Skip to content
Brent$117,6Газ TTF$1 192USD453,87 ₸
MunaiHub
БурениеБурильная колонна и долота Средний 21 мин чтения

Выбор долот и оценка их износа

Выбор долота (bit selection) — подбор типа и конструкции долота к породам интервала, к приводу и задачам скважины по свойствам пород и по опыту соседних скважин. Оценка износа (dull grading) — стандартная запись состояния поднятого долота: по системе Международной ассоциации буровых подрядчиков (International Association of Drilling Contractors, IADC) её делают восемью позициями — от износа вооружения до причины подъёма. Чтобы долота разных изготовителей можно было сравнивать, их конструкцию тоже описывают кодами IADC — отдельно для шарошечных долот и для долот с неподвижными резцами; в странах СНГ шарошечные долота обозначают ещё и по ГОСТ 20692-2003.

Зачем это нужно

Неудачное долото либо бурит медленно, либо быстро изнашивается и требует лишних спуско-подъёмов, а каждый рейс на глубине 4–5 км отнимает больше полусуток работы буровой. Коды IADC позволяют найти аналоги у разных изготовителей и читать отчёты соседних скважин. Код износа поднятого долота — главный источник обратной связи: по нему решают, менять ли тип долота, нагрузку, обороты или промывку в следующем рейсе. Это общий язык технолога, бурового мастера и поставщика долот.

Сначала прочитайте:Буровые долота: типы и конструкция

Кратко о главном

  • Код IADC шарошечного долота — три цифры и буква: серия 1–3 — стальные (фрезерованные) зубья, 4–8 — твердосплавные зубки, и чем больше цифра, тем твёрже порода; тип 1–4 уточняет твёрдость внутри серии; третья цифра — опора и защита калибра; буква — дополнительный признак.
  • Код долота с неподвижными резцами — буква и три цифры: материал корпуса (M — матрица, S — сталь), плотность оснащения (1–4 у долот PDC), размер резцов, профиль. Он описывает внешний вид долота, а не область применения.
  • Долото разрушает породу, обжатую давлением раствора: при репрессии Δp\Delta p прочность под долотом C0+q ΔpC_0 + q\,\Delta p больше одноосной, и чем тяжелее раствор, тем «твёрже» та же порода.
  • Долото выбирают, сопоставляя свойства пород интервала, опыт соседних скважин (что бурило дешевле и почему его подняли), привод и профиль ствола; окончательно выбор проверяют стоимостью метра.
  • Код износа IADC — восемь позиций: внутренние и наружные ряды (0–8), характер износа, место, опора (у долот с неподвижными резцами — X), потеря диаметра в шестнадцатых долях дюйма, второй признак износа, причина подъёма.
  • Износ читают вместе с режимом и разрезом: ровный износ — нормальная работа, сколы и поломки — удары и вибрации, налипание — плохая очистка, отказ опоры — исчерпанный ресурс оборотов.
Ключевые соотношения
Cобж=C0+q Δp,q=1+sin⁡φ1−sin⁡φC_{\text{обж}} = C_0 + q\,\Delta p, \qquad q = \dfrac{1 + \sin\varphi}{1 - \sin\varphi}

прочность породы под долотом при репрессии Δp\Delta p (критерий Мора — Кулона)

kр=8 hdрk_{\text{р}} = 8\,\dfrac{h}{d_{\text{р}}}

оценка износа резца по шкале 0–8: стёртая высота, делённая на диаметр резца; в код идёт среднее по зоне, округлённое до целого

Δd=23 s\Delta d = \tfrac{2}{3}\,s

потеря диаметра трёхшарошечного долота по зазору ss между кольцом и третьей шарошкой

n=60 N tn = 60\,N\,t

число оборотов долота за рейс — мера расхода ресурса опор шарошечного долота

Где чаще всего ошибаются
  • Считать код IADC рекомендацией по применению: два долота с одинаковым кодом могут работать совсем по-разному.
  • Сравнивать нагрузки на долота разного диаметра в килоньютонах, а не в килоньютонах на миллиметр диаметра.
  • Читать код износа без причины подъёма: долото, поднятое на проектной глубине (TD), могло бы бурить дальше, а поднятое по механической скорости (PR) обычно уже исчерпано.
  • Мерить диаметр шарошечного долота кольцом с допусками нового долота или забыть правило двух третей.
  • Путать «I» (долото в калибре) и «1» (потеря 1/16 дюйма) в шестой позиции.

После урока вы сможете

  • расшифровать код IADC шарошечного долота (серия, тип, опора и защита калибра, дополнительный признак) и долота с неподвижными резцами (корпус, плотность оснащения, размер резцов, профиль) и сопоставить их с обозначением шарошечных долот по ГОСТ 20692-2003;
  • оценить прочность породы под долотом с учётом репрессии и объяснить, как прочность, абразивность, пластичность и перемежаемость пород определяют выбор вооружения;
  • описать порядок выбора долота по свойствам пород и по данным соседних скважин — отчётам о рейсах и кодам износа;
  • записать износ поднятого долота восемью позициями IADC: рассчитать оценку вооружения по резцам и зубкам, потерю диаметра по правилу двух третей, выбрать коды характера и места износа и причины подъёма;
  • прочитать код износа и сделать из него выводы для следующего рейса.

Зачем долотам коды

Долота выпускают десятки изготовителей, и у каждого — свои названия моделей. Чтобы сопоставить их, IADC ввела классификационные коды: одинаковый код означает похожую конструкцию, рассчитанную на похожие породы. По кодам строят таблицы сравнения долот разных изготовителей, их записывают в отчёты о рейсах долот (bit records), а по отчётам соседних скважин выбирают долото для новой. Как устроены сами долота — вооружение, опоры, резцы, профиль, промывочные пазы, — разобрано в уроке Буровые долота: типы и конструкция; здесь речь о том, как их описывают, выбирают и оценивают после рейса.

Кодов три вида: классификация шарошечных долот, классификация долот с неподвижными резцами (PDC, алмазных, импрегнированных) и единая для всех долот система оценки износа. Все три — договорённости отрасли, принятые и уточнённые в 1980–1990-х годах; обновлённое руководство по оценке износа IADC выпустила в 2026 году (раздел для углублённого изучения).

Код IADC шарошечного долота

Код шарошечного долота — три цифры и, если нужно, буква, например 617 или 447X. Первая цифра — серия: она говорит о вооружении и о твёрдости пород, на которые рассчитано долото. Серии 1–3 — долота со стальными (фрезерованными) зубьями, 4–8 — с твердосплавными зубками; внутри каждой группы чем больше цифра, тем твёрже порода.

Серии шарошечных долот по IADC
Серия
1
Вооружение
стальные зубья
Породы
мягкие, с низкой прочностью на сжатие и высокой буримостью
Серия
2
Вооружение
стальные зубья
Породы
средние и средней твёрдости, с высокой прочностью на сжатие
Серия
3
Вооружение
стальные зубья
Породы
твёрдые полуабразивные и абразивные
Серия
4
Вооружение
твердосплавные зубки
Породы
мягкие, с низкой прочностью на сжатие и высокой буримостью
Серия
5
Вооружение
зубки
Породы
мягкие и средние, с низкой прочностью на сжатие
Серия
6
Вооружение
зубки
Породы
средней твёрдости, с высокой прочностью на сжатие
Серия
7
Вооружение
зубки
Породы
твёрдые полуабразивные и абразивные
Серия
8
Вооружение
зубки
Породы
очень твёрдые и абразивные

Буримость — лёгкость, с которой порода разрушается долотом; она падает с прочностью и абразивностью породы.

