1. 4
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т Е Х Н О Л О Г И И№7 • июль 2010
World Oil: НОВЕЙШИЕ ТЕХНОЛОГИИ В РОССИИ И СНГ
В статье автор пытается дать ответ на поставленный
вопрос c помощью компьютерной программы РЕСУРС
ЗУБКОВ (определения времени, когда их износ при вто-
ром или третьем рейсе достигнет 75 %). Это можно сде-
лать, если на начало расчета точно известен процент из-
носа зубков после предыдущего рейса, определяемый, в
свою очередь, по программе ПРИВОД [1]. В данном слу-
чае рекомендации IADC не точны, так как в них входит
неконтролируемый человеческий фактор, например,
ошибки при определении числа износа зубков.
ПРЕДЫСТОРИЯ
Проблема недоработки буровых долот известна
еще с тех времен, когда широко эксплуатировались
долота с фрезерованными зубьями. Тогда она не стоя-
ла так остро, поскольку износ вооружения после рейса
можно было замерить, осреднив уменьшение высоты
зубьев на наиболее изношенной шарошке. Кроме того,
проблема решалась оптимизацией бурения. Так, если
превалирующим фактором являлась скорость износа
зубьев за рейс при турбинном бурении, можно было
последовать грамотному совету перейти на ротор.
С переходом на долота с твердосплавными встав-
ками ситуация значительно осложнилась. При этом
требование определять износ зубков путем замера
осталась.
В связи с этим несоответствием, не позволяющим
получить требуемую точность, Международная ассо-
циация буровых подрядчиков (International Associa-
tion Drilling Contactors – IADC) разработала Код учета
износа таких долот, учитывающий порядок и единоо-
бразие. Официально было признано, что необходимой
точности оценок (12,5 %) можно добиться, если соот-
носить число сколотых и выпавших зубков с их числом
на новой шарошке.
Это меняло дело и потому рекомендации IADC были
приняты и в России.
Это значило, что вопрос определения с достаточ-
ной точностью износа вооружения долот может быть
решен, и проблема контроля буровика на местах при
выборе им оптимального режима бурения вновь мо-
жет возникнуть на повестке дня.
НЕДОСТАТКИ
Опыт практического применения, рекомендуемого
IADC, показал, что для окончательного определения
прочности долота во времени Кода IADC недостаточно.
Кроме оценки износа зубков после рейса надо оцени-
вать и РЕСУРС долота (т.е. время, в течение которого
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ НЕДОРАБОТКИ
ТРЕХШАРОШЕЧНЫХ БУРОВЫХ ДОЛОТ
ПО ЗАРУБЕЖНЫМ И ПО УТОЧНЕННЫМ
ОТЕЧЕСТВЕННЫМ ПРЕДЛОЖЕНИЯМ
Проф. В. О. Белоруссов, ОАО НПО «Буровая техника», Москва
оно могло бы работать до критического износа зубков,
например, на 75 %). В любом случае после этого долото
надо было бы поднять (конечно, если раньше опора не
была изношена на 75 %). В этом случае долото было бы
отработано полностью.
К сожалению, в рекомендациях IADC об этом не
сказано ничего. Значит проблема остается. Практика
показывает, что сейчас большинство долот снимаются
с работы при износе вооружения едва достигающем
50–60 %.
В какой-то степени это связано с еще действующи-
ми указаниями старых руководящих документов (РД),
в которых говорится, что если при бурении в однотип-
ных породах механическая скорость Vмех
уменьшается
в 2 раза, то долото следует поднимать из экономиче-
ских соображений. Это было верно, когда бурились
неглубокие скважины. Это верно и сейчас при буре-
нии под кондуктор (первую обсадную колонну) так как
при этом на спуск/подъем инструмента не требуется
много времени.
При бурении под другие колонны эта рекоменда-
ция катастрофически устарела. При форсированном
турбинном бурении Vмех
нередко составляет порядка
50 м/ч. Кому придет в голову поднимать и выбрасы-
вать дорогостоящее долото, если Vмех
уменьшилась до
25 м/ч?
