Uma das atividades mais caras, senão a mais cara de todo o processo da cadeia produtiva da indústria petrolífera, a perfuração de um poço de petróleo é algo que demanda investimentos volumosos, um tempo curto, e uma chance de sucesso quase que de 50%, no melhor dos casos, diga-se de pasagem.
Nesse contexto de riscos, e altos investimentos para a perfuração de um poço de petróleo, a broca de perfuração é peça além de fundamental, deve ser muito bem escolhida na fase da perfuração, pois há tipos diferentes de brocas, para ocasiões diferentes e para perfurar diferentes camadas rochosas.
A seguir vamos entender melhor como funciona esse equipamento tão importante da perfuração.
As brocas tem por objetivo, promover a ruptura e desagregação das formações rochosas, sendo necessário para isso um estudo considerando sua economicidade, e seu desempenho.
As brocas são divididas em dois tipos básicos: brocas sem partes móveis e com partes móveis.
Brocas sem partes móveis
É um tipo de broca que por não possuir partes móveis e rolamentos, diminui a possibilidade de falha.
Broca integral de lâmina de aço – Conhecidas como rabo de peixe (fish tail)rimeiras a serem utilizadas na perfuração, perfuram por cisalhamento e sua estrutura cortante possui vida útil muito curta e praticamente não são mais utilizadas.
Brocas de diamantes naturais – Perfuram por esmerilhamento, e antigamente eram usadas em formações que a fish tail não conseguia perfurar (aí a necessidade de estudar qual broca tem melhor desempenho em determinada camada). Hoje são usadas em testemunhagem e em formações extremamente duras e abrasivas.
• As brocas com estrutura cortante de diamantes naturais constam de um grande número de diamantes industrializados fixados em uma matriz metálica especial.
• Brocas PDC (Pollycrystalline Diamond Compact): no final da década de 70 foram lançadas as brocas de diamantes sintéticos. A estrutura de corte é formada por pastilhas ou compactos montados sobre bases cilíndricas, instaladas no corpo da broca.
• Perfuram por cisalhamento, por promoverem um efeito de cunha, a pastilha é composta por uma camada fina de partículas de diamantes aglutinados com cobalto, fixada a outra camada composta por carbureto de tungstênio.
• As brocas PDC foram introduzidas para perfurar formações moles com altas taxas de penetração e maior vida útil, em formações duras o calor gerado durante a perfuração destrói a ligação entre os diamantes e o cobalto.
• Foram então desenvolvidos os compactos TSP (Thermally Stable Pollycrystalline) que por não possuírem cobalto, resistem mais ao calor.
Brocas com partes móveis – Possuem estruturas cortantes e rolamentos, podem ter de um a quatro cones, sendo as mais utilizadas as tricônicas pela sua eficiência e menor custo inicial em relação às demais.
• Estrutura cortante – Os elementos que compõem a estrutura cortante são fileiras de dentes montados sobre o cone que se interpõe entre a fileira dos dentes dos cones adjacentes, quando se aplica à rotação à broca.
• Quanto à estrutura cortante, são divididas em: Brocas de dentes de aços e Brocas de insertos.
• A ação da estrutura cortante das brocas tricônicas envolve a combinação de ações de raspagem, lascamento, esmagamento e erosão por impacto dos jatos de lama.
• Nas brocas projetadas para rochas moles o efeito de raspagem é predominante, em rochas duras onde a taxa de penetração é baixa e os custos de perfuração tendem a ser altos, o mecanismo de esmagamento provou ser o mais adequado.
Rolamentos
•Roletes e esferas não selados: não possuem lubrificação própria, sendo lubrificados pelo fluido de perfuração, apresenta menor custo e sua resistência ao desgaste também é menor.
• Roletes e esferas selados: Há um sistema interno de lubrificação que não permite o contato do fluido de perfuração com os rolamentos, aumentando a vida útil da broca.
• Mancais de fricção tipo journal: Os roletes são substituídos por mancais de fricção revestidos por metais nobres e possuem dispositivo interno de lubrificação. Possuem maior custo, mas são mais eficazes e as que apresentam baixo índice de falha.
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