Curso de Brocas Elaboração do Projeto

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Elaboração do Projeto de Brocas 
Instrutores: Daltro J L Carvalho / André Moraes Vieira 
E&P-ENGP/EP/PERF 
E&P-CPM/CMP-SPO/SP/PERF 
. 
Evolução das Brocas de Perfuração 
 
 
1859 
E.L. Drake e a sonda usada para 
perfurar o poço em Titusville. 
Detalhe de brocas de percussão 
1863 
Broca de arrastre tipo 
Rabo de Peixe 
1909 
Broca de dois cones patentada por 
Howard Hugues en 1909 
1910 
Em 1910 Hughes patenteou a 
primeira broca tricónica 
 1930 
Primeira broca mono-cónica 
1925 
Broca com dentes entrelaçados 
ou “engrenados” para autolimpeza 
1933 
Broca de tres cones com 
dentes tipo engranagem 
1951 
Se introduzem os insertos de 
carboneto de tungsteno como 
elementos de corte 
1940 
Uso de brocas de diamante 
natural em poços de petróleo 
 1953 
Os primeiros cristais de diamante 
sintético obtidos pelo “Diamond 
Team” da GE 
1976 
Compactos de diamante sintético em suas 
diversas apresentacões. Os primeiros 
cortadores PDC eram hastes insertadasno 
corpo da broca 
1994 
A interfase não-plana da 
superficie entre os materials 
ajuda a aliviar as tensões 
internas nos cortadores 
1978 
Primeiras brocas PDC. Hastes 
insertadas no corpo de aço das 
brocas com arranjo simples em 
espiral 
 
A espessura da capa de diamante 
pode ser incrementada para dar 
mais durabilidade ao cortador PDC. 
Primeiro plano: cortador TECMAX 
1994 – Presente… 
Selos gêmeos (Gemini) foram 
lançados visando incrementar 
a vida dos rolamentos das 
brocas de cones 
Broca PDC moderna para 
aplicacões com Sistema Rotatorio 
Direcional. Inclui cortadores ativos 
no calibre 
Insertos para brocas de cones com 
capa de diamante para melhorar a 
resistencia a abrasividade 
VISÃO ECONOMICA 
Analise Economica 
O custo de brocas varia de 3% a 6% do custo total da perfuração. 
 
O tempo de perfuração é em média 60% do tempo total do poço 
Exploratório. 
 
O custo diário de sonda > US$ 1.000.000,00 
 
A minimização do custo métrico gera alto impacto nos custos e tempos dos 
poços. 
 
 
Análise Economica 
Economia por Aumento da Taxa de Penetração 
Entrada Saida Metros Taxa Manobra TBF US$/M US$ Total Economia 
5000 5600 600 2 30,28571 300 22936,69 13762014,9 
5000 5600 600 2,1 30,28571 285,7143 21944,62 13166772 -595.242,86 
Economia por Minimização de Manobras 
5000 5300 300 2 29,42857 150 24920,83 7476250,29 
5300 5600 300 2 60,57143 150 29246,27 8773879,71 
16250130 2.488.115,14 
Portanto, se aumentarmos 0,1 m/h na taxa, teremos uma economia de $ 595.242 
e se fizermos o intervalo somente com uma broca a economia será de $ 2.488.115 
Obs: Considerando o custo diário da sonda de US$ 1.000.000,00. 
Projeto de Brocas 
O engenheiro de perfuração para fazer uma seleção adequada, deve 
conhecer : 
 
– Os fundamentos dos projetos das brocas. 
– A aplicação de cada modelo. 
– Menor custo métrico da fase 
– Mecanismo de disponibilidade 
– Geologia 
– Perfilagem 
– Problemas de Poço. 
– Restrições operacionais. 
 
ELABORAÇÃO DO PROJETO DE BROCAS 
1.1) Fluxo de Projeto de Brocas no E&P-CPM/CMP-SPO/SP/PERF 
 Encaminhamento dos Dados Básicos ou Prospecto Geológico pelo GEP 
 
 Reuniões de GEP 
 
 Elaboração do Programa de Brocas 
 
 Encaminhamento do Programa ao GEP 
 
 Execução com suporte dos Engenheiros nos postos avançados. 
Dados Necessários 
 
1.1) Dados Preliminares do poço de projeto 
 
– Prospecto geológico – Poços Exploratórios. 
– Projeto direcional - Poços Explotatórios. 
– Objetivos de perfuração para cada fase (alargamento, geometria, etc) 
– Anormalidades esperadas 
– Principais restrições de projeto. (Ex.: Controle de taxa , impedimento de uso de impreg.); 
– Litologias 
– Comprimento e diâmetros das fases 
 
1.2) Análise dos Poços Correlatos 
 
– Similaridade geológica (Dureza e Argilosidade) e geométrica com o poço de projeto; 
– Escolha do modelo/tipo de broca e sistema de acionamento 
• Lembrar que diâmetro de brocas não convencionais tem menor disponibilização. 
– Anormalidades de poço 
 
1.3) Conhecimento do Especialista – Não há necessidade de dados. 
 
 
1.1) Dados Preliminares para elaboração do Programa de Brocas 
1.1.1) Dados Básicos 
-Diâmetros das fases 
-Extensões das fases 
-Topos das formações 
-Litologias 
-Lamina dágua 
-Correlações 
-Restriçoes e 
recomendações 
 
1.1.2) Trajetória Direcional 
 
Poços explotatórios. 
Diâmetros dos revestimentos. 
Sapatas dos revestimentos. 
Inclinação e direção. 
Normalmente não há litologia e 
formações previstas. 
O foco principal não é o ROP e 
sim alcançar o alvo. 
Questionário Básico para o Projeto de Brocas 
 
 - Critério Básico – Registro de brocas 
 
 - Critério Avançado – Análise de UCS e MSE 
 
 - Critério por Sistemas Especialistas – Multi-variáveis 
 
 
Obs.: A análise isolada somente do registro de brocas, sem considerar a 
UCS, pode ocasionar a propagação de um erro de escolha de broca. 
 
1.2) Análise de Poços Correlatos 
1.2.1 Critérios para escolha dos poços correlatos - Distância 
1.2.2 Critérios Avançados para Escolha dos Poços Correlatos 
Formações perfuradas/espessura/LDA 
 
 
1.2.2 Critérios para escolha dos poços correlatos (cont.) 
Pré-J iquiáPré-J iquiá
Taquari NW
2 Km
1-RJS-655/659P
EmbasamentoEmbasamento
Topo do KTopo do K
Topo do EocenoTopo do Eoceno
Topo do SantonianoTopo do Santoniano
Topo do CampanianoTopo do Campaniano
Fundo do marFundo do mar
4164 m
385 m
280 m
Sag K46/ 48Sag K46/ 48
Rifte K44 + K38Rifte K44 + K38
Rifte K36 (T. Estev.)Rifte K36 (T. Estev.)
4471 m
80 m
385 m
Sísmica Interpretada
1.2.3 Critérios por sistemas especialistas para escolha dos poços 
correlatos 
- Análise passa de determinística para Redes Neurais. 
 
- Considera-se outras variáveis além daquelas apresentadas no critério 
avançado. 
 
- O próprio sistema determina internamente os pesos das variáveis. 
 
- A análise é feita por modelo de broca . 
 
- Apresenta um mapa de riscos de perfuração, tais como: 
– Baixa taxa 
– Desgastes prematuros 
– Anormalidades de poços 
– Etc. 
APÓS ESCOLHER OS POÇOS DE CORRELAÇÃO..... 
Poços de Correlação 
Deve-se analisar um grande número de informações de poços de 
correlação: 
 
– Registro de brocas (rendimento, desgaste, parâmetros, fluido, anormalidades, 
etc). 
 
– Sistema de perfuração usados e dados direcionais; 
 
– Geologia: Perfis, Litologia, UCS, cáliper e temperatura; 
 
– Propriedades dos fluidos de perfuração; 
 
– Níveis de vibração. 
 
