Буровые штанги для горизонтально-направленного бурения (ГНБ) — ключевой элемент оборудования, обеспечивающий передачу крутящего момента и осевого усилия от буровой установки к буровой головке. От их качества и технических параметров зависит эффективность и безопасность прокладочных работ.
Материал изготовления
Основным материалом для производства штанг служат высокопрочные марки стали, такие как 42CrMo4, 30CrNiMo8 или аналоги. Эти сплавы сочетают повышенную прочность с устойчивостью к динамическим нагрузкам. Для защиты от коррозии поверхность штанг часто покрывают антифрикционными составами на основе цинка или эпоксидных смол. В агрессивных средах применяются модели из нержавеющей стали марки AISI 4140.
Геометрические параметры
Стандартная длина секции варьируется от 1,5 до 12 метров, но наиболее распространены штанги длиной 3–4,5 м. Диаметр изделий зависит от мощности установки ГНБ:
- 60–73 мм — для мини-установок с тяговым усилием до 20 тонн;
- 89–114 мм — для средних машин (20–100 тонн);
- 127–178 мм — для тяжелой техники (свыше 100 тонн).
Увеличение диаметра повышает устойчивость к скручиванию, но снижает гибкость.
Типы соединений
Резьбовые соединения обеспечивают быстрый монтаж и демонтаж штанг. Наиболее распространены коническая резьба (API Reg), отличающаяся высокой герметичностью и подходящая для абразивных грунтов, и трапециевидная резьба (DIN 513), обеспечивающая лучшее распределение нагрузок в сложных геологических условиях. Для предотвращения самопроизвольного раскручивания применяются стопорные кольца или фиксирующие составы.
Механические свойства
Критически важными параметрами являются:
- крутящий момент — от 5 000 до 50 000 Н·м в зависимости от диаметра;
- предел прочности на растяжение — не менее 900 МПа;
- ударная вязкость — минимум 40 Дж/см² (по Шарпи);
- радиус изгиба — 30–120 метров.
Испытания проводятся при температурах от -40°C до +60°C для имитации реальных условий эксплуатации.
Коррозионная стойкость
Покрытия на основе цинка (толщиной 60–80 мкм) увеличивают срок службы штанг в 2–3 раза. Для работ в соленых грунтах или химически активных средах применяются многослойные защиты: цинкование + эпоксидный слой + полиуретановая оболочка.
| Модель | Диаметр (мм) | Длина (м) | Крутящий момент (Н·м) | Материал | Тип резьбы |
|---|---|---|---|---|---|
| Sandvik RD320 | 73 | 3,0 | 12 000 | 42CrMo4 | API Reg (конич.) |
| Tracto 89G | 89 | 4,5 | 25 000 | 30CrNiMo8 | DIN 513 |
| Vermeer S-114 | 114 | 3,0 | 38 000 | AISI 4140 | API Reg |
| Ditch Witch | 127 | 4,5 | 48 000 | 42CrMo4 + Zn | DIN 513 |
Приведенные данные иллюстрируют зависимость параметров штанг от их назначения. Например, модели с меньшим диаметром ориентированы на маломощные установки, а усиленные версии с цинковым покрытием — на работу в агрессивных средах. Каждая модификация требует точного соответствия условиям проекта.
Рекомендации по выбору
При подборе штанг учитывайте:
- геологию участка — в скальных породах требуются модели с усиленными соединениями;
- длину прокола — для протяженных трасс предпочтительны штанги большего диаметра;
- тип прокладываемой трубы — диаметр штанги должен превышать размер трубы на 30–50%.
Регулярная диагностика (магнитопорошковый контроль, замеры износа резьбы) помогает избежать аварийных ситуаций.
Заключение
Буровые штанги для ГНБ — высокотехнологичные изделия, от характеристик которых зависит успех проекта. Оптимальный выбор требует анализа механических свойств, условий эксплуатации и совместимости с оборудованием. Использование качественных комплектующих сокращает простои и повышает рентабельность работ.