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1 TECNOLOGIA DE BROCAS DE PERFURAÇÃO Msc. Rafael Castro PETROBRAS - Engenheiro de Petróleo Pleno UFS (Universidade Federal de Sergipe) Professor Assistente UNICAMP Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo PERFURAÇÃO: Custos Envolvidos Diária de Sonda de Perfuração Marítima: Entre U$ e U$ Na diária deve-se adicionar todos os custos envolvidos de Serviços e Acompanhamento Custo de uma perfuração Onshore: U$ a U$ Offshore: U$ a U$ Custo com brocas no poço: de 2 a 5%

2 $ $ $ $ $ $ $ PESO SOBRE A BROCA (PSB ou WOB) INPUTS DE ENERGIA ROTAÇÃO (RPM) Vazão (GPM)

3 PRESSÃO DE BOMBEIO TORQUE (klb.pé) OUTPUT TAXA DE PERFURAÇÃO

4 BICÔNICA TRICÔNICA (DENTE FRESADO) TRICÔNICA (DENTE INSERTÁVEL) MISTA PDC IMPREGNADA CASING DRILLING MILL ROTO PNEUMÁTICA EXCENTRICA EXPANCIVEL HOLE OPENER

5 :: 9:: SC-108 SC-108 PA-59 NS-31 SS-35 PIRANEMA Brocas Tricônicas (3C) - Dentes de aço - Insertos de tungstênio

6 Brocas Tricônicas Largamente utilizada, devido seubaixocustoe largo range de aplicações; Podeser de: Dentes de Aço Insertos O rolamentodo cone pode ser: Não-selado Selado Journal Aberto Fluido Lubrifica Selado (fechado) Lubrificante Limpo Journal Para Formação Mole Poucos Insertos e Grandes Para Formação Dura Muitos 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.

7 Brocas Tricônicas

8 Selo e Rolamento dos Cones Todas as brocas 3C têm esferas nos rolamentos, independente do tipo de rolamento. Elas servem para fixar o cone à broca. Buchas de fricção Mancal Selo de vedação Esferas Cone Sistema de SELO dos cones MANCAL Graxa Fluido CONE 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

9 Sistema de lubrificação dos rolamentos do cone Graxa Lama Compensador depressão Pino Sistema de lubrificação e compensador de pressão. (Um por perna) 3C Mecanismo de Corte Esmagamento / Trituração: A formação é triturada e compactada até que seja rompida

10 Reforço o nos cortadores de dente Material Partículas de vários tamanhos de carbeto de tungstênio fundidos no aço. Resistência ao impacto podem se alterar pela forma, tamanho e percentagem de aço. Formato dos Insertos

11 Ação de corte dos insertos Offset dos Cones

12 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

13 Brocas Bicônicas Medição do desgaste no Calibre da Broca Bicônica com Gabarito

14 Brocas Monocônicas Aplicadas em situações especiais Trechos de diâmetros reduzidos (slim hole) Cone com grooves para melhor limpeza Brocas de PDC Formada por lâminas com cortadores de diamante sintético Ação do cortador por cisalhamento:

15 Brocas PDC PDC vista superior

16 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

17 Númerode Lâminase Densidade de cortadores Perfil da Broca PDC - Menos cortadores no ombro - Maior estabilidade (menos vibração) - Maior proteção no ombro (mais cortadores) - Menor estabilidade (vibração) - Maior torque

18 Back Rake - Ângulo de ataquedos 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

19 LayOut posição dos cortadores :: 38:: Última Geração!

20 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

21 Rolling Cutter Smith bits IMPREGNADAS

22 Brocas Impregnadas Medição do Jato fixo (diâmetro) 8 Jatos fixos Conexão Caixa: Típica para adequação à Turbina, que é pino 16 Aletas O Mecanismo de corte é por esmerilhamento O cascalho fica pulverizado (pó) IMPREGNADAS - Matriz A Matriz é uma liga contendo grãos de diamante sintético de alta resistência e estabilidade térmica É preciso desgastar a Matriz para expor os diamantes

23 Tipos de GAUGE Conexão Caixa Camisa para Turbina Desgaste em Impregnadas Manter registro da broca quando nova para posterior comparação Medir altura das aletas enquanto nova

24 Tecnologia Core feature - Geração de cascalhos maiores que possibilitam uma avaliação geológica - Aumento do ROP Broca Híbrida

25 Broca Mista KYMERA Broca com dois mecanismos de corte: Trituração (3C) + Raspagem (PDC) Thebest of both worlds Bom trabalho direcional; baixo torque; formações intercaladas Broca KYMERA 12 ¼ PDC: Aletas Cortadores de PDC Insertos de Tungstêncio 03 Cones

26 Brocas Bicêntricas Broca com discos

27 Broca com discos Broca expansível

28 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$ ,00 / U$ ,00 TRICÔNICA HÍBRIDA PDC

29 FIM Obrigado!