tecnologia de brocas de perfuraÇÃo
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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
BICÔNICAMISTA
TRICÔNICA(DENTE INSERTÁVEL)
TRICÔNICA(DENTE FRESADO) PDC IMPREGNADA
CASING DRILLING
ROTO PNEUMÁTICA
EXCENTRICA EXPANCIVEL HOLE OPENER
MILL
:: 9 ::
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.
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
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 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:
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
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
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
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
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