Joo Carlos Ribeiro Plcido Rodrigo Pinho Joo Carlos Ribeiro
Plcido Rodrigo Pinho Rio de Janeiro, Brasil Ano 2009
Perfurando em lminas dgua ultraprofundas e poos direcionais e
horizontais cada vez mais longos, o tempo de manobra acaba se
tornando excessivamente alto, influenciando de maneira decisiva no
custo total da operao de perfurao. Dentro deste contexto, fica
evidente a preocupao e a necessidade da correta escolha das brocas
de perfurao. Hoje em dia, existe uma grande diversidade de brocas
de diferentes fabricantes disponveis, o que torna indispensvel o
conhecimento tcnico dos profissionais envolvidos no processo de
perfurao dos poos. Esta apostila tem como objetivo descrever os
tipos de brocas utilizadas atualmente na perfurao rotativa bem como
suas particularidades. Pretende-se ainda descrever os principais
critrios para a seleo da broca ideal para a operao de perfurao de
um poo de petrleo.
Nenhuma entrada de ndice remissivo foi encontrada.RESUMO4
Sumrio5
1 Introduo7
2 Tipos de brocas1 1
2.1 - Brocas com partes mveis12
2.1.1 Brocas de cones12
2.1.2 - Princpio de projeto das brocas de cones15
2.1.2.1 A estrutura de corte17
2.1.2.2 - Sistemas de rotao19
2.1.2.3 - Corpo da Broca2
2.1.3 Cdigo IADC para brocas tricnicas23
2.2 - Brocas sem partes mveis25
2.2.1 Tipos de Brocas de Cortadores Fixos29
2.2.1.1 - Fish Tail29
2.2.1.2 - Brocas de Diamante natural29
2.2.1.3 - TSP Brocas de diamante termicamente estvel31
2.2.1.4 - Brocas PDC32
2.2.1.5 - Brocas Impregnadas34
2.2.2 - Cdigo IADC para broca de cortadores fixos36
2.3 - Brocas especiais38
3 Seleo de Brocas39
3.1 - Critrios para seleo de brocas40
3.1.1 - Objetivos de perfurao40
3.1.2 Rendimento40
3.1.3 Economia40
3.1.4 Direcional41
3.1.5 Anlise de histricos41
3.1.6 Taxa de penetrao41
3.1.7 Fluidos de perfurao42
3.1.8 Energia hidrulica42
3.1.9 Restries42
3.1.10 Custos43
3.1.1 Limitaes de peso sobre a broca43
3.1.12 Velocidade de rotao (RPM)43
3.1.13 Formaes nodulares43
3.1.14 Ampliao4
3.1.15 Poos profundos4
3.1.16 Poos de dimetro reduzido4
3.1.17 Aplicaes com motor de fundo4
3.1.18 Atributos do meio ambiente45
3.1.19 Tipo de rocha45
3.1.20 Litologia45
3.1.21 Transio46
3.1.2 Homogeneidade46
3.1.23 Fraturados ou Nodulares46
3.1.24 - Tendncias de desvio46
3.1.25 Vibrao46
3.2 - Seleo por perfis geofsicos47
3.2.1 - Registro Neutrnico NPHI47
3.2.2 - Registro de Raios Gama GR47
3.2.3 - Registro snico DT47
3.2.4 - Registro de Densidade RHOB48
3.2.5 - Potencial espontneo SP48
3.2.6 - Induo ILD48
3.3 - Seleo em funo da formao50
4 Desgaste das Brocas52
4.1 - Fatores que afetam o desgaste das brocas52
4.1.1 - Fatores geolgicos52
4.1.1.1 Abrasividade52
4.1.1.2 - Resistncia especifica da rocha52
4.1.2- Fatores de operao53
4.1.2.1 - PSB - Peso sobre a broca53
4.1.2.2 - Velocidade de Rotao53
4.1.2.3 - Limpeza do fundo do poo54
4.1.2.4 - Geometria do poo54
4.1.3 - Manejo e Transporte54
4.2 - Avaliao do desgaste de brocas5
5 - Avaliao econmica59
6 Consideraes finais62
6 7 Referncias
Bibliogrficas...............................................................................................................
63
1 Introduo Desde a poca quando os chineses perfuravam poos de
salmoura at os dias de hoje, a broca de perfurao sempre foi fator
determinante na construo de poos de petrleo e gs. Comeando com a
tecnologia rudimentar de ferramentas de perfurao a cabo, passando
pelos equipamentos rotativos, at os sistemas direcionais de alto
alcance horizontal atuais, os projetos de brocas tiveram que se
adaptar s exigncias da industria. perfeitamente vertical) e se
tornaram direcionais com complicadas geometrias
A perfurao fcil a cada dia mais escassa. Agora se perfura em
topografias de difcil acesso, reas com restries urbanas e/ou
ambientais e em lminas dgua de mais de 2000 metros de profundidade.
Os poos deixaram de ser teoricamente verticais (na realidade no
existe um poo Poos horizontais com ramificaes ou multilaterais,
para incrementar a rea de fluxo para aumentar a produo e a
recuperao final de um campo, esto se tornando tecnologias
convencionais.
Figura 1 Poo Direcional de Geometria Complexa (3D) J no se fala
to somente de se perfurar, mas tambm de se navegar pelo subsolo de
forma a construir a trajetria de um poo para que alcance o objetivo
predeterminado com xito. A tecnologia atual de perfurao se
aproveita da ltima tecnologia de navegao espacial, novos materiais,
desenho mecnico, comunicao e informtica para alcanar o objetivo
principal da industria, ou seja, reduzir os custos de perfurao.
buscando a otimizao de desempenho em cada tipo de rocha
perfurada
Da primitiva broca de arraste, tipo rabo de peixe, passando pela
revoluo que gerou as brocas de cones rotativos no principio do
sculo X e terminando com as linhas de brocas utilizando tecnologia
de diamantes sintticos, as companhias de brocas de perfurao tem
buscado a vanguarda tecnolgica para se adaptar s exigncias de
projetos de poos complicados, sempre Evoluo das Brocas de
Perfurao
E.L. Drake e a sonda usada para perfurar o poo em Titusville.