– Anormalidades de poço: enceramento, vibração, perda de circulação, 
repassamentos, arrombamentos, baixos LOT, etc 
 
 
Registro de Brocas dos Poços Correlatos 
Analise por Registro de Brocas – Método Básico 
BHA’s usados – Sistemas de Acionamento. 
Principais problemas de Poço que interferem na performance das brocas 
 Baixo LOT – restrição de alta geração de cascalhos 
 
 Excesso de vibração – controle de parâmetros 
 
 Arrombamento – restrição da vazão 
 
 Enceramento 
 
 Perdas de circulação – restrição de cascalhos e vazão (ECD) 
 
 Limpeza de poço – controle da taxa de penetração (cascalhos) 
 
 DIP das formações – ganho de inclinação 
 
 Fechamento de Sal - repassamentos 
Geologia - Litologias/Formações/Perfis Sônicos 
UCS 
Unconfined Compressive Rock Strength 
 
CCS – Confined Compressive Strengh 
 
Variação da UCS com a Porosidade/Sônico 
Análise da 
resistência à 
compressão 
 
Seleção por perfis geofísicos 
Aumento da UCS 
pelo aumento do 
sônico.Análise da resistência à compressão: 
 Exemplo: Considere que as leitura de um perfil de tempo de trânsito em 
um arenito é de 50 μseg/pé. Qual é a resistência compressiva desta formação 
segundo a correlação de McNally? 
 
 
 onde: UCS em Mpa, Δt em μseg/pé, E em GPa (para converter 
Mpa em psi deve-se multiplicar por 145). 
 
 
Obs: Pela tabela do próximo slide é uma rocha dura. 
 
 
Seleção por perfis geofísicos 
 
)036,0exp(1200 tUCS ∆−=
psiMPaUCS 28762198)50036,0exp(1200 ==×−=
Tabela de UCS 
UCS 
A UCS é função do sônico compressional e litologia 
 
A escolha inadequada de determinada correlação pode gerar valores 
substancialmente diferentes e fazer o projetista de brocas optar por ser 
mais ou menos agressivo na elaboração do projeto de brocas. 
 
Se a formação é muito elástica, tende a deformar quando se comprime 
em lugar de fraturar. Embora a rocha tenha resistência à compressão 
relativamente baixa, é possível que a broca não gere cascalhos 
facilmente. Com brocas PDC recomenda-se o uso de cortadores grandes. 
 
As brocas de PDC desenvolveram-se, primeiramente, para perfurar 
formações moles a médias que antes eram perfuradas com brocas de 
dentes de aço e com insertos de carboneto de tungstênio. Nestas 
formações moles as brocas PDC têm conseguido taxas de penetração até 
3 vezes mais altos que com brocas de cones. 
 
1.3.6)Resistência Compressiva Simples 
1.3.6)Resistência Compressiva Simples 
1.3.6)Resistência Compressiva Simples 
1.3.6)Resistência Compressiva Simples 
1.3.6)Resistência Compressiva Simples 
1.3.6)Resistência Compressiva Simples 
)21(
1
110048.1
2
4
]/[
2
]/[
7
][ 3 νν
νρ µ −





−
+
⋅⋅⋅= −ftscmgbksi DTCUCS
 CENPES para CARBONATOS do Brasil 
PONTOS IMPORTANTES: 
São estimadas através de perfis e ajustadas em testes de laboratório para 
determinada área (quando os testes são feitos); 
 
Deve-se avaliar na prática a aplicabilidade de determinada correlação ao seu 
cenário de perfuração; 
 
A escolha inadequada de determinada correlação pode gerar valores 
substancialmente diferentes e fazer o projetista de brocas optar por ser 
mais ou menos agressivo na elaboração do projeto de brocas. 
Resistência Compressiva Simples 
Qual perfil de Resistência 
Compressiva adotar para 
projeto de brocas? 
 
O ideal é termos os dados 
sísmicos do poço de 
projeto e com estes dados 
estimar o perfil de UCS. 
 
Se não tomarmos cuidado 
na escolha da melhor 
correlação , a estimativa 
de UCS pode determinar 
uma perfuração de forma 
extremamente 
conservadora ou 
extremamente otimista. 
 
 Poço A Poço B Poço C 
 
 
Influência das Características da Rocha 
 
Aplicação: Modelo x UCS x Abrasividade 
 
Algumas regras básicas 
É a energia utilizada para vencer a resistência da rocha. 
 
 
WOB - Peso sobre Broca 
AB - Área da Broca 
N - N° revoluções 
T - Torque 
ROP - Taxa de Penetração 
 
Energia Específica 
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
1 10 100 1000 10000 100000
100000
0 1E+07 1E+08 1E+09
Resistência Compressiva
Energia Específica
Energia Específica 
Tendência da curva da idéia do rendimento de 
determinado sistema de perfuração. 
 
Rendimento Mecânico é a relação da Resistência 
Compressiva pela Energia Específica 
– RM=UCS/MSE 
 
Influência do Tipo de Fluido no Projeto de Brocas 
 Fluido sintético: Sem requerimentos específicos para 
dimensionamento dos jatos e HSI. Ideal utilização de jatos com 
diâmetros maiores quando é possível a utilização de altas vazões. 
 
 Fluido base-água: Manter HSI acima de 3 em formações com maior 
tendência a enceramento. 
 
 Limitações de hidráulica: Sonda, ferramentas de perfilagem, 
alargadores, fratura da formação e etc. 
 
 Fluidos mais pesados tendem a resultar em taxa de penetração mais 
baixa. 
Diferenças de projetos de Poços Exploratórios e Explotatórios 
PARADIGMA: Onde precisamos de mais dados ( poços exploratórios) devido ao 
ambiente de incerteza, não temos. Já para os poços explotatórios temos muito 
dado mas normalmente já temos as brocas otimizadas e o foco já não a taxa de 
penetração. 
 
Portanto para poços exploratórios, principalmente em regiões remotas temos: 
 
 Poucos Poços de correlação 
 
 Formações e Litologias atravessadas com tipo e topo incertos 
 
 Fases contingenciais (problemas de poço) , levando ao um estoque maior 
de brocas 
 
 Objetivos do poço (aprofundamento), ocorre com frequência. 
 
 
 
1.4) Escolha das brocas e sistema de acionamento. 
BROCAS DE PARTES MÓVEIS 
DE CONES 
Brocas Tricônicas – Ação de Corte 
Brocas Tricônicas – Tipos de Insertos 
Brocas Tricônicas - OffSet 
Brocas Tricônicas – Proteção de Calibre 
Brocas Tricônicas - IADC 
 
Broca Tricônica 
 Quanto a Litologia: As melhores aplicações são arenitos e 
conglomerados. Possibilidade de se adicionar 100% de 
proteção de diamente para perfuração de formações 
extremamente abrasivas. 
 
 Quanto a Parâmetros: Salvo em formações muito moles, é 
sempre recomendado o uso de alto PSB e menos RPM 
(visando performance e maximização da vida útil das 
brocas). Lembrando que alto PSB gera ganho de 
inclinação. 
 
 Fomações Duras: Brocas com maior quantidade de 
insertos e com insertos menores. 
 
 Formações Médias-Moles: Brocas com menor quantidade 
de insertos e com insertos maiores. 
 
 É a melhor solução para desvios severos por gerar menor 
torque reativo. 
BROCAS DE CORTADORES FIXOS 
 
 
• PDC 
• Pastilha de diamante poli cristalino assentada sobre um cilindro de carbeto de 
tungstênio. Resiste até 700º C, mas em condições operacionais começa a 
degradar a partir de 350ºC 
 
• TSP 
• Diamantes termicamente estáveis (termically stable policrystalline), fabricado em 
formas de triângulos de 3 ppq ou discos de 1 ppq. O TSP é um PDC sem a 
presença do cobalto, portanto, resiste até a 1200º C 
 
• Diamantes naturais 
• Pequenas pedras de diamantes de grande resistência à abrasão. 
 
Brocas de Diamantes Naturais - Mecanismo de Corte 
O mecanismo de corte deste tipo de broca é o 
esmerilhamento e arraste, o qual gera altas temperaturas. O 
tipo de diamante usado para sua construção é o diamante 
em sua forma natural e não comercial. O tamanho varia em 
PPQ de acordo com o desenho da broca: quanto mais dura e 
abrasiva for a formação menor o diamante (maior PPQ) que 
se deve usar. Os diamantes usados para este tipo de broca 
são arredondados, mas de forma irregular. 
 