Вторая цифра — тип (1–4): ступень твёрдости внутри серии, 1 — для самых мягких пород серии, 4 — для самых твёрдых. Чем выше тип, тем короче и тупее вооружение и меньше смещение осей шарошек (cone offset). Третья цифра описывает опору шарошек и защиту калибра:

Третья цифра кода: опора и защита калибра
Цифра
1
Опора
открытая, на телах качения
Защита калибра
нет
Цифра
2
Опора
на телах качения, охлаждаемая воздухом — для бурения с продувкой
Защита калибра
нет
Цифра
3
Опора
открытая, на телах качения
Защита калибра
есть
Цифра
4
Опора
герметизированная, на телах качения
Защита калибра
нет
Цифра
5
Опора
герметизированная, на телах качения
Защита калибра
есть
Цифра
6
Опора
герметизированная опора скольжения
Защита калибра
нет
Цифра
7
Опора
герметизированная опора скольжения
Защита калибра
есть

Защита калибра — твердосплавные зубки или наплавка на обратном конусе шарошки, которые берегут диаметр ствола. Чем устроены опоры и почему на высоких оборотах они ограничивают рейс, — в уроке о шарошечных долотах.

Буква в конце — дополнительный признак. Их шестнадцать; у долота может быть и несколько признаков, но в код обычно ставят главный.

Дополнительные признаки (четвёртый знак кода)
Буква
A
Признак
для бурения с продувкой воздухом
Буква
B
Признак
особое уплотнение опоры
Буква
C
Признак
центральная насадка
Буква
D
Признак
для борьбы с искривлением ствола
Буква
E
Признак
удлинённые насадки
Буква
G
Признак
усиленная защита калибра и корпуса
Буква
H
Признак
для горизонтального и управляемого бурения
Буква
J
Признак
насадка с отклонённой струёй
Буква
L
Признак
опорные площадки на лапах
Буква
M
Признак
для работы с забойным двигателем
Буква
S
Признак
стандартное долото со стальными зубьями
Буква
T
Признак
двухшарошечное долото
Буква
W
Признак
усиленное вооружение
Буква
X
Признак
преимущественно клиновидные зубки
Буква
Y
Признак
конические зубки
Буква
Z
Признак
зубки другой формы
Как читать код: три примера
Код
117M
Расшифровка
стальные зубья, мягкие породы, самый мягкий тип серии; герметизированная опора скольжения с защитой калибра; для работы с забойным двигателем
Код
447X
Расшифровка
твердосплавные зубки для мягких пород, самый твёрдый тип серии 4; опора скольжения с защитой калибра; клиновидные зубки
Код
617
Расшифровка
зубки для пород средней твёрдости с высокой прочностью на сжатие, самый мягкий тип серии 6; опора скольжения с защитой калибра

Коды пишут подряд (617) или через дефисы (6-1-7).

Код IADC долота с неподвижными резцами

Долота с неподвижными резцами — PDC, с природными алмазами и импрегнированные — описывают четырьмя знаками: буквой и тремя цифрами, например M323. Код говорит о материале корпуса, о том, сколько на долоте резцов и какого они размера, и о профиле — то есть о внешнем виде долота.

Знаки кода долота с неподвижными резцами
Знак
1
Что обозначает
материал корпуса
Значения
M — матричный, S — стальной
Знак
2
Что обозначает
плотность оснащения
Значения
1–4 у долот PDC — от редкой расстановки резцов (лёгкое оснащение) к плотной (тяжёлое); 6–8 у долот с поверхностно посаженными алмазами — по размеру алмазов; 0, 5 и 9 не определены
Знак
3
Что обозначает
размер резцов, у алмазных долот — вид алмаза
Значения
у PDC: 1 — больше 24 мм, 2 — 14–24 мм, 3 — 8–14 мм, 4 — меньше 8 мм; у алмазных: природные алмазы, термостойкие поликристаллические (TSP), их сочетание или импрегнированный слой
Знак
4
Что обозначает
профиль
Значения
1 — плоский (у PDC — «рыбий хвост», плоские алмазные и TSP-долота), 2 — короткий, 3 — средний, 4 — длинный

Код не говорит о гидравлике (числе и расположении насадок, площади промывочных пазов), наклоне резцов, ограничителях глубины резания, марке самих резцов. Как эти элементы работают, — в уроке о долотах PDC.

Примеры кодов долот PDC
Код
S123
Расшифровка
стальной корпус, лёгкое оснащение, резцы 14–24 мм, средний профиль
Где уместно
мягкие и липкие породы: крупные резцы и большие пазы
Код
M323
Расшифровка
матричный корпус, оснащение выше среднего, резцы 14–24 мм (например, 16 мм), средний профиль
Где уместно
средние породы
Код
M433
Расшифровка
матричный корпус, тяжёлое оснащение, резцы 8–14 мм (например, 13 мм), средний профиль
Где уместно
твёрдые и абразивные прослои

Чем больше вторая цифра и третья цифра, тем больше на долоте мелких резцов: каждый нагружен меньше, долото стойче, но в мягких породах медленнее (почему).

Обозначение шарошечных долот по ГОСТ 20692-2003

В странах СНГ шарошечные долота для сплошного бурения обозначают по межгосударственному стандарту ГОСТ 20692-2003 «Долота шарошечные. Технические условия»; за его принятие голосовали и органы по стандартизации Казахстана. Обозначение состоит из числа шарошек (римской цифрой), диаметра в миллиметрах, типа долота по породам и через дефис — вида промывки и опоры.

Типы долот по породам
Тип
М
Вооружение
стальные зубья
Породы
мягкие
Тип
МЗ
Вооружение
твердосплавные зубки
Породы
мягкие абразивные
Тип
МС
Вооружение
стальные зубья
Породы
мягкие с пропластками средней твёрдости
Тип
МСЗ
Вооружение
твердосплавные зубки
Породы
мягкие абразивные с пропластками средней твёрдости
Тип
С
Вооружение
стальные зубья
Породы
средней твёрдости
Тип
СЗ
Вооружение
твердосплавные зубки
Породы
абразивные средней твёрдости
Тип
СТ
Вооружение
стальные зубья
Породы
средней твёрдости с пропластками твёрдых
Тип
Т
Вооружение
стальные зубья
Породы
твёрдые
Тип
ТЗ
Вооружение
твердосплавные зубки
Породы
твёрдые абразивные
Тип
ТК
Вооружение
стальные зубья и твердосплавные зубки
Породы
твёрдые с пропластками крепких
Тип
ТКЗ
Вооружение
твердосплавные зубки
Породы
твёрдые абразивные с пропластками крепких
Тип
К
Вооружение
твердосплавные зубки
Породы
крепкие
Тип
ОК
Вооружение
твердосплавные зубки
Породы
очень крепкие

Буква «З» в типе означает твердосплавные зубки и абразивные породы, «К» — крепкие.

Опора и промывка в обозначении
Буквы
В, ВУ
Что означают
опора на подшипниках качения (упорные подшипники скольжения могут быть); У — опора герметизирована
Буквы
Н, НУ
Что означают
один радиальный подшипник скольжения, остальные — качения; У — герметизирована
Буквы
А, АУ
Что означают
два и более радиальных подшипника скольжения; У — герметизирована
Буквы
Ц, Г, ЦГ
Что означают
промывка центральная, боковая гидромониторная, комбинированная
Буквы
П, ПГ
Что означают
центральная и боковая продувка воздухом

Например, III 215,9 ТЗ-ГАУ — трёхшарошечное долото диаметром 215,9 мм с твердосплавными зубками для твёрдых абразивных пород, с гидромониторной промывкой и герметизированной опорой скольжения. III 393,7 М-ГВ — трёхшарошечное долото 393,7 мм со стальными зубьями для мягких пород, гидромониторная промывка, опора качения.