Detalhe de brocas de percusso Broca de arrastre tipo Rabo de Peixe
Broca de dois cones patentada por Howard Hugues en 1909 Em 1910
Hughes patenteou a primeira broca tricnica Primeira broca
mono-cnica 1925 Broca com dentes entrelaados
ou engrenados para autolimpeza Broca de tres cones com dentes
tipo engranagem Se introduzem os insertos de carboneto de tungsteno
como elementos de corte Uso de brocas de diamante natural em poos
de petrleo
imprescindvel que o engenheiro de perfurao domine os fundamentos
do projeto das brocas e seja capaz de entender seu comportamento
para fazer uma seleo adequada. Para isso, deve-se analisar um
grande nmero de variveis que interagem entre si, tais como: A
evoluo do desgaste das brocas previamente empregadas; Os
rendimentos obtidos nos poos vizinhos; A espessura da capa de
diamante pode ser incrementada para dar mais durabilidade ao
cortador PDC. Primeiro plano: cortador TECMAX 1994 Presente Selos
gmeos (Gemini) foram lanados visando incrementar a vida dos
rolamentos das brocas de cones Broca PDC moderna para aplicaces com
Sistema Rotatorio Direcional. Inclui cortadores ativos no calibre
Insertos para brocas de cones com capa de diamante para melhorar a
resistencia a abrasividade abrasivas. Por ltimo, se apresentamn as
verses modernas das brocas bi-cnicas e mono-cnicas
Os novos desenvolvimentos incluem brocaas especializadas para
aplicaes e necessdiade especficas. Da esquerda para a direita. As
brocas bi-cntricas perforamn um poo piloto que logo alargado por
sua seo ampliadora. As brocas impregnadas so uma verso moderna das
brocas de diamantes naturais Os cristais de diamante so impregnaods
na matrix de carboneto de tungtnio de forma que novos critais so
expostos a medida que a broca se desgasta pela ao de perfurao em
formaes A EVOLUCO CONTINUA Os primeiros cristais de diamante
sinttico obtidos pelo Diamond Team da GE Compactos de diamante
sinttico em suas diversas apresentaces. Os primeiros cortadores PDC
eram hastes insertadasno corpo da broca A interfase no-plana da
superficie entre os materials ajuda a aliviar as tenses internas
nos cortadores Primeiras brocas PDC. Hastes insertadas no corpo de
ao das brocas com arranjo simples em espiral Os registros geofsicos
dos poos vizinhos e do mesmo poo; Os dados ssmicos; As classificaes
das brocas; Esta apostila tem como foco o estudo das brocas
rotativas utilizadas na perfurao de poos de petrleo nos dias de
hoje. Atravs da apresentao dos tipos de brocas existentes, com suas
caractersticas especficas e particularidades, sero mostrados
critrios de seleo e avaliao de desgaste das mesmas para que o
processo de perfurao seja seguro e com o menor custo possvel. 2
Tipos de brocas Broca a ferramenta de corte localizada no extremo
inferior da coluna de perfurao, a qual utilizada para cortar ou
triturar a formao durante o processo de perfurao rotativa. Para
realizar a perfurao as brocas utilizam como base os princpios
fundamentais para vencer os esforos da rocha, e a forma de ataque
pode ser por: acunhamento, cisalhamento, esmerilhamento,
esmagamento, e at mesmo eroso por ao de jatos de fluido. A forma do
ataque depender do tipo e das caractersticas da rocha que se deseja
cortar, principalmente em funo de sua dureza e abrasividade. Este
fator muito importante na classificao das brocas. o grau de dureza
e abrasividade que determinar o tipo de broca e o princpio de
ataque. As primeiras patentes das brocas de perfurao surgiram no
incio do sculo X paralelamente aos descobrimentos de jazidas de
petrleo. Seu projeto e engenharia melhoraram notavelmente suas
caractersticas fsicas, mecnicas, e com isso sua durao e
funcionamento tambm evoluram. Os tipos de broca mais utilizados
para perfurao de poos de petrleo se classificam genericamente da
seguinte maneira:
2.1 - Brocas com partes mveis 2.1.1 Brocas de cones Inicialmente
as ferramentas disponveis para a perfurao rotativa eram as brocas
de aletas tipo Rabo de Peixe e suas diversas variaes. Tambm
chamadas de brocas de arraste pelo seu mecanismo de perfurao. As
brocas de arraste no possuem partes mveis e perfuram por ao de
cavar suas aletas na rocha. As sadas de fluido esto localizadas de
tal maneira que o fluxo dirigido para as aletas, mantendo-as
limpas. policristalino (PDC), como veremos mais adiante
Estas ferramentas foram eventualmente substitudas por novos
projetos de brocas de cones. O conceito e mecanismo de perfurao das
brocas de aletas seriam retomados mais adiante com a apario das
brocas de diamante at hoje com verses modernas das brocas bi-cnicas
e mono-cnicas
A primeira broca de cones foi patenteada por Howard Hughes em 10
de agosto de 1909. Esta broca, com suas subseqentes melhorias,
permitiu que a perfurao rotativa competisse com o mtodo de percusso
em formaes mais duras. Eventualmente, a perfurao rotativa
substituiu o mtodo de percusso em inmeras outras aplicaes. A
perfurao a percusso segue, contudo, sendo utilizada para perfurar
poos de gua, de superfcie e/ou aplicaes especiais para poos de
petrleo em determinadas reas. A evoluo continuou com projetos de
brocas de trs e quatro cones, e continua O fator mais importante no
projeto de brocas de cones, a estrutura de corte, tambm se
modificou em razo da evoluo tecnolgica de acordo com as exigncias
da indstria. Variou desde cortadores formados por dentes fresados
no mesmo ao dos cones (1909); dentes engrenados para auto limpeza
da broca (1925); dentes de ao recobertos com metal duro (liga de
carboneto de tungstnio, 1928); ao desenvolvimento de insertos de
carboneto de tungstnio para formaes mais duras (1951). Hoje, se
dispe de diferentes graus de material dos insertos combinando-se
diferentes tamanhos de gros de carboneto de tungstnio, com o
material de ligao base de cobalto. Atualmente, a broca de cones
