No mundo da perfuração de poços de petróleo, existem diversos desafios científicos para alcançar eficiência e economia na abertura de poços. Um dos principais é: “qual broca utilizar?”. É possível notar que, no atual cenário, temos variância nos tipos de brocas de perfuração de poços oferecidas no mercado. Neste artigo, vamos citar as principais e descrever suas funções e especificações.
Broca:
Esta é a principal ferramenta responsável por realizar as perfurações dos poços de petróleo. Está localizada na extremidade inferior da coluna do poço, em contato direto com as rochas e são fabricadas de acordo com a formação geológica do local a ser perfurado, tendo como objetivo ocasionar a ruptura/desagregação do corpo rochoso em pequenas lascas, promovendo a perfuração.
Como citado acima, sua estrutura e mecanismo de funcionamento são específicos para fatores que se dão na análise dos parâmetros geológicos (tipo de rocha, terreno, dureza e abrasividade da rocha, profundidade do poço, preservação ambiental, dentre outros) para que assim possa encontrar a melhor forma de atacar as rochas, a fim de superar sua resistência.
As formas de ataque são: acunhamento, cisalhamento, esmerilhamento, esmagamento e até mesmo a utilização de jatos de fluidos de perfuração, que outrora serve para resfriamento da broca e elevação dos detritos.
Brocas de perfuração podem ser divididas em duas grandes partes:
Brocas com partes móveis:
Revolucionando a área de perfuração, as brocas com partes móveis surgiram substituindo o retrógado método de perfuração por percussão. Tais brocas se caracterizam pela presença de peças móveis que mantém o contato de seus dentes de forma intermitente com a rocha e causa a sua ruptura.
Visto que todas as brocas com partes móveis têm o mesmo princípio de funcionamento, podemos dar ênfase às tricôniocas, caracterizadas por três cones rotativos entre si com dentes diamantados ou de aço em suas superfícies, que não se interceptam. Mantendo uma relação de rotação entre os cones, ao girar a broca, os cones rotacionam entre si, assim empurrando seus dentes contra a rocha e desagregando-a por fratura, na grande maioria das vezes.
Temos que as principais vantagens desses movimentos circulares são: a penetração direta na rocha e a sua trituração. Posteriormente, isto é levado para parte superior da coluna até que seja expelido, assim apresentando um desgaste considerado menor. Estas brocas são mais vantajosas quando o assunto em pauta é economia, devido ao contato intermitente e oscilativo entre seus dentes com a rocha que prolonga o seu tempo de desgaste.
As brocas tricônicas ou cônicas rotativas têm cada vez mais sofrido mudanças devido às novas tecnologias na área de perfurações petrolíferas e ao aumento da complexidade na perfuração dos poços que, cada vez mais, exige melhor desempenho das brocas.
Brocas sem partes móveis:
Caracterizada por um corpo rígido estático, e inteiriço, tais brocas possuem peculiaridades interessantes que trazem vantagens e desvantagens um pouco diferentes das brocas com partes móveis.
Sua fabricação é dada a partir de Metais Duros ou Metais Duros associados a diamantes em seu corpo. Em brocas inteiriças em Metal Duro, temos a presença de lâminas (Fish Tail); já em brocas com associação de tais materiais temos as pedras de diamante tipicamente “incrustadas” na matriz, e sobressaindo um terço de seu tamanho sobre a superfície. Os mecanismos de perfuração destas brocas se dão por raspagem e esmerilhamento do fundo do poço.
Nesta categoria temos o contato direto, intensivo e constante dos seus dentes (ou lâminas) com o corpo rochoso, o que nos traz desvantagens, como o desgaste prematuro dos seus dentes/lâminas (quando comparada às Brocas com Partes Móveis), que implica em uma vida útil menor. Porém, por outro lado, a inexistência de partes móveis – como buchas mecânicas e rolamentos – aumenta a confiabilidade destas brocas.
Este tipo de broca é tipicamente usado com motores de fundo ou turbinas de alta rotação associadas a uma alta vazão de fluido de perfuração para resfriar a broca (uma vez que o contato constante dos seus dentes com a rocha aquece a peça à altíssimas temperaturas, o que é indesejado, a fim de se manter a têmpera do material) e também facilitar o alcance de altas rotações.
Conclusão
Obviamente temos apenas um básico resumo sobre brocas de perfuração e suas características específicas, podendo se estender por paginas e paginas de descrição sobre o assunto. Por fim, podemos concluir que a escolha da broca de perfuração de poços de petróleo é um desafio crucial na Indústria.
Em síntese, existem dois grandes principais tipos de brocas: aquelas com partes móveis e as sem partes móveis. As brocas com partes móveis, como as tricônicas, têm peças móveis que entram em contato intermitente com a rocha, trazendo algumas vantagens como penetração direta e trituração eficiente. Já as brocas sem partes móveis tem um corpo rígido e estático, realizando a perfuração por raspagem e esmerilhamento do fundo do poço. Embora tenham um desgaste mais rápido, oferecem maior confiabilidade. A escolha da broca adequada depende de fatores geológicos e necessidades específicas, como eficiência e economia. A seleção correta é fundamental para uma perfuração e segura.
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