Китайский производитель шнекового бурового инструмента с регулируемым углом наклона

Когда слышишь про 'регулируемый угол наклона', половина закупщиков сразу представляет хитроумный механизм с десятком винтов — а на деле часто оказывается, что достаточно двух упорных клиньев с калиброванными пазами. Мы в ООО Чэнду Цзитао Машиностроительное оборудование с 2011 года через это прошли: первые наши образцы перегружали конструкцию, пока не поняли, что главное — не диапазон углов, а жёсткость фиксации под нагрузкой.

Почему классический шнек не всегда работает

В 2015 году поставили партию стандартных шнеков для карьера в Кемерово — через месяц пришла рекламация: при бурении под углом 15° лопасти начали 'плыть'. Разобрались: не учли, что при наклонном бурении вибрация идёт не по оси, а по вектору, и штампованные лопасти из стали 40Х просто не выдерживали знакопеременных нагрузок.

Тут и пришлось вспомнить про наш патент № 154236 — тот самый способ ковки лопастей с переменной толщиной. Технология дорогая, но для регулируемых систем оказалась ключевой: теперь делаем предварительный расчёт под конкретный угол, и лопасть идёт с усилением в зоне максимального изгибающего момента.

Кстати, о стали — перепробовали и импортные аналоги, но в итоге вернулись к 30ХНМА с дополнительной термообработкой. Да, дороже на 12-15%, но при работе с регулируемым углом наклона именно усталостная прочность становится критичной.

Как собирают регулируемый узел на практике

Наш цех в Чэнду сначала пытался делать шарнирные соединения по немецкому образцу — получилось точнее, но дороже. Сейчас перешли на систему с коническими шлицами: проще в изготовлении, а главное — ремонтопригоднее. Когда в 2019 году бурили скважины для 'Газпром бурения', как раз это решение выручило — замена узла занимала 40 минут вместо трёх часов.

Частая ошибка — пытаться сделать универсальный механизм на все случаи жизни. Мы для арктических проектов вообще ушли от регулировки 'на ходу' — там ставим фиксированные углы с заменой адаптера. На сайте jitbit.ru в разделе 'Спецрешения' как раз есть чертежи таких конфигураций.

Важный нюанс — балансировка. Если для вертикального бурения допустим дисбаланс до 0.8 мм, то для наклонного свыше 20° уже требуется точность 0.3 мм. Пришлось закупить немецкий стенд Hofmann, но это окупилось сокращением поломок на 30%.

О чём молчат в технических каталогах

Ни один производитель не пишет, что при изменении угла резко меняется нагрузка на привод. Мы в 2017 году понесли серьёзные убытки, когда не предупредили клиента о необходимости усиливать крепление мотора — в итоге сорвало весь буровой комплект.

Сейчас всегда даём расчётные таблицы для гидравлики — например, для нашего шнекового бурового инструмента с углом 45° требуется повышение давления в системе на 18-22% относительно вертикального положения. Это кажется мелочью, но именно такие детали определяют, будет техника работать или стоять в простое.

Ещё момент — транспортировка. Длинные шнеки с регулируемым узлом часто повреждаются при перевозке. Пришлось разработать складные контейнеры — дорого, но надёжно. Кстати, это решение потом запатентовали отдельно.

Кейс из практики: бурение в условиях вечной мерзлоты

В 2021 году для проекта в Якутии понадобилось бурить под углом 35° в мерзлых грунтах. Стандартные решения не работали — лёд буквально 'съедал' лопасти за две смены. Пришлось экстренно разрабатывать вариант с наплавкой твердосплавными пластинами.

Интересно, что именно здесь пригодился наш опыт с нефтяными головками — технология наплавки была адаптирована как раз из тех разработок. Получилось увеличить ресурс в 4 раза, хотя стоимость выросла всего на 27%.

Самым сложным оказалось сохранить регулировочный узел — при -50° смазка густела, и механизм клинило. Решили установком подогревательных элементов, но пришлось пересчитать всю прочность — добавили массы на 15%, зато отказаов не было ни разу.

Что действительно важно в регулируемых системах

За 12 лет работы поняли главное: клиенту нужен не сам механизм регулировки, а гарантия, что он не развалится на третьей скважине. Поэтому сейчас 70% тестов проводим на усталостную прочность — крутим образцы до разрушения, фиксируем все деформации.

Наша проектная группа недавно завершила статистику по 240 объектам — оказалось, что 68% поломок связаны не с основным узлом, а с крепёжными элементами. Теперь все болты делаем из титана, хоть это и увеличивает стоимость комплекта.

Если говорить о будущем — экспериментируем с системами дистанционной регулировки. Пока дорого и ненадёжно, но для шахтного бурения уже есть рабочие прототипы. Как обычно, основная проблема — не механика, а электроника, которая не выдерживает вибрации.

Вместо заключения: почему мы до сих пор улучшаем конструкцию

Каждый новый проект приносит неожиданные вызовы — то грунт окажется абразивнее, то температура выше расчётной. Поэтому даже для проверенных моделей постоянно ищем улучшения — например, в прошлом месяце перешли на новый тип подшипников в регулировочном узле.

На сайте ООО Чэнду Цзитао мы специально не выкладываем все технические решения — многие наработки появляются именно в процессе работы с конкретными задачами. Как в том случае с буровыми головками для сланцевых проектов, когда пришлось полностью пересмотреть систему крепления лопастей.

И да — никогда не экономьте на испытаниях. Лучше потратить лишнюю неделю на стендовые тесты, чем потом разбираться с последствиями на объекте. Это правило за 12 лет ни разу не подвело.