ajustada com insertos resistentes abraso ou ao impacto (em seus
diferentes graus), dependendo da aplicao. Por outro lado, os
rolamentos de cilindros e esferas das brocas de cones, introduzidos
no ano 1932, que seguram os cones s pernas da broca e permitem seu
movimento, tambm evoluram. O rolamento de frico (journal) selado
foi introduzido em 1966 para brocas de formaes duras, as quais
requerem mais peso sobre a broca, o que limita a vida dos
rolamentos de cilindros. Selos de geometrias e materiais avanados e
lubrificantes de tecnologia de ponta, tambm contriburam para que as
brocas de cones se tornassem mais durveis em ambientes de perfurao
mais hostis. Selos duplos a base de elastmeros de alta resistncia
foram introduzidos em 1996 para incrementar ainda mais a vida dos
rolamentos. A conservao do dimetro do calibre das brocas crtica em
operaes de perfurao. O avano mais significativo neste campo foi a
introduo de insertos de diferentes geometrias, recobertos com capas
de diamante sinttico para resistir ao desgaste ocasionado pelo
contato dinmico do calibre da broca com formaes abrasivas (1984). A
incorporao de jatos s broca de cones (1948) ajudou a melhorar a
limpeza do fundo do poo e da estrutura de corte. Os projetos
hidrulicos das brocas atuais incluem jatos dirigidos, estendidos,
centrais e difusores, que contribuem ainda mais para a limpeza do
fundo do poo e da estrutura de corte, assim como ao resfriamento da
broca. Mediante a utilizao de modernos simuladores computacionais,
os projetistas tm conseguido melhorar ainda mais os modelos de
brocas atravs da broca
de um melhor entendimento da interao brocaformao, buscando-se
assim a otimizao da durabilidade, taxa de penetrao e comportamento
vibracional
Figura 2 Tipos diferentes de brocas de cones: tricnica de dentes
de ao (alto esquerda), tricnica de insertos (alto direita), bicnica
de insertos (em baixo esquerda) e monocnica de insertos (em baixo
direita). 2.1.2 - Princpio de projeto das brocas de cones As brocas
de cones contam com cones cortadores que giram sobre seu prprio
eixo. Variam de acordo com sua estrutura de corte e podem ter
dentes de ao usinados ou de insertos de carboneto de tungstnio.
Tambm variam em funo do seu sistema de rolamento, que pode ser
rolamento convencional, rolamento selado ou mancais de frico tipo
journal. As brocas de cones contam com trs importantes componentes:
a estrutura cortante, os rolamentos e o corpo.
Figura 3 Componentes de uma broca de cones A estrutura de corte
e os cortadores esto montados sobre os rolamentos, os quais
constituem parte integral do corpo da broca. Atualmente,
empregam-se nas brocas dois distintos tipos de elementos de corte e
trs tipos de rolamentos. Os elementos cortadores so os dentes de ao
usinados desde um cone bsico de material e recobertos com metal
duro, ou os insertos de carboneto de tungstnio colocados por
interferncia em furos perfurados na superfcie dos cones.
Figura 4 Elementos cortantes das brocas de cones: (dentes de ao
e insertos de carboneto de tungstnio) Os rolamentos podem ser de
esferas e cilindros, rolamento selado ou de frico. Mesmo havendo
muita diferena entre as brocas, as consideraes sobre o desenho
bsico so similares para todas.
Figura 5 Esquema bsico de rolamentos de cilindros e rolamentos
de frico Os diferentes componentes vo depender do dimetro das
brocas e do tipo de formao que se pretende perfurar. 2.1.2.1 A
estrutura de corte A geometria dos cones afeta a forma como os
dentes cortam a formao. Um cone que tenha uma superfcie cnica nica
com seu eixo no centro de rotao da broca, ou seja, sem offset,
rodar no fundo do poo sem nenhuma ao de deslizamento ou arraste. Os
cones das brocas para formao moles possuem dois ou mais ngulos
bsicos no cone, nenhum dos quais tem seu centro no centro de rotao
da broca, com offset. Com isso, a superfcie exterior do cone tende
a rodar ao redor de seu eixo terico e as fileiras interiores, perto
do centro, em seu prprio eixo, como mostrado esquematicamente na
figura abaixo.
Figura 6 Cones para formaes moles Os cones so forados a rodar ao
redor do centro da broca. Como possuem ngulos de ataque diferentes
produzem maior taxa de raspagem, que a melhor maneira de perfurar
de forma efetiva os terrenos moles. Portanto, uma ao mais efetiva
para se incrementar a penetrao em formaes moles obtida
aumentando-se o offset dos eixos dos cones. O offset o ngulo entre
o eixo de rotao da broca e o plano vertical, e determina o grau de
ao de raspagem dos dentes. Para formaes duras o offset tende a zero
e o mecanismo predominante de ataque o esmagamento.
Figura 7 Offset de brocas tricnicas 2.1.2.2 - Sistemas de rotao
Para o sistema de rotao de brocas tricnicas existem trs
configuraes: Rolamento convencional com cilindros e esferas;
Rolamento auto-lubrificado com cilindros e esferas; Rolamento de
frico auto-lubrificveis. Os rolamentos convencionais apareceram
para substituir os primeiros rolamentos de frico. Foram lanados ao
mercado num momento em que s existiam brocas com dentes de ao.
Estes rolamentos operavam em contato com o fluido de perfurao e em
muitos casos duravam tanto ou mais que a estrutura cortante.
Entretanto, em alguns locais e com alguns tipos de brocas estes
rolamentos eram inadequados. Nas brocas atuais, os rolamentos
convencionais so empregados apenas na parte superior dos poos, onde
o tempo de manobra no excessivo ou em aplicaes em que a velocidade
de rotao alta. Os roletes absorvem a maior poro dos esforos radiais
sobre os cortadores. Com a introduo dos insertos de tungstnio como
cortadores no lugar dos dentes fresados a vida til dos rolamentos
convencionais foi colocada em xeque. Alm disso, os elementos do
rolamento necessitam um depsito para graxa, um compensador de
presso, um comunicador entre ambos e um selo.
