1/99

© Nowoczesne Techniki i Technologie Bezwykopowe

Przekroczenie rzeki Dunajec w Nowym S¹czu

z zastosowaniem najnowszej technologii wykonywania

horyzontalnych przewiertów sterowanych

ADAM K£YS, DARIUSZ NI¯NIK

wczeœniejszych, nieudanych próbach przekroczenia rzeki Du-

najec w Nowym S¹czu, podejmowanych przez ró¿ne przed-

Prace te by³y czêœci¹ zakrojone-

go na szerok¹ skalê projektu, przewidu-

j¹cego u³o¿enie kabla œwiat³owodowe-

go z Krakowa do Nowego S¹cza, z od-

ga³êzieniem do granicy pañstwa

w Chy¿nem.

1. Za³o¿enia projektowe

Projekt techniczny tego przedsiê-

wziêcia zak³ada³ wykonanie przewiertu

sterowanego o œrednicy 154,2 mm i d³u-

goœci 210 m pod dnem rzeki Dunajec

w km 106 +300 na odcinku miêdzy mo-

stem drogowym im. J. Pi³sudskiego, a mo-

stem kolejowym, na g³êbokoœci minimum

5,5 m od dna.

Kolejny etap prac przewidywa³ po-

szerzenie otworu do œrednicy f 216 mm,

a nastêpnie wci¹gniêcie dwóch rur ochron-

nych HDPE o œrednicy f140 mm i grubo-

œci œcianki 8 mm z umieszczonymi w nich

piêcioma rurami przewodowymi PE o œred-

nicy f 40 mm i gruboœci 3,7 mm. Jednak-

¿e w wyniku rozmów przeprowadzonych

pomiêdzy wykonawc¹, firm¹ SIRTI „POL-

SKA” i Inwestorem G³ównym postanowio-

no zastosowaæ w miejsce dwóch rur

ochronnych f 140/8 mm jedn¹ rurê HDPE

o œrednicy f 160 mm i gruboœci œcianki

14,6 mm (rys. 1).

2. Badania geologiczne

W nastêpnym kroku, w celu doko-

nania ostatecznego wyboru metody re-

alizacji postawionego zadania oraz spo-

rz¹dzenia szczegó³owego projektu tech-

nologicznego, dok³adnie zweryfikowa-

no dostêpn¹ dokumentacjê geologicz-

n¹ z rejonu prac.

W profilu litologicznym, patrz¹c od

powierzchni terenu, znalaz³y siê nastê-

puj¹ce warstwy:
❑

0,0-0,3 m gleba gliniasta z korzenia-

mi roœlin, br¹zowa;

❑

0,3-1,9 m mada: glina piaszczysta,

br¹zowa;

❑

1,9-6,0 m ¿wir gliniasty, be¿owy z oto-

czakami o œrednicy f 6 - 20 mm do-

brze obtoczonymi, piaskowce glauko-

nitowe, granity, czerwone kwarcyty;

❑

6,0-9,0 m i³ pylasty stalowoszary,

zwarty, przechodz¹cy w mu³owiec

jasnoszary;

❑

powy¿ej 9,0 m piaskowce szczelino-

wate bez przewarstwieñ.

Rozpatruj¹c powy¿sze warunki

geologiczne projektanci postanowili

wykonaæ otwór pilotowy poni¿ej g³êbo-

koœci 9 m w piaskowcach , co pozwala-

³o omin¹æ problemy zwi¹zane z nadmier-

nym zu¿yciem siê œwidra w przypadku

przewiercania naprzemianleg³ych miêk-

kich i twardych warstw skalnych.

W trakcie prac przygotowawczych

pod uwagê wziêto tak¿e niebezpieczeñ-

stwo ze strony samej rzeki Dunajec, któ-

ra, bêd¹c znana z nag³ych skoków po-

ziomu lustra wody w bardzo krótkich

okresach czasu, mog³a spowodowaæ

ca³kowite zalanie placu budowy, po³o-

¿onego po wewnêtrznej stronie wa³u

przeciwpowodziowego, wraz ze zgro-

madzonym tam sprzêtem.

