шнековая буровая установка

Если брать наш последний проект на Таймыре - там классическая ошибка новичков: думают, что любой шнек подойдет для мерзлых грунтов. Ан нет, при -40° обычная сталь 45Х становится хрупкой как стекло.

Конструкционные просчеты

Помню, в 2019 году на объекте ООО Хунань Цзято Новые Материалы ставили эксперимент с модифицированными шнеками. Инженеры предлагали использовать шнековая буровая установка с усиленными переходными узлами - в теории все сходилось, а на практике лопасти отлетали после 15 метров проходки.

Тут важно не столько усилие крутящего момента, сколько резонансные колебания. Когда грунт с прослойками льда - вибрация идет специфическая. Наши замеры показывали перегрузки до 3g на стыках секций.

Кстати, про сплавы. На сайте https://www.jthsa.ru есть технические спецификации по алюминиево-скандиевым композитам - мы пробовали адаптировать их для буровых штанг. Проблема в другом: при сверхнизких температурах алюминий работает иначе, нужны дополнительные легирующие добавки.

Геологические нюансы

В Западной Сибири как-то пришлось переделывать всю кинематическую схему установки. Заказчик уверял, что мерзлота идет пластами по 2-3 метра. На деле оказались линзы погребенного льда толщиной до 7 метров.

Шнековая колонна диаметром 200 мм буквально тонула в ледяной каше. Пришлось экстренно менять шаг витков с 350 на 280 мм - иначе вынос грунта прекращался полностью.

Здесь важно не столько давление, сколько скорость вращения. Эмпирически вывели формулу: для мерзлых грунтов оптимально 40-60 об/мин при осевой нагрузке не более 5 тонн. Хотя в паспортах установок обычно пишут до 120 об/мин.

Практические лайфхаки

На Крайнем Севере научились определять состав грунта по звуку работы шнека. Мелкодисперсные пески с льдом дают характерный скрежет, а глинистые мерзлые породы - низкочастотный гул.

Однажды при бурении на глубине 12 метров шнек начал вилять - это верный признак встречи с погребенным торфяником. Пришлось поднимать всю колонну и менять конфигурацию лопастей.

Кстати, про ООО Хунань Цзято Новые Материалы - их исследования в области алюминиевых сплавов могли бы решить проблему обледенения шнеков. Но пока промышленных образцов для бурового оборудования нет.

Ошибки монтажа

В 2021 году в Якутии видели, как бригада собрала шнековая буровая установка с перекосом рамы всего в 3 градуса. Результат - через 8 часов работы разбило все подшипники редуктора.

Важный момент: многие не проверяют соосность валов после транспортировки. А от ударов по бездорожью смещение может достигать 5-7 мм.

Еще хуже, когда экономят на гидростатике. При температуре ниже -35° стандартное масло густеет настолько, что насосы не могут прокачать жидкость через клапаны.

Перспективные разработки

Сейчас экспериментируем с комбинированными шнеками - нижняя часть с усиленными резцами для мерзлых пород, верхняя с классической конфигурацией для талых грунтов.

Интересно было бы протестировать шнеки из алюминиево-скандиевых сплавов от https://www.jthsa.ru - их характеристики прочности близки к стальным аналогам при вдвое меньшем весе.

Но пока производители бурового оборудования не готовы к переходу на новые материалы - слишком много рисков при работе в экстремальных условиях.

Экономические аспекты

Многие заказчики требуют использовать шнеки до полного износа. На практике это ложная экономия - при износе резцов более 40% нагрузка на привод возрастает в геометрической прогрессии.

В прошлом месяце считали: замена комплекта шнеков обходится в 120 тыс рублей, а ремонт редуктора после работы с изношенным инструментом - уже 400+ тыс.

Особенно критичен износ для установок с гидравлическим приводом - там скачки давления могут вывести из строя всю систему.