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Apostila - Brocas de Perfuração

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BROCAS DE PERFURAÇÃO 
DE POÇOS DE PETRÓLEO 
 
João Carlos Ribeiro Plácido 
Rodrigo Pinho 
 2
 
 
 
BROCAS DE PERFURAÇÃO 
DE POÇOS DE PETRÓLEO 
 
 
 
 
 
 
 
João Carlos Ribeiro Plácido 
Rodrigo Pinho 
 
 
Rio de Janeiro, Brasil 
 
 
Ano 2009 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 3
 
BROCAS DE PERFURAÇÃO 
DE 
POÇOS DE PETRÓLEO 
 
 4
 
RESUMO 
 
Perfurando em lâminas d’água ultraprofundas 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 perfuração. Hoje em dia, 
existe uma grande diversidade de brocas de diferentes fabricantes disponíveis, 
o que torna indispensável o conhecimento técnico dos profissionais envolvidos 
no processo de perfuração dos poços. Esta apostila tem como objetivo 
descrever os tipos de brocas utilizadas atualmente na perfuração rotativa bem 
como suas particularidades. Pretende-se ainda descrever os principais critérios 
para a seleção da broca ideal para a operação de perfuração de um poço de 
petróleo. 
 5
Sumário 
 
RESUMO.................................................................................................................................................... 4 
Sumário ...................................................................................................................................................... 5 
1 – Introdução............................................................................................................................................ 7 
2 – Tipos de brocas ................................................................................................................................ 11 
2.1 - Brocas com partes móveis .............................................................................................. 12 
2.1.1 – Brocas de cones...................................................................................................................... 12 
2.1.2 - Princípio de projeto das brocas de cones ................................................................................ 15 
2.1.2.1 – A estrutura de corte .................................................................................................... 17 
2.1.2.2 - Sistemas de rotação ................................................................................................... 19 
2.1.2.3 - Corpo da Broca............................................................................................................ 22 
2.1.3 – Código IADC para brocas tricônicas ..................................................................................... 23 
2.2 - Brocas sem partes móveis .............................................................................................. 25 
2.2.1 – Tipos de Brocas de Cortadores Fixos..................................................................................... 29 
2.2.1.1 - Fish Tail......................................................................................................................... 29 
2.2.1.2 - Brocas de Diamante natural ...................................................................................... 29 
2.2.1.3 - TSP – Brocas de diamante termicamente estável ................................................. 31 
2.2.1.4 - Brocas PDC.................................................................................................................. 32 
2.2.1.5 - Brocas Impregnadas ................................................................................................... 34 
2.2.2 - Código IADC para broca de cortadores fixos......................................................................... 36 
2.3 - Brocas especiais ............................................................................................................. 38 
3 – Seleção de Brocas ........................................................................................................................... 39 
3.1 - Critérios para seleção de brocas..................................................................................... 40 
3.1.1 - Objetivos de perfuração.......................................................................................................... 40 
3.1.2 – Rendimento............................................................................................................................ 40 
3.1.3 – Economia ............................................................................................................................... 40 
3.1.4 – Direcional............................................................................................................................... 41 
3.1.5 – Análise de históricos .............................................................................................................. 41 
3.1.6 – Taxa de penetração ................................................................................................................ 41 
3.1.7 – Fluidos de perfuração............................................................................................................. 42 
3.1.8 – Energia hidráulica .................................................................................................................. 42 
3.1.9 – Restrições............................................................................................................................... 42 
3.1.10 – Custos................................................................................................................................... 43 
3.1.11 – Limitações de peso sobre a broca......................................................................................... 43 
3.1.12 – Velocidade de rotação (RPM).............................................................................................. 43 
3.1.13 – Formações nodulares ........................................................................................................... 43 
3.1.14 – Ampliação............................................................................................................................ 44 
3.1.15 – Poços profundos................................................................................................................... 44 
3.1.16 – Poços de diâmetro reduzido ................................................................................................. 44 
3.1.17 – Aplicações com motor de fundo .......................................................................................... 44 
3.1.18 – Atributos do meio ambiente................................................................................................. 45 
3.1.19 – Tipo de rocha ....................................................................................................................... 45 
3.1.20 – Litologia............................................................................................................................... 45 
3.1.21 – Transição.............................................................................................................................. 46 
3.1.22 – Homogeneidade ................................................................................................................... 46 
3.1.23 – Fraturados ou Nodulares ...................................................................................................... 46 
3.1.24 - Tendências de desvio............................................................................................................ 46 
3.1.25 – Vibração............................................................................................................................... 46 
3.2