Производитель расширительных долот

Когда слышишь 'производитель расширительных долот', сразу представляется конвейер с идеальными станками — но на деле ключевое тут не оборудование, а понимание, как эта штука поведёт себя на глубине в 2000 метров под глинистыми пластами. Многие до сих пор путают расширители с обычными долотами, а ведь разница — в давлении на торец и угле атаки резцов, который мы в ООО Чэнду Цзитао годами подбирали методом проб и ошибок.

Почему геология диктует конструкцию

В 2018 году под Оренбургом мы поставили партию расширителей с твердосплавными вставками — казалось, параметры по ГОСТу выдержаны. Но на глубине 1800 метров пошёл песчаник с прослойками глины, и за два часа работы три инструмента потеряли по 40% резцов. Разобрали потом — оказалось, термообработка не учла локальный перегрев при трении о глину. С тех пор для каждого региона делаем тестовые образцы, которые гоняем в имитаторе пластов.

Кстати, про имитатор — не у всех производителей он есть. В Чэнду Цзитао его собрали сами в 2015 году, потому что аренда у НИИ стоила как два новых токарных станка. Сейчас там воссоздаём условия от Вьетнама до Ямала — соляные растворы, перепады температур, вибрацию. Без этого любые расчёты — это гадание на кофейной гуще.

Особенно сложно с карбонатными породами — там где-то полмиллиметра перекоса в оси расширителя, и он начинает 'гулять' по стволу. Как-то в Татарстане бурильщики жаловались на волнообразный ствол — оказалось, мы слегка ошиблись с расчётом жёсткости пружины в механизме раскрытия. Пришлось переделывать всю партию, но зато теперь для карбонатов используем пружины с переменным шагом.

Как патенты спасают от имитаций

Наш патент № 2748321 на систему фиксации лопастей — это не для галочки. В 2020 году в Казахстане участились случаи, когда лопасти расширителей заклинивало в полураскрытом положении. Мы тогда пересмотрели весь механизм — вместо штифтов поставили подпружиненные пальцы, которые не боятся вибрации. Кстати, эту доработку мы внедрили после того, как наш инженер неделю провёл на буровой в Атырау — он там в перерывах между сменами даже чертил эскизы на салфетках.

Сейчас многие пытаются копировать нашу систему, но не учитывают, что зазор между пальцем и втулкой должен быть не более 0.05 мм — иначе в породу попадает буровой раствор, начинает вымывать смазку. Как-то разбирали китайский аналог — там зазор был 0.2 мм, отсюда и все проблемы.

Кстати, про смазку — мы перешли на дисульфид молибдена после инцидента на Сахалине. Там при -35°C обычная смазка кристаллизовалась, и расширитель заклинило на старте. Теперь для северных месторождений используем составы с антифризными присадками — мелочь, а без неё вся конструкция мертва.

Проектирование под конкретные буровые установки

Мало кто задумывается, но расширитель для Уралмаш-ZJ50 и для китайской установки Honghua — это два разных инструмента. Разница не только в посадочных размерах, но и в вибронагрузках. У китайских установок частота вращения выше, а система демпфирования слабее — приходится усиливать рёбра жёсткости на корпусе.

В прошлом году для проекта в Венесуэле делали расширители под старую установку Ideco — там вообще пришлось пересчитывать балансировку, потому что биение на высоких оборотах превышало все допустимые нормы. Хорошо, что в Чэнду Цзитао сохранили документацию по советскому оборудованию — без этого бы не справились.

Сейчас вот экспериментируем с композитными материалами для корпусов — алюминиевые сплавы с карбидными наполнителями. Пока дорого, но на тестах вибронагрузки снижаются на 15%. Если удастся удешевить технологию — будет прорыв.

Логистика как часть технологии

Однажды потеряли партию расширителей где-то между Владивостоком и Норильском — пролежали три месяца на перевалочном складе. Когда получили обратно, обнаружили коррозию на посадочных местах — видимо, конденсат в контейнере. С технем все инструменты перед отгрузкой покрываем ингибитором коррозии с силиконовой основой — состав разрабатывали совместно с томскими химиками.

Для срочных заказов держим на складе в Новом Уренгое комплект самых ходовых моделей — например, РД-215/295 для стандартных колонн. Но если нужен нестандартный размер — тут уже от трёх недель, потому что приходится перенастраивать фрезерные станки с ЧПУ.

Кстати, про нестандартные размеры — был случай, когда для геотермальной скважины в Камчатке потребовался расширитель под 508 мм трубу. Пришлось делать почти с нуля — стандартные оснастки не подходили. Зато теперь у нас есть чертежи для крупногабаритных скважин.

Почему испытания важнее сертификатов

У нас на стенде каждый расширитель проходит не менее 50 циклов 'раскрытие-закрытие' под нагрузкой. Как-то приехал заказчик из Лукойла, смотрит на эти тесты и говорит: 'У вас тут жёстче, чем в ГОСТе'. А я ему: 'Потому что на глубине ГОСТ не поможет, когда давление 400 атмосфер'.

Особое внимание — к тесту на 'усталость металла'. Гоняем образцы до появления микротрещин — потом изучаем под электронным микроскопом. Так в 2022 году выявили проблему с термообработкой одной партии заготовок — вовремя отозвали, избежали аварии.

Сейчас внедряем акустический контроль — при работе расширителя на стенде датчики улавливают аномальные вибрации. Уже дважды это помогало выявить скрытые дефекты в подшипниковых узлах.

Что в итоге

Когда смотришь на готовое расширительное долото в цеху, кажется — обычная железка. Но за ней годы проб, аварий, ночных дежурств на буровых и бесконечных расчётов. В ООО Чэнду Цзитао мы perhaps не самые крупные производители, но зато каждый наш инструмент прошёл через руки инженеров, которые сами не раз бывали на скважинах. Может, поэтому с 2011 года ни один наш расширитель не вызывал серьёзных аварий — только мелкие доработки по мелочам.

Сейчас вот думаем над системой телеметрии — чтобы с датчиков на расширителе данные шли прямо на поверхность. Пока сложно с энергопитанием и защитой электроники, но эксперименты уже идут. Если получится — сможем видеть износ резцов в реальном времени.

А в целом — производство расширительных долот это не про станки и чертежи. Это про понимание того, что там, внизу, где темно, жарко и опасно. Без этого хоть из титана делай — всё равно сломается.