3. Wybór optymalnego profilu

otworu

Podczas wyboru optymalnej meto-

dy wiercenia specjaliœci z firmy DALBIS,

pod kierownictwem mgr in¿. Piotra Ma-

kowskiego, we wspó³pracy z przedsta-

wicielem firmy HALLIBURTON Compa-

ny Germany, w osobie dipl.-ing. Jens

Emmermanna oraz firmy Directional Dril-

ling Service, reprezentowanej przez dipl.-

ing. Cezarego Smola, postanowili wy-

konaæ otwór wed³ug trajektorii, obliczo-

nej metod¹ minimalnej krzywizny przy

pomocy programu komputerowego PDS

VER 2.2.4 - b

Ostatecznie d³ugoœæ przewiertu, li-

czona w linii prostej od punktu wejœcia

do punktu wyjœcia, zwiêkszy³a siê z pla-

nowanych 210 m do 214 m, co nie sta-

siêbiorstwa (próby koñczy³y siê zazwyczaj na czterdziestym metrze

od punktu wejœcia), przedstawiciele firmy SIRTI „POLSKA” zapropo-

nowali wykonanie powy¿szych prac Œl¹skiej Spó³ce Wiertniczej DAL-

BIS. G³ównym Inwestorem ca³ego przedsiêwziêcia by³a Telekomunika-

cja Polska S.A. Zak³ad Radiokomunikacji i Teletransmisji w Krakowie.

Po

WIERCENIA KIERUNKOWE

© Nowoczesne Techniki i Technologie Bezwykopowe

nowi³o ¿adnej powa¿nej przeszkody

w poprawnej realizacji zadania. Pozo-

sta³e uprzednio za³o¿one parametry

krzywizny osi otworu tj. maksymalna g³ê-

bokoϾ liczona, w pionie od punktu wyj-

œcia równa 9,5 m, minimalna g³êbokoœæ

pod dnem rzeki równa 5,5 m, k¹ty wej-

œcia i wyjœcia, liczone od pionu (zgodnie

z ruchem wskazówek zegara) w punktach

pocz¹tku i koñca równe 75 i 110° oraz

odchylenie w azymucie równe 0°, po-

zosta³y bez zmian.

Przekroczenie przeszkody postano-

wiono wykonaæ przy pomocy jedynej

tego typu w Polsce wiertnicy do przewier-

tów sterowanych w ska³ach zwiêz³ych

WIRTH RC 7 (dane techniczne wiertnicy

oraz osprzêtu podano w  tab. 1na str. 24).

Do sterowania trajektori¹ osi otwo-

ru u¿yto wg³êbnego silnika hydrauliczne-

go o œrednicy 4

3

/

4

” typu Dyna Drill

F2000S (dane techniczne podano

w tab. 2 na str. 24) z ³¹cznikiem nastaw-

nym, ustawionym w pozycji 1° 30' oraz

œwidra trójgryzowego z zêbami frezowa-

nymi, o œrednicy 6” typu MFDSSH XP fir-

my Smith International.

W celu prawid³owego wykonania

postawionego zadania przygotowano

po stronie startu plac o wielkoœci

2 000 m

2

dla ustawienia wiertnicy wraz

z osprzêtem, agregatów zasilaj¹cych,

wiat narzêdziowych oraz zbiorników do

sporz¹dzania i oczyszczania p³uczki

(fot. 1).

Po stronie wyjœcia zabezpieczono

na okres jednego dnia (potrzebnego do

wci¹gniêcia po³¹czonych w jeden pas

o d³ugoœci 230 m rur produkcyjnych

HDPE o œrednicy f 160 mm) du¿o wiêk-

sz¹ powierzchniê rzêdu 20 000 m

2

.

Przez ca³y czas trwania prac u¿ytkowa-

na by³a powierzchnia rzêdu 1 000 m

2

(fot. 2).

4.1. Wykonanie otworu pilotowego

Do przekroczenia rzeki Dunajec

u¿yto rury p³uczkowe o œrednicy 5''

(127 mm) i d³ugoœci 9 m wykonane we-

d³ug miêdzynarodowych przepisów

i norm API (American Petroleum Institute),

z po³¹czeniem gwintowym typu IF.

