AULA 16

BROCAS DEPERFURAÇÃO

DE

POÇOS DE PETRÓLEO

INTRODUÇÃO

AULA 16 – BROCAS DE PERFURAÇÃO

•Desde a época quando os chineses perfuravam poços

de salmoura até os dias de hoje, a broca de perfuração

sempre foi fator determinante na construção de poços de

petróleo e gás.

•A perfuração fácil é a cada dia mais escassa. Agora se

perfura em topografias de difícil acesso, áreas

com restrições urbanas e/ou ambientais e em lâminas

d’água de mais de 2000 metros de profundidade.

INTRODUÇÃO

AULA 16 – BROCAS DE PERFURAÇÃO

Os poços deixaram de ser teoricamente verticais (na

realidade não existe um poço perfeitamente vertical)

e se tornaram direcionais com complicadas

geometrias. Poços horizontais com ramificações

ou multilaterais, para incrementar a área de fluxo

para aumentar a produção e a recuperação final

de um campo, estão se tornando tecnologias

convencionais.

INTRODUÇÃO

Poço Direcional de Geometria Complexa (3D)

AULA 16 – BROCAS DE PERFURAÇÃO

Perfurando em

no processo de perfuração dos poços.AULA 16 – BROCAS DE PERFURAÇÃO

lâminas d’água ultra-profundas epoços direcionais e horizontais cada vez maislongos, o tempo de manobra acaba se tornando excessivamente alto, influenciando de maneira decisiva no custo total da operação de perfuração. Dentro deste contexto, fica evidente a preocupação e a necessidade da correta escolha das brocas de

Hoje em dia, existe umagrande de diferentesfabricantes

perfuração. diversidade disponíveis,

de brocaso que torna indispensável

oconhecimento técnico dos profissionais envolvidos

BROCAS

BROCAS

AULA 16 – BROCAS DE PERFURAÇÃO

•As brocas são equipamentos que têm a função

de promover a ruptura e desagregação das rochas

ou

formações.

•O estudo das brocas, considerando

seu desempenho e economicidade, é um dos fatores

mais importantes na perfuração de poços de petróleo.

•As brocas podem ser classificadas de

duas maneiras: brocas sem partes móveis e

brocas com partes móveis.

EVOLUÇÃO DAS BROCAS

AULA 16 – BROCAS DE PERFURAÇÃO

EVOLUÇÃO DAS BROCAS

EVOLUÇÃO DAS BROCAS

BROCAS: TIPOS

Brocas Draga Lâminas de aço

Diamante natural

PDC/ TSPConesTricônicasNão Selada

Selada Journal

Dentes de Aço

Insertos

Estrutura Cortante Rolamento

BROCA DRAGA

perfura por•A broca draga raspagem (Cisalhamento).• Foi a primeira

broca a serutilizada.•Vida útil da estrutura cortante é curta.•Hoje está totalmenteem desuso na indústria do petróleo.

Lamina de Aço

DIAMANTES NATURAIS

•A broca de diamante é usada em formações duras e abrasivas, e em operações de testemunhagem.• Perfura por esmerilhamento.

dediamantes

fixado

em

•Constituída industrializados matriz metálica.•O tamanho e quantidade dos diamantes na broca determina a sua aplicabilidade

PDC• A broca

PDC(diamante

policristalino compactado) perfura por ação de raspagem (Cisalhamento).•É preferencialmente usada para perfurar formações

e, emgeral, alta

taxade

homogêneas apresenta penetração.• F.

Mole: depoucosmaior

cortadoresem maior

cortadores tamanho.•F. Dura: menores e quantidade.

Polycrystalline Diamond Compact

PDC / TSP

• Abroca

PDC emformações duras tem um desgaste muito rápido pelo calor gerado.

• Para perfurar em formações mais duras foi pesquisado o compacto TSP.

Thermally Stable Polycrystalline

PDC

BROCA DIAMANTE SINTÉTICO DESGASTE

DESGASTE E FRATURA

DESGASTE E FRATURA

Broca

desgastada

impregnada

mostrando

os cristais dediamante

expostos

BROCA COM PARTES MÓVEIS

•As brocas com partes móveis

Podem ter de um a quatro cones.

•Dois elementos principal:

estrutura Cortante e rolamentos.

•A estrutura cortante das brocas

tricônicas envolvem a combinação

de ações de raspagem,

lascamento, esmagamento e erosão

por impacto de

jatos de lama.

• Rochas Mole: raspagem predomina.

• Rochas Duras: esmagamento.

BROCA COM PARTES MÓVEIS

•As brocas com partes móveis

Podem ter de um a quatro cones.

•Dois elementos principal:

estrutura Cortante e rolamentos.

•A estrutura cortante das brocas

tricônicas envolvem a combinação

de ações de raspagem,

lascamento, esmagamento e erosão

por impacto de

jatos de lama.

• Rochas Mole: raspagem predomina.

• Rochas Duras: esmagamento.

TIPOS DE BROCAS

Broca com 1 cone Broca com 2 cones Broca com 4 cones

Grande diâmetro 26”

Princípio de projeto das brocas de cone

As brocas de cones contam com cones cortadores

que giram sobre seu próprio eixo. Variam de acordo

com sua estrutura de corte e podem ter dentes de aço

usinados ou de insertos de carboneto de tungstênio.

Também variam em função do seu sistema de

rolamento, que pode ser rolamento convencional,

rolamento selado ou mancais de fricção tipo journal.

As brocas de cones contam com três importantes

componentes: a estrutura cortante, os rolamentos e o

corpo.

COMPONENTES DE UMA BROCA DE CONES

BROCAS COM MAIS DE 4 CONES

São raras as brocas

existentes

cones.

com mais de 4

São utilizadas

normalmente em coroas

de testemunhagem.

Coroa de testemunhagem com 6 cones de dente de aço

ESTRUTURA CORTANTE

Dente de Aço Dente de Inserto

ESTRUTURA CORTANTE

Para Formação Mole Poucos Dentes e Grandes

Para Formação Dura Muitos Dentes e Pequenos

ESTRUTURA CORTANTE

Para Formação Mole Poucos Insertos e Grandes

Para Formação DuraMuitos Insertos e Pequenos

TIPOS DE INCERTOS

Brocas Tricônicas: Rolamentos

Aberto Fluido Lubrifica

Fechado Lubrificante Limpo

Journal Mancal

CORPO DA BROCA

CORPO DA BROCA

Como a Broca Perfura

PDC polycrystalline diamond compact TSP thermally stable polycrystalline

Dente

Rocha Antes da Fratura

Depois da Fratura

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Brocas Tricônicas: Exemplos do Desgaste

CQ - Cone Quebrado

CT - Cone TrincadoCP - Cone Perdido

Insertos perdidos

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Quadro Comparativo

AULA 16 – BROCAS DE PERFURAÇÃO

Bibliografia:

AULA 16 – BROCAS DE PERFURAÇÃO

Site:WWW.GOOGLE.COM.BR / Palavra chave: Petróleo Livros:Fundamentos de Engº de Petróleo/ José Eduardo Thomas, organizador. – 2 ed. – Rio de Janeiro: Interciência: PETROBRAS, 2004.Perfuração Direcional / Luiz Alberto Santos Rocha... [et alii]. – 2.ed. – Rio de Janeiro: Interciência: Petrobras: IBP, 2008.Projeto de poços de Petróleo: geopressões e assentamentos de colunas de revestimento/ Luiz Alberto Santos Rocha, Cecilia Toledo Azevedo. – 2ºed. Rio de Janeiro: Interciencia: Petrobras, 2009.

FIM