В сооружении скважины четыре этапа.

1. Расчёт траектории бурения. Траектория бурения должны быть спланирована и рассчитана до начала проведения работ. Основные моменты планирования включают определение длины и глубины скважины, учёт подземных препятствий, получение информации о существующих подземных структурах (наличие карт подземных коммуникаций), получение разрешений на проведение работ, инспектирование места работы, определение источников риска. Траектория бурения может быть размечена прямо на поверхности или на чертеже места производства работ (плане бурения). Расчёт траектории бурения выполняется с помощью специальных диаграмм, что позволяет рассчитывать минимальные радиусы кривизны плети штанг и укладываемых в скважине труб, материала, углы входа и выхода бура по отношению к поверхности земли. На этом этапе также должна быть проведена оценка условий проходки (крепость пород, их уплотняемость, содержание влаги, пористость, липкость, наличие камней и подземных вод). Оценка условий проходки влияет на выбор инструмента и состав бурового раствора. Комплектность инструмента и подбор состава суспензии также проводится на этапе планирования траектории бурения.

2. Бурение пилотной скважины. Особо ответственный этап, от которого зависит конечный результат. Он осуществляется при помощи породоразрушающего инструмента - буровой коронки со скосом в передней части и встроенным излучателем (система локации). Буровая коронка соединена со станком гибкой приводной штангой, что позволяет управлять процессом строительства скважины. Буровая коронка имеет форсунку для подачи специального бурового раствора, который подаётся в скважину и образует суспензию с размельченной породой. Буровой раствор уменьшает трение на буровой головке и штанге, предохраняет скважину от обвалов, охлаждает породоразрушающий инструмент, разрушает породу и очищает скважину от неё, транспортируя шлам на поверхность.

Контроль местоположения буровой головки осуществляется с помощью приёмного устройства локатора, который принимает и обрабатывает сигналы встроенного в корпус буровой коронки передатчика. На мониторе локатора на дисплее оператора буровой установки отображается визуальная информация о местоположении, уклоне, азимуте буровой коронки. При отклонении буровой головки от заданной траектории оператор останавливает вращение буровых штанг и устанавливает скос буровой головки в нужном положении. Затем осуществляется задавливание буровых штанг без вращения с целью корректировки траектории бурения. Обычно отклонение от заданной проектом точки не превышает 10 см.

3. Расширение скважины (если необходимо). Осуществляется после завершения пилотного бурения. Буровая коронка отсоединяется от буровых штанг и вместо неё присоединяется расширитель обратного действия. Приложением тягового усилия и одновременного вращения расширитель протягивается через ствол скважины в направлении к буровой установке, расширяя пилотную скважину до необходимого для протаскивания трубопровода диаметра. Обычно для обеспечения беспрепятственного протягивания трубопровода через расширенную скважину её диаметр должен на 25-60% превышать диаметр трубопровода.

4. Протягивание трубопровода - заключительная стадия, на ней труба протаскивается в расширенную скважину. Трубопровод должен быть заранее сварен. К концу буровой колонны крепится расширитель нужного диаметра, который через шарнир соединяется с тяговым оголовком футляра, и трубопровод протаскивается в направлении буровой установки.

Для бурения в скальных породах используется технология горизонтального направленного бурения All Terrain, которую предлагает только ведущий производитель установок ГНБ.

Принцип бурения в крепких породах совершенно уникален. Его также называют «механическим мотором», поскольку энергия на буровое долото передаётся механически. Буровая установка имеет двойные штанги, при этом наружная штанга прикрепляется к корпусу «механического мотора», имеющего управляющее устройство для изменения направления бурения, а внутренняя вращает с большой скоростью долото.

Процесс бурения выглядит так: внутренняя штанга и долото вращаются постоянно, внешняя штанга или медленно вращается для поддержания прямолинейного движения или остаётся неподвижной во время подачи для корректировки направления бурения. Внешние штанги имеют коническую резьбу для соединения, а внутренние соединяются шестигранными муфтами. Вращение на долото передаётся механическим путём, поэтому потери мощности невелики, а расход бентонита не превышает необходимого для обычного бурения. Операционные расходы по обслуживанию и ремонту «механического мотора» намного ниже, чем подобные затраты у обычных турбобуров, к тому же полная переборка «механического мотора» легко выполняется в полевых условиях.