Какую породу видит долото

Долото выбирают по свойствам пород, а из них для разрушения важнее всего пять:

  • прочность — сколько напряжения нужно, чтобы порода разрушилась; её мерят пределом прочности при одноосном сжатии (UCS) на керне или оценивают по каротажу с калибровкой по керну (как это делают);
  • абразивность — как быстро порода стирает резцы и зубки; её задают в основном кварц и его цемент: кварцевые песчаники и кварциты абразивны, известняки и глины — почти нет;
  • пластичность — способность породы сминаться без скалывания: глины и соль на глубине вдавливание почти не берёт, их выгоднее срезать;
  • липкость — склонность глинистого шлама налипать на долото и закрывать вооружение;
  • перемежаемость — чередование мягких и твёрдых пропластков, кремни, конгломераты: на границах долото получает удары, а режим, хороший для одного пропластка, плох для другого.

Прочность, измеренная без обжима, — ещё не та прочность, которую видит долото. На забое порода прижата давлением раствора: при репрессии — превышении давления раствора над поровым — фильтрационная корка передаёт этот перепад на скелет породы, и он работает как боковой обжим в трёхосном испытании. По критерию Мора — Кулона обжим упрочняет породу тем сильнее, чем больше её угол внутреннего трения. Получается прочность при обжатии (confined compressive strength, CCS).

Прочность породы под долотом при репрессии
Cобж=C0+q Δp,q=1+sin⁡φ1−sin⁡φ,Δp=0,00981 (ρm−ρпл) zC_{\text{обж}} = C_0 + q\,\Delta p, \qquad q = \frac{1 + \sin\varphi}{1 - \sin\varphi}, \qquad \Delta p = 0{,}00981\,(\rho_m - \rho_{\text{пл}})\,z
где:
  • CобжC_{\text{обж}}прочность породы при обжатии (CCS), МПа
  • C0C_0предел прочности при одноосном сжатии (UCS), МПа
  • qqнаклон прямой Мора — Кулона: на сколько мегапаскалей прочность растёт на каждый мегапаскаль обжима, —
  • φ\varphiугол внутреннего трения породы, °
  • Δp\Delta pрепрессия: давление раствора минус поровое давление на той же глубине, МПа
  • ρm, ρпл\rho_m,\ \rho_{\text{пл}}плотность раствора и эквивалентная плотность порового давления, г/см³
  • zzглубина по вертикали, м

Единицы: МПа; 0,00981 — давление столба жидкости плотностью 1 г/см³ высотой 1 м, МПа

Справедливо, если
  • проницаемая порода с фильтрационной коркой: весь перепад давления приложен к скелету как эффективный обжим; в плотных глинах и солях поровое давление под долотом меняется при разрушении, и простая формула применима лишь как оценка (раздел для углублённого изучения);
  • прямая Мора — Кулона с постоянными C0C_0 и φ\varphi, как в уроке о выносе песка; при больших обжимах прочность растёт медленнее, и формула её завышает;
  • при бурении с промывкой в Δp\Delta p входит и затрубная потеря давления (эквивалентная циркуляционная плотность); в примере берут плотность раствора — это немного занижает обжим.

При одной и той же породе прочность под долотом растёт с репрессией: тяжёлый раствор делает породу «твёрже», а бурение — медленнее. Отсюда практическое правило: держать репрессию не выше, чем требует контроль скважины, — оно же снижает и прижатие обломков к забою (что струи делают у забоя).

Расчётный примерПрочность известняка и доломита под долотом
Исходные данные (условные)
Глубина
4560 м по вертикали — интервал 215,9 мм скважины 4800 м из урока о расчёте колонны
Раствор
1,40 г/см³; поровое давление — 1,30 г/см³ в эквиваленте
Известняк
C0C_0 = 90 МПа, φ\varphi = 35°
Доломит
C0C_0 = 160 МПа, φ\varphi = 38°
Для сравнения
то же при нормальном поровом давлении 1,05 г/см³ и том же растворе
Решение
  1. Репрессия: Δp=0,00981⋅(1,40−1,30)⋅4560=4,47\Delta p = 0{,}00981\cdot(1{,}40 - 1{,}30)\cdot 4560 = 4{,}47 МПа.
  2. Наклон прямой: для известняка sin⁡35°=0,5736\sin 35° = 0{,}5736, q=(1+0,5736)/(1−0,5736)=3,690q = (1 + 0{,}5736)/(1 - 0{,}5736) = 3{,}690; для доломита sin⁡38°=0,6157\sin 38° = 0{,}6157, q=4,204q = 4{,}204.
  3. Прочность под долотом: известняк 90+3,690⋅4,47=106,590 + 3{,}690\cdot 4{,}47 = 106{,}5 МПа (на 18 % больше одноосной), доломит 160+4,204⋅4,47=178,8160 + 4{,}204\cdot 4{,}47 = 178{,}8 МПа (на 12 %).
  4. При нормальном поровом давлении репрессия была бы 0,00981⋅0,35⋅4560=15,660{,}00981\cdot 0{,}35\cdot 4560 = 15{,}66 МПа, и прочность: известняк 90+3,690⋅15,66=147,890 + 3{,}690\cdot15{,}66 = 147{,}8 МПа (+64 %), доломит 160+4,204⋅15,66=225,8160 + 4{,}204\cdot15{,}66 = 225{,}8 МПа (+41 %).
Ответ: Долото видит известняк прочностью около 106,5 МПа и доломит около 178,8 МПа; с тем же раствором при нормальном поровом давлении было бы 147,8 и 225,8 МПа.

Что это значит. Здесь раствор тяжёлый потому, что высоко и поровое давление, и репрессия невелика — порода упрочняется на 12–18 %. В интервале с нормальным давлением та же плотность раствора сделала бы те же породы прочнее на 41–64 %: долото пришлось бы выбирать «на ступень твёрже», а бурение шло бы медленнее. Для выбора долота сравнивают именно прочность под долотом: доломит здесь в 1,7 раза прочнее известняка, и если интервал перемежается, вооружение подбирают под доломитовые пропластки. Тот же доломит понадобится в уроке Показатели работы долота и стоимость метра, где прочность под долотом сравнивают с механической удельной энергией. Данные примера условные.

Как выбирают долото

Общие принципы — какое долото для каких пород — разобраны в уроке о долотах. На практике выбор идёт по шагам и опирается на данные: каротаж и шлам соседних скважин, их отчёты о рейсах долот и коды износа.

Порядок выбора
  1. 1
    Разрез интервала

    По каротажу, шламу и керну соседних скважин выделяют пачки пород, оценивают их прочность под долотом, абразивность, пластичность и перемежаемость. Самые прочные и абразивные пропластки задают требования к вооружению, самые мягкие и липкие — к промывке.

  2. 2
    Отчёты соседних скважин

    Собирают рейсы долот в том же интервале: код долота, глубины, часы, режим, код износа, причину подъёма. Ищут, что ограничивало рейс — износ вооружения, опора, удары, сальник или внешние причины (проектная глубина, каротаж, отказ двигателя).

  3. 3
    Привод и траектория

    Ротор, винтовой забойный двигатель, турбобур или роторная управляемая система задают обороты и требования к калибру и управляемости (Отклоняющие инструменты и забойные двигатели); на высоких оборотах шарошечному долоту нужна опора под двигатель (буква M).

  4. 4
    Промывка и раствор

    Площадь пазов и расположение насадок должны справиться со шламом самых мягких пачек; подачу и насадки затем подбирают расчётом (Оптимизация гидравлики долота). Раствор на углеводородной основе уменьшает налипание глины (Растворы на углеводородной основе).

  5. 5
    Кандидаты и экономика

    Подбирают два-три долота разных изготовителей по кодам и рекомендациям, оценивают ожидаемую проходку и скорость и сравнивают по стоимости метра (Показатели работы долота и стоимость метра). Держат запасной вариант — на случай, если долото не пойдёт.