W dalszej kolejnoœci, patrz¹c od strony

wiertnicy w zestawie przewodu wiertni-

czego znajdowa³y siê niemagnetyczne

rys. 1 Planowany schemat u³o¿enia rur w otworze.

rys. 2 Zestaw dolnej czêœci przewodu wiertniczego.

.

Punkt wejœcia

Punkt wyjœcia

Punkt wejœcia

Punkt wejœcia

Punkt wyjœcia

Punkt wyjœcia

rys. 3 Poszczególne etapy przewiertu pod rzek¹ Dunajec.

Œwider trójgryzowy

Stabilizator

Niemagnetyczne

obci¹¿niki

Silnik hydrauliczny

wg³êbny - sterowany

1/99

© Nowoczesne Techniki i Technologie Bezwykopowe

rury p³uczkowe (rys. 1), w których

umieszczona zosta³a sonda pomiarowa,

po³¹czona za pomoc¹ kabla, biegn¹ce-

go wewnêtrzn¹ czêœci¹ przewodu wiert-

niczego przez g³owicê obrotow¹ do kon-

tenera pomiarowego, podstawionego

przez firmê DDS (Directional Drilling Se-

rvice).

Impulsy z sondy oraz sztucznie

wytworzonego pola magnetycznego na

powierzchni terenu trafia³y bezpoœrednio

do komputera, zawiaduj¹cego ca³ym

systemem sterowania trajektori¹ osi otwo-

ru, który przelicza³ je na odpowiednie

wartoœci liczbowe. Na bie¿¹co, z do-

k³adnoœci¹ ± 1%, mierzone by³y takie

parametry jak:
❑

rzeczywista d³ugoœæ przewiertu, mie-

rzona od punktu wejœcia do œwidra

[MD];

❑

k¹t odchylenia osi otworu [Incl.];

❑

azymut osi otworu [Drift Div.];

❑

g³êbokoœæ narzêdzia urabiaj¹cego

mierzona w pionie [TVD];

❑

odleg³oœæ od punktu wejœcia do œwi-

dra w p³aszczyŸnie poziomej [VS];

❑

intensywnoϾ skrzywienia osi otworu

[DLS][3].

Za niemagnetycznymi rurami p³ucz-

kowymi umieszczony zosta³ silnik wg³êb-

ny Dyna Drill 2000S. Za nim dokrêcony

zosta³ stabilizator i na samym koñcu ze-

stawu œwider gryzowy o œrednicy 6''

(152,4 mm).

Przewód wiertniczy wprowadzony

zosta³ w grunt pod k¹tem 75° (k¹t skrzy-

wienia osi otworu od kierunku pionowe-

go), a nastêpnie, stopniowo zwiêksza-

j¹c wartoœæ k¹ta do wielkoœci 105°, wy-

prowadzony w punkcie wyjœcia po prze-

ciwnej stronie rzeki (rys. 3 a). Przez ca³y

czas wykonywania otworu pilotowego

k¹t odchylenia w azymucie wynosi³ 90°,

zaœ intensywnoœæ skrzywienia osi otwo-

ru 60/30 m. Prêdkoœæ wiercenia waha-

³a siê w granicach od 10 do 20 m/h

przy œrednim nacisku na narzêdzie wier-

c¹ce rzêdu 10 T.

Przez ca³y czas trwania prac do

otworu t³oczona by³a bardzo dobrej ja-

koœci p³uczka bentonitowa, aktywowana

syntetycznymi polimerami, zwiêkszaj¹cy-

mi zdolnoœæ do pêcznienia i uzyskiwa-

nia w³aœciwoœci konsoliduj¹cych niesta-

fot. 2 Widok powierzchni u¿ytkowanej w czasie wiercenia.

fot. 3 G³owica i rura produkcyjna po wyjœciu z otworu.

fot. 1 Wiertnica WIRTH RC 7 wraz z osprzêtem.

© Nowoczesne Techniki i Technologie Bezwykopowe

DARIUSZ NI¯NIK mgr in¿.

