AULA 16 BROCAS DE PERFURAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO
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
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•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
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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