Figura 8 Esquema detalhado de um conjunto selo-rolamento de
cilindros e esferas Mesmo em um ambiente lubrificado, os rolamentos
de cilindros e esferas depois de um determinado tempo falham por
fadiga do material. Entretanto, a vida do rolamento suficientemente
grande para algumas brocas com dentes de ao. Assim, este tipo de
rolamento empregado nas brocas para formaes moles. No entanto, as
estruturas cortadoras de insertos de tungstnio duram mais que o
rolamento de cilindros e esferas lubrificados. Isto levou ao
desenvolvimento de rolamentos de frico e de novo selo. O sistema
depsito-compensador similar aos usados nas brocas de dentes de ao.
A diferena mais importante o emprego do o-ring e a adio de uma
superfcie metal-metal que substitui os cilindros. O rolamento de
frico volta a ser o componente principal a suportar as cargas. As
superfcies de contato deste rolamento so recobertas com metais
especiais que agregam uma resistncia adicional ao desgaste. Estes
rolamentos tm vida mais longa que a maioria das estruturas
cortadoras atuais.
Figura 9 Esquema detalhado de um conjunto selo-rolamento de
frico 2.1.2.3 - Corpo da Broca O corpo da broca tem a seguinte
composio: Conexo rosqueada que une a broca com o tubo de perfurao;
Trs eixos de rolamento onde so montados os cones; Depsito que contm
o lubrificante para os rolamentos; Um dos propsitos do corpo da
broca direcionar o fluido de perfurao para tornar a limpeza mais
efetiva no fundo do poo. Estes orifcios esto localizados para
direcionar o fluido de perfurao de modo que limpem os cones das
brocas e o fundo do poo.
Figura 10 Ilustrao da ao dos jatos na limpeza dos cones e fundo
de poo As bombas modernas tm potncia suficiente para limpar o fundo
do poo e tambm a broca. Em algumas formaes moles, os jatos do
fluido de perfurao retiram o material por sua prpria fora
hidrulica. A eroso do corpo da broca, provocada pelo fluido a altas
velocidades, se reduz com o emprego de jatos de carboneto de
tungstnio. As brocas de cones, como foi mencionado, so as mais
utilizadas na atualidade para a perfurao petrolfera. Cada
fabricante tem seus prprios desenhos de brocas de cones, com
caractersticas especficas de cada fabricante, mas de acordo com o
cdigo de padronizao emitido pela IADC (International Association of
Drilling Contractors). 2.1.3 Cdigo IADC para brocas tricnicas O
IADC desenvolveu um sistema padronizado para classificao das brocas
tricnicas. Classificam-se de acordo com o tipo, dentes de ao ou
insertos, a classe de formao para a qual foram projetadas (em
termos de srie e tipo), as caractersticas mecnicas, e em funo do
fabricante. Para fazer comparaes e evitar confuso entre os tipos de
brocas equivalentes em relao aos seus distintos fabricantes, o IADC
criou o seguinte o cdigo de classificao: N1 N2 N3 A N1: Identifica
o tipo e o desenho da estrutura de corte com respeito ao tipo de
formao, conforme abaixo: 1 - Dentes de ao para formaes moles; 2 -
Dentes de ao para formaes mdias; 3 - Dentes de ao para formaes
duras; 4 - Dentes de insertos de tungstnio para formaes muito
moles; 5 - Dentes de insertos de tungstnio para formaes moles; 6 -
Dentes de insertos de tungstnio para formaes mdias; 7 - Dentes de
insertos de tungstnio para formaes duras; 8 - Dentes de insertos de
tungstnio para formaes muito duras. N2: Indica o grau de dureza da
formao na qual se usar a broca. Varia de mole dura, conforme a
seguir: 1 - Para formaes moles; 2 - Para formaes mdias moles; 3 -
Para formaes mdias duras; 4 - Para formaes duras. N3: Indica o
sistema de rolamento e lubrificao da broca em oito classificaes,
conforme abaixo: 1 Rolamento convencional no selado; 2 Rolamento
convencional no selado com refrigerao a ar; 3 Rolamento
convencional no selado com proteo de calibre; 4 Rolamento selado
auto-lubrificado; 5 Rolamento selado com proteo de calibre; 6
Rolamento de frico (journal) selado; 7 Rolamento de frico (journal)
selado com proteo de calibre; 8 Para perfurao direcional; 9
Outros.
Figura 1 Exemplos de cdigos IADCs A: Um caractere alfanumrico
que indica outras caractersticas, tais como: aplicaes a ar
comprimido, selos especiais, jato central, etc. As opes para o
caractere A so apresentadas na Tabela abaixo.
Tabela 1 Exemplos de caractersticas especiais referentes ao
cdigo IADC 2.2 - Brocas sem partes mveis O uso de diamante
industrial natural para corte de minerais e metais na indstria
metal-mecnica e de construo (ferramentas abrasivas de diamante,
brocas para tornos, etc.), passando por sua utilizao na perfurao de
poos de minerao, se estendeu para a indstria de petrleo e gs em
meados do sculo X, devido ao aumento da demanda mundial de petrleo
durante a segunda guerra mundial e a necessidade de perfurar poos
mais profundos, onde foram encontradas formaes mais duras e
abrasivas. Tipicamente a pedra de diamante est incrustada na matriz
da broca de diamante e sobressai um tero de seu tamanho sobre a
superfcie. O mecanismo de perfurao desta broca por raspagem e
esmerilhamento do fundo do poo. A pouca profundidade de corte
compensada com altas revolues aplicadas para se obter taxa de
penetrao aceitvel. Este tipo de broca tipicamente usado com motores
de fundo ou turbinas. Uma alta vazo de fluido de perfurao mantida
para resfriar a broca e alcanar altas rotaes. Durante a segunda
guerra mundial o fornecimento de diamante industrial aos Estados
Unidos, a partir das minas localizadas na frica, se viu seriamente
afetado. Terminada a guerra, foi revista a necessidade de se ter
uma fonte segura de diamante industrial. No ano de 1951, a General
Electric (GE) formaria um grupo cientfico (Diamond Team) para
estudar se era factvel, prtica e economicamente, reproduzir o
diamante sinteticamente. Tentativas anteriores haviam fracassado.