  6. 6
    Обратная связь

    Поднятое долото оценивают по коду IADC, сопоставляют с режимом и разрезом и корректируют выбор и режим для следующего рейса и следующей скважины.

Что в разрезе меняет в конструкции долота
Что в разрезе
Порода прочнее
Долото PDC
больше лопастей и резцов, мельче резцы, больше наклон резцов
Шарошечное долото
выше серия и тип: короче зубки, меньше смещение шарошек
Что в разрезе
Абразивность
Долото PDC
износостойкие резцы, защита плеча и калибра, умеренные обороты
Шарошечное долото
твердосплавные зубки, защита калибра (G)
Что в разрезе
Пластичные, липкие глины
Долото PDC
мало лопастей, крупные резцы, большие пазы, насадки на лопасти
Шарошечное долото
длинные зубья, большое смещение, центральная насадка (C)
Что в разрезе
Перемежаемость, кремни
Долото PDC
прочные резцы, ограничители глубины резания, устойчивый профиль; гибридные долота
Шарошечное долото
зубки, умеренная нагрузка, усиленное вооружение (W)
Что в разрезе
Двигатель или РУС
Долото PDC
короткий калибр для управляемости, долото под высокие обороты
Шарошечное долото
опора под высокие обороты (M) или долото PDC

Обобщение по принципам работы долот; конкретные решения у каждого изготовителя свои. РУС — роторная управляемая система.

Нагрузки на долота разного диаметра сравнивают в пересчёте на миллиметр диаметра. Например, 100 кН на долоте 215,9 мм — это 0,46 кН/мм (около 2,6 тыс. фунтов на дюйм диаметра); долото 393,7 мм при той же удельной нагрузке получит около 180 кН. В отчёт о рейсе долота (bit record) записывают:

  • долото: диаметр, изготовитель, модель, код IADC, заводской номер, насадки и их суммарную площадь;
  • рейс: глубины спуска и подъёма, проходку, часы бурения, среднюю механическую скорость;
  • режим: нагрузку, частоту вращения (с двигателем — и его обороты), подачу, давление на стояке, тип и плотность раствора;
  • износ по коду IADC, причину подъёма и замечания: пачки пород, осложнения, вибрации.
Число оборотов долота за рейс
n=60 N tn = 60\,N\,t
где:
  • nnчисло оборотов долота за рейс; обычно в тысячах, об
  • NNчастота вращения долота: ротора или верхнего привода плюс вала забойного двигателя, об/мин
  • ttвремя бурения долотом на забое, ч

Единицы: об/мин × ч × 60 мин/ч

Справедливо, если
  • частота вращения за рейс постоянна; при переменном режиме складывают обороты по отрезкам времени;
  • ресурс опоры зависит и от нагрузки, температуры, раствора; число оборотов — простая, но не единственная мера его расхода.

Опора шарошечного долота изнашивается с каждым оборотом шарошек под нагрузкой, поэтому её ресурс удобнее мерить не часами, а оборотами: в отчётах о рейсах видно, после скольких тысяч оборотов в данной породе и при данной нагрузке опоры начинают отказывать. С двигателем долото набирает те же обороты в несколько раз быстрее. У долот PDC опор нет, и ограничивает рейс износ резцов.

Расчётный примерЧто говорят отчёты соседних скважин
Исходные данные (условные)
Интервал
215,9 мм, известняки с прослоями абразивных песчаников и доломитов; две соседние скважины, 12 и 15
Рейс 1 (скв. 12)
шарошечное 617: 3920–4105 м за 30,5 ч, 80 об/мин, 130–150 кН; износ 2-3-BT-G-F-2/16-SD-TQ
Рейс 2 (скв. 12)
PDC M323, резцы 16 мм: 4105–4540 м за 36,5 ч, 120 об/мин, 90–100 кН; износ 1-4-WT-S-X-I-BT-PR
Рейс 3 (скв. 15)
PDC M433, резцы 13 мм: 4180–4800 м за 59,0 ч, 120 об/мин, 100–110 кН; износ 1-2-WT-S-X-I-NO-TD
Решение
  1. Проходка и средняя механическая скорость: рейс 1 — 185 м, 185/30,5=6,07185/30{,}5 = 6{,}07 м/ч; рейс 2 — 435 м, 11,92 м/ч; рейс 3 — 620 м, 10,51 м/ч.
  2. Удельная нагрузка по середине диапазона: рейс 1 — 140/215,9=0,65140/215{,}9 = 0{,}65 кН/мм; рейс 2 — 0,44; рейс 3 — 0,49 кН/мм: долота PDC бурят при меньшей нагрузке, чем шарошечное.
  3. Шарошечное долото рейса 1 сделало 60⋅80⋅30,5=146,460\cdot 80\cdot 30{,}5 = 146{,}4 тыс. оборотов; опора отказала (F), калибр потерян на 2/16 дюйма, вооружение калибрующего ряда побито (BT, G), а поднято оно по крутящему моменту (TQ) — признак разрушающейся опоры. Ресурс опоры здесь и ограничил рейс.
  4. Долото рейса 2 бурило быстрее всех, но к подъёму наружная треть резцов была изношена наполовину (4) и сломан резец на плече (BT): долото с более крупными резцами и более редким оснащением, чем в рейсе 3, не выдержало абразивных прослоев, его подняли по механической скорости (PR).
  5. Долото рейса 3 с плотным оснащением и мелкими резцами шло чуть медленнее, прошло больше всех и поднято на проектной глубине (TD) с износом 1-2: ресурс не исчерпан.
Ответ: Для интервала разумно взять долото, подобное долоту рейса 3 (тяжёлое оснащение, резцы около 13 мм, защита плеча и калибра), при нагрузке около 100–110 кН и 120 об/мин; шарошечное долото с зубками — запасной вариант для пачек, где PDC не пойдёт.

Что это значит. Отчёты сравнивают не по одной цифре: самое быстрое долото (рейс 2) не дошло до проектной глубины, а самое долгое (рейс 3) могло бы бурить дальше. Коды износа показывают, что ограничило каждый рейс, и подсказывают, что изменить. Окончательно варианты сравнивают по стоимости метра — тот же расчёт для этих трёх рейсов сделан в уроке Показатели работы долота и стоимость метра. Скважины, глубины и износы условные; в реальном анализе берут больше рейсов и учитывают, что породы и режимы в соседних скважинах немного отличаются. Данные примера условные.

Восемь позиций кода износа IADC

Поднятое долото отмывают, осматривают при хорошем освещении, фотографируют торец и калибр и записывают его состояние восемью позициями. Первые четыре описывают вооружение, пятая — опору, шестая — калибр, седьмая и восьмая — замечания.

Позиции кода износа
№
1
Позиция
I — внутренние ряды
Что записывают
износ вооружения, не касающегося стенки ствола (у долот с неподвижными резцами — внутренние 2/3 радиуса), 0–8
№
2
Позиция
O — наружные ряды
Что записывают
износ вооружения, касающегося стенки (у долот с неподвижными резцами — наружная треть радиуса), 0–8
№
3
Позиция
D — характер износа
Что записывают
главный признак износа вооружения, код из двух букв
№
4
Позиция
L — место
Что записывают
где этот признак: ряд или номер шарошки, у долот с неподвижными резцами — зона профиля
№
5
Позиция
B — опора
Что записывают
у открытых опор — шкала 0–8, у герметизированных — E, F или N; у долот с неподвижными резцами всегда X
№
6
Позиция
G — калибр
Что записывают
I, если диаметр не уменьшился; иначе потеря диаметра в шестнадцатых долях дюйма
№
7
Позиция
O — другой признак
Что записывают
второй по значимости признак износа — любой, не только вооружения; NO, если его нет
№
8
Позиция
R — причина подъёма
Что записывают
код из двух-трёх букв

Код записывают через дефисы: 1-4-WT-S-X-I-BT-PR. Вторая и седьмая позиции обозначаются одной буквой O (outer и other) — их различают по месту в коде.

