.

1. AULA 16
BROCAS DE PERFURAÇÃO
DE
POÇOS DE PETRÓLEO

2. 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.

3. 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.

4. INTRODUÇÃO
Poço Direcional de Geometria Complexa (3D)
AULA 16 – BROCAS DE PERFURAÇÃO

5. Perfurando em
no processo de perfuração dos poços.
AULA 16 – BROCAS DE PERFURAÇÃO
lâminas d’água ultra-profundas e
poços direcionais e horizontais cada vez mais
longos, 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 uma grande
de diferentes fabricantes
perfuração.
diversidade
disponíveis,
de brocas
o que torna indispensável o
conhecimento técnico dos profissionais envolvidos
BROCAS

6. 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.

7. EVOLUÇÃO DAS BROCAS
AULA 16 – BROCAS DE PERFURAÇÃO

8. EVOLUÇÃO DAS BROCAS

9. EVOLUÇÃO DAS BROCAS

10. BROCAS: TIPOS
Brocas Draga Lâminas de aço
Diamante natural
PDC/ TSP
Cones
Tricônicas
Não Selada
Selada
Journal
Dentes de Aço
Insertos
Estrutura CortanteRolamento

11. BROCA DRAGA
perfura por•A broca draga
raspagem (Cisalhamento).
• Foi a primeira broca a ser
utilizada.
•Vida útil da estrutura cortante
é curta.
•Hoje está totalmente em
desuso na indústria do petróleo.
Lamina de Aço

12. DIAMANTES NATURAIS
•A broca de diamante é usada
em formações duras e abrasivas,
e em operações de
testemunhagem.
• Perfura por esmerilhamento.
de diamantes
fixado em
•Constituída
industrializados
matriz metálica.
•O tamanho e quantidade dos
diamantes na broca determina a
sua aplicabilidade

14. PDC
• A broca PDC (diamante
policristalino compactado)
perfura por ação de
raspagem (Cisalhamento).
•É preferencialmente usada
para perfurar formações
e, em geral,
alta taxa de
homogêneas
apresenta
penetração.
• F. Mole:
de
poucos
maior
cortadores
em maior
cortadores
tamanho.
•F. Dura:
menores e
quantidade.
Polycrystalline Diamond Compact

15. PDC / TSP
• A broca PDC em
formações duras tem um
desgaste muito rápido
pelo calor gerado.
•Para perfurar em
formações mais duras foi
pesquisado o compacto
TSP.
Thermally Stable Polycrystalline

16. PDC

17. BROCA DIAMANTE SINTÉTICO DESGASTE

18. DESGASTE E FRATURA

19. DESGASTE E FRATURA
Broca
desgastada
impregnada
mostrando
os cristais de diamante
expostos

20. 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.

23. 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.

24. TIPOS DE BROCAS
Broca com 1 cone Broca com 2 cones Broca com 4 cones
Grande diâmetro 26”

25. 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.

26. COMPONENTES DE UMA BROCA DE CONES

27. 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

28. ESTRUTURA CORTANTE
Dente deAço Dente de Inserto

29. ESTRUTURA CORTANTE
Para Formação Mole
Poucos Dentes e Grandes
Para Formação Dura
Muitos Dentes e Pequenos

30. ESTRUTURA CORTANTE
Para Formação Mole
Poucos Insertos e Grandes
Para Formação Dura
Muitos Insertos e Pequenos

31. TIPOS DE INCERTOS

33. Brocas Tricônicas: Rolamentos
Aberto
Fluido Lubrifica
Fechado
Lubrificante Limpo
Journal
Mancal

34. CORPO DA BROCA

35. CORPO DA BROCA

36. Como a Broca Perfura

37. PDC polycrystalline diamond compact TSP thermally stable polycrystalline

40. Dente
Rocha Antes da Fratura
Depois da Fratura
AULA 16 – BROCAS DE PERFURAÇÃO

41. Brocas Tricônicas: Exemplos do Desgaste
CQ - Cone Quebrado
CT - Cone Trincado
CP- Cone Perdido
Insertos perdidos
AULA 16 – BROCAS DE PERFURAÇÃO

42. Quadro Comparativo
AULA 16 – BROCAS DE PERFURAÇÃO

43. 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.

44. FIM