CONEPETRO_Rafael Castro (Palestra)

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$ 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%
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PESO SOBRE A BROCA
(PSB ou WOB)
ROTAÇÃO
INPUTS
(RPM)
DE
ENERGIA
Vazão (GPM)
PRESSÃO DE
BOMBEIO
TORQUE
(klb.pé)
OUTPUT
TAXA DE
PERFURAÇÃO
BICÔNICA
CASING
DRILLING
TRICÔNICA
TRICÔNICA
(DENTE FRESADO)
(DENTE INSERTÁVEL)
MILL
ROTO
PNEUMÁTICA
MISTA
EXCENTRICA
PDC
EXPANCIVEL
IMPREGNADA
HOLE
OPENER
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SC-108
SC-108
SS-35
Brocas
Tricônicas
(3C)
- Dentes de aço
- Insertos de
tungstênio
PA-59
NS-31
PIRANEMA
Brocas Tricônicas
• Largamente utilizada, devido
seu baixo custo e largo range
de aplicações;
• Pode ser de:
– Dentes de Aço
– Insertos
• O rolamento do cone pode
ser:
– Não-selado
– Selado
– Journal
Para Formação Mole
Poucos Insertos e Grandes
Aberto
Fluido
Lubrifica
Selado
(fechado)
Lubrificante
Limpo
Journal
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.
Brocas Tricônicas
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
Esferas
Mancal
Cone
Selo de vedação
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
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
Reforço 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
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 lâminas
com cortadores de
diamante sintético
• Ação do cortador por
cisalhamento:
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
- Menos
cortadores no
ombro
- Maior
estabilidade
(menos vibração)
- Maior proteção
no ombro (mais
cortadores)
- Menor
estabilidade
(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
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
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
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 both
worlds”
• Bom trabalho
direcional; baixo
torque; formações
intercaladas
Broca KYMERA 12 ¼”
PDC: Aletas
Insertos de
Tungstêncio
Cortadores
de PDC
03 Cones
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:
Mais
robustez
Fileira
dupla de
PDC’s
Áreas com perdas de
circulação;
Instabilidade de poço
Economia de manobra
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
HÍBRIDA
PDC
FIM
Obrigado!