A broca de perfuração é a peça que corta a rocha
quando estamos perfurando um poço de petróleo ou gás, na Indústria do Petróleo.
Localizada na ponta da coluna de perfuração, abaixo do drill collar e do drill
pipe, a broca é um dispositivo giratório que geralmente consiste em dois ou
três cones, fabricados com materiais de extrema dureza, como aço, carboneto de
tungstênio e/ou diamantes naturais ou sintéticos. Nesses cones temos dentes
afiadíssimos que cortam as rochas e sedimentos no poço.
Diferentemente da perfuração de percussão, que
consiste em bater com uma coluna pesadíssima no poço para ir quebrando a rocha,
a perfuração rotativa usa uma broca girante para triturar, cortar, raspar e
esmagar a rocha até o fundo do poço de petróleo. A escolha mais comum em termos
de equipamentos de perfuração para poços de petróleo e gás inclui o conjunto
formado por broca, colar, fluido, equipamento rotativo e equipamento
“impulsionador”, prime mover, ou simplesmente gerador.
Top Drive
O “prime mover” é a fonte de energia para a
perfuração, que alimenta o equipamento de içamento faz o serviço de içar e
arriar os tubos de perfuração (drill pipes) para descê-los ou retirá-los do
poço. O equipamento rotatório mantém o sistema em movimento. No início do
século passado o equipamento de perfuração era girado por tração animal,
usando-se basicamente gado para girar uma roda de madeira, mas hoje o
equipamento rotatório é girado por uma mesa rotativa, conectada a uma haste oca
e quadrada, chamada Kelly.
Em sondas mais modernas, usamos simplesmente o Top
Drive ou um Power Swivel, que não são exatamente a mesma coisa, apesar de muita
gente na Perfuração dizer que são. Conectado a Kelly, temos o Colar de
Perfuração, que exerce pressão e peso sobre a broca de perfuração, fazendo-a
passar pelas rochas e sedimentos. Fechando a coluna de perfuração temos a broca
de perfuração e dando suporte ao processo de perfuração temos o fluido de
perfuração (lama de perfuração) que auxilia na flutuabilidade da broca de
perfuração, lubrifica os componentes e remove os sedimentos do poço, sedimentos
esses que são retirados do fluido (lama) nas peneiras de cascalho, chamadas pro
muitos de peneiras de lama (shale shakers), o que não é um termo muito correto,
apesar de aceitável.
Broca de Diamante Sintético
Existem diversos tipos de brocas de perfuração. As
rotativas com dentes de aço (Steel Tooth Rotary Bits) são as mais comuns,
enquanto as Insert Bits são brocas com dentes de aço com pastilhas de carboneto
de tungstênio. As brocas compactas de diamante policristalino usam diamantes
sintéticos em conjunto com as pastilhas de carboneto de tungstênio. Cerca de 40
a 50 vezes mais fortes que as brocas de aço, as brocas de diamante têm
diamantes industriais implantados em sua estrutura, o que as permite perfurar
superfícies extremamente duras. Para trabalhos mais específicos são usadas
brocas híbridas, que misturam diferentes componentes e características
diferentes em sua estrutura.
Broca do Tipo Fishtail
Vários designs diferentes são usados nos
equipamentos de perfuração para que se obtenha diferentes resultados, e com as
brocas não é muito diferente. Temos brocas específicas para fazer o logging do
poço, brocas de usinagem (mill bits), que ajudam a remover os resíduos do poço
e as brocas do tipo cauda de peixe, ou rabo de peixe (fishtail), que aumentam o
diâmetro do furo acima da broca.
Configurações diferentes trabalham melhor em
diferentes formações. Assim, podemos usar diversos tipos de brocas num mesmo
poço. Adicionalmente, as brocas de perfuração precisam ser trocadas devido ao
desgate e corrosão. Os Engenheiros de Perfuração escolhem as brocas de acordo
com fatores como os tipos de formações encontradas, se a perfuração é direcional
ou não, temperatura do poço e se está sendo feito o logging ou não.
Broca de Perfuração Gasta
Quando uma broca de perfuração precisa ser trocada,
os tubos de perfuração são retirados do poço, até que a toda a coluna de
perfuração seja removida. Uma vez trocada a broca, toda a coluna é recolocada
no poço e a perfuração continua.
Espero ter, de alguma forma, ajudado na divulgação
do conhecimento sobre a Perfuração.
Caso tenham alguma observação, ou até mesmo
correção, sintam-se à vontade para comentarem aqui.
Por Rodrigo
Cintra
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