 Esmerilhamento -> 
Baixas ROP - 5 a 15 pes/h 
Brocas PDC – Mecanismo de Corte 
O mecanismo de corte das brocas PDC é por 
cisalhamento. Por seu desenho hidráulico, seus 
cortadores em forma de pastilha e por seus bons 
resultados na perfuração rotativa, é, atualmente, o tipo 
de broca mais usado. 
 
Grande gama de tipos e fabricantes, especiais para cada tipo de formação, 
desde formações muito moles até muito duras. 
 
Riscos operacionais reduzidos quando comparado as brocas de cones. 
 
Diferentes diâmetros de acordo com o projeto de cada poço. 
 
Podem rodar a altas velocidades, podendo ser utilizadas com motores de 
fundo ou turbinas, com diferentes pesos sobre a broca. 
 
Brocas PDC – Quanto ao Corpo 
PDC de corpo de aço PDC de corpo de matriz 
 
Corpo de Aço: 
- Formações moles 
- Risco de 
enceramento 
 
Corpo de Matriz: 
- Formações duras e 
abrasivas 
- Flexibilidade de 
projetos 
 
Brocas PDC - Nº de Lâminas e Densidade de Cortadores 
 
Brocas PDC - Ângulo de Back Rake Resistência x AgressividadeBack Rake Anle 
– 5
 
 to 10
 
 
 
 
 
– 15
 
 
 
 
 
– 20
 
 
 
 
 
– 30
 
 
 
Dureza da formação 
– Muito mole -clays/shales. 
– Altas ROP’s 
 
– Todas formações. 
– Merlhor em formações moles - FLH 
 
– Todas formações. 
– Aumenra a vida do cortador. 
– Melhor em formações abrasivas - 
ARE 
– Formações duras 
– Usado ,principalmente no calibre 
Quanto menor o back rake, maior a agressividade do cortador 
Quanto maior o back rake, maior durabilidade do cortador 
Brocas PDC – Quanto ao Calibre 
Brocas PDC – Redutores de Torque 
Brocas PDC – Quanto ao Calibre 
Broca PDC 
 Quanto a Litologias: As melhores aplicações são folhelhos, 
margas, rochas salinas, carbonatos e arenitos com 
abrasividade média-baixa. 
 
 Quanto a Parâmetros: Formações moles favorecem o uso 
de maior RPM, Formações de média dureza em diante 
favorecem o uso maior PSB e menos RPM. 
 
 Fomações Duras: Maior n° de lâminas, menor diâmetro de 
cortador, fileira dupla de cortadores. 
 
 Formações Médias-Moles: Menor n° de lâminas, maior 
diâmetros de cortador. 
IADC 
IADC PETROBRAS- Brocas de Cortadores Fixos 
 Broca PDC. Ex.: M0613 
1º Dígito (cor vermelha) – Letra M (Matrix) ou S (Steal), representa o tipo de 
material usado no corpo da broca. 
2º Dígito (cor azul) – Representa o nº de lâminas. 
3º Dígito (cor preto) – Representa o diâmetro dos cortadores em quantidade 
predominante. Se forem cortadores diferentes, mas em mesma quantidade, 50 e 
50%, devemos considerar os de maior diâmetro. 
 
Broca IMPREGNADA. Ex.: I1503 ; I0000 (Impregnada Careca) 
1º Dígito – Letra I de Impregnada. 
2º Dígito – Representa o nº de lâminas. 
3º Dígito – Representa a dureza da matriz (mole-00, média-01 e dura-02) 
 
Broca DIAMANTE. Ex.: D1502 
1º Dígito – Letra D de Diamante Natural. 
2º Dígito – Representa o nº de lâminas. 
3º Dígito – Representa o tamanho das pedras de diamante em ppq (pedras por 
quilate).Obs.: Ordem de grandeza: As pedras 1 ppq são maiores do que as de 3. 
Brocas Impregnadas 
Turbina_Impregn
ada_Granito.avi 
 Broca impregnada 
desgastada 
mostrando os 
cristais de diamante 
expostos 
Existe uma infinidade de variáveis quanto a 
perfis, estrutura dos cristais de diamante e 
matrizes de brocas impregnadas. A escolha 
da dureza da matriz (mole, média ou dura) é 
importante na exposição dos cristais e 
determinar o melhor equilíbrio entre a taxa e 
a durabilidade da broca. 
Broca Impregnada 
 Quanto a Litologia: As melhores aplicações são arenitos extremamente 
duros e/ou abrasivos. Também tem apresentado bons resultados nos 
carbonatos. 
 
 Quanto a Parâmetros: É sempre recomendado o uso de altíssima RPM 
e baixo PSB. 
 
 Formações Duras: Brocas com maior quantidade de lâminas, e maior 
densidade de diamante. 
 
 Formações Médias: Brocas com menor quantidade de lâminas, e 
menor densidade de diamante. 
 
 É a melhor solução em poços HT. 
Evolução PDC x Tricônica 
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10
Q
ua
nt
id
ad
e 
Ano 
Geral PDC
Tricônica
Linear (PDC)
Linear (Tricônica)
Sistemas de Perfuração 
 
Paulo Farizele 
• Motor de Fundo 
• RSS 
(Rotary Steerable 
System) 
 - Auto Track 
 - Geopilot 
 - Power Driver 
• Turbinas de 
Perfuração 
Coluna Convencional 
 
 Poços Verticais/Slant com baixa tendência de ganho ou dentro do 
objetivo 
 
 Melhor monitoramento dos parâmetros operacionais (torque) 
 
 Ideal para formações mais sensíveis a aplicação de PSB do que a 
RPM (abrasivas ou muito intercaladas) 
 
 Maior chance de dano ao revestimento anterior. 
 
 Menor risco de falha de coluna 
 
 Menor perda de carga 
 
 Maior economia – isenção da taxa de serviço das ferramentas 
Motor de Fundo (velocidade normal) 
 
 Aplicabilidade em todos os tipos de poços e formações. 
 
 Em poços com forte requerimento direcional, como desvio é 
fundamental o uso com brocas tricônicas. Solução melhor que Rotary 
Steerable para esta finalidade. 
 
 Maior proteção do revestimento 
 
 Menor vibração lateral 
 
 Mais suscetível ao peso (stall) 
Motor de Fundo (Alto Torque) 
 
 Atualmente é o motor mais usado em rochas duras 
 
 Fases superficiais longas com previsão de uso de brocas tricônicas 
(visando aumento da vida útil das brocas). 
 
 Ideal para formações mais sensíveis a aplicação de PSB do que a 
RPM (abrasivas ou muito intercaladas) 
 
 Desenhos de brocas PDC específicos para rochas extremamente 
duras normalmente possuem maior requerimento de torque pois são 
projetadas para trabalhar com maior PSB. 
Motor de Fundo (Alta Velocidade) e Turbina de Perfuração 
 Rochas duras a muito duras com abrasividade média a alta em cenário com 
histórico de várias manobras e taxas de penetração baixas. 
 
 Utilização com brocas impregnadas. 
 
 Turbina: atualmente é a ferramenta de acionamento mais usada no Pré-Sal 
 
 Turbina: Ideal para altas temperaturas. 
 
 Turbina: Elevado TBF (históricos na Petrobras > 500h de perfuração) 
 
 Turbina: poço mais calibrado e baixa vibração 
 
 Alta perda de carga 
Rotary Steerable 
 
 Forte requerimento direcional (necessidade de orientação a todo 
tempo) 
 
 Apresentam maior risco de falha que os motores de fundo, portanto, 
sua aplicação é mais indicada em cenários de perfuração mais 
conhecidos 
 
 Utilizado em poços de desenvolvimento da produção com brocas de 
PDC com características específicas para redução dos níveis de 
vibração 
 
 Utilizado no sal para manutenção da verticalidade 
 
 Maior risco de dano no Revestimento 
 
 Maior custo, comparado com motor e turbina 
Principais Restrições de Projeto 
  Disponibilidade em estoque e prazos de compra. 
 
 Mudanças no cronograma. 
 
 Mudanças do projeto do poço (sapatas, diâmetros de fase, fluido, 
direcional, etc). 
 
 Limitação de parâmetros mecânicos e Hidráulicos devido 
equipamentos do BHA. 
 
 Projetos alternativos. 
 
 Áreas remotas – falta de dados. 
 
