La nascitae lo sviluppo della tecnologia TOC

1. Trivellazione orizzontale controllata
(TOC)
 La tecnica
 L’impiego
Relatore: Marcello Viti
Director Manager
ANESE SRL
www.anese.it
Anese Perforazioni
+39 335 7469316
0421 769243

2. Principali campi di applicazione:
- 15 % posa condotte idriche/fognarie
- 20 % posa condotte elettriche
- 20 % posa condotte gas
- 40 % posa condotte telecomunicazioni
- 5 % altre applicazioni
La nascita e lo sviluppo della tecnologia TOC
• Derivazione petrolifera (primi passi negli anni ’30 – Stati Uniti)
• Anni ’60 prime esperienze con perforazioni non pilotate (USA)
• In Europa dall’inizio anni ’80
• In Italia prime esperienze con Snam Rete Gas inizio anni ’80
• Sviluppo importante in Italia: da metà anni ’90 (telecomunicazioni)
Nei primi anni 2000 – perforatrici sul mercato: USA 8000, Germania 400, Italia 60.
Oggi in Italia circa 130 rigs:
- >80 % mini rig (fino 20 Ton)
- 15 % midi rig (fino 50 Ton)
- < 5 % maxy rig (oltre 80 Ton)

3. Principi generali di valutazione della fattibilità di una TOC
- Tubazione da posare e scopo finale d’utilizzo:
Materiale
Diametro
Spessore
- Topografia dell’area di intervento:
Accessibilità
Planimetria
Sezione
- Geologia dell’area di intervento:
Prove dirette
Prove indirette
Prove di laboratorio
Relaz. geotecnica

4. Quali tipi di tubazioni
• Tubo in polietilene alta densità:
• Tubazione in acciaio:
• Tubazione in ghisa:
• Cavi armati:
– Resistenza alla trazione
– Minimo raggio di curvatura ammissibile
– Resistenza allo schiacciamento per pressione
idrostatica/idrodinamica transitoria in fase di varo
– Resistenza alla trazione
– Minimo raggio di curvatura ammissibile
– Resistenza alle sollecitazioni di stress transitorio
• trazione per inserimento
• raggio di catenaria in aria
• raggio di catenaria in foro
– Resistenza alle sollecitazioni di stress in esercizio
• pressione del fluido interno
• differenziali termici
• curvatura del materiale
– Resistenza giunto antisfilamento alla trazione
– Minimo raggio di curvatura ammissibile dal giunto
– Stima del foro utile alla gestione del tubo segmentato
– Resistenza alla trazione

5. Topografia
• Planimetria d’insieme del sito
• Planimetria dell’intervento
• Profilo longitudinale
• Valutazione vie di accesso, determinazione delle aree
cantiere, limiti occupazione aree demaniali e private
• Info geometriche: lunghezza prevista, distanza da
edifici, dimensione di infrastrutture da sottopassare,
posizionamento e pertinenze bacini idrici, spazi
saldatura tubazioni e catenaria di varo, ubicazione
prove geologiche
• Profilo completo delle aree, dimensionamento e
posizione di ostacoli di qualsiasi natura, morfologia di
fondali fluviali, lacustri, marini, posizionamento
stratigrafie geologiche

6. Adeguata investigazione della natura del terreno da parte di personale
competente con cognizione della metodologia TOC
Geologia
Riduzione al minimo dei rischi di intervento
• Valutazione di documentazione esistente
• Ricerca “storica”
• Sondaggi
• Test penetrometrici
• Investigazione geofisica
• Test di laboratorio
• Relazione geotecnica

7. Geologia
• Valutazione di documentazione
esistente
• Sondaggi
• Test penetrometrici
• Investigazione geofisica
• Test di laboratorio
• Relazione geotecnica
• Info da opere già costruite nelle
vicinanze (carte geologiche,
geomorfologiche, idrogeologiche…)
• Prelievo continuo di terreno
• Livello falda e prove di permeabilità
• Cone Penetration Test (CPT)
• Standard Penetration Test (SPT)
• Tomografia elettrica
• Tomografia sismica
• Su materiale non coesivo non
consolidato, su materiale coesivo, su
materiale roccioso
• Raggruppa tutte le informazioni con
grafici, dati, risultati portando a
conclusioni e raccomandazioni in
esecuzione