Ukoñczy³ Wydzia³ Wiertnictwa, Nafty i Gazu.

Student studiów doktoranckich na Wydziale WNiG.

Obecnie zatrudniony w firmie DALBIS

Œl¹skie Towarzystwo Wiertnicze Sp. z o.o.

Oddzia³ Kraków,

tel. [phone], fax [phone],

e-mail [e-mail]

bilne formacje czwartorzêdowe ze spe-

cjalnym przeznaczeniem do wierceñ

horyzontalnych. Receptura oraz materia-

³y do sporz¹dzania p³uczki zakupione

zosta³y w firmie HEADS - POLSKA [1].

Prace w tej fazie zajê³y ³¹cznie

1 dzieñ (w systemie dwuzmianowym)

i odby³y siê bez wiêkszych komplikacji,

z wyj¹tkiem jednej awarii powsta³ej na

samym pocz¹tku wiercenia, zwi¹zanej

z przytkaniem siê przewodu wiertnicze-

go. Jak okaza³o siê, po rozkrêceniu ze-

stawu, powodem przestoju by³y odpry-

ski metalu, powsta³e w procesie spawa-

nia ruroci¹gu p³uczkowego, które zgro-

madzi³y siê w miejscu zainstalowania

sondy pomiarowej, uniemo¿liwiaj¹c

przep³yw p³uczki.

4.2. Poszerzanie otworu

W tej fazie prac (rys. 3 b) zgodnie

z dokumentacj¹ projektow¹ przyst¹pio-

no do rozwiercania otworu poszerzaczem

szeœciogryzowym o œrednicy 216 mm.

Po dokrêceniu poszerzacza do wy-

staj¹cych z otworu rur p³uczkowych po

stronie punktu wyjœcia rozpoczêto wier-

cenie w kierunku do wiertnicy, a¿ do

momentu ukazania siê narzêdzia urabia-

j¹cego po drugiej stronie rzeki. Przez

ca³y czas trwania prac za poszerzaczem

sukcesywnie dok³adane by³y rury p³ucz-

kowe. £¹czny czas trwania tych prac wy-

niós³ 3 zmiany po 12 godzin.

4.3. Wci¹ganie pasa rur

Ju¿ w trakcie rozwiercania otworu

przyst¹piono do prac maj¹cych na celu

przygotowanie pasa rur HDPE o œredni-

cy f 160 mm oraz wi¹zki rur przewodo-

wych PE o œrednicy f 40 mm do kolejnej

fazy przewiertu.

Natychmiast po ukazaniu siê

w dole na p³uczkê poszerzacza po

stronie celu rozpoczêto monta¿ pro-

wadnika oraz wirbla (obrotnicy) do

¿erdzi p³uczkowych. Na samym koñ-

cu zestawu zamontowana zosta³a

metalowa g³owica (skonstruowana

specjalnie do tego rodzaju wierceñ

przez in¿ynierów z firmy DALBIS [2])

do ci¹gniêcia rur produkcyjnych razem

z umieszczonymi wewn¹trz rurami

przewodowymi. Po zakoñczeniu tych

u

g

¹

i

c

u

a

³i

S

N

k

0

0

7

u

k

s

i

c

a

n

a

³i

S

N

k

0

0

3

y

w

o

t

o

r

b

o

t

n

e

m

o

M

m

N

0

0

5

7

/

0

0

0

4

3

a

n

o

i

c

e

z

r

w

y

t

o

r

b

O

n

i

m

/

r

b

o

0

5

2

/

0

5

a

w

o

t

o

r

b

o

a

c

i

w

o

³

G

5

B

h

t

ri

W

a

i

c

œ

j

e

w

a

t

¹

k

ij

c

a

l

u

g

e

r

æ

œ

o

w

il

¿

o

M

°

0

9

÷

°

5

e

w

o

k

z

c

u

³

p

y

r

u

R

F

I

2

/

1

4

,I

P

A

''