 Limites orçamentários dos poços de parceria. 
Ferramentas auxiliares 
 Exata – Acompanhamento de Litologia e Parâmetros Operacionais em 
Tempo Real; 
 
 Sigeo – Litologia interpretada e perfis de poços; 
 
 Regbroca/Sisbroca – Banco de Dados com registros de brocas; 
 
 Confiabilidade de rolamentos – Curvas levantadas com base no histórico 
de brocas do para estimar vida útil dos rolamentos das brocas tricônicas; 
 
 Sest – Módulo de Propriedades Mecânicas das Rochas; 
 
 Programas de Resistência Compressiva Simples das contratadas. 
 
 Sistema de Otimização por Inteligência Artificial ( em andamento) 
OTIMIZAÇÃO 
Escolha dos Parâmetros 
Bourgoyne 
Por registro de brocas (historico) 
Sistemas Especialistas 
Metodos antigos 
– Gale Woods 
Exercícios de Fixação 
1) Qual formação tende a ser mais difícil de se perfurar @3000m? 
a) b) 
3000m 
2000m 
1000m LDA 
LDA 
2) Que sistema e tipo de broca você recomendaria para 
as fases de 17 ½” (sal) e 12 ¼” (calcilutito muito 
duro e rocha ígnea) com base no prospecto geológico 
ao lado? 
Exercícios de Fixação 
Exercícios de Fixação 
3) A fase de 17 ½” do prospecto ao lado possui 
folhelhos bastante reativos. A fase está prevista 
com fluido base água e a sonda possui baixa 
capacidade de bombas. Qual sistema de 
perfuração seria o mais recomendado? E se 
tivéssemos um sonda com boa capacidade? 
4) Durante a perfuração do poço Horizontal Partilhado abaixo houve um evento de 
prisão de coluna e não se obteve êxito na pescaria. Seránecessário fazer um 
desvio com DLS previsto de 6°/30m. Qual sistema de perfuração seria o mais 
adequado para esta operação? E para prosseguir até o final da fase? 
Exercícios de Fixação 
5) A fase do poço ao lado é a única correlação que temos para um 
novo prospecto com previsão de litologia similar. Com base nos 
registros de brocas abaixo qual sistema você recomendaria? 
Exercícios de Fixação 
6)O prospecto ao lado é bastante frequente em 
determinado campo. 
 Até então nos poços correlatos somente foram 
utilizadas brocas de PDC, e esta fase é feita 
sempre com 4 brocas. 
 O arenito encontrado possui dureza média e 
elevada abrasividade, o que pode ser observado 
através do elevado desgaste das brocas 1, 2 e 3 
que acabam saindo do poço por taxa de 
penetração. 
 
 Apresente soluções para otimização da perfuração. 
-1 
-2 
-3 
-4 
Exercícios de Fixação 
7)O prospecto ao lado é bastante frequente nos 
poços do pré-sal da Bacia de Santos. Como 
perfurar a fase de 26” em uma única corrida? 
Exercícios de Fixação 
PDC Mista 
KYMERA 
Bicônica 
8)A broca tricônica de Dentes de Aço 
IADC 115M saiu encerada 
@2436m. 
 
 O que devemos programar para 
prosseguir a fase? 
Exercícios de Fixação 
9) Precisamos investigar com perfil de densidade 
neutrão os reservatórios previstos na fase de 17 
½” do poço ao lado. 
 Que tipo de ferramenta podemos utilizar para 
otimizarmos a perfuração e investigarmos os 
arenitos conforme solicitação da geologia? 
Exercícios de Fixação 
Alargador Concêntrico Fixo 
Seqüência lógica para a seleção de uma broca: 
 
a) Obter informações dos poços de prospecção: identificar o 
objetivo do poço, diâmetro do poço, dados do intervalo a 
perfurar, tipo de formação geológica, condições e 
requerimentos especiais do poço incluindo restrições e 
indicadores da perfuração. 
 
b) Selecionar a estrutura de corte identificando o tipo, 
tamanho, densidade, distribuição e inclinação dos 
cortadores. Também determinar o perfil e material do corpo 
da broca o qual influencia na estabilização e agressividade 
durante a perfuração. 
Seleção de brocas 
Seqüência lógica para a seleção de uma broca: 
 
c) Selecionar o desenho hidráulico: identificar a 
hidráulica ótima para perfurar (vazão, densidade do 
fluido, diâmetro dos jatos e os canais de fluxo entre 
as aletas) com base na limpeza abaixo da broca e 
resfriamento da broca. 
 
d) Elaborar análise econômica: identificar o custo por 
metro baseado na performance e na durabilidade da 
broca. 
 
 
 
Seleção de brocas 
Análise de históricos: A análise dos poços de correlação 
ajuda a compreender as condições no fundo do poço, as 
limitações de sua perfuração e, em alguns casos, a 
adequada seleção das brocas. Esta análise começa com uma 
coleta de registros de brocas e informação relacionadas com 
o poço. Deve-se ter a precaução de que os registros das 
brocas sejam representativos do que será perfurado no poço 
objetivo. As informações também devem ser atualizadas e 
refletir os tipos de brocas recentes. 
 
Seleção de brocas 
Critérios para seleção de brocas 
 
Análise de históricos 
 
Dados de poços de correlação: 
Litologia 
Tempo de trânsito 
Taxa de penetração 
Tempo de broca fundo 
Tipo de fluido 
Características de perfuração: 
com ou sem motor 
UCS - Unconfined Compressive 
Strength 
Seleção de brocas 
Critérios para seleção de brocas 
 
Tempo de Transito Médio Tempo de Broca Fundo
90 80 70 60 50 40 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
2300
2400
2500
2600
2700
2800
2900
3000
3100
3200
3300
3400
3500
3600
3700
3800
3900
4090 12010 50 100
1
2
1
/
4
Fluido
 Conv.
 Nitrog.
 
Perfura
 C/ MF
 S/ MF
2903
3853
01
IADC=517XW
8
1
/
2
02
04
PALER
MO
RIO
BONITO
2503
2713
TACIBA
CAMPO
MOURÃ
O
PONTA
GROSS
A
3900
3293
FURNAS
com proteção calibre
IADC=537G com proteção calibre
com proteção calibre
03
IADC=547MGL com proteção calibre
com proteção perna
05
com proteção calibre
com proteção perna
para Motor Fundo
para Motor Fundo
06
07
IADC=737YG com proteção calibre
09
08
com proteção calibre
com proteção calibre
10
11
12
IADC=737YG com proteção calibre
com proteção perna
IADC=837YG
IADC=627MGL com proteção calibre
com proteção perna
para Motor Fundo
IADC=627GL com proteção calibre
com proteção perna
com proteção calibre
com proteção perna
13
14
15
16
17
18
com proteção calibre
com proteção perna
19
20
com proteção calibre
com proteção perna
com proteção calibre
com proteção perna
IADC=537G
IADC=547MGL
IADC=547MGL
com proteção perna
para Motor Fundo
IADC=547MGL
com proteção perna
para Motor Fundo
IADC=737YG
IADC=837YG
IADC=737YG
IADC=627GL
Objetivos de perfuração : É fundamental conhecer os 
objetivos da perfuração, que incluem todo o tipo de 
requisitos especiais de operação para perfurar o poço. Esta 
informação ajudará a determinar as melhores características 
da broca que requer a aplicação e concentrar seus esforços 
em satisfazer as necessidades da companhia perfuradora e 
seus requisitos de perfuração. 
 
Seleção de brocas 
Critérios para seleção de brocas 
 
Economia: O fator econômico é fundamental para a 
escolha de determinadas brocas com relação às outras. O 
custo da broca somente não deve determinar a sua escolha 
e sim sua relação com a performance. A escolha das brocas 
que irão perfurar um determinado intervalo deve levar em 
conta o menor custo por metro. 
 