Иными словами к настоящему времени достаточно
точно установлено, что «бурить быстро – не значит
бурить дешево!»
Вместе с тем весь мир бурит с максимальной Vмех
,
сжигая долота и не
реализуя по максимуму проходку, которую безо-
пасно можно снять с них! В то же время в смете расхо-
дов главная затратная статья – простой буровой из-за
спуска/подъема Час эксплуатации буровой установки
(особенно морской) аналогичен стоимости нескольких
долот. А на средний спуск/подъем с большой глубины
уходит около 6–8 ч.
По этой причине злоупотреблять спусками/
подъемами не выгодно! При бурении нижних частей
скважины надо снимать с долота максимум проходки,
пусть и в ущерб Vмех
. Что делать в этом случае? В этом
заключаются достижения современных технологий
бурения.
Они должны быть положены и в основу и при под-
счете количества долот на проектируемую скважину,
как и авторского надзора за их отработкой.
Таким образом, можно сказать, что IADC решила
только половину проблемы.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

2. 5№7 • июль 2010
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т Е Х Н О Л О Г И И
World Oil: НОВЕЙШИЕ ТЕХНОЛОГИИ В РОССИИ И СНГ
Окончательного решения мы добьемся, если мы
сможем точно прогнозировать ресурс долота. Поэто-
му рассмотрим новые предложения.
НОВЫЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ
ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ
В 2007 г. О. Г. Блинковым (Волгобурмаш) была
успешно защищена докторская диссертация на тему:
«Повышение эффективности бурения трехшаро-
шечными долотами», в которой он, в частности, до-
казал, что долота, армированные твердосплавными
вставками, имеют стойкость (т.е. ресурс) минимум в
2 раза больше, чем долота с фрезерованным зубом. То
же можно сказать, относительно закрытой опоры по
сравнению с открытой. В Коде IADC о стойкости за-
крытой опоры сказано лишь то, что «долото считается
изношенным на 100 %, если произошла разгермети-
зация опоры». А, если не произошла? Можно ли его
спускать во второй или третий рейс, чтобы снять с
него максимальную проходку?
В Коде не сказано ничего и об определении ресурса
по износу закрытой опоры.
Исследования О. Г. Блинкова дали необходимую
информацию для разработки специалистами ВНИИБТ
компьютерной программы «ПРИВОД» (Правдивый
Процент Износа Вооружения Долота) т.к. появился
минимальный репер, относительно ресурса вооруже-
ния, с которым можно соотносить результаты теоре-
тических проверочных расчетов, поскольку способ
учета ресурса для открытых опор известен из маши-
ностроения.
В результате промысловой проверки точности про-
гнозов ресурса в соответствии с программой «ПРИ-
ВОД» было доказано, что ошибки прогноза не выходят
за пределы требований IADC (± 12,5 % от выдержки
долота на забое до износа вооружения на 75 %). При
этом принимается, что если Vмех
упала на 50 % к момен-
ту подъема, то и износ вооружения составил 50 % (что
логично и близко к истине). И то же можно сказать о
75%-ном износе.
Программа «ПРИВОД» была составлена с учетом
упомянутых положений, определенных в диссертации
д.т.н. Блинкова и при частичном использовании по-
ложений тех статей зарубежных авторов, на которые
ссылаются и авторы программы IADC.
НОВОЕ В «ПРИВОДЕ»
ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ РЕСУРСА ДОЛОТА
В результате исследовательских работ, проведен-
ных во ВНИИБТ, специально для расчета РЕСУРСА
была перестроена основная тарировочная таблица
поправочных коэффициентов, которая прогнозирует
величину U (%) в зависимости от заявленного про-
цента износа вооружения при применении методики
IADC. Эта и другие поправочные таблицы в статье
не приводятся. Но при рассмотрении этих таблиц
решение приведенного ниже примера настолько
упрощается, что все вычисления составляют четыре
арифметических действия. Новым является предло-
жение о расчете ресурса долота, что никак не менее
важно, чем определение процента износа вооруже-
ния после рейса.