Em 1880, J. B. Hannay realizou 80 experimentos. Esquentando tubos
de ferro que continham parafina, petrleo e ltio, ele obteve alguns
cristais. Estudos posteriores sugeriram que esses cristais eram de
diamante natural. Posteriormente, outros investigadores como F.H.
Moissan, W. Crookes y em laboratrio
C.A. Parsons, entre 1886 e 1931, utilizaram diferentes mtodos e
materiais sem xito. Moissan declarou que havia gerado cristais de
diamante a partir de carvo passando por um arco eltrico, porm logo
se comprovou que um assistente tinha colocado cristais de diamante
no aparato. Parsons, que tambm no alcanou os resultados esperados
usando vrios mtodos, concluiu que, neste momento, nada podia ser
feito para se produzir diamantes O grupo Diamond Team da GE chegou
concluso de que teria que se reproduzir as condies naturais, as
quais o carvo se transforma em diamante, se quisesse levar seu
projeto adiante. Concluram que necessitariam de um equipamento que
gerasse 3500 F (1927 C) e uma presso de um milho de libras por
polegada quadrada (psi), condies equivalentes a uma profundidade de
160 milhas (258 Km) no subsolo. Depois de milhes de dlares de
investimento e muito trabalho, em 1953, o grupo dispunha de
aparatos e ferramentas para iniciar os experimentos. Entretanto,
somente isso no foi o suficiente. Das variveis necessrias para
completar o processo alm da presso e temperatura, no havia sido
possvel reproduzir o fator tempo. Na natureza, o diamante se forma
depois de um processo que dura milhes de anos. Depois de muitos
experimentos infrutferos, se conseguiu encontrar uma srie de
catalisadores que substituiriam o tempo. Em 15 de Fevereiro de 1955
foi anunciado o grande feito. Os primeiros cristais de diamante
sinttico (Man-Made DiamondTM) haviam sido produzidos em laboratrio.
Em outubro de 1957 foi lanada uma linha comercial de diamante
sinttico para retfica e afiamento de ferramentas de carboneto de
tungstnio para tornos. Depois de passar por desenvolvimentos para
diferentes aplicaes, se comeou a estudar sua aplicao para a
perfurao de poos. Em 1976 se criou uma empresa subsidiaria para tal
fim, Stratapax Drill Blanks, que lanou no mercado discos e hastes
de carboneto de tungstnio com uma capa de diamante policristalino
em um extremo. Estes seriam montados no corpo de ao de uma broca
como elementos de corte. Assim nasceram os cortadores e brocas PDC
( Polycrystalline Diamond Compact). brocas
Os primeiros projetistas de brocas PDC se basearam nos modelos
existentes de brocas de diamante natural para projetar seu perfil.
Para sua fabricao, aproveitaram os conhecimentos e experincias na
criao de brocas de cones de insertos. Os cortadores PDC eram hastes
inseridas no corpo de ao da broca. Inicialmente no se considerou a
otimizao da hidrulica nem a evacuao de cascalhos da face da
estrutura de corte das Posteriormente comearam a fabricar os corpos
das brocas de uma matriz de carboneto de tungstnio. Com o tempo, o
processo se modificou bastante. Agora se fabrica um molde de
grafite com o perfil, espao para as aletas e os canais de fluxo.
Coloca-se dentro do molde o p de carboneto de tungstnio e por cima
um metal aglutinante que se fundir dentro de um forno a temperatura
e ambiente controlados. A broca depois sacada do molde e
retificada. Os cortadores so soldados em bolsos deixados no topo
das aletas. Atualmente se utiliza matriz ao para fabricar os corpos
das brocas. Seu uso depende da abrasividade da formao e o contedo
de material erosivo no fluido de perfurao. Desde os primeiros
testes, os resultados foram promissores. Em certas ocasies, uma
broca PDC substitua vrias corridas de brocas convencionais. Muitos
anos depois, quando o estudo da dinmica de perfurao avanou
significativamente, houve indicaes que eventos vibracionais durante
a perfurao com brocas PDC afetavam tanto ou mais que o calor gerado
pelo mecanismo de perfurao por cisalhamento. A partir desse
momento, o desenvolvimento de novos projetos de brocas PDC enfocou
este aspecto. Os perfis, quantidade de aletas, tamanho de
cortadores, arranjo hidrulico, orientao espacial e tipo de cortador
so projetados levando-se em conta os parmetros modernos de
desempenho de uma broca PDC. Os perfis, quantidade de aletas,
tamanho de cortadores, projeto hidrulico, orientao espacial,
estabilidade (caractersticas antivibraco); comportamento direcional
(resposta efetiva s ferramentas de controle de navegao para
realizar o perfil de poo planejado); durabilidade (maior tempo
efetivo de perfurao) e taxa de penetrao (maior distncia perfurada
por unidade de tempo). Tudo isso se traduz na reduo dos custos de
perfurao e o produto final, ou seja, o poo, feito em menos tempo. A
inexistncia de partes mveis e rolamentos aumentam a confiabilidade
destas brocas, uma vez que a as formaes a serem perfuradas so
susceptveis a sua aplicao e a broca correta selecionada para a
aplicao. Os principais tipos de brocas sem partes mveis utilizados
nos dias atuais so: PDC e Impregnadas 2.2.1 Tipos de Brocas de
Cortadores Fixos 2.2.1.1 - Fish Tail As brocas de lminas de ao,
conhecidas como brocas Rabo de Peixe (Fish Tail), foram as
primeiras brocas a serem usadas na perfurao rotativa. Sua
caracterstica a de perfurar por cisalhamento. Esse tipo de broca
possui jatos os quais permitem uma boa limpeza das lminas. O maior
problema destas brocas que a vida til de sua estrutura cortante
muito curta, mesmo aplicando material mais duro nas lminas. Este
tipo de broca praticamente desapareceu da perfurao de poos de
petrleo com o aparecimento das brocas tricnicas.
Figura 12 Broca Fish Tail 2.2.1.2 - Brocas de Diamante natural
As brocas de diamante natural, igualmente aos outros tipos de
brocas de diamante, tm um corpo fixo cujo material composto de uma
matriz de carboneto de tungstnio. O tipo de fluxo pode ser radial
ou cruzado e o tipo de cortador o diamante natural incrustado no
corpo da broca, com diferentes densidades e desenhos, como se
classificam no cdigo IADC para cortadores fixos. O uso destas
brocas limitado, utilizado em casos especiais para perfurar formaes
muito duras e para cortar ncleos de formaes com coroas de diamante
natural, ou na aplicao de brocas desviadoras (Side Track) para
desviar poos em formaes muito duras e abrasivas.