Direcional: O tipo de direcional é um critério 
importante para selecionar as características de qualquer 
broca. Uma vantagem específica das brocas de diamante é o 
seu grande alcance. Estes tipos de poços, geralmente, tem 
seções homogêneas muito prolongadas que são ótimas para 
as aplicações de brocas de diamante. A densidade dos 
cortadores, a quantidade de canaletas, o controle de 
vibração e o calibre da broca são parâmetros de seleção 
fundamentais em poços direcionais. 
Seleção de brocas 
Critérios para seleção de brocas 
 
Taxa de penetração: A taxa de penetração é uma 
indicação da dureza da rocha; entretanto uma seleção de 
broca inadequada pode ocultar as características de dureza 
da rocha. Isto é particularmente válido quando se elege uma 
broca demasiadamente dura para uma aplicação. A broca 
para formações mais duras, devido a densidade de seus 
cortadores e da projeção de seus dentes, tem um limite 
superior de coeficiente de penetração. Geralmente, a medida 
em que se perfura mais fundo, se espera utilizar brocas cada 
vez mais duras. A análise das resistências das rochas tem 
revelado que este paradigma nem sempre é valido e, em 
muitos casos, as brocas para formações mais moles podem 
ser utilizadas com êxito em partes mais profundas do poço. 
Seleção de brocas 
Critérios para seleção de brocas 
 
Fluidos de perfuração: O tipo e a qualidade do fluido de 
perfuração tem um efeito muito importante no rendimento 
da broca. Os fluidos de perfuração com base óleo melhoram 
o rendimento das estruturas de corte de PDC. O fluido de 
perfuração a base água apresenta maiores problemas de 
limpeza em função da reatividade das formações na fase 
aquosa do fluido de perfuração. 
Seleção de brocas 
Critérios para seleção de brocas 
 
Energia hidráulica: Esta energia proporciona a limpeza e 
o resfriamento da broca. É referenciada em termos de cavalo 
de força hidráulica por polegada quadrada de superfície 
(HSI). Uma melhor utilização de energia hidráulica é feita 
por meio de adequada seleção de brocas e parâmetros de 
operação.As brocas de diamante devem funcionar de acordo 
com escalas hidráulicas específicas para assegurar sua 
eficiente limpeza e esfriamento. O índice de potência 
hidráulica (HSI) afeta o resfriamento da broca e pode causar 
danos térmicos a estrutura dos cortadores. A falta de 
limpeza em formações argilosas pode encere a broca 
provocando um rendimento deficiente. 
 
Seleção de brocas 
Critérios para seleção de brocas 
 
Restrições de parâmetros de perfuração (PSB e RPM): 
Alguns parâmetros de operação geram restrições ao uso de 
um tipo ou outro de broca. 
 
– Limitações de peso sobre a broca: Quando se encontram 
situações de PSB limitado, uma estrutura de corte eficiente como 
uma PDC tem possibilidade de oferecer maior taxa de penetração que 
uma broca de cones. 
 
– Velocidade de rotação (RPM): A velocidade que se espera utilizar 
na broca indica os parâmetros de vibração e resistência que são 
necessários para manter um desgaste controlado da broca e 
prolongar sua duração. As brocas de diamante podem ser utilizadas 
melhor que as de cones em altas velocidades de rotação. 
 
 
Seleção de brocas 
Critérios para seleção de brocas 
 
Poços profundos: Estes poços podem resultar em um 
tempo de manobra muito elevado. Como resultado, a 
eficiência de perfuração é extremamente reduzida. Deve-se 
considerar uma broca de diamante devido a maior duração 
da broca, reduzindo a quantidade de manobras e 
melhorando a eficiência da perfuração. 
 
Poços de diâmetro reduzido: Se o poço tem menos de 6 
½”, é necessária a redução física do tamanho dos 
rolamentos em todas as brocas de cones. Estas limitações 
requerem uma limitação do PSB. Deve-se considerar uma 
broca de diamante para aumentar a taxa de penetração e 
para permanecer mais tempo no poço. 
 
Seleção de brocas 
Critérios para seleção de brocas 
 
Aplicações com motor de fundo: Alguns motores 
funcionam a altas velocidades (>250 RPM). O RPM excessivo 
aumenta a carga térmica nos rolamentos e acelera as falhas 
da broca. Deve-se considerar o uso de brocas de diamante 
que não possuem partes móveis para otimizar o RPM e os 
objetivos de perfuração. 
 
Seleção de brocas 
Critérios para seleção de brocas 
 
Litologia: Geralmente, a informação litológica é a primeira 
que se necessita para determinar a melhor seleção. A 
definição dos tipos de rochas ajudará a determinar o tipo de 
corte necessário para vencer a sua resistência, a densidade 
requerida para os cortadores, a configuração hidráulica 
estimar a duração da broca e seu coeficiente de penetração. 
 
Tipo de rocha: Com dados precisos sobre as formações que 
serão perfuradas no intervalo objetivo, poderão ser 
selecionadas com mais facilidade a estrutura de corte ótima 
e a densidade que requer a aplicação, quer seja broca 
tricônica ou de diamante. 
 
Seleção de brocas 
Critérios para seleção de brocas 
 
Transição: Indica trocas de dureza da formação do 
intervalo objetivo que provocara esforços 
diferenciados no perfil da broca através da 
transição. As vibrações axiais, de torção e laterais 
também são esperadas. A qualidade e a densidade 
específica dos cortadores constituirão o critério de 
seleção. 
 
Tendências de desvio: Normalmente isto se 
relaciona com perfuração de transição. O tipo de 
calibre é o critério de seleção fundamental para 
estas aplicações 
Seleção de brocas 
Critérios para seleção de brocas 
 
Formações fraturadas e/ou nodulares: 
Geralmente neste tipo de formação não se pode 
utilizar a maioria das brocas de diamante devido ao 
dano por impacto da estrutura cortadora. Porém, 
existem estruturas cortadoras que podem perfurar 
com eficiência nestas aplicações. 
 
Homogeneidade: Existe mais flexibilidade de 
seleção com respeito a características agressivas da 
broca, como menor densidade dos cortadores. Para 
as brocas tricônicas somente basta escolhê-las de 
acordo com a dureza da rocha. 
Seleção de brocas 
Critérios para seleção de brocas 
 
Vibração: A vibração no processo de perfuração tem se 
demonstrado fundamental no rendimento e na duração das 
brocas de perfuração. Na realidade, o controle das vibrações 
forma, na atualidade, parte integral da tecnologia e projeto 
das brocas. Existem parâmetros de seleção das brocas que 
se referem especialmente ao controle de vibração. A seleção 
do calibre da broca também desempenha função importante 
para determinar o nível de controle de vibração, seja ela 
tricônica ou de diamante. 
 
 
Seleção de brocas 
Critérios para seleção de brocas 
 
Curvas de confiabilidade de brocas com partes 
móveis: Estas curvas são fornecidas pelos fabricantes de 
brocas de cones. Elas fornecem uma probabilidade de vida 
útil de uma broca de cones em função do número de 
revoluções. Observa-se na figura a seguir que a broca 8 ½” 
MXL tem 80% de probabilidade de alcançar 600,000 
revoluções, desde que trabalhe dentro do range de peso 
sobre broca sugerido pelo fabricante (ver Drill Bit Classifier) 
e perfure formações com dureza e abrasividade compatíveis. 
 
 
Seleção de brocas 
Critérios para seleção de brocas 
 
Curvas de confiabilidade de brocas com partes 
móveis: 
 
Seleção de brocas 
Critérios para seleção de brocas 
 
Curvas de confiabilidade de brocas com partes 
móveis: 
 
Seleção de brocas 
Critérios para seleção de brocas 
 
Curvas de confiabilidade de brocas com partes 
móveis: 
 
Seleção de brocas 
Critérios para seleção de brocas 
 
• Perfis geofísicos 
 Os registros geofísicos dos poços são uma importante fonte 
de informação sobre as características das formações que se 
perfuram. Existe uma grande variedade, cada um projetado 
para medir diferentes propriedades das rochas. Os registros 
necessários são: 
– Registro Neutrônico – NPHI 
– Registro de Raios Gama – GR 
– Registro sônico – DT 
– Registro de Densidade – RHOB 
– Análise da resistência à compressão – UCS e CCS 
Seleção de brocas 
Critérios para seleção de brocas 
Registro Neutrônico – NPHI: Mede a capacidade das 
formações para atenuar os fluxos de nêutrons. Os nêutrons 
não fluem facilmente através de formações que tenham alto 
conteúdo de hidrogênio, assim permite medir o hidrogênio 
da formação. Esta medida pode ser usada para computar a 
porosidade da formação, litologia e detecção de 
hidrocarbonetos leves ou a gás. 
 
