BROCAS DE PERFURAÇÃO - PETRÓLEO

Princípios de Engenharia de Petróleo

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Professor: Robson Dourado

Adolfo José Li Toledo de Vargas (R.A. nº 104.698)

Brocas de Perfuração

As brocas são utilizadas no processo de perfuração. São destinadas a romper ou degradar as rochas ou quaisquer outras formações. Como o processo de perfuração se dá em estágios, a cada momento é feita a vedação com cimento, o que faz necessário o uso da broca também na ruptura de peças de vedação.

As brocas são fixadas na coluna de perfuração, formada por tubos, acessórios e comandos, permitindo a broca perfurar até altas profundidades (a exemplo da área do Pré-Sal, cerca de 7 a 8 km de sal). Durante o processo de perfuração as brocas serão substituídas conforme se desgastam. Como é necessária a colocação de grande energia na broca, a coluna de perfuração é a responsável em transferir energia à broca, através de peso e em forma de rotação.

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Durante pouco mais de um século, as brocas evoluíram notoriamente. No início do século XX, a maioria dos poços petrolíferos eram perfurados com brocas de percussão, isto é, a broca era uma haste de metal com ponta, sendo levantada e solta repetidamente, levando anos a conclusão do poço.

Com o avanço da tecnologia, as brocas passaram a ser de aço e a ganhar rotatividade permitindo perfurar com mais brevidade tipos de rochas, mas como o aço pode se desgastar mais rápido, mesmo em camadas rochosas mais moles, insere-se nas brocas uma camada de carbureto de tungstênio, mais frágil que o aço, porém mais resistente à erosão, e ainda diamantes sintéticos ou naturais. Em rochas mais duras é indispensável o uso de diamantes verdadeiros, por ser o material mais forte já descoberto. Ele é 10 vezes mais resistente e 20 vezes mais duro que o tungstênio e 10 vezes mais duro que o aço, possuindo 20 vezes mais força do que o granito. As brocas possuem orifícios pelo os quais passam o fluído de perfuração.

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As Brocas de Perfuração são divididas com ou sem partes móveis, com suas subclassificações:

• Brocas sem partes móveis:

De lâminas de aço: São os primeiros tipos de brocas utilizados no processo de perfuração do poço petrolífero, constituídas com lâminas de aço (conhecidas como rabo de peixe). A perfuração ocorrida por cisalhamento, sendo que a broca possuía orifícios para dar passagem ao fluído de perfuração no interior da coluna otimizando os trabalhos. Entretanto, este tipo de broca praticamente desapareceu por ter vida útil extremamente curta na sua parte cortante. Utilizada em rochas moles.

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De diamantes artificiais: No final da década de 70, a empresa norte-americana General Electric, desenvolveu o processo para fabricação de diamantes sintéticos. Camadas finas de carbono e cobalto são sobrepostas e pressionadas a 02 milhões de psi e depois aquecidas a 1500º C, por cinco minutos. Esse procedimento resulta na formação de diamante sintético que se ligam e resultam em diamante policristalino (PDC).

Por serem muito pequenas, as inserções de PDC são unificadas nas bordas de brocas com efeito de uma lixa espessa.

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Além disso, as brocas costumam receber uma combinação de PDC, carbureto de tungstênio e diamante nas extremidades, podendo assim, perfurar mais satisfatoriamente os mais diferentes tipos de rochas. Geralmente destina-se seu trabalho a rochas mole a média.

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De diamantes naturais: Os diamantes naturais são formados na profundidade da Terra, a ação altíssima de calor e pressão, durante milhares de anos. O primeiro uso de diamante em broca de perfuração, foi registrado 1910 em escavação para análise de rochas. Em 1920, eles foram inseridos em brocas para perfuração de poços petrolíferos. Desde então são usados até hoje. A qualidade do diamante é industrial, ou seja, é triturado e processado para produzir tamanhos e formas próprias a necessidade de seu uso.