Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Instituto Federal do Rio Grande do Norte Campus: Natal Central Curso: Engenharia de Energia Disciplina: Fundamentos da Engenharia de Petróleo e Gás Professor: MSc. Leonardo Asfora de Oliveira Brocas BROCAS SUMÁRIO 1. Definição e funções 2. Tipos de broca 3. Taxa de penetração 4. Código IADC de brocas 5. Código IADC de desgaste BROCAS 1. DEFINIÇÃO E FUNÇÕES São equipamentos instalados na extremidade inferior da coluna de perfuração com os seguintes objetivos: Causar a ruptura e a desagregação das rochas Permitir a passagem do fluido de perfuração do interior da coluna para o espaço anular. É o primeiro elemento a ser descido no poço, ficando portanto em contato direto com a formação. É a ação de peso e da rotação aplicados sob a broca que promove a degradação da rocha. Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha BROCAS BROCAS 1. DEFINIÇÃO E FUNÇÕES Podem apresentar desde grandes diâmetros (26”) até pequenos (4 3/4”). Uma broca mal selecionada pode ter vida útil extremamente curta, causando prejuízos de dezenas de milhares de dólares. Quando uma broca precisa ser trocada, faz-se necessário retirar toda a coluna de perfuração (manobra): custos Diferentemente dos demais elementos da coluna de perfuração, são constantemente substituídas. A seleção de brocas é tarefa complicada, mas quando feita de maneira criteriosa reduz significativamente o custo total da perfuração. Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha BROCAS 1. DEFINIÇÃO E FUNÇÕES Fatores a serem levados em consideração na escolha de brocas: • Tipo de formação a ser perfurada • Geometria do poço • Experiências anteriores • Catálogo de brocas • Objetivo da fase perfurada • Propriedades dos fluidos de perfuração É imprescindível que o engenheiro de perfuração domine os fundamentos do projeto das brocas e seja capaz de entender seu comportamento para fazer uma seleção adequada. Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha BROCAS 2. TIPOS DE BROCAS 2.1 Brocas sem partes móveis A ausência de partes móveis e rolamentos diminui a possibilidade de falha destas brocas. Os principais tipos são: Integrais de lâmina de aço (rabo de peixe) Diamantes naturais Diamantes artificiais (PDC/TSP) Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Retângulo Pc central Retângulo Pc central Retângulo Pc central Retângulo Pc central Retângulo Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha BROCAS 2. TIPOS DE BROCAS 2.1 Brocas sem partes móveis Integrais de lâminas de aço (rabo de peixe) Primeira brocas a serem utilizadas na indústria Perfuram bem formações moles Formações médias e duras: curta vida útil Atualmente encontram-se em desuso (surgimento de brocas tricônicas). Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Máquina de escrever #Perfura por cisalhamentonull#Possui orificios para dar passagem ao fluido do interior da coluna para o poço limpando as laminas.nullnull Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha BROCAS 2. TIPOS DE BROCAS 2.1 Brocas sem partes móveis Diamantes naturais Possuem diamantes naturais inseridos no corpo da broca Aplicadas geralmente em formações extremamente duras Utilizada nas operações de testemunhagem Quanto mais dura a formação, menor os diamantes O fluido sai por uma abertura central e escoa pelas ranhuras Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Retângulo Pc central Retângulo Pc central Retângulo Pc central Retângulo Pc central Area Highlight BROCAS Brocas para testemunhagem Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight BROCAS 2. TIPOS DE BROCAS 2.1 Brocas sem partes móveis Brocas PDC (Polycrystalline Diamond Compact) Estrutura cortante: camada fina de diamantes fixada a um substrato de carbureto de tungstênio e cobalto. Mecanismo de corte: cisalhamento Bastante versátil (formações moles a duras) Diversos tipos e fabricantes Podem operar com alta rotação Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Retângulo Pc central Retângulo Pc central Retângulo Pc central Retângulo Pc central Retângulo Pc central Retângulo Pc central Máquina de escrever #Estrutura de corte formada por pastilhas ou compactos.null#As brocas PDC foram criadas para perfurar formações moles com alta taixa de perfuração, pois em formações mais duras se destroi a ligação entre o diamante e o cobalte,por isso foi criado o TSP. Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Area Highlight BROCAS 2. TIPOS DE BROCAS 2.1 Brocas sem partes móveis Brocas PDC (Polycrystalline Diamond Compact) Corte por cisalhamento Pc central Area Highlight Pc central Area HighlightBROCAS 2. TIPOS DE BROCAS 2.1 Brocas sem partes móveis Broca TSP( Thermally Stable Polycrystalline) Toleram maiores temperaturas que as brocas PDC (ausência do cobalto) Utilizado em formações duras A hidráulica é similar à da broca de diamantes naturais Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha BROCAS 2. TIPOS DE BROCAS 2.2 Brocas com partes móveis Caracteriza pela existência de cones capazes de girar e que abrigam a estrutura cortante da broca. Deste grupo as mais utilizados são as tricônicas. Sua estrutura cortante pode ser composta por dentes de aço ou insertos de carbureto de tungstênio. Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha BROCAS 2. TIPOS DE BROCAS 2.2 Brocas com partes móveis Dentes de aço: Os dentes fazem parte do corpo do cone Se desgastam rapidamente Não é indicada para poços profundos Dentes grandes: formações moles e médias Dentes pequenos: formações duras Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha BROCAS 2. TIPOS DE BROCAS 2.2 Brocas com partes móveis Inserto de carbureto de tungstênio Cortadores são instalados durante o processo de fabricação São geralmente mais caras que as dente de aço Possuem melhor resistência ao desgaste Formações duras: insertos pequenos Formações moles: insertos grandes Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight BROCAS 3. Taxa de Penetração É a medida do tempo necessário para se perfurar 1 ft de formação. Importante indicativo da eficiência de uma broca, podendo indicar a necessidade de sua troca. Geralmente é expressa em ft/h (m/h) ou h/ft (h/m) Denominada na literatura de ROP (Rate of Penetration). Fatores que afetam a taxa de penetração: • Tipo de broca • Características da formação (dureza, resistência) • Propriedades do fluido de perfuração • Condições operacionais (peso sob a broca, rotação, hidráulica, desgaste) Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha BROCAS 3. Taxa de Penetração Efeitos das propriedades do fluido de perfuração na ROP: BROCAS 3. Taxa de Penetração Efeito do diferencial de pressão no fundo do poço na ROP BROCAS 3. Taxa de Penetração Efeito do peso sob a broca (PSB) e da rotação na taxa de penetração (ROP). BROCAS 4. Código IADC das brocas Com o objetivo de facilitar e uniformizar as características e aplicabilidade das brocas, o IADC (International Association of Drilling Contractors) organizou uma codificação internacional para brocas. Para brocas tricônicas, o código IADC é composto de três algoritmos numéricos seguido de letras opcionais que complementam as características da broca. N1 : Série da estrutura cortante N2 : Tipo de estrutura cortante N3 : Tipo de rolamento X: Outras características 31 2N N N X Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Retângulo Pc central Retângulo Pc central Retângulo Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha BROCAS 4. Código IADC das brocas Indica o tipo e o desenho da estrutura de corte com respeito ao tipo de formação. 1: Dentes de aço para formações moles 2: Dentes de aço para formações médias 3: Dentes de aço para formações duras 4: Dentes de insertos de tungstênio para formações muito moles 5: Dentes de insertos de tungstênio para formações moles 6: Dentes de insertos de tungstênio para formações médias 7: Dentes de insertos de tungstênio para formações duras 8: Dentes de insertos de tungstênio para formações muito duras 321N N N X Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Máquina de escrever Realcionar o a estrutura de corte com o tipo de formação Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha BROCAS 4. Código IADC das brocas Representa uma especificação do grau de dureza das formações, melhorando a compreensão da aplicabilidade da broca. Pode variar de 1 à 4: 1:Mais mole 2: Mole a média 3: Média a dura 4: Mais dura 321N N N X Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha BROCAS 4. Código IADC das brocas Informa características do rolamento dos cones e da existência de proteção de