Registro de Raios Gama – GR: Detecta o grau de 
radiação gama natural que emitem as formações. Utilizado 
para a identificação da litologia, a identificação de minerais 
radioativos e para o cálculo e volume de argilas ou 
argilosidades. 
 
 
Seleção de brocas 
Seleção por perfis geofísicos 
 
Registro sônico – DT: Depende da propagação das ondas 
acústicas através da formação. Mede a diferença nos tempos 
de trânsito de uma onda mecânica através das rochas. As 
ondas são geradas por um transmissor situado na 
ferramenta. Os receptores, também situados na ferramenta, 
captam as ondas de retorno da e calculam o tempo de 
deslocamento. Quanto mais curto o intervalo entre a 
emissão e a recepção das ondas, mais densa será a 
formação. É utilizada para estimativas de porosidade, 
correlação poço a poço, estimativas do grau de compactação 
das rochas ou estimativa das constantes elásticas e detecção 
de fratura. 
 
Seleção de brocas 
Seleção por perfis geofísicos 
 
Registro de Densidade – RHOB: Mede a densidade em 
massa da formação. A ferramenta de registro tem uma fonte 
de raios gama e alguns detectores. Detecta os raios gama 
defletidos pelos elétrons orbitais dos elementos 
componentes das rochas. Além da densidade, permite o 
cálculo da porosidade e a identificação das zonas de gás. 
Formações de baixa porosidade dispersam os raios gama, 
assim poucos são detectados pela ferramenta. Formaçõesde 
alta porosidade têm menor efeito de dispersão dos raios 
gama, assim permite uma maior quantidade ser detectada. 
 
Seleção de brocas 
Seleção por perfis geofísicos 
 
Potencial espontâneo – SP: Este perfil mede a diferença 
de potencial entre dois eletrodos, um na superfície e outro 
dentro do poço. Permite detectar as camadas permoporosas, 
calcular a argilosidade das rochas e auxiliar na correlação de 
informações com poços vizinhos. 
 
Indução – ILD: Fornece leitura aproximada de resistividade 
da rocha através da medição de campos elétricos e 
magnéticos induzidos nas rochas. 
 
Seleção de brocas 
Seleção por perfis geofísicos 
 
Análise da resistência à compressão: É um método 
qualitativo, para calcular a dureza da rocha. Antigamente a 
análise da dureza das rochas baseava-se no uso do registro 
da velocidade das ondas sonoras, obtidas de registros 
sônicos, como meio de representar pela medição direta o 
calculo da dureza. Hoje, existem programas para obter o 
valor correspondente a resistência à compressão de rochas 
não confinadas, pressão atmosférica, usando a informação 
da velocidade sônica para computar um valor 
correspondente a dureza da rocha não confinada. Embora 
este enfoque seja melhor que usar diretamente as 
velocidades sônicas, o cálculo da dureza de rochas não 
confinadas, assim obtido, é freqüentemente muito mais 
baixo que o das rochas confinadas. A resistência da rocha 
 
 
Seleção de brocas 
Seleção por perfis geofísicos 
 
Análise da resistência à compressão (cont): Algumas 
cias de brocas possuem programas de computador que 
ajudam a selecionar brocas. Os dados do registro são 
introduzidos nestes programas, sendo esta informação a 
base para calcular a resistência à compressão da rocha nas 
condições de fundo. Estes programas definem com maior 
precisão a dureza da rocha, referente à dureza confinada, 
valor que se aproxima da dureza das formações no fundo do 
poço. Os programas utilizam os registros sônicos e de raios 
gama, assim como grande número de dados de registro da 
lama de perfuração. Dentro da escala de litologia, para o 
qual são válidos os programas, se pode determinar a dureza 
das rochas com mais precisão. 
 
Seleção de brocas 
Seleção por perfis geofísicos 
 
Análise da 
resistência 
à 
compressã
o 
 
Seleção de brocas 
Seleção por 
perfis 
geofísicos 
Análise da resistência à compressão (cont): Alguns 
pesquisadores têm estudado a relação entre resistência 
compressiva e o tempo de trânsito das formações. Chandong 
Chang (2004) publicou um trabalho que apresenta várias 
destas correlações. Para o cálculo da resistência compressiva 
não confinada (UCS) sugere-se utilizar para arenito a 
correlação de McNally. Para folhelho sugere-se a correlação 
de Horsrud. Já para carbonato existe uma tendência de usar 
a correlação de Militzer e Stoll, apesar dos dados de 
carbonatos variarem muito. 
 
Seleção de brocas 
Seleção por perfis geofísicos 
 
Análise da resistência à compressão (cont): 
Correlação ode McNally para arenito é a seguinte: 
 
Correlação de Horsrud para folhelho é a seguinte: 
 
 
Correlação de Militzer e Stoll para carbonato é a seguinte: 
 
 
 
onde: UCS em Mpa, Δt em μseg/pé, E em GPa (para converter 
Mpa em psi deve-se multiplicar por 145). 
 
Seleção de brocas 
Seleção por perfis geofísicos 
 
Análise da resistência à compressão (cont): 
 
 Exemplo: 
 
 Considere que as leitura de um perfil de tempo de trânsito 
em um arenito é de 50 μseg/pé. Qual é a resistência compressiva 
desta formação segundo a correlação de McNally? 
 
 
 
 
 
 
 
Seleção de brocas 
Seleção por perfis geofísicos 
 
Análise da resistência à compressão (cont): 
 Exemplo: Considere que as leitura de um perfil de tempo de 
trânsito em um arenito é de 50 μseg/pé. Qual é a resistência 
compressiva desta formação segundo a correlação de McNally? 
 
 
 onde: UCS em Mpa, Δt em μseg/pé, E em GPa (para 
converter Mpa em psi deve-se multiplicar por 145). 
 
 
 
Obs: Pela tabela do próximo slide é uma rocha dura. 
 
 
Seleção de brocas 
Seleção por perfis geofísicos 
 
)036,0exp(1200 tUCS ∆−=
psiMPaUCS 28762198)50036,0exp(1200 ==×−=
Análise da resistência à compressão 
 
Seleção de brocas 
Seleção por perfis geofísicos 
 
A primeira e mais importante tarefa para selecionar e utilizar 
uma broca em uma aplicação é realizar a completa descrição 
das formações a se perfurar. O conhecimento de suas 
propriedades físicas pode demonstrar alguns indicativos 
sobre o tipo de broca a utilizar em intervalos determinados. 
 
Se a formação é muito elástica, tende a deformar quando se 
comprime em lugar de fraturar. Embora a rocha tenha 
resistência à compressão relativamente baixa, é possível que 
a broca não gere cascalhos facilmente. Em situações de 
perfuração com brocas PDC recomenda-se o uso de 
cortadores grandes. 
Seleção de brocas 
Dicas 
Se a formação é muito elástica, tende a deformar quando se comprime em 
lugar de fraturar. Embora a rocha tenha resistência à compressão 
relativamente baixa, é possível que a broca não gere cascalhos facilmente. Em 
situações de perfuração com brocas PDC recomenda-se o uso de cortadores 
grandes. 
As brocas de PDC desenvolveram-se, primeiramente, para perfurar 
formações moles a médias que antes eram perfuradas com brocas de dentes 
de aço e com insertos de carboneto de tungstênio. Nestas formações moles 
as brocas PDC têm conseguido taxas de penetração até 3 vezes mais altos 
que com brocas de cones. 
ALGUMAS DICAS 
As brocas de PDC desenvolveram-se, primeiramente, para 
perfurar formações moles a médias que antes eram 
perfuradas com brocas de dentes de aço e com insertos de 
carboneto de tungstênio. Nestas formações moles as brocas 
PDC têm conseguido taxas de penetração até 3 vezes mais 
altos que com brocas de cones. 
 
