The thrust force is required to pus

The thrust force is required to push the pipeline into the borehole was investigated by means of Finite element calculations using the ABAQUS software package [3]. In the analysis, the following mechanisms are incorporated, which contribute to the thrust force:

1. Friction of the pipeline behind the thruster on the rollers.
2. Friction between pipeline and lubricant fluid.
3. Front force at the cutting head of the microtunnelling machine.
4. Friction between pipeline and the borehole wall.
5. Friction due to buckling of the pipe.

Only the first mechanism is uncoupled, because the pipeline on the rollers is located behind the thruster. The other mechanisms have a strong interaction with each other, which are described by the nonlinear finite element simulations. For example, the overall thrust force creates the so-called "capstan" forces in the curved sections of the drilling line.

In the subsequent paragraphs the mentioned mechanisms are described and analytical expressions are given, which can be used for design purposes.

3.2 Friction of the pipeline behind the thruster on the rollers.
The theory developed for the horizontal directional drilling method [4] provides the following general friction formula for the section of the pipeline that is outside the borehole on the rollers:

Fr  Lout g p f1

Where:
Fr the roller friction force (N),
Lout the length of the pipeline outside the borehole (m) gp the weight of the pipeline per unit length (N/m)
f1 the friction coefficient (-)

Since the pipeline can be welded during installation (different segments lengths can be applied), the length of the pipeline outside the borehole increases if a new segment is added and smoothly decrease then this segment is brought into the borehole. Often there is a sloped construction with slope length Lslope for guidance the pipeline, so that three cases can be distinguished in the calculation of the friction on the rollers:

1) Lout  Lslope ,
The whole part of the pipeline outside the borehole is on the sloped construction at the entry point.
2) Lslope  Lout  2Lslope ,
The pipeline outside the borehole occupies the entire downward slope length Lslope and part or all of the pipeline occupies the upward slope.

3) Lout  2Lslope ,
In this case the sloped construction at the entry point with the upward/downward slope has no gravitational contribution to the friction force.

Note that in some cases with a relative high entry angle and relative short pipe segments, it is possible to achieve negative value for the friction force.

3.3 Friction between pipeline and lubricant fluid.
The theory developed for the horizontal directional drilling method [4] provides the following general friction formula for the friction between lubricant and pipeline:

Flb  Lb Do f2
Where:
Flb the friction force due to the lubricant(N),
Lb the length of the pipeline inside the borehole (m) D0 the outer diameter of the pipeline (m)
f2 the friction coefficient (N/m2)
The friction coefficient depends on the type of lubricant used. A value of about 50 (N/m2) is common for a standard lubricant.

Kết quả (Việt) 1:

Lực đẩy là cần thiết để đẩy các đường ống dẫn vào giếng khoan được điều tra bằng cách tính toán phần tử hữu hạn sử dụng gói phần mềm ABAQUS [3]. Trong phân tích, các cơ chế sau được kết hợp, mà đóng góp vào quân lực đẩy:1. ma sát của các đường ống sau thruster trên các con lăn.2. ma sát giữa đường ống và các chất lỏng nhớt.3. trước lực lượng ở đầu cắt của máy microtunnelling.4. ma sát giữa đường ống và giếng khoan tường.5. ma sát do sự oằn của ống.Cơ chế chỉ đầu tiên là uncoupled, bởi vì các đường ống trên các con lăn nằm phía sau thruster. Các cơ chế khác có tương tác mạnh với nhau, được miêu tả bởi mô phỏng phi tuyến phần tử hữu hạn. Ví dụ, tổng thể lực đẩy lực lượng tạo ra lực lượng của cái gọi là "tang" trong các phần cong của đường khoan.Trong các đoạn văn tiếp theo được đề cập các cơ chế được mô tả và phân tích biểu thức được đưa ra, mà có thể được sử dụng cho mục đích thiết kế.3.2 các ma sát của các đường ống sau thruster trên các con lăn.Lý thuyết phát triển phương pháp khoan định hướng ngang [4] cung cấp các công thức tổng quát ma sát sau cho phần của đường ống bên ngoài giếng khoan trên các con lăn:Fr f1  người thô g pỞ đâu:Fr lực ma sát trục lăn (N),Lout chiều dài của đường ống bên ngoài gp giếng khoan (m) trọng lượng của các đường ống dẫn cho một đơn vị chiều dài (N/m)F1 hệ số ma sát (-)Kể từ khi các đường ống dẫn có thể được hàn trong khi cài đặt (độ dài phân đoạn khác nhau có thể được áp dụng), chiều dài của đường ống bên ngoài giếng khoan tăng nếu một phân đoạn mới được thêm vào và thông suốt rồi giảm phân khúc này được đưa vào giếng khoan. Thường có một xây dựng dốc với độ dốc dài Lslope để được hướng dẫn các đường ống, do đó ba trường hợp có thể phân biệt trong tính toán của ma sát trên các con lăn:1) người thô  Lslope,Một phần toàn bộ của đường ống bên ngoài giếng khoan là về việc xây dựng nghiêng tại thời điểm nhập cảnh.2) Lslope  người thô  2Lslope,Các đường ống bên ngoài giếng khoan chiếm toàn bộ đi xuống dốc dài Lslope và một phần hoặc tất cả các đường ống dẫn chiếm dốc trở lên. 3) người thô  2Lslope,Trong trường hợp này việc xây dựng dốc tại các điểm nhập cảnh với độ dốc trở lên/xuống đã không đóng góp lực lực ma sát.Lưu ý rằng trong một số trường hợp với một góc độ tương đối cao mục và phân đoạn ống tương đối ngắn, nó có thể đạt được các giá trị tiêu cực cho lực ma sát.3.3 các ma sát giữa đường ống và các chất lỏng nhớt.Lý thuyết phát triển phương pháp khoan định hướng ngang [4] cung cấp các công thức tổng quát ma sát sau cho ma sát giữa đường ống và mỡ:Flb  Lb Do f2Ở đâu:Flb lực ma sát do lubricant(N),Lb chiều dài của đường ống bên trong giếng khoan (m) D0 đường kính ngoài của ống (m)F2 hệ số ma sát (N/m2)Hệ số ma sát phụ thuộc vào loại chất bôi trơn được sử dụng. Một giá trị khoảng 50 (N/m2) là phổ biến cho một chất bôi trơn tiêu chuẩn.