ПРИМЕР РАСЧЕТА РЕСУРСА ДОЛОТА
Дано:
Результаты произвольного рейса при бурении под
колонну.
1. Сведения по долоту
диаметр трехшарошечного долота зубкового
типа Дд
= 215,9 мм;
шифр;
завод-производитель (США).
2. Износ вооружения (расчет которого произведен
по методике IADC) = 12,5 %.
3. Осевое давление на долото Рд
= 8 т (80 кН).
4. Частота вращения долота – 46 об/мин.
5. Вид бурения – ротор.
6. Породы терригенные, средней твердости.
7. Интервал бурения: 1800 – 1828 = 28 м
8. Время работы долота на забое: Тб
= 9,8 ч
9. Фактическая средняя механическая скорость –
2,85 м/ч.
10. Долото: новое (спущенное в забой первый раз).
Найти:
Ресурс данного долота (т.е. сколько времени оно
могло бы работать на забое при бурении под данную
обсадную колонну, в данном случае и режиме, до из-
носа вооружения до критической величины 75 %).
Решение:
Шаг 1.
Обезразмериваем нагрузка Рд
(относя ее на дюйм
диаметра долота):
Рд
(усл.) = 7,88 Рд
(факт)/Дд
, (1)
где Рд
(факт), тн; Дд
= диаметр долота, дюйм.
Отсюда:
Рд
(усл) = 7,88 8/8,5 = 7,41 у.е.
Шаг 2.
Находим комплексный поправочный коэффици-
ент Аф
, (влияния на износ зубков времени бурения,
нагрузки и оборотов в фактических условиях данной
задачи):
Аф
= iТб
/mU, (2)
где i = f (об/мин).
Отсюда:
Аф
= (9,8 49)/(0,698 61 = 11,2 у.е.
Уравнение верно, если пользоваться данными, со-
ответствующими коэффициенту 0,698 и коэффици-
ентом U (см. табл.).
Здесь значения частных коэффициентов взяты из
таблиц Приложения, так как Тб
и Рд
известны, как и
процент износа вооружения по методике IADC.
Шаг 3.
ЭВМ определяет истинную величину РЕСУРСА
(времени работы в данном режиме данного долота до
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

3. 6
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т Е Х Н О Л О Г И И№7 • июль 2010
World Oil: НОВЕЙШИЕ ТЕХНОЛОГИИ В РОССИИ И СНГ
износа его вооружения в 75 % (т.е. до полной отработ-
ки, определяемой по формуле):
U = iTб
/Аф
m. (3)
Шаг 4.
Надо найти такое значение Тб
, при котором Uрасч
. =
912 у.е., так как именно при этом значении наступает
износ вооружения долота на 75 %. Это отражено в та-
блице Приложения пересмотренной специалистами
ВНИИБТ. Ранее эта таблица была составлена амери-
канскими исследователями для прогнозирования из-
носа во времени трехшарошечных долот с фрезеро-
ванными зубьями.
лучается, что за 146 ч долото могло бы пройти по-
рядка 500 м, что в данном случае не соответствует
статистике.
ВЫВОДЫ
1. В статье описывается обоснованный подход к
решению проблемы возможной отработки долот по
зубкам на 75 %, проектированию и определению числа
долот на скважину и оптимизации режима бурения
(при бурении).
2. Разработан расчет для определения РЕСУРСА
(износа вооружения от времени бурения) трехшаро-
шечных долот с твердосплавными вставками.
3. Поскольку расчет ведется от рейса к рейсу, то
получив поправочные коэффициенты, т.е. адапти-
ровав расчет к практике, в следующем рейсе можно
прогнозировать результаты бурения при других на-
грузках и оборотах. Достаточно обратится к Альбому
коэффициентов [2].
4. Расчет настолько прост, что может быть предло-
жен и для обучения студентов.