Зоны долота в коде износа IADCдолото PDC: половина профиляосьCNTSGI: внутренние 2/3O: третьC — конус, N — вершина, T — склон,S — плечо, G — калибршарошка: венцыстенка стволалапаNMMGI: вершинные N и средние MO: калибрующие G —касаются стенки ствола

Две схемы рядом. Слева половина профиля долота PDC: вертикальная штриховая ось долота слева, от неё вправо идёт контур торца — неглубокая выемка конуса у оси, самая низкая точка вершины, наклонный склон, скруглённое плечо и вертикальный калибр у правого края; вдоль контура кружки резцов. Подписи зон C, N, T, S, G. Вертикальная штриховая линия на двух третях радиуса делит резцы на внутренние (позиция I) и наружные (позиция O). Справа шарошка сбоку: конус, вершиной влево вниз к центру долота, сверху справа её держит лапа; на ней три группы венцов зубков — вершинные N у вершины, средние M и калибрующие G у основания, которые касаются стенки ствола, показанной справа вертикальной линией. Подписи: внутренние ряды — I, калибрующие — O.

СхемаЗоны долота в коде износа (схема, не в масштабе). Слева — половина профиля долота PDC от оси до калибра: конус (C), вершина (N), склон (T), плечо (S), калибр (G); резцы внутренних 2/3 радиуса дают первую позицию кода, наружной трети — вторую. Справа — шарошка: вершинные (N), средние (M) и калибрующие (G) венцы; калибрующие касаются стенки ствола и дают вторую позицию, остальные — первую.

Внутренние и наружные ряды (I, O). Износ вооружения оценивают по линейной шкале от 0 (износа нет) до 8 (вооружение утрачено полностью); 4 — половина. Что именно измеряют, зависит от долота:

  • стальные зубья — потерю высоты зуба от износа и поломок;
  • твердосплавные зубки — общее уменьшение вооружения от потерянных, сломанных и стёртых зубков: если потеряна четверть вооружения, это 2;
  • резцы PDC и алмазы — стёртую часть резца: площадка износа на половину диаметра резца — это 4; сломанный вровень с корпусом резец — 8. Оценивают каждый резец и берут среднее по зоне.
Оценка износа резца долота с неподвижными резцами
kр=8 hdр,I=1nI∑r<2R/3kр,O=1nO∑r≥2R/3kрk_{\text{р}} = 8\,\frac{h}{d_{\text{р}}}, \qquad I = \frac{1}{n_I}\sum_{r < 2R/3} k_{\text{р}}, \qquad O = \frac{1}{n_O}\sum_{r \ge 2R/3} k_{\text{р}}
где:
  • kрk_{\text{р}}оценка износа отдельного резца по шкале 0–8, —
  • hhстёртая высота резца — на сколько площадка износа срезала резец по его диаметру; мерят поперёк алмазного слоя, мм
  • dрd_{\text{р}}диаметр резца, мм
  • r, Rr,\ Rрадиус резца на торце долота и радиус долота, мм
  • nI, nOn_I,\ n_Oчисло резцов внутри и вне двух третей радиуса (всех лопастей), —

Единицы: любые одинаковые единицы длины

Справедливо, если
  • сломанный вровень с корпусом или потерянный резец считается изношенным полностью — 8;
  • в код записывают средние, округлённые до целого;
  • резцы калибра изготовитель часто заранее сошлифовывает: их срез — не износ.

Среднее по зоне сглаживает отдельные поломки, поэтому одиночный сломанный резец отмечают ещё и кодом признака (BT, LT) в третьей или седьмой позиции.

Характер износа (D) и другой признак (O). Обе позиции заполняют кодами из одного списка: в третью ставят главный признак износа вооружения — тот, что сильнее всего ограничил бы дальнейшую работу долота, — в седьмую второй по значимости, относящийся к любой части долота.

Коды признаков износа
Код
BC
Признак
шарошка расколота (broken cone)
Код
BF
Признак
резец или алмазный слой оторвался по пайке (bond failure)
Код
BT
Признак
сломанные зубья или резцы (broken teeth/cutters)
Код
BU
Признак
сальник: долото облеплено шламом (balled up)
Код
CC
Признак
трещина в шарошке (cracked cone)
Код
CD
Признак
шарошка заклинивала и тащилась по забою (cone dragged)
Код
CI
Признак
шарошки задевали друг друга (cone interference)
Код
CR
Признак
выработка в центре долота, на забое остаётся столбик (cored)
Код
CT
Признак
сколы зубьев или резцов (chipped)
Код
ER
Признак
размыв корпуса или основания резцов (erosion)
Код
FC
Признак
плоско стёртые вершины зубьев (flat crested wear)
Код
HC
Признак
сетка термических трещин от нагрева трением (heat checking)
Код
JD
Признак
повреждения металлом на забое (junk damage)
Код
LC
Признак
шарошка потеряна (lost cone)
Код
LN
Признак
насадка потеряна (lost nozzle)
Код
LT
Признак
зубья или резцы потеряны (lost teeth/cutters)
Код
NO
Признак
признаков нет (no dull characteristic)
Код
OC
Признак
износ от вращения не вокруг своей оси (off-center wear)
Код
PB
Признак
долото сдавлено в суженном стволе (pinched bit)
Код
PN
Признак
насадка или канал забиты (plugged nozzle)
Код
RG
Признак
скруглённый калибр (rounded gauge)
Код
RO
Признак
кольцевая выработка по профилю (ring out)
Код
SD
Признак
повреждена спинка лапы (shirttail damage)
Код
SS
Признак
зубья стачиваются, сохраняя острую кромку (self-sharpening wear)
Код
TR
Признак
вооружение идёт по одним и тем же лункам — «колея» (tracking)
Код
WO
Признак
промыв долота (washed out)
Код
WT
Признак
износ зубьев или резцов (worn teeth/cutters)

Коды, связанные с шарошками (BC, CC, CD, CI, LC) и спинкой лапы (SD), относятся только к шарошечным долотам; при BC, CC, CD и LC в четвёртую позицию ставят номер шарошки (или номера). BF и RO у шарошечных долот не используют.

Место износа (четвёртая позиция)
Долото
шарошечное
Коды места
N — вершинные ряды, M — средние, G — калибрующие (касаются стенки), A — все ряды; номер шарошки 1, 2, 3 — при признаках BC, CC, CD и LC (№ 1 — шарошка с самым близким к центру зубком)
Долото
с неподвижными резцами
Коды места
C — конус, N — вершина, T — склон, S — плечо, G — калибр, A — все зоны; можно указать несколько зон

Опора, калибр и причина подъёма

  • Опора (B). У открытой опоры оценивают израсходованный ресурс по шкале 0–8: 0 — новая, 8 — ресурс исчерпан (шарошка заклинила или потеряна). У герметизированной записывают состояние опоры с уплотнением: E — работоспособно, F — отказало, N — определить нельзя; если часть опоры видна или шарошка заметно болтается на цапфе, опору считают отказавшей. У долот с неподвижными резцами опор нет, и здесь всегда стоит X.
  • Калибр (G). Если долото сохранило диаметр, пишут I (in gauge). Иначе записывают потерю диаметра в шестнадцатых долях дюйма (1/16″ ≈ 1,59 мм), округляя до ближайшей шестнадцатой: 1/16, 2/16 и т. д., часто просто 1, 2. Букву I пишут так, чтобы её нельзя было принять за единицу.

Диаметр проверяют калибровочным кольцом номинального диаметра — не кольцом для приёмки новых долот: у новых шарошечных долот допуск на диаметр плюсовой, и кольцо с этим допуском исказит оценку. Для долот с неподвижными резцами берут своё номинальное кольцо: у новых долот этого типа допуск не плюсовой, а минусовой. У трёхшарошечного долота кольцо надевают так, чтобы оно касалось двух шарошек, и меряют зазор до третьей; потеря диаметра — две трети этого зазора.