Преимущества горизонтально-направленного бурения неоспоримы и позволяют преодолеть, не нарушая поверхность, все наземные и подземные препятствия: районы плотной жилой застройки, автотрассы, железнодорожное полотно, реки, дамбы, каналы.

Очень важна и экологическая составляющая: нетронутые насаждения и рельеф местности, сохранённый плодородный слой почвы. При использовании горизонтально направленного бурения значительно повышается эффективность работ: как правило, на объекте задействована одна буровая установка и бригада рабочих из 3-4 человек.

Метод ГНБ - это уникальный метод, который при необходимой модернизации уже в ближайшее время сможет использоваться для ФХМГ, где вместо протягивания трубопровода протягивают добычной снаряд, способный при обратном движении осуществлять добычу руды методом СГД (полезное ископаемое разрушается струёй гидромонитора и с помощью эрлифта или гидроэлеватора выдаётся на поверхность). Скважины ГНБ перспективны для подземной газификации угля, разработки газогидратов, подземного выщелачивания металлов и других технологий добычи полезных ископаемых.

Крепление скважин

Процесс крепления скважин разделяется на два этапа: спуск обсадных труб и их цементация. Обсадные трубы в скважине испытывают сложные напряжения: наружное давление горных пород, внутреннее давление текущих по ним рабочих агентов, продольное растяжение и изгиб под действием собственной силы тяжести, а в некоторых случаях и температурное удлинение. Для большей надежности обсадные трубы изготавливаются цельнотянутыми или цельнокатаными. Соединяются трубы при помощи муфт или сваркой.

Перед спуском обсадных труб каверномером определяется внутренний диаметр скважины и рассчитывается потребное количество цементного раствора. Цементация добычных скважин один из основных моментов в подготовке скважины к эксплуатации. Хорошо выполненный тампонаж затрубного пространства обеспечивает герметичность, а следовательно, успех работы скважины. Кондуктор и колонна обсадных труб крепятся подбашмачной заливкой цементным раствором. Кроме герметичности, цементация затрубного пространства предохраняет трубы от воздействия агрессивных сред (подземные воды, растворы солей). Перед цементацией затрубное пространство промывают водой или глинистым раствором до выравнивания плотности раствора в трубах и за ними. Цемент закачивают цементировочным агрегатом.

При цементации колонны обсадных труб в глинистых или соляных породах цементный раствор, приготовленный на пресной воде, не обеспечивает необходимой герметизации: это объясняется тем, что избыток пресной воды в цементном растворе взаимодействует с этими породами, в результате чего в зоне контакта образуется рыхлый пограничный слой, служащий каналом для перетоков. Качество контакта цемент-глина (цемент-соль) значительно повышается при приготовлении цементного раствора на насыщенном водном растворе соли (360 кг на 1 м³ воды).

Промывка скважин перед цементацией и продавка цементного раствора производится насыщенным раствором поваренной соли. Продавливание цементного раствора следует производить при скорости движения его в затрубном пространстве 1,2-1,8 м/с, т. е. закачку раствора на глубоких скважинах целесообразно вести параллельно тремя-четырьмя цементировочными агрегатами.

После окончания цементации скважину оставляют в покое на 16-24 ч для затвердевания цементного раствора. Время схватывания раствора можно изменять, добавляя специальные добавки. Ускорителями являются хлористый натрий и хлористый кальций, которые добавляют в раствор в количестве 2-3 % массы сухого цемента. Замедлителями служат ССБ (сульфит-спиртовая барда) и карбоксилметилцеллюлоза (КМЦ), добавляемые в количестве до 1 % массы сухого цемента. Для улучшения свойств раствора в него можно добавлять до 30 % кварцевого песка тонкого помола.