Радиус изгиба при ГНБ: формулы СП 341 и алгоритм расчёта

ООО Альбрехта 6 октября 2026

Радиус изгиба при ГНБ — это минимально допустимый радиус кривизны трассы скважины, при котором труба и буровые штанги не получают критических изгибающих напряжений. По СП 341.1325800.2017 проектный радиус должен превышать минимальный допустимый радиус трубы или штанг с коэффициентом надёжности 1,3 (сталь), 1,5 (штанги) или 2,0 (пластик). Для стальных труб технологический минимум — 1200·D (при D ≥ 820 мм — 1400·D), для полиэтилена при SDR 9–17 — не менее 35·D при 10–20 °C и 50·D при 0–10 °C. CAPP HDD Planning Guide даёт консервативное правило 1200·D. Если радиус занижен, растёт эффект капстана, тяговое усилие увеличивается на 20–40 % и больше, чаще всего ломаются замки штанг или повреждается заводское покрытие трубы, а скважину приходится перебуривать. Ниже — точные формулы, алгоритм назначения радиуса и типичные ошибки, которые стоят подрядчику времени и денег.

Почему радиус изгиба — один из главных параметров, который «убивает» проход

Слишком малый радиус кривизны одновременно бьёт по нескольким системам:

  • Буровая колонна. Изменение угла наклона от штанги к штанге превышает допустимое значение → растёт момент изгиба, появляется риск поломки замка или тела трубы штанги.
  • Протягиваемая труба. Изгибающие напряжения + осевое тяговое усилие → снижается запас по прочности, особенно у стальных труб с заводским покрытием и у ПЭ труб при низких температурах.
  • Тяговое усилие. Каждый изгиб усиливает эффект капстана (F_вых = F_вх × e^(μθ)). Два-три «крутых» изгиба могут увеличить требуемую тягу на 20–40 % и больше.
  • Стенки скважины. Резкие изменения направления повышают риск обвала и потери циркуляции раствора.

Именно поэтому и СП 341, и международные руководства (CAPP, PPI Chapter 12, NASTT) требуют сначала назначить допустимый радиус, а уже потом строить профиль трассы.

Что говорят нормативные и отраслевые источники

СП 341.1325800.2017 (п. 7.3.2)

Основной российский документ. Ключевые требования:

  1. Проектный радиус R всегда должен быть больше минимального допустимого радиуса трубы или штанг с коэффициентом надёжности: 1,3 — для стальных труб; 1,5 — для буровых штанг; 2,0 — для пластиковых труб.
  2. Для стальных труб по технологическим условиям прокладки радиус трассы должен быть не менее 1200·D, а для труб диаметром 820 мм и более — не менее 1400·D (D — наружный диаметр в метрах).
  3. Для полиэтиленовых труб (SDR 9–17) минимальный радиус трассы: не менее 35·D при температуре окружающей среды 10–20 °C; не менее 50·D при температуре 0–10 °C.
  4. При одновременном изгибе в плане и профиле используется комбинированный радиус: 1/R_комб² = 1/R_гор² + 1/R_верт². Комбинированный радиус не должен быть меньше минимально допустимых значений.
  5. Отдельно (п. 7.3.2.4, формула 5) СП 341 нормирует радиус для сборных трубопроводов из труб ВЧШГ (высокопрочный чугун с шаровидным графитом) — он считается не по диаметру, а через допускаемый угол отклонения в стыковом соединении и длину звена трубы, по допускам конкретного производителя. Это тот случай, когда типовые коэффициенты 1200·D или 35·D не применяются вообще — нужны паспортные данные на трубу.

CAPP HDD Planning Guide

Канадское отраслевое руководство даёт консервативное правило для большинства применений:

  • минимальный радиус = 1200 × диаметр трубы в метрах;
  • или 100 × диаметр в дюймах (результат в футах).

Если диаметр трубы меньше диаметра буровой колонны, в расчёт берут больший размер. В большинстве практических случаев радиус кривизны не должен быть ниже 250 м.

PPI Chapter 12 и практика NASTT

Plastics Pipe Institute подчёркивает: изгибы трассы увеличивают тяговое усилие за счёт эффекта капстана и создают изгибающие напряжения в трубе. Конструктор должен максимизировать радиусы кривизны за счёт правильного выбора точек входа и выхода. Оператор — минимизировать лишние изгибы, возникающие при корректировках траектории. Обычно именно допустимый радиус стальных буровых штанг ограничивает кривизну трассы, а не сама полиэтиленовая труба.

Как назначить радиус на практике

Алгоритм, который нужно выполнить до начала бурения:

  1. Определить материал и диаметр протягиваемой трубы.
  2. Рассчитать минимальный радиус трубы по СП 341 (или по рекомендациям производителя трубы).
  3. Определить допустимый радиус буровых штанг (по таблице производителя или по коэффициенту 1,5 из СП 341).
  4. Взять большее из двух значений (труба или штанги) и умножить на соответствующий коэффициент надёжности.
  5. Проверить комбинированный радиус, если трасса изгибается одновременно в плане и профиле.
  6. Заложить запас: проектный радиус желательно принимать на 15–25 % больше минимально допустимого, особенно в сложных грунтах и на длинных переходах.

Примеры расчёта

Полиэтиленовая труба Ø 315 мм (SDR 11) при 15 °C. Минимальный радиус по СП 341 ≈ 35 × 0,315 ≈ 11 м. С коэффициентом 2,0 → проектный радиус не менее 22 м. На практике обычно принимают 30–40 м.

