسی و تأیید نهایی پروپوزال اجرایی پروژه
پس از انجام مطالعات فوق، طرح اجرایی جهت بررسی و تصویب نهایی به مراجع ذیصلاح ارائه میشود.
فرایند اجرای عملیات حفاری افقی جهت دار
فرآیند اجرای عملیات حفاری افقی جهتدار (H.D.D) شامل سه مرحله اصلی است که هر یک بهصورت دقیق و پیوسته انجام میشوند. این مراحل عبارتند از:
1. حفاری حفره راهنما (Pilot Drilling)
2. عملیات گشادسازی حفره (Back Reaming)
3. کشیدن لوله (Pulling)
مزایای اجرای عملیات حفاری افقی جهت دار
استفاده از روش حفاری افقی جهتدار (H.D.D) در مقایسه با روشهای سنتی عبور از موانع، مزایای متعددی را به همراه دارد که از جنبههای فنی، اقتصادی و زیستمحیطی قابلتوجه است.
مهمترین این مزایا عبارتند از:
_هزینه به صرفه و کاهش چشمگیر زمان اجرا در مقایسه با سایر روش ها
_عدم نیاز به غلافگذاری در عبور از زیر موانع
_امکان اجرای عملیات در عمقهای زیاد و شرایط زمین متنوع
_کاهش آثار تخریبی سطحی و حداقل آسیب به محیط زیست
_نیاز به فضای کاری محدود در مقایسه با روشهای باز
_عدم ایجاد ترافیک و مزاحمت شهری در مناطق پرتردد
_ایمنی بالا و حذف خطرات ناشی از ریزش حفرهها
_قابلیت کنترل و هدایت دقیق مسیر حفاری از سطح زمین
_نیاز به حداقل نیروی انسانی متخصص در محل اجرا
_عملکرد هوشمند، دقیق و قابل اعتماد در انواع زمینها
_صرفهجویی در فضای کاری و افزایش راندمان عملیاتی