8. Parametri legati alla natura del suolo
Geologia
• Jetting, cutting, reaming
• Stabilità del foro, franamenti, fuoriuscite
• Trasporto cuttings
• Forza di tiro
• Coesivi: - argille, torbe, limi
• Non coesivi: – ghiaia, sabbia, limi
• Roccia
Tipi di terreno

9. TEST LABORATORIO
• Indice dei vuoti
• Analisi granulometrica
• Indice di compattazione
• Densità relativa
TERRENI NON COESIVI
• Limiti di Atterberg
• Indice di consistenza
TERRENI COESIVI
• Struttura (giacitura, fessurazione)
• Stato di deterioramento
• Resistenza alla compressione
ROCCE
classificazione
Geologia

10. Le aree cantiere
RIG SITE:
1. Rig di perforazione
2. Cabina di controllo/unita`di potenza
3. Aste di perforazione
4. Pompa approvviginamento acqua
5. Tank dei fanghi
6. Unita` di ricircolo dei fanghi
7. Pompa alta pressione fanghi
8. Stoccaggio bentonite
9. Generatori elettrici
10. Container magazzino
11. Container officina
12. Ufficio di cantiere
13. Fossa di entrata perforazione
14. Vasca di stoccaggio fanghi di smarino

11. Le aree cantiere
PIPE SITE:
1. Vasca di stoccaggio fanghi di smarino
2. Fossa di uscita perforazione
3. Rulliere per varo tubazione
4. Tubazione assemblata da posare
5. Escavatore/sollevatore
6. Aste di perforazione per alesature
7. Generatore
8. Autocisterna per trasporto fanghi

12. FASI LAVORATIVE
• Capacità direzionale grazie a “scarpa direzionale” o
bent “piega” sull`assembly di perforazione
• Avanzamento per spinta (curvatura) e rotazione (rettelineo)
• Azione di taglio sul terreno grazie a :
a) taglio idrodinamico mediante testa di perforazione a getti
b) azione meccanica mediante tricono e motore a fanghi
• Controllo dell’avanzamento/direzionamento
mediante sistema di guida
Prima fase: foro pilota

13. Principio del direzionamento
Testa di perforazione:
• Deviazione del tratto terminale della batteria di perforazione
rispetto all’asse longitudinale (es motore a fanghi)
• Conformazione asimmetrica della punta di perforazione che
presenta superficie inclinata (scarpa direzionale punte tipo duck
bill)
• Deviazione = interruzine della rotazione e azione di spinta
• Mantenimento traiettoria = rotazione

14. WALK-OVER
• Trasmettitore radio
• Ricevitore in superficie
– Profondità, inclinazione, orientamento, direzione, temperatura, ...
• Profondità massima 10-15 m
• Non vi è misura dell’angolo azimutale
• Risoluzione del pitch 0,1%
• Precisione nella profondità ± 5% fino a 10 m, 10% a 15 m
• Sensibilità a interferenze elettromagnetiche (attive / passive)
• Necesità di accesso alla verticale sul foro (guida in remoto)
Sistema di guida

15. WALK-OVER WIRE-LINE
• Trasmettitore radio + collegamento via cavo
• Ricevitore in superficie
– Profondità, inclinazione, orientamento, direzione, temperatura, ...
• Profondità massima 20m
• La misura dell’angolo azimutale si ottiene via radio come per il
normale sistema walk-over
• Risoluzione del pitch 0,1%
• Precisione nella profondità ± 5%
• Sensibilità a interferenze elettromagnetiche (attive / passive)
• Necessità di accesso alla verticale sul foro (guida in remoto)
• Possibilità di conoscere sempre inclinazione e orientamento
Sistema di guida

16. SISTEMI MAGNETICI
• Dispositivo dotato di accelerometri, magnetometri e
inclinometri.
• Collegamento via cavo
• Conoscenza angolo azimutale tramite bussola
elettronica
• Elaborazione dati mediante software dedicato
• Nessun limite di profondità
• Risoluzione del pitch 0,2%
• Precisione nella profondità ± 5%
• Sensibilità a interferenze elettromagnetiche (attive /
passive)
• Guida in remoto
Sistema di guida
Coordinate x,y,z
Possibilità di sistema di contrasto delle interferenze
Tru-track, Para-Track, Beacon

