Локационная система для ГНБ

Локационная система для ГНБ — это специализированный комплекс оборудования, предназначенный для определения пространственного положения буровой головки при выполнении работ горизонтально-направленного бурения (ГНБ). С помощью локационной системы оператор буровой установки получает данные о направлении, глубине и угле наклона бурового инструмента в реальном времени, что позволяет точно прокладывать подземные коммуникации без вскрытия грунта.

Виды

Существуют два основных вида локационных систем для ГНБ:

• Проводные — сигнал от датчиков передается по кабелю, который соединяет буровую головку с управляющим пультом. Применяются преимущественно в протяжённых и сложных по трассе бурениях, обеспечивая высокую точность.

• Беспроводные (радиолокационные) — данные передаются с помощью радиосигнала от зонда, установленного за буровой головкой, на локатор (приемник), который перемещается по поверхности. Это наиболее распространённый тип для малых и средних буровых установок.

История создания

Первые технологии навигации в подземных буровых работах появились в 1980-х годах, одновременно с развитием технологий ГНБ. Изначально использовались простые магнитные датчики, определяющие направление бурения. С начала 1990-х годов на рынок вышли первые беспроводные локационные системы, использующие радиосигналы. Компании DCI (Digital Control Inc.) и Subsite стали пионерами в этой области, выпустив серии локаторов, обеспечивающих точную и стабильную навигацию. Современные системы включают GPS, инерциальные и гироскопические компоненты.

Типы

Локационные системы подразделяются на следующие типы в зависимости от технологии:

• Радиолокационные системы (с зондом) — наиболее популярный тип для ГНБ малого и среднего масштаба.

• Гироскопические (инерциальные) системы — используются для бурения на большой глубине и в условиях, где радиосигнал сильно искажается (например, в городской застройке).

• Магнитометрические системы — основаны на анализе магнитного поля, применяются реже.

• Комбинированные — объединяют в себе сразу несколько методов позиционирования (например, гироскоп и радиолокация).

Общее устройство

Современная локационная система состоит из следующих компонентов:

• Зонд (передатчик) — устанавливается в буровой головке и передаёт данные о глубине, угле и температуре.

• Локатор (приёмник) — устройство, которое оператор передвигает по поверхности, отслеживая положение зонда.

• Монитор оператора — дисплей, на котором в режиме реального времени отображаются все данные.

• Программное обеспечение — обеспечивает визуализацию трассы, контроль параметров бурения и ведение документации.

Классификация

Локационные системы классифицируются по следующим признакам:

• По способу передачи данных:

  • проводные,

  • беспроводные.

• По уровню точности:

  • стандартные (точность до ±5% от глубины),

  • высокоточные (до ±1% от глубины).

• По уровню автоматизации:

  • с ручной корректировкой,

  • с автоматическим отслеживанием траектории и автокоррекцией.

Основные характеристики

• Глубина действия: до 25 м (у продвинутых моделей — до 40 м)

• Дальность передачи сигнала: до 300 м (в зависимости от модели)

• Точность позиционирования: ±1–5% от глубины

• Угол наклона: до 45° и более

• Передаваемые параметры: глубина, наклон, азимут, температура, заряд зонда

• Устойчивость к помехам: высокая (при наличии фильтров и многоканального сигнала)

• Тип сигнала: цифровой/аналоговый, одно- или многоканальный

Основные производители

Мировые производители:

• DCI (Digital Control Inc., США) — лидер в области беспроводных локационных систем (серии F5, Falcon и др.)

• Subsite Electronics (США) — дочерняя компания The Charles Machine Works, выпускает системы серии TK и UtiliGuard

• Radiodetection (Великобритания) — специализируется на трассировке и локации подземных коммуникаций

• Vermeer и HDD Guidance Systems — интегрированные системы на буровые установки

Российские производители:

• Институт Прикладной Геофизики — разработка систем для сложных инженерных задач

• ГеоИнжиниринг — производит специализированное навигационное оборудование для ГНБ

Китайские производители:

• Trenchless Tech — поставщик бюджетных аналогов с базовым функционалом

• Zhengzhou Defy Mechanical — выпускает простые радиолокационные системы с дальностью до 10 м

Интересные факты

• Самая глубокая точка, достигнутая с помощью локационной системы для ГНБ — около 60 метров (при бурении под руслами рек и в горах).

• Современные системы могут работать в условиях плотной городской застройки, с множеством электромагнитных помех, благодаря цифровым фильтрам и системам компенсации помех.

• Некоторые гироскопические системы используются даже при бурении под морским дном или скалистыми массивами, где традиционные сигналы не проходят.

• Существуют миниатюрные зонды длиной менее 15 см, применяемые в установках малого диаметра.