Figura 13 Brocas de diamantes naturais O mecanismo de corte
deste tipo de broca o esmerilhamento e arraste, o qual gera altas
temperaturas. O tipo de diamante usado para sua construo o diamante
em sua forma natural e no comercial. O tamanho varia de acordo com
o desenho da broca: quanto mais dura e abrasiva for a formao menor
o diamante que se deve usar. Os diamantes usados para este tipo de
broca so arredondados, mas de forma irregular.
Figura 14 Mecanismo de esmerilhamento da formao 2.2.1.3 - TSP
Brocas de diamante termicamente estvel Estas brocas so usadas para
perfurao de rochas duras como calcrio, arenitos finos e duros,
entre outras. So um pouco mais usadas para perfurao convencional
que as brocas de diamante natural. O uso de brocas TSP tambm
restrito porque, assim como as de diamante natural, apresentam
restries hidrulicas. As vias de circulao esto praticamente em
contato direto com a formao e, alm disso, geram altas tores nos
tubos de perfurao, embora hoje se pode usar com motor de fundo.
Este tipo de broca usa como estrutura de corte, diamante sinttico
em forma de tringulos pequenos e no redondos. A densidade, o
tamanho e tipos so caractersticas de cada fabricante. Estas brocas
tambm tm aplicao para cortar ncleo e desviar poos. 2.2.1.4 - Brocas
PDC As brocas de PDC utilizam diamante sinttico no formato de um
compacto de diamante policristalino. Seus cortadores so na forma de
pastilhas, montada nas aletas da broca, que podem ser de ao ou
matriz. O que as diferencia das brocas de diamante natural e TSP,
seu desenho hidrulico que se realiza com sistema de jatos, similar
s brocas de cones.
Figura 15 Broca PDC de corpo de ao A orientao dos cortadores:
exposio, ngulo de back rake e ngulo de side rake influenciam
diretamente a taxa de penetrao da broca PDC.
Figura 16 Exposio, ngulo de Bake Rake e ngulo de Side Rake O
mecanismo de corte das brocas PDC por cisalhamento. Por seu desenho
hidrulico, seus cortadores em forma de pastilha e por seus bons
resultados na perfurao rotativa, este tipo de broca tem sido muito
usado na perfurao de poos de petrleo. Tambm apresenta muitas
vantagens econmicas por sua versatilidade.
Figura 17 Mecanismo de Cisalhamento da Formao Por seu desenho e
caractersticas, as brocas PDC contam com uma grande gama de tipos e
fabricantes, especiais para cada tipo de formao, desde formaes
muito moles at muito duras, e em diferentes dimetros de acordo com
o projeto de cada poo. Alm disso, estas brocas podem rodar a altas
velocidades, podendo ser utilizadas com motores de fundo ou
turbinas, com diferentes pesos sobre a broca.
Figura 18 Brocas PDC de corpo de Matriz 2.2.1.5 - Brocas
Impregnadas Broca impregnada a evoluo da broca de diamante. Elas
possuem seus elementos de corte (cristais de diamante) impregnados
na matriz de carboneto de tungstnio. Geralmente so utilizadas em
ambientes de perfurao duros e abrasivos. Devido pequena exposio,
tal qual nas brocas de diamante, a impregnada necessita trabalhar a
altas rotaes para atingir taxas de penetrao significativas. Estas
brocas so geralmente usadas com turbinas ou motores de alta rotao.
Estas brocas so projetadas de forma a ter cobertura completa de
diamante no fundo do poo. A ao de esmerilhamento da formao a altas
rotaes acarreta a quebra da cimentao entre os gros da rocha.
Durante a perfurao, com o desgaste da broca novos cristais de
diamantes impregnados na matriz se expem continuamente ao ambiente
de perfurao mantendo a estrutura de corte afiada.
Figura 19 Broca impregnada desgastada mostrando os cristais de
diamante expostos Existe uma infinidade de variveis quanto a
perfis, estrutura dos cristais de diamante e matrizes de brocas
impregnadas. H que se planejar bem a aplicao destas brocas uma vez
que necessrio que se desgastem para que se exponham novos cristais
de diamante e se atinjam resultados satisfatrios de taxa de
penetrao, porm, h que se estudar sempre o impacto das variveis na
durabilidade da broca.
Figura 20 Brocas Impregnadas 2.2.2 - Cdigo IADC para broca de
cortadores fixos O IADC desenvolveu um sistema de codificao para a
identificao das brocas de cortadores fixos que incluem todos os
tipos: Diamante natural, PDC e TSP. Este cdigo consiste de 4
caracteres, 1 letra e 3 nmeros, que descrevem sete caractersticas
bsicas: tipo de cortadores, material do corpo da broca, perfil da
broca, desenho hidrulico para o fluido de perfurao, distribuio do
fluxo, tamanho dos cortadores e densidade dos cortadores. A N1 N2
N3 S Corpo de ao;
M Corpo de matrix.
