wiercenia kierunkowe

80

Inżynieria Bezwykopowa

maj 2004

wiercenia kierunkowe

81

Inżynieria Bezwykopowa

maj 2004

J

ednym z najnowszych zastosowań technologii HDD na ryn-
kach światowych, jest instalacja rur drenażowych. Zakres

zastosowania takich instalacji jest bardzo szeroki i obejmuje
między innymi:

- wydobywanie wody pitnej,
- regulację poziomu wód gruntowych,
- oczyszczanie oraz izolację miejsc skażonych,
- pozyskiwanie energii geotermalnej.
Elementem charakterystycznym technologii HDD jest zastoso-

wanie cieczy tiksotropowej jako czynnika:

- przenoszącego moc hydrauliczną na ścianę otworu wiertni-

czego,

- transportującego urobek na powierzchnię,
- zmniejszającego tarcie w otworze,
- chłodzącego zestaw wgłębny,
- stabilizującego otwór wiertniczy.
Ciecz ta stanowi zazwyczaj suspensję bentonitową na bazie

wody, która oprócz wymaganych parametrów reologicznych,
tworzy na ścianie otworu osad iłowy o małej przepuszczalności.
W przypadku instalacji rurociągów przesyłowych, zjawisko to
jest czynnikiem wspomagającym proces wiercenia. Jednakże
w czasie wykonywania prac drenarskich, zjawisko to powodując
kolmatację strefy przyotworowej w warstwach produktywnych,
jest zjawiskiem bardzo niepożądanym.

W czasie instalacji rur drenażowych konieczne jest zatem sto-

sowanie płuczek biologicznie rozkładalnych, aby w ten sposób
zapobiec zatkaniu strefy przyotworowej, przez którą odbywa
się przepływ w rodzimej formacji. Zastosowanie tradycyjnej
suspensji bentonitowej wywarłoby trwały negatywny wpływ na
przepuszczalność warstw produktywnych.

Firma Haustadt & Timmermann Bohrtechnik z Duisburga,

niezadowolona z właściwości i wydajności płuczek wiertniczych
znajdujących się dotychczas w sprzedaży, zwróciła się do firmy
Phrikolat Drilling Specialties GmbH z Siegburga, która jest
współwłaścicielem firmy BDC Poland, ze zleceniem opracowa-
nia nowej mieszaniny polimerowej, która jest w stanie sprostać
następującym wymaganiom:

- powinna być w stanie zapewnić bezpieczną instalację rury

filtrowej dla poziomego ujęcia wody gruntowej w gruntach
o zmiennych właściwościach fizycznych,

- powinna pozwalać na wykonanie wiercenia na długości

większej niż 500 m,

- powinna ulegać biologicznej degradacji.
Przy rozwiązywaniu powyższego zadania, firma Phrikolat

sięgnęła do własnej receptury polimeru, sprawdzonego przy
wierceniach studni głębinowych. Recepturę tę zmodyfikowano
w laboratorium firmy, tak by sprostała nowym wymaganiom.
Ostatecznie zaoferowano klientowi skuteczny i łatwy w użyciu

produkt, który już po upływie około 20 minut jest gotowy do
użytku.

Mieszanka składająca się z różnych polimerów, o nazwie han-

dlowej MODIFLOW 050, posiada możliwość biologicznej degra-
dacji, recyklingu oraz stabilizuje skutecznie piaski i żwiry, przy
równocześnie względnie niskiej lepkości plastycznej. Płuczka na
bazie tego produktu posiada dobrą wytrzymałość strukturalną
i wysoką granicę płynięcia. W wyniku tego, uzyskuje się dosko-
nałą zdolność wynoszenia urobku nawet przy małych prędko-
ściach przepływu.

Nawet w przypadku warstw o dużej granulacji, można przy

użyciu jedynie 0,8% MODIFLOW 050 usunąć zwierciny i wyko-
nać bezpiecznie otwór wiertniczy.

Nowe zastosowania technologii HDD

z wykorzystaniem płuczek beziłowych

Płuczka polimerowa beziłowa do instalacji rurociągów drenarskich

Stefan Gottschalk - Phrikolat Drilling Specialties GmbH,

Mirosław Mrozik - BDC Poland Spółka z o.o.

Rys.1. Płuczka na bazie produktu MODIFLOW 050 posiada możliwość recy-
klingu oraz stabilizuje skutecznie piaski i żwiry, przy równoczesnej względnie
niskiej lepkości plastycznej

Rys. 2. MODIFLOW 050 posiada zdolność biologicznej degradacji, a naturalny
czas rozkładu wynosi około jednego tygodnia

wiercenia kierunkowe

80

Inżynieria Bezwykopowa

maj 2004

wiercenia kierunkowe

81

Inżynieria Bezwykopowa

maj 2004

MODIFLOW 050 posiada zdolność biologicznej degradacji,

a naturalny czas rozkładu >80% jego objętości wynosi około jed-
nego tygodnia. Pomimo tego, należy przepłukać zainstalowany
dren po zakończeniu prac wiertniczych, zgodnie z wytycznymi
regionalnymi, tak aby wypłukać zwierciny pozostałe w otworze
wiertniczym oraz aby móc zagwarantować przypływ wody do
otworu.