5. В Приложении (при передаче материалов Рас-
чета и Методики ПРИВОД для промышленного ис-
пользования после подписания Договора о передаче),
указывается, что следует учитывать также страну-
изготовителя долота, бурение при разных нагрузках
и оборотах и время работы долота на забое, вплоть до
износа вооружения в 75 % (или до полной отработки
долота по вооружению, если за это время или раньше
на 75 % не износится закрытая опора долота.)
6. Опубликованные сведения не мешают использо-
вать замену долота по РД, рекомендуемую при есте-
ственном уменьшении механической скорости в 2 раза
(при бурении однородных пород). Просто определение
процента износа вооружения за это время выполняет-
ся более точно и единообразно [1], что соответствует
принципам IADC.
7. Опубликованные сведения не препятствуют
использованию на производстве предложения IADC
по оценке процента износа вооружения при осмотре
долот на буровой (соответствия числа сколотых и вы-
павших зубков к штатному их числу на новой шарош-
ке). Но эту информацию предлагается использовать
в качестве дополнительной в связи с тем, что из-за
человеческого фактора при их сборе данных не ис-
ключены ошибки и, главное, ошибки, которые нельзя
перепроверить и использовать при системном анализе
отработки долот.
8. Программа «РЕСУРС» не препятствует надежно-
му вычислению процента износа вооружения долота
после первого и второго рейса, определяя износ после
каждого рейса.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Белоруссов В.О. «Открыт способ получения правдивой информации
о проценте износа вооружения трехшарошечных долот с требуемой точ-
ностью». ВНИИБТ, 2010.
2. Galle E.V., Woods H.B. «Best Constant WOB & Rotary Speed», Mines &
Quarry Eng. 1961, N 1 p.29-34, N2 p. 74-81.
3. Белоруссов В.О. «Способ точного определения процент износа закры-
той опоры долота расчетным путем (без инструментальных замеров)».
Нефтегазовые технологии, № 10, 2007.
Значения коэффициента U для зубковых долот в зависимости от их
износа (вычисленного по методике IADC)
Характеристика Значение Примечание
Износ зубков, %
(по делению) IADC
12,5 25 37,5 50 62,5 75 Больше, чем на 75%
срабатывать зубки
экономически нет
смысла
U 61 158 190 460 668 912
Шаг 5.
Решение поставленной задачи может быть найдено
методом последовательных приближений. Подстав-
ляя различные значения Тб
(работы долота на забое),
находим для Uр
наиболее близкое к 912 значение (см.
табл.).
Расчет показывает, что после 146 ч работы данного
долота на забое износ его вооружения был бы равен
75 %. Задача решена, но для случая, когда износ после
рейса определялся по неточной методике IADC. Если
считать износ после первого рейса по уточненной про-
грамме ПРИВОД, то ресурс получается равным 48 ч,
что ближе к действительности.
Шаг 6.
Проверка на соответствие прогноза практике
Завершив Шаг 5, приступаем к качественной про-
верке соответствия данных, полученных методом срав-
нения, и полученных результатов расчета с известны-
ми данными статистики.
В данном случае программа (в которую заложена
статистика отработки вооружения в среднем для ро-
тора, турбины и разных пород и режимов) или спе-
циалист сравнивают условия бурения с реальными
результатами статистики.
В соответствии со статистикой подобные долота в
данном режиме работают в среднем 48 ч (если буре-
ние идет под одну и ту же колонну и на однотипные
породы). После этого долота меняют на новые (из
экономических соображений и согласно РД). Долота
считаются отработанными при средней Vмех
, равной
примерно 3 м/ч (при роторном бурении). Проходка
за 1 или 2 рейса с данным долотом по статистике со-
ставляет 100–150 м на долото. Что примерно и полу-
чилось по уточненному расчету ВНИИБТ «ПРИВОД»
[1] в отличие от расчета износа вооружения после
рейса, вставленного в Исходные Условия примера
по рекомендациям IADC (когда бурильщик обсчитал-
ся, представив износ зубков после рейса, как 12,5 %,
опираясь на свое мнение при осмотре долота). По- Связаться с проф. Белоруссовым В. О. можно по телефону: +7 (495) 221-6171.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»