A: Identifica o tipo de corpo. N1: Identifica a densidade dos
cortadores. Para brocas de PDC, cortadores Mosaico ou hbridas com
cortadores de PDC, a contagem feita sobre um modelo considerando a
broca de 8.1/2 com cortadores de , inclusive os gage trimmers: 1 01
a 30 cortadores; 2 31 a 40 cortadores; 3 41 a 50 cortadores; 4 mais
de 50 cortadores. Para brocas de diamantes naturais e TSP,
considera-se apenas o tamanho dos cortadores: 6 pedras maiores que
3 ppq; 7 pedras de 3 a 7 ppq; 8 pedras menores que 7 ppq. N2:
Identifica o tipo do cortador. Para brocas de PDC, cortadores
Mosaico ou Hbrido com cortadores de PDC: 1 PDC maior que 1 ou 24mm;
2 PDC entre 0,51 a 1 ou 14 a 24 m; 3 PDC entre 0,3 a 0,50 ou 8 a
14mm; 4 PDC menor que 0,3 ou 8mm. Para brocas de diamantes naturais
e TSP: 1 Diamantes Naturais; 2 Cortadores TSP; 3 Hbridos TSP +
diversos; 4 Broca Impregnada. N3: Identifica o perfil da broca,
quanto ao comprimento. 1 Perfil raso; 2 Perfil curto; 3 Perfil
mdio; 4 Perfil longo. Em funo da identificao com o cdigo IADC
existem pelo menos 5 aspectos fundamentais no desenho da broca de
diamante: a forma dos cortadores, os ngulos de inclinao lateral
(side rake) e de retardo (back rake), tipo de proteo do calibre e
comprimento da seo de calibre. Todos eles so importantes no
desenvolvimento de uma broca de diamante. O que se pretende com o
cdigo IADC dar uma idia do tipo de broca e garantir que se
identifiquem facilmente suas principais caractersticas. Cabe notar
que diferentemente do cdigo IADC para brocas tricnicas o Cdigo IADC
para Brocas de diamante no os relacionam com o tipo de formao a
perfurar. Unicamente se pode identificar suas caractersticas mais
elementares. 2.3 - Brocas especiais Brocas desviadoras; Brocas
Coroas; Brocas especiais. As brocas de jatos desviadoras, s vezes,
so empregadas para a perfurao direcional de formaes moles, durante
operaes de desvio do poo. A tubeira de perfurao inclinada dentro do
poo e o jato maior apontado de modo que quando se aplica presso das
bombas o jato perfura a lateral do poo em uma direo especifica. As
coroas so utilizadas nas operaes de testemunhagem. As brocas
possuem um furo no centro que permite que parte da formao no seja
cortada pela broca. Esta parte, chamada de testemunho,
posteriormente levada a superfcie para anlise mais detalhada das
formaes. Uma broca considerada para trabalhar em condies especiais
a broca para perfurar com ar. As brocas de jatos de ar so
projetadas para perfurar com ar, gs ou vapor, como meio de
circulao. Estas brocas esto providas de condutos para circular
parte do ar, gs ou vapor atravs dos rolamentos convencionais no
selados afim de esfri-los e mant-los limpos. Os filtros de tela
metlica colocados sobre a abertura da entrada de ar evitam que os
restos e outros materiais estranhos obstruam os rolamentos. Alm
dessas, existem outro tipos de brocas especiais que, como sua
classificao indica, so usadas para operaes muito especficas e
portanto no se considera sua anlise econmica comparativa para sua
aplicao direta. Entre estas brocas podemos mencionar: As brocas
ampliadoras, as brocas para cortar tubos de revestimento, brocas
para perfurar dimetros demasiado grandes ou pequenos, com aplicao
de tubos flexveis, etc. 3 Seleo de Brocas Uma seqncia lgica para a
seleo de uma broca contempla os seguintes passos: a) Obter
informaes dos poos de prospeco: identificar o objetivo do poo,
dimetro do poo, dados do intervalo a perfurar, tipo de formao,
geologia, litologia, condies e requerimentos especiais do poo,
determinao de restries e indicadores da perfurao. b) Selecionar a
estrutura de corte, corpo e perfil da broca: identificar o tipo,
tamanho, densidade, distribuio e inclinao dos cortadores. Tambm o
tipo de perfil e corpo da broca o qual ajudara a tima estabilizao e
agressividade durante a perfurao. c) Elaborar anlise econmica:
identificar o gasto ou economia esperada com o uso deste tipo de
broca com base no custo por metro perfurado e rentabilidade
econmica entre outros. d) Selecionar o desenho hidrulico:
identificar a hidrulica tima para perfurar, assim como o tipo
fluido de controle usado, com base na limpeza do cascalho e no
esfriamento da broca. 3.1 - Critrios para seleo de brocas 3.1.1 -
Objetivos de perfurao Para o processo de seleo fundamental conhecer
os objetivos da perfurao, que incluem todo o tipo de requisitos
especiais de operao para perfurar o poo. Esta informao ajudar a
determinar as melhores caractersticas da broca que requer a aplicao
e concentrar seus esforos em satisfazer as necessidades da
companhia perfuradora e seus requisitos de perfurao. 3.1.2
Rendimento Um dos principais objetivos do operador perfurar o poo
no menor tempo possvel. Isto significa orientar a seleo das brocas
em busca do tipo que maior durao tenha. Busca-se, principalmente, a
mxima quantidade de metros em um tempo de rotao aceitvel,
eliminando assim o custoso tempo de manobra. 3.1.3 Economia O meio
ambiente econmico um fator fundamental para a aceitao de brocas de
diamantes, sempre e quando as anlises de custo assim determinam.
Caso contrario se devem selecionar brocas tricnicas. 3.1.4
Direcional O tipo direcional um critrio importante para selecionar
as caractersticas de uma broca, seja ela tricnicas ou de diamante.
Uma vantagem especifica das brocas de diamante o seu grande alcance
e suas possibilidades para perfurar no sentido horizontal. Estes
tipos de poos, geralmente, tem sees homogneas muito prolongadas que
so timas para as aplicaes com brocas de diamante. A densidade dos
cortadores, a quantidade de canaletas, o controle de vibrao e o
calibre da broca so todos parmetros de seleo fundamentais quando se
estudam aplicaes direcionais. 3.1.5 Anlise de histricos A anlise
dos poos de correlao (offset wells), ou poos vizinhos, oferece a
oportunidade de compreender as condies no fundo do poo, as limitaes
de sua perfurao e, em alguns casos, a adequada seleo das brocas. A
anlise de histricos comea com uma coleo de registros de brocas e
informao relacionada com o poo. Deve-se ter a precauo de que os
registros das brocas sejam representativos do que ser perfurado no
poo objetivo. As informaes tambm devem ser atualizadas e refletir
os tipos de brocas recentes. 3.1.6 Taxa de penetrao O taxa de
penetrao uma indicao da dureza da rocha; entretanto uma seleo de
broca inadequada pode ocultar as caractersticas de dureza da rocha.