Потеря диаметра шарошечного долота по зазору у кольца
Δd=23 s  (три шарошки),Δd=s  (две шарошки),n16=Δd1,5875\Delta d = \frac{2}{3}\,s \ \ (\text{три шарошки}), \qquad \Delta d = s \ \ (\text{две шарошки}), \qquad n_{16} = \frac{\Delta d}{1{,}5875}
где:
  • Δd\Delta dуменьшение диаметра долота, мм
  • ssзазор между кольцом, прижатым к двум шарошкам, и калибрующим вооружением третьей, мм
  • n16n_{16}потеря диаметра в шестнадцатых долях дюйма; в код — до ближайшего целого, —

Единицы: мм; 1,5875 мм = 1/16 дюйма

Справедливо, если
  • шарошки не имеют люфта: у долота с разбитой опорой зазор зависит от того, как прижать шарошку, и замер ненадёжен;
  • меряют по калибрующим зубкам или по зубкам обратного конуса — по тем, что ближе к номинальному диаметру.

Множитель 2/3 — геометрия трёх шарошек, стоящих через 120°. Если калибр каждой изношен на δ\delta, кольцо, прижатое к двум шарошкам, само смещается к третьей на 2δ2\delta, и зазор у неё равен 3δ3\delta, а потеря диаметра — 2δ2\delta, то есть две трети зазора. У двухшарошечного долота шарошки стоят напротив друг друга, и зазор равен потере диаметра.

Долото, поднятое не в калибре, оставило за собой суженный ствол. Следующее долото полного диаметра спускают осторожно и последний интервал прорабатывают, иначе его можно заклинить в суженном стволе — тогда у него появится признак PB.

Причины подъёма (восьмая позиция)
Код
BHA
Причина
смена компоновки низа бурильной колонны (КНБК)
Код
CM
Причина
обработка раствора
Код
CP
Причина
отбор керна
Код
DMF
Причина
отказ забойного двигателя
Код
DP
Причина
разбуривание цементного моста или пробки
Код
DSF
Причина
отказ бурильной колонны
Код
DST
Причина
испытание пласта на трубах
Код
DTF
Причина
отказ другого забойного оборудования, например телесистемы
Код
FM
Причина
смена пород
Код
HP
Причина
осложнения в стволе
Код
HR
Причина
наработка в часах
Код
LIH
Причина
долото оставлено в скважине
Код
LOG
Причина
каротаж
Код
PP
Причина
давление на стояке
Код
PR
Причина
механическая скорость
Код
RIG
Причина
ремонт буровой
Код
RS
Причина
извлечение инклинометра
Код
TD
Причина
проектная глубина или глубина спуска колонны
Код
TQ
Причина
крутящий момент
Код
TW
Причина
слом колонны
Код
WC
Причина
погодные условия
Код
WO
Причина
промыв бурильной колонны

Причина подъёма — ключ к чтению всего кода: при TD, LOG, RIG, BHA долото подняли не из-за его состояния, и его проходку нельзя считать пределом возможностей.

Оценка износа на примерах

Расчётный примерКод износа долота PDC после рейса 2
Исходные данные (условные)
Долото
PDC M323, 215,9 мм, пять лопастей, резцы 16 мм — как в уроке Буровые долота: типы и конструкция; радиус 107,95 мм
Конус, вершина, склон (внутри 2/3 радиуса)
6 резцов — износ в среднем 0,80 мм; 5 — 2,24 мм; 3 — 3,20 мм
Плечо и калибр (снаружи)
плечо — 12 резцов: у 11 износ в среднем 8,40 мм, один сломан вровень с лопастью; калибр — 5 резцов, 3,20 мм
Прочее
долото проходит кольцо (в калибре); насадки целы; подняли из-за падения механической скорости
Решение
  1. Граница зон: 23⋅107,95=71,97\tfrac{2}{3}\cdot 107{,}95 = 71{,}97 мм — конус, вершина и склон внутри, плечо и калибр снаружи.
  2. Оценка резца 8h/16=h/28h/16 = h/2: в среднем по зонам конус 0,40, вершина 1,12, склон 1,60, плечо 4,20 (сломанный резец — 8), калибр 1,60.
  3. Внутренние ряды (14 резцов): (6⋅0,40+5⋅1,12+3⋅1,60)/14=12,80/14=0,914(6\cdot 0{,}40 + 5\cdot 1{,}12 + 3\cdot 1{,}60)/14 = 12{,}80/14 = 0{,}914 — в код 1.
  4. Наружные ряды (17 резцов): (11⋅4,20+8+5⋅1,60)/17=62,20/17=3,66(11\cdot 4{,}20 + 8 + 5\cdot 1{,}60)/17 = 62{,}20/17 = 3{,}66 — в код 4.
  5. Главный признак — ровный износ резцов (WT) на плече (S); опора — X; калибр — I; второй признак — сломанный резец (BT); причина — механическая скорость (PR).
Ответ: Код износа: 1-4-WT-S-X-I-BT-PR.

Что это значит. Наружная треть изношена вчетверо сильнее внутренних двух третей: на плече резцы проходят по породе самый длинный путь и режут абразивные прослои, а сломанный резец указывает на удары о твёрдые пропластки. Наружная треть потеряла в среднем почти половину вооружения — дальше скорость падала бы быстрее. Вывод для следующего рейса — плотнее оснащённое долото с резцами помельче и защитой плеча, умеренные обороты в песчаниках. Среднее по зоне скрывает разброс: на рисунке видно, что один сломанный резец добавил к наружной оценке около четверти балла. Данные примера условные.

Оценка износа каждого резца долота PDC в зависимости от радиуса02040608010002468Радиус резца, ммОценка износа резца (0–8)среднее 0,91 → I = 13,66 → O = 4сломанный резец2/3 R

График: по горизонтали радиус резца от 0 до 110 миллиметров, по вертикали оценка износа от 0 до 8. Точки резцов: у центра оценки 0,3–0,5, к 67 мм растут до 1,7; за штриховой вертикалью на 72 мм у резцов плеча оценки 3,5–4,6 и одна точка на 8 — сломанный резец на 88 мм; у калибра на 102–107 мм оценки 1,4–1,8. Горизонтальный отрезок среднего 0,91 слева от вертикали и 3,66 справа.

РасчётОценка износа каждого из 31 резца долота из примера в зависимости от радиуса, на котором он стоит. Штриховая вертикаль — две трети радиуса; горизонтальные отрезки — средние по зонам, которые после округления дают первую и вторую позиции кода.
Расчётный примерКод износа шарошечного долота после рейса 1
Исходные данные (условные)
Долото
шарошечное 617, 215,9 мм; бурило 30,5 ч при 80 об/мин
Внутренние ряды
96 зубков: 6 сломаны, остальные стёрты в среднем на 20 % высоты
Калибрующие ряды
54 зубка: 13 сломаны, 4 потеряны, остальные стёрты в среднем на 10 %
Опора
у шарошки № 2 люфт, уплотнение не держит смазку
Калибр
номинальное кольцо касается двух шарошек, зазор до третьей 4,6 мм
Прочее
наплавка на спинке лапы шарошки № 2 стёрта до металла; подняли из-за скачков крутящего момента
Решение
  1. Внутренние ряды: сломанные зубки считаем потерянными, стёртые — по доле высоты: 8⋅(6+0,20⋅90)/96=8⋅24/96=2,08\cdot(6 + 0{,}20\cdot 90)/96 = 8\cdot 24/96 = 2{,}0 — в код 2.
  2. Калибрующие ряды: 8⋅(13+4+0,10⋅37)/54=8⋅20,7/54=3,078\cdot(13 + 4 + 0{,}10\cdot 37)/54 = 8\cdot 20{,}7/54 = 3{,}07 — в код 3.
  3. Главный признак — сломанные зубки (BT) калибрующих рядов (G).
  4. Опора герметизированная, уплотнение отказало — F.
  5. Калибр: Δd=23⋅4,6=3,07\Delta d = \tfrac{2}{3}\cdot 4{,}6 = 3{,}07 мм =3,07/1,5875=1,93= 3{,}07/1{,}5875 = 1{,}93 шестнадцатых — в код 2/16.
  6. Второй признак — повреждённая спинка лапы (SD); причина подъёма — крутящий момент (TQ).
  7. Число оборотов за рейс: 60⋅80⋅30,5=146,460\cdot 80\cdot 30{,}5 = 146{,}4 тыс.
Ответ: Код износа: 2-3-BT-G-F-2/16-SD-TQ; долото сделало около 146,4 тыс. оборотов.