Drenaż strefy skażonej

Celem następnego przedsięwzięcia z wykorzystaniem Modi-

flow 050 była ochrona wyrobiska odkrywkowego graniczącego
ze starą rafinerią, przed skażeniem zanieczyszczoną wodą grun-
tową.

Zleceniodawca zamierzał w celu ochrony przed zagrożeniem

zbudować ścianę szczelinową w połączeniu z odpowiednim sys-
temem drenażowym. Wykonanie zadania zlecono wspomnianej
wcześniej firmie Haustadt & Timmermann. O wyborze wyko-
nawcy zadecydowała proponowana technologia rozwiązania
oraz odpowiednie doświadczenie w wykonawstwie otworów
z rurą filtrową o poziomym ujęciu wody metodą HDD.

Charakterystyczną cechą warunków geologicznych wystę-

pujących na terenie wiercenia była struktura warstwowa z wy-
stępującymi znaczącymi zaburzeniami położenia warstw oraz
ich niejednorodność jeśli chodzi o skład granulometryczny.
W ramach badań wstępnych wykonanych przed rozpoczęciem
prac wiertniczych, zbadano warstwy wypełnienia w postaci glin,
margli, lignitów oraz żwirów tarasowch.

Warunki hydrogeologiczne podobnie jak warunki geologiczne

były również bardzo skomplikowane. Ogółem, ciek wody grun-
towej płynie w kierunku pozostałości po wyrobisku odkryw-
kowym. W efekcie planowania, zdecydowano się na drenaż
równoległy do ściany szczelinowej, aby móc w ten sposób ująć
i odprowadzić spiętrzającą się wodę od strony rafinerii. Zarzą-
dzono wykonanie drenażu poniżej przyszłego poziomu wody
po odwodnieniu, z wysokością przykrycia wynoszącą do 12 me-
trów. Długość efektywnego działania drenażu wynosiła 655 m.

Drenaż został rozmieszczony w dwóch odcinkach o długości

395 oraz 595 m, tak aby punkty rozpoczęcia prac wiertniczych
oraz punkty montażowe znajdowały się odpowiednio poza stre-
fą skażoną. W wyniku tego, można było w znacznym stopniu
ograniczyć niezbędne działania dotyczące bezpieczeństwa i hi-
gieny pracy.

Jako materiał do obudowy otworu wiertniczego zastosowano

filtry ze stali szlachetnej w postaci drutu nawojowego z two-
rzywa V4A, zgodne z normą DIN 200, o szerokości szczelin
dopasowanych do formacji gruntowej, w których filtr został
posadowiony, wynoszących od 0,1 do 1,0 mm.

Po udanym zastosowaniu nowej technologii, w krótkim czasie

wykonano z sukcesem kolejny projekt przy użyciu preparatu
MODIFLOW 050.

Wykonanie przewiertu odwadniającego przed

wyrobiskiem odkrywkowym

W celu odwodnienia gruntu w związku z przygotowywaniem

terenu pod przyszłe wydobycie węgla brunatnego, przeprowa-
dzono w jednym z wyrobisk odkrywkowych w Niemczech Środ-
kowych, odwadniający przewiert w technologii HDD.

Stosując powszechną technologię odwadniania poprzez

zamknięcia brzeżne przy pomocy serii studni dla pionowego
ujęcia wody, nie można było uzyskać zaplanowanych wyni-
ków w nieckowym odcinku w części eksploatowanego terenu.
Zjawiska erozji przy skarpie oraz ograniczenia w eksploatacji
wyrobiska odkrywkowego wymusiły na przedsiębiorstwie ko-
palnianym wykonanie przewiertu HDD o długości 610 metrów,

w celu instalacji elementu studni wykonanego według normy
DIN 100. Otwór ten wydrążony w najgłębszym miejscu niecki
odprowadza uwolnione wody gruntowe spadkiem grawitacyj-
nym do urządzenia odwadniającego zamontowanego w wyrobi-
sku odkrywkowym.

Ze względu na fakt, że oś niecki przebiega mniej więcej pio-

nowo w stosunku do rozbudowanego wyrobiska odkrywkowe-
go, dren skraca się za każdym razem po przejściu koparki z ko-
łem czerpakowym. Dlatego jako materiał filtrujący zastosowano
podatną na obróbkę skrawaniem rurę PEHD ze szczelinami
o szerokości wynoszącej 0,5 mm. Filtr tego typu można przy-
cinać bez stwarzania dodatkowych utrudnień w użytkowaniau
sprzętu ciężkiego podczas eksploatacji kopalni.

Podsumowanie

Dla właściwej selekcji płynów wiertniczych należy uwzględ-

nić specyfikę gruntu oraz szczególne wymogi dotyczące samego
budowania drenów i otworów studziennych. Stwarzając nowy
produkt MODIFLOW 050, firma Phrikolat Drilling Special-
ties wprowadziła na rynek produkt, przy pomocy którego
można w pełni bezpiecznie instalować studnie drenarskie z rurą
filtrową o poziomym ujęciu wody w technologii HDD, a także
skutecznie je użytkować w trudnych warunkach geologicznych.

n

Zapraszamy

na naszą

stronę:

www.i-b.pl