calibre. Seu valor varia de 1 a 7 de acordo com a seguinte classificação: 1: Rolamentos convencionais não-selados 2: Rolamentos convencional não selado com refrigeração a ar 3: Rolamentos convencionais não selados com proteção de calibre 4: Rolamentos selado auto-lubrificado 5: Rolamentos selados com proteção de calibre 6: Rolamentos de fricção (journal) 7: Rolamentos de fricção com proteção de calibre 31 2N N N X Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha BROCAS 4. Código IADC das brocas Indicam alguma característica adicional da broca: A: Para perfuração a ar B: Rolamento com selo especial C: Jato central D: Para melhor controle direcional E: Jato com extensão G: Proteção extra no corpo para calibre H: Para poço horizontal J: Jatos estendidos para poço direcional L: Jatos chatos M: Para uso de motor de fundo R: Corpo com soldas reforçadas S: Broca de dentes de aço normal T: Broca de dois cones W: Insertos reforçados X: Inserto com cinzel Y: Inserto tipo cônico Z: outros tipos de inserto 31 2N N N X Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha BROCAS 3. Código IADC das brocas Exemplo de códigos IADC BROCAS 5. Código IADC de desgaste O IADC padronizou uma codificação para o desgaste de brocas com o objetivo de permitir a análise de dados sem a necessidade de visualizar a broca, permitindo inclusive informar o motivo pela qual uma broca foi retirada. 1 2 1 2 3 3 4 5N N X X X N X X 1 2 1 2 3 N : Desgaste da parte interna da estrutura de corte N : Desgaste da parte externa da estrutura de corte X : Característica principal do desgaste X : Localização do desgaste X : Desgaste/efetividade do r 3 4 5 olamento N : Redução no calibre devido ao desgaste X : Outras características do desgaste X : Motivo da retirada da broca Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha BROCAS 5. Código IADC de desgaste Escala linear variando de 0 a 8 para representar o desgaste da estrutura cortante, sendo 0 para nenhum desgaste e 8 para desgaste total. 1 2 3 3 41 52X X X N XN XN Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha BROCAS 5. Código IADC de desgaste Estrutura interna Estrutura externa 1 2 3 3 41 52X X X N XN XN Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight BROCAS 5. Código IADC de desgaste Código de duas letras que indica a características principal do desgaste. 11 2 2 3 3 4 5N N X X N X XX Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha BROCAS Cone quebrado Dente quebrado Cone partido Cone perdido Pc central Linha Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight BROCAS 5. Código IADC de desgaste O desgaste pode se localizar na fileira interna e/ou externa ou nos cones. 1 2 1 3 3 4 52N N X X N X XX Estrutura cortante Cones I – Fileira interna/ N – Nose row 1 M – Fileira do meio / M – Middle row 2 E – Fileira externa / G – Gauge row 3 T – Todas as fileiras / A – All rows Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Máquina de escrever Localização, em fileira, do desgaste, em qual fileira está localizada o desgaste? Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha BROCAS 5. Código IADC de desgaste Especifica o estado do rolamento. • Rolamentos não selados: 0 à 8, em ordem crescente do desgaste. • Rolamentos selados: selo efetivo (E) ou falho (F) 31 2 1 2 3 4 5XN N X X N X X Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha BROCAS 5. Código IADC de desgaste Indica a redução do caliper da broca, que é medida em 1/16”. O sexto algarismo representa o valor desta medição. Assim, um desgaste de ½” é representado pelo número #8. 1 2 1 3 532 4N N X X X X XN Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha BROCAS 5. Código IADC de desgaste Codificado segundo a tabela de característica principal de desgaste, este algarismo representa uma características de desgaste secundária. 1 2 1 3 3 542N N X X X XN X Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Area Highlight Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha BROCAS 5. Código IADC de desgaste Indicao motivo da retirada da broca, informação importante para o processo de conhecimento e aprendizado na utilização de determinado tipo de broca em uma formação. 1 2 1 3 52 3 4N N X X X X XN Pc central Area Highlight Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha Pc central Linha
Compartilhar