Что это значит. Отказ уплотнения и скачки момента говорят о разрушающейся опоре: ещё немного — и шарошку могло заклинить или потерять (LC), а металл на забое погубил бы следующее долото, особенно PDC. Сломанные зубки калибрующего ряда и спинка лапы, стёртая о стенку, — следы ударов в перемежающихся пропластках. Последний интервал пробурен с диаметром меньше номинального примерно на 3,07 мм (у шарошки № 2 люфт, и замер калибра приблизителен), и следующее долото его прорабатывает. Для этого разреза полезно ограничить рейсы шарошечных долот меньшим числом оборотов — с запасом от тех 146,4 тыс., на которых отказала опора, — или перейти на долота PDC. Правило подсчёта зубков — договорённость примера: в стандарте шкала описана словами, и разные инспекторы оценивают немного по-разному. Данные примера условные.

Что говорит износ

Код износа ценен не сам по себе, а как улика: его сопоставляют с режимом рейса, с разрезом по шламу и каротажу, с графиками нагрузки, момента и давления. Одни признаки говорят о нормальной работе, другие — о том, что долото или режим не подошли к породе.

Признак износа, вероятные причины и что меняют
Признак
WT — ровный износ
Вероятные причины
нормальная работа в абразивной породе
Что меняют
ничего, если стоимость метра приемлема; иначе более износостойкое вооружение
Признак
BT, CT на плече и калибре
Вероятные причины
удары о твёрдые пропластки, вибрации, вихревое движение долота
Что меняют
прочнее резцы, ограничители глубины резания, режим без вибраций
Признак
BT в средних рядах шарошек
Вероятные причины
нагрузка велика для этого вооружения
Что меняют
меньше нагрузка или тип твёрже
Признак
BU — сальник
Вероятные причины
липкая глина, слабая очистка забоя
Что меняют
больше пазы, меньше лопастей, насадки на лопасти, больше подача, ингибированный раствор или РУО
Признак
ER — размыв
Вероятные причины
высокая скорость струй, абразивный шлам
Что меняют
насадки крупнее, матричный корпус
Признак
HC — термические трещины
Вероятные причины
нагрев трением: высокие обороты при сильном износе, недостаток охлаждения
Что меняют
меньше обороты, больше подача
Признак
RO, CR — кольцевая или центральная выработка
Вероятные причины
потерянный резец, абразивный пропласток, вибрации
Что меняют
профиль и расстановка резцов, режим
Признак
F, LC, BC — опора и шарошки
Вероятные причины
исчерпан ресурс опоры, перегрузка, удары
Что меняют
ограничить обороты за рейс, другая опора или долото PDC
Признак
RG, потеря диаметра
Вероятные причины
абразивная стенка, длинный рейс
Что меняют
усиленная защита калибра; проработка ствола следующим долотом
Признак
JD — повреждения металлом
Вероятные причины
металл на забое: обломки зубков, насадка
Что меняют
очистить забой (магнит, фрезер) до спуска PDC
Признак
PN, LN, WO
Вероятные причины
засорение, плохая установка насадок, промыв
Что меняют
проверить насадки и уплотнения, фильтр на линии
Признак
TR, OC
Вероятные причины
неустойчивая работа: колея, вращение не вокруг оси
Что меняют
другая расстановка вооружения, стабилизация КНБК

РУО — раствор на углеводородной основе. Таблица — общий ориентир: один и тот же признак может иметь разные причины, и его проверяют по данным рейса.

Как прочитать код 1-2-WT-S-X-I-NO-TD (рейс 3)
  1. 1
    1 и 2

    Центр почти не изношен (1), наружная треть — на четверть (2): долото работало ровно, резцы на плече стираются быстрее, как и должны.

  2. 2
    WT, S

    Главный признак — ровный износ резцов на плече: ни поломок, ни выработок.

  3. 3
    X, I

    Опор нет; долото в калибре — ствол полного диаметра.

  4. 4
    NO, TD

    Других признаков нет, подняли на проектной глубине: ресурс не исчерпан, и такое долото можно спустить ещё раз или считать, что этот тип пройдёт больше.

Термины и обозначения

Код IADC долота
классификационный код: у шарошечного долота серия, тип, опора с защитой калибра и буква признака; у долота с неподвижными резцами корпус, плотность оснащения, размер резцов, профиль.
Серия и тип
первая и вторая цифры кода шарошечного долота: вооружение и твёрдость пород, ступень твёрдости внутри серии.
Плотность оснащения
сколько резцов на долоте с неподвижными резцами: от лёгкого (редкая расстановка, крупные резцы) до тяжёлого оснащения.
Прочность при обжатии (CCS)
прочность породы при боковом обжиме, равном репрессии: C0+q ΔpC_0 + q\,\Delta p; её и преодолевает долото.
Код износа IADC
восемь позиций: I, O, характер и место износа, опора, калибр, второй признак, причина подъёма.
Внутренние и наружные ряды
у шарошечного долота — вооружение, не касающееся и касающееся стенки; у долота с неподвижными резцами — внутренние 2/3 и наружная треть радиуса.
Калибровочное кольцо
кольцо номинального диаметра для проверки потери диаметра долота; у трёхшарошечного потеря — 2/3 зазора до третьей шарошки.
Отчёт о рейсе долота
запись о долоте, его рейсе, режиме, износе и причине подъёма (bit record); по таким отчётам выбирают долота для новых скважин.
Число оборотов за рейс
60 N t60\,N\,t, обычно в тысячах; мера расхода ресурса опор шарошечного долота.

Частые ошибки и заблуждения

Неверно

«У долот с одинаковым кодом IADC одинаковые показатели».

На самом деле

Код описывает класс конструкции. Форма и расстановка вооружения, гидравлика, материалы у разных моделей разные, и в одной породе долота с одинаковым кодом отрабатывают по-разному.

Неверно

«Прочность породы — её одноосная прочность по керну».

На самом деле

На забое порода обжата репрессией, и долото преодолевает прочность при обжатии C0+q ΔpC_0 + q\,\Delta p; с ростом репрессии она растёт в qq раз быстрее самой репрессии — у пород урока в 3,7–4,2 раза.

Неверно

«Раз долото поднято почти неизношенным, его тип не подходит — оно мало прошло».

На самом деле

Смотрят на причину подъёма: при TD, LOG, BHA, RIG долото подняли не из-за его состояния. Малая проходка при слабом износе и причине PR скорее говорит о прочном пласте, сальнике или неудачном режиме, чем о плохом вооружении.

Неверно

«Потеря диаметра трёхшарошечного долота равна зазору у кольца».

На самом деле

У трёхшарошечного долота потеря диаметра — две трети зазора между кольцом, прижатым к двум шарошкам, и третьей шарошкой; равна зазору она только у двухшарошечного.

