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AULA 16
BROCAS DE PERFURAÇÃO
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 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
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/ TSP
Cones
Tricônicas
Não Selada
Selada
Journal
Dentes de Aço
Insertos
Estrutura CortanteRolamento
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
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
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
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
PDC
BROCA DIAMANTE SINTÉTICO DESGASTE
DESGASTE E FRATURA
DESGASTE E FRATURA
Broca
desgastada
impregnada
mostrando
os cristais de diamante
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.
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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 deAço Dente de Inserto
ESTRUTURA CORTANTE
Para Formação Mole
Poucos Dentes e Grandes
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ESTRUTURA CORTANTE
Para Formação Mole
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TIPOS DE INCERTOS
Brocas Tricônicas: Rolamentos
Aberto
Fluido Lubrifica
Fechado
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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
AULA 16 – BROCAS DE PERFURAÇÃO
Brocas Tricônicas: Exemplos do Desgaste
CQ - Cone Quebrado
CT - Cone Trincado
CP- Cone Perdido
Insertos perdidos
AULA 16 – BROCAS DE PERFURAÇÃO
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
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18 aula brocas

  • 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
  • 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
  • 13.
  • 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
  • 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.
  • 21.
  • 22.
  • 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
  • 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
  • 32.
  • 33. Brocas Tricônicas: Rolamentos Aberto Fluido Lubrifica Fechado Lubrificante Limpo Journal Mancal
  • 36. Como a Broca Perfura
  • 37. PDC polycrystalline diamond compact TSP thermally stable polycrystalline
  • 38.
  • 39.
  • 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