Program do tworzenia profili przewiertów horyzontalnych

HDD-PROFIL - program, przy pomocy którego w szybki i łatwy sposób stworzysz profil przewiertu horyzontalnego.

Podstawowe funkcje:

• tworzenie profilu od podstaw
• import profilu z programów HDD-PE i HDD-STAL
• wprowadzanie odcinków krzywoliniowych na podstawie nachylenia początku i końca
• eksport profilu do pliku PDF
• eksport profilu do pliku DXF, co daje możliwość edycji w programach typu CAD 

Na filmie pokazano tworzenie profilu od podstaw

Wersja demonstracyjna do pobrania na www.penert.pl

Program wspomagający projektowanie Horyzontalnych Przewiertów Sterowanych rurami stalowymi

W przewiertach oprócz rur PE szeroko stosowane są również rury stalowe. W ich przypadku do obliczania siły instalacyjnej stosowana jest metoda PRCI, którą można używać także w przypadku rur PE. Natomiast pozostałe obliczenia dla rur stalowych znacznie różnią się od tych dla rur PE.
Zapraszamy do pobrania wersji demonstracyjnej programu HDD-STAL na stronie www.penert.pl
Poniżej fragmenty metodyki obliczeń dla przewiertowych rur stalowych, która jest stosowana w programie HDD-STAL.

Metody obliczania siły instalacyjnej (ciągnięcia) w Horyzontalnych Przewiertach Sterowanych

Metoda ASTM F1962
Metoda opublikowana przez „American Society for Testing & Materials” pod nazwą „Standard Guide for Use of Maxi-Horizontal Directional Drilling for Placement of Polyethylene Pipe or Conduit Under Obstacles, Including River Crossings”. Została stworzona specjalnie dla rur PE stosowanych w przewiertach. Metoda zakłada, że trajektoria przewiertu składa się z 3 odcinków - krzywoliniowy na wejściu i wyjściu oraz prostoliniowy odcinek środkowy. Metoda wykorzystuje do obliczeń równania Larry Slavina i jest zalecana do stosowania przez amerykański „Plastics Pipe Institute”.

Metoda PRCI
Metoda opublikowana przez „American Gas Association” pod nazwą „Installation of Pipelines by Horizontal Directional Drilling, an Engineering Design Guide”. Została stworzona dla rur stalowych stosowanych w przewiertach i później adaptowana dla rur PE. Szczególnie dla mniejszych średnic, daje wyniki z dużym zapasem bezpieczeństwa w stosunku do metody ASTM F1962 (wylicza większą siłę instalacyjną). Metoda zakłada, że trajektoria przewiertu składa się z 5 odcinków - odcinki prostoliniowe na wejściu i wyjściu, które następnie przechodzą w odcinki krzywoliniowe połączone prostoliniowym odcinkiem środkowym. Metoda zalecana do stosowania przez dyrektywę techniczną wydaną przez europejskie stowarzyszenie DCA (Drilling Contractors Association).

Program HDD-PE 2.0 wykonuje obliczenia dla rur przewiertowych PE zarówno metodą ASTM 1962 jak również metodą PRCI. Zachęcamy do pobrania wersji demonstracyjnej na www.penert.pl

Jak zaprojektować przewiert rurą PE

Rury PE stosowane w przewiertach

Do wykonywania przewiertów sterowanych najczęściej wykorzystuje się rury z polietylenu (PE). Jest to spowodowane dużą elastycznością tych rur pozwalającą na uzyskiwanie małych promieni gięcia, oraz połączeniami zgrzewanymi przenoszącymi siły osiowe występujące podczas przeciągania rur. Praktycznie z użycia wyszły już rury typu PE80 zastąpione nowszą generacją PE100. Oprócz standardowych rur PE100, od pewnego czasu na rynku pojawiły się rury PE100 RC o zwiększonej odporności na zarysowania i naciski punktowe. Skrót RC oznacza Resistance to Crack czyli odporne na pękanie. Właśnie te rury są obecnie zalecane przez producentów do wykonywania przewiertów. Rury PE100 RC powinny być zgodne z niemieckim standardem PAS 1075, który przewiduje następujące typy rur:
typ 1 - rury jednowarstwowe,
typ 2/2 - rury dwuwarstwowe,
typ 2/3 - rury trójwarstwowe,
typ 3 - rury z płaszczem ochronnym
Należy zauważyć, że warstwy w typach 1, 2/2 i 2/3 są wykonane z polietylenu PE100 RC i połączone ze sobą molekularnie. Połączenie molekularne powoduje, że ilość warstw ścianki nie ma wpływu na wytrzymałość rur. Warstwy mają jedynie charakter sygnalizacyjny, dzięki temu, że są zróżnicowane kolorystycznie, można przy ich pomocy ocenić głębokość zarysowań rury i stwierdzić czy rysy są niebezpieczne dla trwałości ścianki. Suma grubości wszystkich warstw ścianki daje grubość ścianki standardowej rury PE100 zgodnej z PN-EN 12201.
Inaczej wygląda sprawa z typem 3, tutaj płaszcz ochronny nie jest połączony molekularnie ze ścianką rury. Sumaryczna grubość ścianki to grubość ścianki standardowej rury PE100 powiększona o grubość płaszcza ochronnego. Płaszcz ochronny jest zwykle wykonany z polipropylenu (PP) lub polietylenu (PE), a ścianka rury z polietylenu PE100 RC. Rury typu 3 charakteryzują się największą odpornością na zarysowania i naciski punktowe, ale mogą okazać się mniej wygodne w użyciu - przy zgrzewaniu może zajść potrzeba zdjęcia płaszcza ochronnego, lub wystąpi problem z zaciskami zgrzewarki ze względu na zbyt dużą średnicę zewnętrzną rury.