Неверно

«Одиночный сломанный резец не стоит упоминать — средняя оценка его учла».

На самом деле

Среднее по зоне сглаживает поломку почти до незаметности, поэтому сломанные и потерянные резцы отмечают кодом признака (BT, LT): они указывают на удары и могут оставить металл на забое.

Подробно: для продвинутых

Новое руководство IADC 2026 года и пределы восьмипозиционного кода

Восьмипозиционный код создавали, когда долото осматривали на мостках буровой, а отчёт писали от руки. У него известные слабости: он больше объясняет, почему долото подняли, чем почему оно износилось; оценка зависит от опыта инспектора; признаков повреждений резцов PDC в нём мало, а компоновку низа колонны он не описывает вовсе. Поэтому многие компании годами добавляли свои неофициальные коды — например, пригодно ли долото к повторному спуску.

В 2021 году IADC начала обновление системы, и в апреле 2026 года выпустила руководство по оценке износа долот и элементов КНБК (IADC Bit and BHA Dull Grading Manual), подготовленное совместной рабочей группой IADC и Общества инженеров-нефтяников (Society of Petroleum Engineers, SPE). По опубликованным описаниям проекта, в нём сохраняется быстрая оценка на буровой, близкая к нынешней, и к ней добавляются подробная оценка в мастерской вплоть до отдельных резцов, новые виды повреждений резцов PDC (повреждения фаски, осевые сколы, износ подложки), более дробные зоны долота, коды повреждений элементов КНБК и правила хранения кодов и фотографий в цифровом виде. Урок учит классическому коду: им записаны отчёты о рейсах долот за несколько десятилетий, и по ним выбирают долота для новых скважин.

Когда прочность при обжатии считают иначе

Формула C0+q ΔpC_0 + q\,\Delta p предполагает, что перепад давления приложен к скелету породы через фильтрационную корку, а поровое давление под ней остаётся пластовым. В проницаемых песчаниках и известняках это разумно. В плотных глинах фильтрации почти нет: при разрушении объём породы меняется быстрее, чем успевает перетечь поровая жидкость, и поровое давление в зоне разрушения может заметно отличаться от пластового. Поэтому для глин прочность при обжатии считают с осторожностью: обжим там зависит не только от репрессии, но и от того, как меняется поровое давление в зоне разрушения.

Есть и другие упрощения. Порода под долотом нагружена не одноосно: у забоя напряжения концентрируются и зависят от горного давления, а сама прочность растёт с обжимом медленнее, чем по прямой. Разрушение под резцом идёт очень быстро, а прочность измеряют на образцах при медленном нагружении. Поэтому прочность при обжатии — оценка для сравнения: ею удобно сравнивать пачки и скважины и проверять механическую удельную энергию (Показатели работы долота и стоимость метра), но это не точная величина.

Связь с другими темами

Проверьте себя

  1. 1

    Что означает код шарошечного долота 537?

    1. А.Стальные зубья, мягкие породы, открытая опора качения
    2. Б.Долото PDC со стальным корпусом и средним профилем
    3. В.Твердосплавные зубки для мягких и средних пород, один из более твёрдых типов серии, герметизированная опора скольжения с защитой калибра
    4. Г.Твердосплавные зубки для очень твёрдых пород, герметизированная опора качения
    Показать ответ

    Правильный ответ: В. Твердосплавные зубки для мягких и средних пород, один из более твёрдых типов серии, герметизированная опора скольжения с защитой калибра

    Серия 5 — твердосплавные зубки для мягких и средних пород с низкой прочностью на сжатие; тип 3 — третья из четырёх ступеней твёрдости внутри серии; цифра 7 — герметизированная опора скольжения с защитой калибра. Долота PDC имеют код из буквы и трёх цифр.

  2. 2

    Чем долото PDC с кодом S223 отличается от долота M433?

    1. А.Ничем: последние цифры у них одинаковые
    2. Б.Стальной корпус, более редкая расстановка и более крупные резцы (14–24 мм) — оно рассчитано скорее на более мягкие породы
    3. В.Только гидравликой: у S223 больше насадок
    4. Г.Матричный корпус и более плотное оснащение — для более твёрдых пород
    Показать ответ

    Правильный ответ: Б. Стальной корпус, более редкая расстановка и более крупные резцы (14–24 мм) — оно рассчитано скорее на более мягкие породы

    S — стальной корпус, 2 — оснащение легче, чем 4, 2 в третьем знаке — резцы 14–24 мм против 8–14 мм. Последняя цифра 3 у обоих — средний профиль. Гидравлику код не описывает вовсе.

  3. 3

    Известняк (C0C_0 = 80 МПа, φ\varphi = 35°, qq = 3,69) на глубине 3000 м бурили раствором 1,25 г/см³, затем раствор утяжелили до 1,45 г/см³; поровое давление не изменилось. Как изменилась прочность породы под долотом?

    1. А.Уменьшилась: тяжёлый раствор лучше удерживает стенки
    2. Б.Не изменилась: прочность — свойство породы
    3. В.Выросла примерно на 6 МПа — на величину прибавки репрессии
    4. Г.Выросла примерно на 22 МПа
    Показать ответ

    Правильный ответ: Г. Выросла примерно на 22 МПа

    Репрессия выросла на 0,00981⋅0,20⋅3000≈5,890{,}00981\cdot 0{,}20\cdot 3000 \approx 5{,}89 МПа, а прочность при обжатии растёт в qq раз быстрее: 3,69⋅5,89≈21,73{,}69\cdot 5{,}89 \approx 21{,}7 МПа. Поэтому при утяжелении раствора механическая скорость заметно падает даже в той же породе.

  4. 4

    Трёхшарошечное долото 215,9 мм проверили номинальным кольцом: зазор до третьей шарошки 6,2 мм. Что записать в шестую позицию кода износа и что сделать со следующим долотом?

    Показать ответ

    Потеря диаметра Δd=23⋅6,2≈4,13\Delta d = \tfrac{2}{3}\cdot 6{,}2 \approx 4{,}13 мм, или 4,13/1,5875≈2,64{,}13/1{,}5875 \approx 2{,}6 шестнадцатой дюйма — записывают 3/16. Последний интервал пробурен суженным, поэтому следующее долото полного диаметра спускают осторожно и этот интервал прорабатывают, иначе его можно заклинить в стволе.

  5. 5

    Долото PDC подняли в пачке глин по механической скорости с кодом 0-0-BU-A-X-I-NO-PR. Что произошло и что изменить в следующем рейсе?

    Показать ответ

    Резцы не изношены (0-0), но всё долото облеплено глиной (BU, A): шлам не успевал уходить с забоя, резцы перестали касаться породы, скорость упала. Помогают долото с меньшим числом лопастей и большими пазами, насадки, направленные на лопасти, большая подача и гидравлическая мощность, а в химически активных глинах — ингибированный раствор или раствор на углеводородной основе. Само долото после очистки, скорее всего, можно спустить снова.

  6. 6

    В отчёте шарошечного долота записан код 3-5-LC-3-F-3/16-JD-TQ. Что произошло и почему следующим нельзя сразу спускать долото PDC?

    Показать ответ

    Шарошка № 3 потеряна (LC, 3) — с ней пропала треть вооружения, поэтому и внутренние ряды оценены не ниже 3 (8/3≈2,78/3 \approx 2{,}7); опора отказала (F), долото потеряло около 3/16 дюйма диаметра (это приближённый замер по двум оставшимся шарошкам: правило двух третей без третьей шарошки не применить), на нём следы ударов о металл (JD), подняли по скачкам момента (TQ). Шарошка и её обломки остались на забое: долото PDC разбило бы о них резцы. Сначала забой очищают — ловильным инструментом, магнитом или фрезером, — затем прорабатывают суженный интервал и только потом спускают новое долото.

Обновлено: 28 октября 2026 г.