Kết quả (Việt) 2:

Các lực đẩy cần thiết để đẩy ống vào lỗ khoan đã được điều tra bằng phương pháp tính toán phần tử hữu hạn sử dụng gói phần mềm ABAQUS [3]. Trong phân tích, các cơ chế sau đây được thành lập, trong đó đóng góp cho lực lượng lực đẩy:

1. Ma sát của đường ống phía sau thruster trên các con lăn.
2. Ma sát giữa đường ống và chất lỏng bôi trơn.
3. Lực lượng Mặt trận ở đầu cắt của máy microtunnelling.
4. Ma sát giữa đường ống và các bức tường lỗ khoan.
5. Ma sát do oằn của đường ống.

Chỉ có các cơ chế đầu tiên là đồng đều, bởi vì các đường ống trên các con lăn được đặt phía sau máy đẩy. Các cơ chế khác có một sự tương tác mạnh mẽ với nhau, được mô tả bởi các mô phỏng phần tử hữu hạn phi tuyến. Ví dụ, các lực đẩy tổng thể tạo ra cái gọi là "tời" lực lượng trong các phần cong của đường khoan.

Trong các đoạn tiếp theo các cơ chế đề cập được miêu tả và biểu thức giải tích được đưa ra, trong đó có thể được sử dụng cho mục đích thiết kế.

3.2 ma sát . của đường ống phía sau thruster trên các con lăn
các lý thuyết phát triển cho các phương pháp khoan định hướng ngang [4] cung cấp các công thức ma sát chung sau cho phần của đường ống đó là bên ngoài lỗ khoan trên các con lăn:

Cha  thô tục gp f1

ở đâu:
Cha lực lượng con lăn ma sát (N),
người thô tục chiều dài của đường ống bên ngoài lỗ khoan (m) GP trọng lượng của các đường ống trên một đơn vị chiều dài (N / m)
F1 hệ số ma sát (-)

Kể từ khi đường ống dẫn có thể được hàn trong khi cài đặt (chiều dài phân đoạn khác nhau có thể được áp dụng), chiều dài của đường ống bên ngoài tăng lỗ khoan nếu một phân khúc mới được thêm vào và trơn tru giảm thì phân khúc này được đưa vào các lỗ khoan. Thường thì có một xây dựng dốc với chiều dài dốc Lslope để được hướng dẫn các đường ống, do đó ba trường hợp có thể được phân biệt trong tính toán của các ma sát trên các con lăn:

1) người thô tục  Lslope,
Toàn bộ phần của đường ống bên ngoài lỗ khoan là trên xây dựng nghiêng tại điểm nhập cảnh.
2) Lslope  thô tục  2Lslope,
Đường ống bên ngoài lỗ khoan chiếm toàn bộ chiều dài xuống dốc Lslope và một phần hoặc tất cả các đường ống chiếm dốc lên.

3) người thô tục  2Lslope,
trong trường hợp này dốc xây dựng tại các điểm nhập cảnh với lên dốc / xuống không có đóng góp hấp dẫn đến lực ma sát.

Lưu ý rằng trong một số trường hợp với một góc nhập cao tương đối và phân đoạn ống ngắn tương đối, có thể để đạt được giá trị âm cho các lực ma sát.

3.3 . Ma sát giữa đường ống và chất lỏng bôi trơn
các lý thuyết phát triển cho các phương pháp khoan định hướng ngang [4] cung cấp các công thức ma sát chung sau đây cho sự ma sát giữa các chất bôi trơn và đường ống:

FLB  Lb Đỗ f2
đâu:
FLB lực ma sát do các chất bôi trơn ( N),
Lb chiều dài của đường ống bên trong các lỗ khoan (m) D0 đường kính ngoài của ống (m)
F2 hệ số ma sát (N / m2)
hệ số ma sát phụ thuộc vào loại chất bôi trơn được sử dụng. Một giá trị của khoảng 50 (N / m2) được phổ biến cho một chất bôi trơn tiêu chuẩn.