Jak obliczyć dopuszczalną siłę ciągnięcia dla rury PE

Jest to podstawowe pytanie zadawane przez firmy wykonujące przewierty. Dopuszczalna siła ciągnięcia zwana również dopuszczalną siłą instalacyjną zależy od kilku czynników. Przede wszystkim od wytrzymałości na rozciąganie polietylenu (PE) z jakiego wykonano rurę, od grubości ścianki rury czyli klasy SDR, od czasu przeciągania rury, od temperatury rury, oraz od wielkości promienia gięcia rury wynikającego z trajektorii przewiertu.
Wytrzymałość na rozciąganie PE powinna być podana przez producenta rury i z reguły mieści się w granicach 21-25 MPa. Jak widać jest podawana w jednostkach ciśnienia czyli siły działającej na jednostkę powierzchni. Wartość wytrzymałości na rozciąganie należy zredukować mnożąc ją przez odpowiednie współczynniki. Jest to współczynnik bezpieczeństwa dla rozciągania przyjmowany jako 0,4 (mnożymy przez 0,4 lub dzielimy przez 2,5), oraz odpowiednie współczynniki temperatury i czasu zależne od czasu przeciągania rury i jej temperatury. Jako wynik otrzymujemy wartość bezpiecznego naprężenia rozciągającego dla PE. Aby otrzymać wartość dopuszczalnej osiowej siły rozciągającej, należy bezpieczne naprężenie rozciągające odnieść do pola przekroju ścianki rury. Otrzymany wynik odnosi się do rury przeciąganej prostoliniowo, ponieważ nie uwzględnia występowania w rurze naprężenia zginającego wynikającego z krzywoliniowej trajektorii przewiertu. Wpływ naprężenia zginającego na dopuszczalną siłę instalacyjną (ciągnięcia), będziemy mogli uwzględnić w dalszych obliczeniach znając trajektorię przewiertu.
Szczegóły na www.penert.pl

Trajektoria przewiertu

W uproszczeniu trajektoria przewiertu składa się z krzywej wejścia (AB), odcinka poziomego (BC), oraz krzywej wyjścia (CD). Geometrię trajektorii kształtujemy przez zmianę kąta wejścia (Alfa), kąta wyjścia (Beta), oraz zagłębienia odcinka poziomego.
Warunki poprawnego zaprojektowania trajektorii przewiertu:
- promienie krzywej wejścia i wyjścia większe od minimalnego,
- długość odcinka poziomego BC większa lub równa zero,
- ominięcie w odpowiedniej odległości przeszkód podziemnych.
W przypadku stosowania rur PE, minimalny dopuszczalny promień krzywych trajektorii będzie uwarunkowany minimalnym promieniem gięcia żerdzi wiertniczych. W związku z dużą elastycznością rur PE, ich minimalny promień gięcia jest z reguły mniejszy od minimalnego promienia gięcia stosowanych w przewiercie żerdzi wiertniczych.
Ominięcie przeszkód podziemnych poziomym odcinkiem przewiertu nie jest trudne ponieważ jego rzędna wysokościowa jest stała na całej długości. Znacznie trudniej jest w przypadku krzywych wejścia i wyjścia, gdzie rzędna wysokościowa jest zmienna. Znając odległość poziomą przeszkody od punktu wejścia A lub wyjścia D, należy obliczyć rzędną wysokościową trajektorii w tym punkcie. Jeżeli ta rzędna jest zbyt zbliżona do rzędnej przeszkody, należy zmodyfikować trajektorię przez zmianę kąta wejścia / wyjścia lub zagłębienia odcinka poziomego BC. Niestety są to czasochłonne obliczenia i dlatego najlepiej posłużyć się programem komputerowym HDD-PE.
Poniżej przydatne wzory:

Siła instalacyjna

Siła instalacyjna czyli siła jakiej trzeba użyć aby przeciągnąć rurę, zależy od wielu czynników. Zaliczamy do nich:
- długość przeciąganej rury,
- współczynniki tarcia w otworze wiertniczym i na powierzchni terenu,
- krzywizny trajektorii przewiertu,
- balastowanie rury i rodzaj cieczy balastującej,
- średnica otworu wiertniczego,
- ciśnienie hydrokinetyczne.
Siła instalacyjna jest obliczana dla wszystkich punktów charakterystycznych przewiertu. Maksymalną siłę instalacyjną porównujemy z dopuszczalną siłą instalacyjną, która jest wynikową dopuszczalnej siły rozciągającej z uwzględnieniem naprężeń zginających rury PE.
Jeżeli maksymalna siła instalacyjna jest większa od dopuszczalnej, należy:
- zastosować balastowanie rury,
- zmienić rodzaj cieczy balastującej,
- zastosować rurę o większej grubości ścianki czyli o mniejszej wartości SDR.
Poniżej kilka przydatnych wzorów:

Szczegóły na www.penert.pl