A resistência da rocha pode estar relacionada com a litologia. 
Deve-se ter o cuidado de não confundir o nome da formação 
com o tipo de rocha. 
Seleção de brocas 
Dicas 
HIDRÁULICA 
Papel dos Jatos da Broca 
– Aumentar a capacidade de limpeza do fluido de perfuração no fundo do 
poço 
– Remover os fragmentos de rocha, contribuindo para o aumento da vida útil 
da broca 
 
Dimensionamento dos Jatos de Broca 
– Otimizar a taxa de penetração e a vida útil da broca 
– Compatível com os recursos disponíveis e com o projeto e planejamento do 
poço 
Seleção dos jatos 
Brocas PDC - Enceramento 
Jatos 
Triconica.mpg 
Equação de Bernoulli ao longo de uma linha de corrente 
constante
2g
vz
g
p 2
=++
ρp0 v0 
p1 vn 2
vp
2
vp 2n1
2
00 +=+
ρρ 2
vp
2
n
b ρ=∆
Considerando o Coeficiente de Descarga 
Cd 
2
d
2
n
b 2C
vp ρ=∆
Normalmente a broca tem 3 ou mais 
jatos. Assim, como ∆pb é igual para todo 
jato: 
j
j
2
2
1
1
n A
q
...
A
q
A
qv ====
2
d
2
t
2
b C2A
qp ρ=∆
( )j21nj21 A...AAvq...qq +++=+++
22
d
2-5
b C
q 8,311x10p
tA
ρ
=∆
Seleção dos jatos 
Definições 
– Potência Hidráulica 
 
– Força de Impacto 
 
Critérios de Dimensionamento 
– Maximizar Potência Hidráulica - Pb=64%P.parasitas 
• Pouco usada, pois trabalha com baixas vazões e menores TFA 
– Maximizar Força de Impacto na Broca - Pb=48%P.paras. 
• Mais usada, pois permite melhores carreamentos (maior vazão) 
1714
pqP bh
∆
=
bdj pqC01823,0F ∆= ρ
Seleção dos jatos 
Seleção de Jatos 
Potência hidráulica x Força de impacto. 
Seleção de Jatos 
Potência hidráulica x Força de impacto 
Seleção de jatos- Tabela de TFA 
Entrada Saída ∆p na superfície - ∆ps 
∆p através dos tubos de perfuração - ∆pdp 
∆p atravésdos comandos de perfuração - ∆pdc 
∆p através dos jatos da broca - ∆pb 
∆p através do anular entre os comandos de 
perfuração e o poço - ∆pdca 
∆p através do anular entre os tubos de 
perfuração e o poço - ∆pdpa 
Seleção dos jatos 
Estimativa da Pressão de Bombeio 
Pressão de Bombeio e as perdas por Fricção 
 
– Denominando-se de Perdas Parasitas (∆pd) 
 
– Assim, a pressão de bombeio fica definida por 
 
– Normalmente as perdas parasitas são modeladas por cqm 
dpadcabdcdpsp ppppppp ∆+∆+∆+∆+∆+∆=
dpadcadcdpsd pppppp ∆+∆+∆+∆+∆=∆
dbp ppp ∆+∆=
m
bp cqpp +∆=
c é uma constante expoente m fica próximo a 
1,75 
Seleção dos jatos 
Estimativa da Pressão de Bombeio 
DESGASTE DE BROCAS 
Desgaste das Brocas 
Importância da boa análise 
 
– Escolha da próxima broca. 
– Projeto do próximo poço. 
– Estudos e simulações de vida útil e taxa. 
– Análise de vibrações. 
– Comparações entre fabricantes e tipos. 
– Estima características da formação 
Os fatores que afetam o desgaste das brocas podem ser 
divididos em: 
 
– geológicos 
– de operação 
– de manejo e transporte 
 
 Os dois últimos parâmetros podem ser evitados, porém o 
primeiro deve ser bem estudado antes da definição do 
tipo de broca a ser utilizado. 
 
Desgaste das brocas 
Fatores que afetam o desgaste das brocas 
 
Fatores geológicos: É o mais importante na seleção e 
operação de uma broca. Pode-se destacar: 
 
– Abrasividade: Arenitos e outras litologias ricas em quartzo 
tem alta abrasividade que aumenta com a dureza da 
formação, tamanho e forma dos grãos. O calibre é o 
parâmetro mais afetado. 
 
– Resistência especifica da rocha: Rochas com alto 
confinamento, que podem ocorrer em zonas mais 
superficiais devido a levantamentos tectônicos são causas 
de desgastes prematuros. O grau de resistência depende da 
cimentação dos grãos, forma e tamanho. 
 
Desgaste das brocas 
Fatores que afetam 
Fatores de operação: 
 
– Peso sobre a broca 
– Rotação 
– Limpeza do fundo do poço 
– Geometria do poço 
– Vibração 
– Temperatura (PDC) 
– Corte de acessórios de cimentação 
 
 
Desgaste das brocas 
Fatores que afetam 
Fatores que afetam o desgaste: 
Peso sobre a broca: O peso tem 
uma influência exponencial no 
desgaste da estrutura cortante , 
portanto, devemos respeitar os limites 
máximos indicados pelas 
recomendações de projeto ou pelo 
fabricante, caso contrário, a broca 
terá um desgaste prematuro, seja ela 
de cones ou de diamante. 
Pode-se atingir um peso tal que o 
desgaste é instantâneo. 
 
 
Desgaste das brocas 
Fatores que afetam 
Fatores que afetam o desgaste: 
Velocidade de Rotação (RPM): 
Cada modelo de broca possui um regime 
máximo de RPM e acima deste valor 
podemos ter um desgaste exponencial da 
estrutura cortante. No caso de rolamentos 
temos uma influência muito maior na 
degradação. 
Existem brocas de tricônicas especiais para 
altas RPM e para operar em condições de 
alta temperatura com segurança. Em 
formações moles um aumento na RPM 
resulta em um aumento proporcional da 
ROP. É possível que em algumas 
formações mais duras ocorra o contrário. 
 
 
Desgaste das brocas 
Fatores que afetam 
– Limpeza do fundo do poço: A limpeza do fundo do poço 
é um dos fatores que afetam o desgaste da broca, 
evitando que a broca encere ou retrabalhe os cascalhos. O 
efeito da hidráulica é mais importante em brocas de 
cortadores fixos por evitar um maior aquecimento da 
estrutura cortante. 
 
– Geometria do poço: Ao desviar um poço, pode-se utilizar 
PSB e RPM não recomendáveis para aumentar, diminuir ou 
manter o ângulo, o que pode causar o desgaste prematuro 
das brocas. 
 
 
 
Desgaste das brocas 
Fatores que afetam 
Desgaste de brocas 
Desgaste de brocas 
Desgaste de brocas 
Temperatura: 
Desgaste das brocas 
Fatores que afetam 
Manejo e Transporte: Após retirar a broca da caixa, 
principalmente se for PDC, deve-se colocá-la sobre madeira 
ou algum tapete de borracha, pois os cortadores são muito 
frágeis e podem lascar facilmente. Outro cuidado é ao passar 
a broca pela mesa rotativa, pois com o balanço da sonda a 
mesma pode se chocar na mesa rotativa. 
 
Desgaste das brocas 
Fatores que afetam 
 
Brocas PDC/Tricônicas 
Graus de desgaste 
 
Planilha de Desgaste p/ PDC 
 
 E&P-SERV/US-PO/SP 
 
RELATÓRIO DE DESGASTE BROCA PDC (Método Petrobras) 
SONDA: POÇO: DIÂM.: TIPO: SÉRIE: 
Aleta 1 
Aleta 
2 
Aleta 
3 
Aleta 
4 Aleta 5 
DESG. TIPO LOCAL DESG. TIPO LOCAL DESG. TIPO LOCAL DESG. TIPO LOCAL DESG. TIPO LOCAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aleta 6 
Aleta 
7 
Aleta 
8 
Aleta 
9 Aleta 10 
DESG. TIPO LOCAL DESG. TIPO LOCAL DESG. TIPO LOCAL DESG. TIPO LOCAL DESG. TIPO LOCAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
OUTROS DESGASTES RESUMO 
 Local Σ Desg. ÷ Quant. Média *Valor 
 CONE 
 NARIZ 
 OMBRO 
 GAGE 
 Área Σ Desg. ÷ Quant. Média *Valor 
COMENTÁRIOS Interna = C + N 
 
Externa = O + 
G 
 Tipo Desgaste Σ Desg. ÷ Quant. Média % 
 IQ 
 ID 
 IP 
 IL 
OBSERVAÇÃO PP 
 TT *Valor = arredondamento da média, onde frações iguais ou maiores que 0,25 tornam-se 
iguais a 1 (0,25=1). Ex.: Média = 3,24 = 3 ; Média = 3,25 = 4. N/C 
 
Enceramento 
Ocorre preferencialmente com brocas de IADC’s mais elevados. 
Cenário: Folhelho ou Marga hidratável com lama de perfuração base água. 
 
