TECNOLOGIA DE BROCAS DE PERFURAÇÃO

TECNOLOGIA DE BROCAS DE PERFURAÇÃO

Msc. Rafael CastroPETROBRAS - Engenheiro de Petróleo Pleno

UFS (Universidade Federal de Sergipe) – Professor Assistente

UNICAMP – Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

� Diária de Sonda de Perfuração Marítima:

� Entre U$ 150.000 e U$ 750.000

� Na diária deve-se adicionar todos os custos envolvidos de Serviços e Acompanhamento

� Custo de uma perfuração

� Onshore: U$ 500.00 a U$ 12.000.000

� Offshore: U$ 20.000.000 a U$ 200.000.000

� Custo com brocas no poço: de 2 a 5%

PERFURAÇÃO: Custos Envolvidos

$ $ $$ $$$

PESO SOBRE A BROCA (PSB ou WOB)

ROTAÇÃO

(RPM)

Vazão (GPM)

INPUTS

DE

ENERGIA

OUTPUT

TAXA DE PERFURAÇÃO

TORQUE

(klb.pé)

PRESSÃO DE BOMBEIO

BICÔNICAMISTA

TRICÔNICA(DENTE INSERTÁVEL)

TRICÔNICA(DENTE FRESADO) PDC IMPREGNADA

CASING DRILLING

ROTO PNEUMÁTICA

EXCENTRICA EXPANCIVEL HOLE OPENER

MILL

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PA-59 NS-31

SS-35

SC-108 SC-108

PIRANEMA

Brocas Tricônicas

(3C)- Dentes de aço

- Insertos de tungstênio

Brocas Tricônicas

• Largamente utilizada, devidoseu baixo custo e largo range de aplicações;

• Pode ser de:

– Dentes de Aço

– Insertos

• O rolamento do cone podeser:

– Não-selado

– Selado

– Journal

AbertoFluido Lubrifica

Selado (fechado)Lubrificante Limpo

Journal

Para Formação MolePoucos Insertos e Grandes

Para Formação DuraMuitos Insertos e Pequenos

Quanto mais dura a formação, maior a quantidade de dentes para distribuir as cargas, e menores os dentes para diminuir os esforços na base dos mesmos.

Brocas Tricônicas

Todas as brocas 3C têm esferas nos rolamentos, independente do tipo de rolamento. Elas servem para fixar o cone à broca.

Selo de vedaçãoMancal

Esferas

Buchas de fricção

Cone

Selo e Rolamento dos Cones

Selo O-ring Elastômero

• É colocado sob pressão entre o cone e o mancal

• Isola a graxa do fluido de perfuração

• Suscetível ao calor e a abrasão• Alternativa tecnológica: selo de

metal

MANCAL

CONE

Graxa

Fluido

Sistema de SELO dos cones

Sistema de lubrificação e compensador de pressão.

(Um por perna)

Compensadordepressão

Graxa

Pino

Lama

Sistema de lubrificação dos rolamentos do cone

3C – Mecanismo de Corte

Esmagamento / Trituração:

A formação é triturada e compactada até que seja rompida

MaterialMaterial

• Partículas de vários tamanhos de carbeto de tungstênio fundidos no aço.

• Resistência ao impacto podemse alterar pela forma, tamanho e percentagem de aço.

ReforReforçço nos cortadores de denteo nos cortadores de dente

Formato dos Insertos

Ação de corte dos insertos

Offset dos Cones

Hidráulica dos jatos de broca

PAD de estabilização

• Permite a broca ter mais pontos de contato com as paredes do poço permitindo:

– Menores vibrações

– Redução de desgaste lateral na broca

– Poço mais calibrado

– Aumento ROP

Brocas Bicônicas

Medição do desgaste no Calibre da Broca Bicônica com Gabarito

Brocas Monocônicas

• Aplicadas em situações especiais

• Trechos de diâmetros reduzidos (slim hole)

• Cone com grooves para melhor limpeza

Brocas de PDC

• Formada por lâminascom cortadores de diamante sintético

• Ação do cortador porcisalhamento:

Brocas PDC

PDC – vista superior

Corpo PDC: Matriz x Aço (Steel)

Diferença visual entre os tipos: na broca de aço o Junk Slot é maior pois as aletas são mais resistentes (finas)

Isso acarreta em uma limpeza melhor e menor risco de enceramento

PDC - Cortadores

Carbeto de Tungstênio

Número de Lâminas e Densidade de cortadores

Perfil da Broca PDC

- Menoscortadores no

ombro

- Maiorestabilidade

(menos vibração)

- Maior proteção no ombro (mais cortadores)

- Menorestabilidade (vibração)

- Maior torque

Back Rake - Ângulo de ataque dos cortadores PDC

O ângulo é medido em relação à Vertical

Quanto menor o ângulo, mais agressivo (maior ROP)

Quanto maior o ângulo, maior durabilidade e menor agressividade (menor ROP)

Durabilidade

ROP

Múltiplas filas de cortadores PDC

Podem haver de uma a três fileiras de cortadores

As fileiras extras são de back up

“On profile”: quando as fileiras extras encostam na formação ao mesmo tempo da fileira principal

LayOut – posição dos cortadores

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Última Geração !

GAUGE

Broca PDC Stinger

STINGER – Elemento central cônico de diamante sintético para:

- Fragilizar a formação auxiliando o trabalho dos demais cortadores PDC

- Promover maior centralização reduzindo vibração

- Maior ROP e Durabilidade

Rolling Cutter

Smith bits

IMPREGNADAS

Medição do Jato fixo (diâmetro)

Conexão Caixa: Típica para adequação àTurbina, que épino

16 Aletas

8 Jatos fixos

O Mecanismo de corte épor esmerilhamento

O cascalho fica pulverizado (pó)

Brocas Impregnadas

IMPREGNADAS - Matriz

A Matriz é uma liga contendo grãos de diamante sintéticode alta resistência e estabilidade térmica

É preciso desgastar a Matrizpara expor os diamantes

Tipos de GAUGE

Camisa para Turbina

Conexão Caixa

Desgaste em Impregnadas

• Manter registro da broca quando nova para posterior comparação

• Medir altura das aletasenquanto nova

Tecnologia Core feature

- Geração de cascalhos maiores que possibilitam uma avaliação geológica

- Aumento do ROP

Broca Híbrida

Broca Mista KYMERA

• Broca com dois mecanismos de corte:

– Trituração (3C) +

– Raspagem (PDC)

• “The best of bothworlds”

• Bom trabalho direcional; baixo torque; formações intercaladas

PDC: AletasCortadores

de PDC

Broca KYMERA 12 ¼”

03 Cones

Insertos de Tungstêncio

Brocas Bicêntricas

Broca com discos

Broca com discos

Broca expansível

Broca para Casing Drilling

� Nesse sistema não convencional de perfuração, a coluna que perfura é a coluna de revestimento

� Aplicações:� Áreas com perdas de

circulação;� Instabilidade de poço� Economia de manobra

Mais robustez

Fileira dupla de

PDC’s

FORNECEDORES :.......... SMITH, BAKER, HALLIBURTON, REED

DIÂMETRO USUAL :........ 26", 17 1/2', 12 1/4", 8 1/2"

PARÂMETROS : ............. PSB: 20/50 KLB , ROT. 60/200 RPM, VAZ. 350/900 GPM

PREÇOS:........................... U$ 10.000,00 / U$ 150.000,00

TRICÔNICA PDCHÍBRIDA

FIMObrigado!