Стальная труба Ø 630 мм. Технологический минимум по СП 341: 1200 × 0,63 = 756 м. С коэффициентом 1,3 → проектный радиус не менее ≈ 980 м. Именно такие большие радиусы чаще всего становятся сюрпризом для тех, кто привык работать с полиэтиленом.

Типичные ошибки при назначении радиуса

Радиус чаще занижают не по злому умыслу, а по привычке — берут «стандартное» значение вместо расчёта под конкретный диаметр и материал:

ОшибкаЧто происходит на объектеРеальная цена ошибки
Берут «стандартный» радиус 30–40 м без расчёта На больших диаметрах и стальных трубах запас прочности исчезает Перебуривание, простой установки, штраф за срыв сроков
Игнорируют температуру ПЭ-трубы При 0–10 °C радиус должен быть 50·D, а не 35·D Трещины, овализация, отказ заказчика принимать трубу
Не учитывают радиус штанг Ломают замки или получают остаточный изгиб колонны Потеря 3–8 штанг + простой 1–2 смены
Делают несколько крутых изгибов подряд Эффект капстана суммируется, тяга растёт нелинейно Установка упирается в максимальную тягу, труба не идёт
Не проверяют комбинированный радиус Фактическая кривизна оказывается круче расчётной Повреждение покрытия, рост усилий, риск обрыва

Связь с оборудованием и инструментом

Допустимый радиус напрямую влияет на выбор установок DrillTo и буровых штанг. На установках с ограниченным крутящим моментом и тягой слишком крутой радиус быстро «съедает» запас по усилию. Двойные штанги позволяют работать с более жёсткими требованиями к кривизне, но и они имеют свой предел по углу на одну штангу. Поэтому при проектировании трассы нужно одновременно смотреть:

  • максимальный допустимый угол изменения направления на одну штангу;
  • тяговое усилие установки с учётом эффекта капстана;
  • ресурс штанг — частые крутые изгибы ускоряют усталостный износ.

Решение от «Альбрехты»

ООО «Альбрехта» закрывает вопрос радиуса комплексно:

  • установки DrillTo с реальным запасом по тяге и моменту под разные диаметры и длины переходов — например, ZT-36/72AT для скального бурения с двойными штангами, где радиус особенно жёстко лимитирован;
  • буровые штанги с известными допустимыми радиусами и углами поворота (в том числе двойные);
  • консультация по профилю трассы под конкретный диаметр трубы, длину и грунты до начала работ;
  • склад в Люберцах — можно быстро заменить штанги, если на объекте уже пошли проблемы с изгибом.

Мы не просто продаём инструмент — помогаем не допустить ошибку на этапе планирования.

Вывод

Радиус изгиба — не второстепенный параметр, а то, что определяет, пройдёт ли труба вообще: он одновременно ограничивает тяговое усилие через эффект капстана, прочность трубы и ресурс буровых штанг. Считать его нужно по обоим параметрам — труба и штанги — с коэффициентом надёжности по СП 341, а не брать «стандартное» значение на глаз.

«Альбрехта» помогает назначить корректный радиус под ваш диаметр трубы и грунт ещё на этапе планирования, чтобы не переплачивать за перебуривание.

Частые вопросы

Какой минимальный радиус брать для ПЭ трубы 225 мм зимой?

По СП 341 при температуре 0–10 °C — не менее 50·D. Для Ø 225 мм это ≈ 11,3 м. С коэффициентом 2,0 проектный радиус — не менее 22–23 м. На практике лучше закладывать 30 м и выше.

Какой минимальный радиус для стальной трубы 630 мм?

По технологическим условиям СП 341: 1200 × 0,63 = 756 м. С коэффициентом 1,3 → ориентир около 980 м. Это один из самых частых «сюрпризов» при переходе с полиэтилена на сталь.

Можно ли делать радиус меньше 1200·D на стальной трубе?

По технологическим условиям СП 341 — нет. Меньшие значения возможны только при специальном расчёте прочности с учётом внутреннего давления и типа покрытия, и только если это прямо допускается проектом.

Что ограничивает радиус сильнее — труба или штанги?

Чаще всего — буровые штанги. У стальных штанг допустимый радиус обычно жёстче, чем у полиэтиленовой трубы. Поэтому расчёт всегда нужно делать по обоим параметрам и брать большее значение.

Как влияет радиус на тяговое усилие?

Через эффект капстана. Чем меньше радиус (больше угол θ на участке), тем сильнее растёт усилие. Несколько крутых изгибов могут увеличить требуемую тягу на 20–40 % и больше.

Как в поле быстро понять, что радиус уже опасный?

Если локационная система показывает изменение угла на одну штангу выше допустимого по паспорту штанг или таблице А.4 СП 341 — радиус уже опасный. Продолжать «на глаз» = риск поломки замка.

Нужно ли учитывать комбинированный радиус, если трасса почти прямая в плане?

Да, если есть заметный изгиб и в профиле, и в плане. Даже небольшой поворот в плане + кривая в профиле дают комбинированный радиус меньше каждого из составляющих.

Нужна помощь с расчётом радиуса и подбором оборудования?

Специалисты «Альбрехты» помогут назначить корректный радиус под ваш диаметр трубы, длину перехода и тип грунта, а также подобрать установку и штанги с нужным запасом.

Телефоны: +7 (495) 554-41-78, +7 (495) 554-63-51, +7 (495) 739-93-08
Email: office@albrehta.net
Сайт: www.albrehta.net

Читайте также