5

a

k

i

n

z

c

¹

³

z

e

b

a

ti

w

o

k

³

a

c

æ

œ

o

g

u

³

D

m

5

,

6

r

a

¿

ê

i

C

g

k

5

6

4

a

n

u

d

ê

l

g

z

w

e

z

a

i

n

a

w

o

s

o

t

s

s

e

r

k

a

Z

u

r

o

w

t

o

ê

c

i

n

d

e

r

œ

m

m

0

0

2

÷

9

4

1

a

n

u

d

ê

l

g

z

w

e

z

a

i

n

a

w

o

s

o

t

s

s

e

r

k

a

Z

i

k

z

c

u

³

p

k

e

t

a

d

y

w

m

/l

6

4

9

÷

1

8

6

e

w

o

c

i

n

¿

ó

r

e

i

n

e

i

n

œ

i

C

r

a

b

1

2

a

t

¹

k

ij

c

a

l

u

g

e

r

æ

œ

o

w

il

¿

o

M

a

k

i

n

z

c

¹

³

a

i

n

e

i

w

a

t

s

a

n

°

5

,

2

÷

°

0

tab. 1 Dane techniczne wiertnicy WIRTH RC 7.

tab. 2 Dane techniczne silnika hydraulicznego wg³êbnego

4

3

/

4

'' typu Dyna Drill F2000S.

prac rozpoczêto operacjê wci¹gania

uprzednio przygotowanego pasa rur

o œrednicy f 160 mm do otworu o œred-

nicy f 216 mm (rys. 3 c). Prace w tym

etapie przebiega³y prawid³owo i bez

zak³óceñ. Po oko³o 18 godzinach

ostro¿nego wci¹gania pasa rur po

stronie wiertnicy ukaza³a siê metalowa

g³owica oraz rury produkcyjne(fot. 3).

5. Podsumowanie

Ca³oœæ prac, ³¹cznie z przewiertem

poziomym o d³ugoœci 50 m, wykonanym

pod wa³em przeciwpowodziowym w ra-

mach powy¿szego projektu, monta¿em

i demonta¿em wiertnicy, ustawieniem siê,

a nastêpnie z³o¿eniem serwisu p³uczko-

wego (pompy, zbiorniki na p³uczkê, sys-

tem oczyszczania oraz obs³uga wyna-

jêta zosta³a z firmy PGNiG S.A. Oddzia³

Jas³o) i serwisu kierunkowego, zamkniê-

ta zosta³a w okresie od 30.05.1997 do

27.06.1997 roku.

Wed³ug ocen specjalistów w tej

dziedzinie, obserwatorów przyby³ych

z ró¿nych firm polskich i niemieckich (m.in.

HALLIBURTON, Bohrgesellschaft RHE-

IN-RUHR mbH), oraz samego Inwesto-

ra – firmy SIRTI „POLSKA”, prace wyko-

nane zosta³y fachowo, zgodnie z doku-

mentacj¹ techniczn¹ i harmonogramem

robót.

Pomimo trudnych warunków geo-

logicznych oraz faktu prowadzenia tego

typu robót po raz pierwszy w Polsce

za³oga firmy DALBIS odnios³a pe³ny suk-

ces, toruj¹c tym samym drogê dla firm

wiertniczych, wykonuj¹cych przewierty

w ska³ach zwiêz³ych i szczelinowatych

z wykorzystaniem wg³êbnych silników hy-

draulicznych.

RECENZOWA£:
Dr in¿. Rafa³ Wiœniowski

Literatura:

1. Czudec K., Osikowicz R.: Wybrane zagadnienia wielkoœrednico-

wych poziomych przewiertów kierunkowych. IX Miêdzynarodowa
Konferencja Naukowo - Techniczna, Kraków 2-3 lipiec 1998, str. 13-21.

2. Normy zak³adowe - DALBIS Sp. z o.o.
3. Szostak L., Chrz¹szcz W.: Wybrane zagadnienia wiercenia

otworów kierunkowych. Wydawnictwa AGH, Kraków 1996 r.

ADAM K£YS mgr in¿.

Absolwent Wydzia³u Wiertniczo-Naftowego AGH.

Prezes firmy DALBIS

Œl¹skie Towarzystwo Wiertnicze Sp. z o.o.

Oddzia³ Kraków,

tel. [phone], fax [phone],

e-mail [e-mail]