17. BEACON + PARATRACK
Sistema di guida
SISTEMI MAGNETICI

18. FASI LAVORATIVE
Seconda fase: alesatura
Allargamento del foro pilota mediante idonei utensili
• Utensile alesatore sostituisce la testa di perforazione
• Avanzameto mediante rotazione e traino verso il rig
• Assemblaggio a tergo di nuove aste/omeno
• Possibilità / necessità di ripetizione con diametri crescenti
• Riduzione di attriti
• Ricircolo dei fluidi

19. Utensili di perforazione
Alesatori:
Fly cutter
Spiral flute
Barrell reamer Rock reamer

20. Fluidi di perforazione
• Raffreddare e mantenere “puliti” gli utensili di perforazione
• Azionare motore a fanghi
• Taglio idraulico del terreno
• Mantenere integrità del foro
• Ridurre gli attriti
• Stabilizzare il foro
– Filter cake
– Pressione idrostatica positiva
• Mantenere in sospensione solidi
• Trasportare i detriti fuori dal foro

21. • Densità 1,02-1,06 g/cm3
• Viscosità in relazione a tipo di terreno (40-60 sec)
• pH – ione calcio >8
• Gel strength, Yield point,
• Contenuto in sabbia <2%
• Controllo del filtrato
Miscela di acqua, bentonite, polimeri
Fluidi di perforazione
Controllo costante

22. N.b.: catenaria di varo
FASI LAVORATIVE
Terza fase: tiro-posa della condotta
Traino della condotta dall’uscita fino al rig
• Frapposizione di alesatori tra aste e tubazione
• Impiego di giunto reggispinta girevole
• Aggancio a testa di tiro dimensionata alla trazione
• Rulli di scorrimento
• Roll cradle in sospensione
• Ballasting

23. CASE HISTORY

24. PROGETTO ALBA – IULIA (Romania)
Attraversamento in subalveo del Fiume Mures
Posa di nr.2 condotte parallele DN 800 in Ghisa
Lunghezza singolo attraversamento 500 mt
CASE HISTORY

25. CASE HISTORY

26. Tubazione in ghisa assemblata e messa in galleggiamento su
canale appositamente realizzato
CASE HISTORY

27. Ultimazione della preparazione per il varo della
tubazione in GHISA DN 800
CASE HISTORY

28. Partenza delle operazioni di varo all’interno del foro realizzato
Per “l’appesantimento” della tubazione in Ghisa DN 800 è stata inserita una
tubazione in HDPE DN110 all’interno della tubazione in Ghisa utilizzata per
l’inserimento di acqua all’avanzare dell varo
CASE HISTORY

29. Vista della catenaria realizzata in fase di varo della
tubazione
CASE HISTORY

30. Inarcamento della condotta in Ghisa DN 800 al passaggio
del canale realizzato per il galleggiamento e il punto di ingresso
in foro
CASE HISTORY

31. Vista aerea del Rig di perforazione, potenza 250 Ton in fase di
lavoro
CASE HISTORY

32. CASE HISTORY
Termine del varo

33. CASE HISTORY
ANNO: 2014
CLIENTE: MINISTERO INFRASTRUTTURE E TRASPORTI – CVN
LUOGO: LAGUNA DI VENEZIA
OGGETTO: REALIZZAZIONE ANELLO DATI DI INTERCONNESSIONE ARSENALE – ISOLA NUOVA
TECNICA DI PERFORAZIONE
CON DOPPIO RIG ED
INTERSEZIONE DELLE
TRAIETTORIE

34. Isola artificiale
Secondo Rig
Cantiere principale
Primo Rig

39. CASE HISTORY
Palazzo del cinema di Venezia: impianto geotermico
Il progetto
TOC 1: HDPE DN 500 metri 550
TOC 2: HDPE DN 630 metri 550
TOC 3: HDPE DN 160 metri 550

40. CASE HISTORY
Palazzo del cinema di Venezia: impianto geotermico
Aree cantiere: terra - mare

41. CASE HISTORY
Palazzo del cinema di Venezia: impianto geotermico
Varo delle tubazioni

42. CASE HISTORY
ANNO: 2014
CLIENTE: SMAT S.p.A.
LUOGO: Salbertrand (TO) - Italia
OGGETTO: Acquedotto della Valle di Susa – Condotta di adduzione principale

44. GRAZIE
PER
L’ATTENZIONE
Relatore: Dott. Marcello Viti
Director Manager
ANESE SRL
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Anese Perforazioni
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