Китайские производители трехшарошечных буровых коронок с металлическим уплотнением

Когда слышишь про китайские трехшарошечные долота с металлическим уплотнением, сразу представляется конвейер с одинаковыми коробками. А на деле - между заводами разница как между советским Уралмашем и кустарной мастерской. Вот возьмем ООО Чэнду Цзитао Машиностроительное оборудование - они с 2011 года в теме, но до сих пор экспериментируют с посадкой подшипников в уплотнениях.

Конструкционные просчеты и неочевидные решения

В 2019 мы тестировали их модель JTB-127M для карбонатных пород. Лабораторные испытания показывали 320 часов работы, но уже на 270-й час появился люфт в осевом подшипнике. Разбираем - оказывается, термообработка крышки лабиринтного уплотнения не учитывала вибрационную усталость.

Инженеры jitbit.ru тогда предложили нестандартное решение: вместо стандартного пружинного кольца поставили составной стопор из порошкового металла. Пришлось пересчитывать всю геометрию посадочных мест, зато после доработки тот же узел выдерживал уже 400+ часов.

Сейчас гляжу на их новые чертежи - вижу, учли наши замечания по распределению смазки в полости шарошки. Но все равно остался вопрос по тепловому зазору между корпусом и уплотнительным кольцом при работе в глинистых породах.

Технологические цепочки под микроскопом

На их производстве в Чэнду обратил внимание на операцию наплавки твердого сплава. Используют вольфрамовые электроды с добавкой карбида тантала, но при этом экономят на системе охлаждения заготовки. Отсюда микротрещины в зоне термовлияния - их сразу не видно, но через 150-200 часов бурения они выходят на поверхность.

Как-то раз наблюдал, как их технологи пытались упростить процесс балансировки шарошек. Вместо классического трехэтапного контроля предложили делать выборочную проверку каждой десятой детали. Результат - партия в 50 долот ушла в Казахстан с дисбалансом выше допустимого на 12%. Пришлось отзывать и перебирать.

Сейчас они вернулись к стопроцентному контролю, но сделали интересную вещь - внедрили систему маркировки каждой шарошки с занесением в базу данных. Если возникает проблема, можно отследить всю историю обработки конкретной детали.

Полевые испытания как лакмусовая бумажка

В Западной Сибири их долота с улучшенным уплотнением серии JTB-200 показали себя неоднозначно. В песчаниках работали прекрасно - до 550 метров проходки без потери производительности. Но при встрече с прослойками аргиллита начиналась вибрация, которая буквально 'выдавливала' смазку через лабиринтные уплотнения.

Запомнился случай на месторождении в ХМАО. Бурильщик пожалел времени на промывку забоя, долото Чэнду Цзитао забилось шламом. Когда извлекли - думали, уплотнения не восстановить. Но их конструкция с разборным фланцем позволила заменить только поврежденные элементы, а не весь узел целиком.

Сейчас они доработали систему дренажных каналов в корпусе - увеличили сечение на 15% и изменили угол наклона. В прошлом месяце тестировали на Кравцовском месторождении - уже нет проблем с выносом шлама даже при высокой плотности бурового раствора.

Материаловедческие нюансы

Их патент на состав стали для корпусов долот действительно интересен. Добавка молибдена и ванадия повышает ударную вязкость, но сказывается на обрабатываемости. Видел, как на их заводе приходится менять режимы резания при фрезеровании пазов под шарошки - обычные пластины изнашиваются за 3-4 заготовки вместо 10-12.

С уплотнительными кольцами из металлокерамики тоже не все гладко. Теоретически стойкость к абразиву должна быть высочайшей, но при циклических нагрузках появляется микросколы по границам зерен. Их технологи признавались, что до сих пор подбирают оптимальный размер зерна карбида вольфрама в матрице.

Последняя партия, которую мы получили в октябре, уже имеет измененную структуру напыления на рабочих поверхностях шарошек. Используют не просто твердый сплав, а градиентное покрытие с переходом от вязкой сердцевины к износостойкой поверхности. Полевые испытания покажут, насколько это эффективно.

Экономика против надежности

Часто вижу, как китайские производители трехшарошечных буровых коронок пытаются снизить цену за счет упрощения конструкции. Но в ООО Чэнду Цзитао пошли другим путем - оставили сложную систему уплотнений, но оптимизировали технологические цепочки. Например, внедрили одновременную шлифовку трех посадочных мест вместо последовательной обработки.

Их сайт https://www.jitbit.ru не блещет дизайном, зато там есть настоящие технические спецификации с допусками и посадками. В отличие от многих конкурентов, они не скрывают предельные параметры работы - четко пишут, например, что максимальная осевая нагрузка для JTB-127M составляет 28 тонн, а не 'до 30' как принято писать в отрасли.

Сейчас они работают над новой серией долот с улучшенным отводом шлама. Если судить по предварительным расчетам, это может увеличить скорость проходки на 7-9% в мягких породах. Но как поведет себя усложненная гидравлика в условиях вибрации - вопрос открытый.

Перспективы и ограничения

Их проектная команда действительно сильна в расчетах, но иногда не хватает полевого опыта. Помню, как разрабатывали долото для бурения в условиях высоких температур. Теоретически все было идеально - и термостойкость уплотнений, и жаропрочность сталей. Но не учли, что при 150°C меняется вязкость смазки, и система начинает работать всухую.

Сейчас они тесно сотрудничают с буровыми компаниями, собирают статистику отказов. По их данным, основной проблемой остается не разрушение уплотнений, а износ опорных шеек шарошек. Над этой задачей бьются уже два года, пробуют разные комбинации материалов.

Если говорить о будущем, то их разработка в области комбинированных уплотнений (металл + полимер) выглядит перспективной. Но пока образцы не выдерживают конкуренции с чисто металлическими решениями в условиях ударных нагрузок. Думаю, через год-два доведут до ума.