Sintomas: 
• Elevada redução do torque. 
• Grande redução na taxa de penetração sem mudança litológica, 
 retornando ao normal após procedimentos de limpeza. 
• Aumento da pressão de trabalho. 
Enceramento - Procedimentos 
 
 1) Levantar a coluna o máximo do fundo do poço e com a maior vazão possível, 
girar a coluna com a máxima velocidade com paradas bruscas. 
 
2) Deixar a coluna descer com velocidade e quando a mesma estiver a 2 metro do 
fundo freiar bruscamente p/ desprender a argila da broca. 
 
3) Reiniciar a perfuração com baixo peso máximo 5.000lbs só existe enceramento 
em formação mole, sendo assim não necessitamos de alto peso para perfurá-la. 
 
4) Caso a taxa não se restabeleça, bombear um tampão de detergente com soda 
cáustica com a broca no fundo do poço, com baixo peso e alta rotação. 
 
5) Se o torque aumentar, é sinal que a broca desencerou, levante a coluna do fundo 
e circule por 5 min p/ limpar a broca. 
 
6) Nunca tocar o fundo com a bomba desligada. 
 
7) Nunca perfurar formação argilosa com baixa vazão(>60 x diam.broca) ou HSI>3 
 
8) Sempre iniciar a perfuração com a vazão recomendada. 
 
OBS: Existe um outro procedimento que é o inverso deste, isto é, coloca-se alto peso na 
broca com RPM< 10 RPM e assim que o torque flutuar , retira-se a coluna do fundo 
e aplica-se o item 3. 
 
Enceramento - ProcedimentosApós todos os procedimentos acima a taxa de penetração não se restabelecer, 
poderemos pensar em intercalação dura. 
 
Procedimento: com baixa rotação, aplicar peso gradativo até o máximo 
permitido. 
 
Caso não se obtenha sucesso, manobrar e substituir por uma broca mais 
adequada. 
 
Se a broca chegar encerada, substituir por um IADC mais agressivo. 
 Ex.: PDC M0813 para M0619 ou tricônica de 445M para 117M. 
 
Obs: Existe brocas com tratamento para repelir argilas- testes não conclusivos 
Enceramento – Método Gráfico 
Enceramento - Exemplo 
OUTROS TIPOS DE BROCAS 
Outros Tipos de Brocas 
 Brocas para uso com martelo (pneumático ou hidráulico): 
 
 
Outros Tipos de Brocas 
Brocas de Discos: Em desenvolvimento para rochas duras. 
Seu mecanismo de corte é a formação de micro fissuras. 
 
 
Outros tipos de brocas 
Como funciona? 
• Um cortador PDC é posicionado no cone 
para remover o testemunho. 
• Um cortador TSP é colocado na superfície 
angular onde o testemunho é quebrado 
para aumentar a resistência ao desgaste. 
• Uma área de alívio é posicionada entre a 
parede do testemunho e a superfície em 
ângulo para facilitar a quebra. 
Outros tipos de brocas 
• Broca de micro-testemunhagem : 
Outros tipos de brocas 
• Broca de micro-testemunhagem : 
Utilização de uma broca de cortadores fixos com intuito de melhorar a 
qualidade de amostras de calha, otimizando a interpretação da rocha 
pela geologia sem onerar a taxa de penetração. 
Cascalhos de brocas impregnadas 
Cascalhos de formação dútil / micro 
testemunhos / cascalhos de formação frágil 
Broca Expansível 
	Elaboração do Projeto de Brocas
	Evolução das Brocas de Perfuração�
	Número do slide 3
	Número do slide 4
	Número do slide 5
	Analise Economica
	Análise Economica
	Projeto de Brocas
	Número do slide 9
	1.1) Fluxo de Projeto de Brocas no E&P-CPM/CMP-SPO/SP/PERF
	Dados Necessários
	1.1) Dados Preliminares para elaboração do Programa de Brocas
	Número do slide 13
	Número do slide 14
	Questionário Básico para o Projeto de Brocas
	�	- Critério Básico – Registro de brocas��	- Critério Avançado – Análise de UCS e MSE��	- Critério por Sistemas Especialistas – Multi-variáveis���Obs.: A análise isolada somente do registro de brocas, sem considerar a UCS, pode ocasionar a propagação de um erro de escolha de broca.�
	1.2.1 Critérios para escolha dos poços correlatos - Distância
	1.2.2 Critérios Avançados para Escolha dos Poços Correlatos
	Número do slide 19
	1.2.3 Critérios por sistemas especialistas para escolha dos poços correlatos
	Número do slide 21
	Poços de Correlação
	Registro de Brocas dos Poços Correlatos 
	Analise por Registro de Brocas – Método Básico
	BHA’s usados – Sistemas de Acionamento.
	Principais problemas de Poço que interferem na performance das brocas
	Geologia - Litologias/Formações/Perfis Sônicos
	UCS
Unconfined Compressive Rock Strength
	Número do slide 29
	Número do slide 30
	Número do slide 31
	Número do slide 32
	Tabela de UCS
	UCS
	1.3.6)Resistência Compressiva Simples
	1.3.6)Resistência Compressiva Simples
	1.3.6)Resistência Compressiva Simples
	Número do slide 38
	1.3.6)Resistência Compressiva Simples
	1.3.6)Resistência Compressiva Simples
	Resistência Compressiva Simples
	Número do slide 42
	Número do slide 43
	Número do slide 44
	Número do slide 45
	Número do slide 46
	Energia Específica
	Energia Específica
	Influência do Tipo de Fluido no Projeto de Brocas
	Diferenças de projetos de Poços Exploratórios e Explotatórios
	1.4) Escolha das brocas e sistema de acionamento.
	Número do slide 52
	Brocas Tricônicas – Ação de Corte
	Brocas Tricônicas – Tipos de Insertos
	Brocas Tricônicas - OffSet
	Brocas Tricônicas – Proteção de Calibre
	Número do slide 57
	Brocas Tricônicas - IADC
	Broca Tricônica
	Número do slide 60
	Número do slide 61
	Número do slide 62
	Brocas de Diamantes Naturais - Mecanismo de Corte
	Brocas PDC – Mecanismo de Corte
	Brocas PDC – Quanto ao Corpo
	�Brocas PDC - Nº de Lâminas e Densidade de Cortadores�
	Brocas PDC - Ângulo de Back Rake Resistência x Agressividade
	Brocas PDC – Quanto ao Calibre
	Brocas PDC – Redutores de Torque
	Brocas PDC – Quanto ao Calibre
	Broca PDC
	IADC
	IADC PETROBRAS- Brocas de Cortadores Fixos
	Número do slide 74
	Broca Impregnada
	Evolução PDC x Tricônica
	Sistemas de Perfuração�
	Coluna Convencional� 
	Motor de Fundo (velocidade normal)� 
	Motor de Fundo (Alto Torque)� 
	Motor de Fundo (Alta Velocidade) e Turbina de Perfuração 
	Rotary Steerable� 
	Principais Restrições de Projeto�
	Ferramentas auxiliares
	Número do slide 85
	Escolha dos Parâmetros
	Exercícios de Fixação
	Número do slide 88
	Exercícios de Fixação
	Número do slide 90
	Número do slide 91
	Número do slide 92
	Número do slide 93
	Número do slide 94
	Número do slide 95
	Número do slide 96
	Número do slide 97
	Número do slide 98
	Número do slide 99
	Número do slide 100
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	Desgaste das Brocas
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	Número do slide 146
	Número do slide 147
	Número do slide 148
	Número do slide 149
	Número do slide 150
	Número do slide 151
	Número do slide 152
	Número do slide 153
	Número do slide 154
	Número do slide 155
	Número do slide 156
	Enceramento
	Enceramento - Procedimentos
	Enceramento - Procedimentos
	Enceramento – Método Gráfico
	Enceramento - Exemplo
	Número do slide 162
	Outros Tipos de Brocas�
	Outros Tipos de Brocas
	Número do slide 165
	Outros tipos de brocas
	Broca Expansível