Isto particularmente vlido quando se elege uma broca demasiadamente
dura para uma aplicao. A broca para formaes mais duras, devido a
densidade de seus cortadores e da projeo de seus dentes, tem um
limite superior de coeficiente de penetrao. Geralmente, a medida em
que se perfura mais fundo, se esperam utilizar brocas cada vez mais
duras. A anlise das resistncias das rochas tem revelado que este
paradigma nem sempre valido e, em muitos casos, as brocas para
formaes mais moles podem ser utilizadas com xito em partes mais
profundas do poo. 3.1.7 Fluidos de perfurao O tipo e a qualidade do
fluido de perfurao que se utiliza em um poo tem um efeito muito
importante no rendimento da broca. Os fluidos de perfurao com base
leo melhoram o rendimento das estruturas de corte de PDC. O
rendimento da broca de diamante natural e TSP variam segundo a
litologia. O fluido de perfurao a base gua apresenta maiores
problemas de limpeza em funo da reatividade das formaes na fase
aquosa do fluido de perfurao. Os registros podem determinar a
variao e nvel de efetividade dos fluidos de perfurao. 3.1.8 Energia
hidrulica A energia hidrulica proporciona a limpeza e o esfriamento
da broca. referenciada em termos de cavalo de fora hidrulica por
polegada quadrada de superfcie em todas as sees do poo. Existem
oportunidades para uma melhor utilizao de energia hidrulica por
meio de adequada seleo de brocas e parmetros de operao. As brocas
de diamante devem funcionar de acordo com escalas hidrulicas
especficas para assegurar sua eficiente limpeza e esfriamento. Os
regimes de surgncia insuficientes e o ndice de potncia hidrulica
(HSI) afetam o esfriamento da broca e podem causar danos trmicos a
estrutura dos cortadores. A falta de limpeza far com que a broca
encere o que provocar um rendimento deficiente. 3.1.9 Restries
Alguns parmetros de operao geram restries ao uso de um tipo ou
outro de Brocas. 3.1.10 Custos Indica a sensibilidade do operador
com relao ao custo. Na maioria das vezes, isto se traduz em brocas
de menor preo. Os engenheiros de projeto e operao devem levar em
conta o nmero de variveis que afetam o custo de um poo e que
dependem do tempo. As brocas devem possuir qualidades que satisfaam
as necessidades da aplicao da companhia perfuradora sem aumentar
indevidamente seu custo. Uma broca de diamante com possibilidade de
reutilizao pode propiciar custos mais baixos de perfurao. 3.1.1
Limitaes de peso sobre a broca Quando se encontram situaes de PSB
(peso sobre a broca) limitado, uma estrutura de corte eficiente
como uma PDC tem possibilidade de oferecer maior ritmo de penetrao
(ROP) que uma broca de rolos. 3.1.12 Velocidade de rotao (RPM) A
velocidade que a companhia perfuradora espera utilizar na broca
indica os parmetros de vibrao e resistncia que so necessrios para
manter um desgaste controlado da broca e prolongar sua durao. As
brocas de diamante podem ser utilizadas melhor que as de rolos em
altas velocidades de rotao. 3.1.13 Formaes nodulares Geralmente
neste tipo de formao no se pode utilizar a maioria das brocas de
diamante devido ao dano por impacto da estrutura cortadora. Porm,
existem estruturas cortadoras que podem perfurar com eficincia
estas aplicaes. 3.1.14 Ampliao Para mais de duas horas de operaes
de ampliao deve-se considerar seriamente o uso de uma broca de
rolos, evitando-se danos no calibre de uma broca de diamante. Tambm
se deve considerar a vibrao lateral. 3.1.15 Poos profundos Estes
poos podem resultar em uma quantidade muito elevada do tempo de
manobra em relao ao tempo de perfurao. Como resultado, a eficincia
de perfurao extremamente reduzida. Deve-se considerar uma broca de
diamante para oferecer maior durao da broca, com isso menor
quantidade de manobras e melhor eficincia da perfurao. 3.1.16 Poos
de dimetro reduzido Se o poo tem menos de 6.1/2 polegadas,
necessria a reduo fsica do tamanho dos rolamentos em todas as
brocas de rolos. Estas limitaes requerem uma limitao do PSB.
Deve-se considerar uma broca de diamante para aumentar o
coeficiente de penetrao e para permanecer no poo durante perodos
prolongados. 3.1.17 Aplicaes com motor de fundo Alguns motores
dentro do poo funcionam a altas velocidades (>250 RPM). O RPM
excessivo aumenta a carga trmica nos rolamentos e aceleram as
falhas da broca. Deve-se considerar o uso de brocas de diamante que
no possuem partes mveis para otimizar o RPM e os objetivos de
perfurao. 3.1.18 Atributos do meio ambiente Para obter uma soluo
para o poo que ser perfurado necessrio analis-lo por sees de
dimetro do poo. Logo se pode subdividir cada seo do poo em
intervalos com atributos em comum no respeito ao meio ambiente. O
rendimento econmico uma funo do custo de operao, do custo das
brocas, do coeficiente de penetrao e do intervalo perfurado. Os
atributos do meio ambiente podem dividir-se segundo algumas
categorias de parmetros quanto ao tipo de rocha, meio ambientes e
operao. Uma anlise detalhada de cada uma destas categorias indicar
os parmetros individuais de seleo das brocas tricnicas ou de
diamante. Em formaes onde podem perfurar as brocas de diamante com
ritmo de perfurao muito maiores que as brocas tricnicas indiscutvel
a sua utilizao. Devido a isto nos ltimos anos quando se seleciona
uma broca, antes de tudo se fazem estudos para selecionar as de
diamante. 3.1.19 Tipo de rocha Com dados precisos sobre as formaes
que sero perfuradas no intervalo objetivo, podero ser selecionadas
com mais facilidade a estrutura de corte tima e a densidade que
requer a aplicao, quer seja broca tricnica ou de diamante. 3.1.20
Litologia Geralmente, a informao litolgica a primeira que se
necessita para determinar a melhor seleo. A definio dos tipos de
rochas ajudar a determinar o tipo de corte necessrio para vencer a
sua resistncia, a densidade requerida para os cortadores, a
configurao hidrulica estimar a durao da broca e seu coeficiente de
penetrao. 3.1.21 Transio Indica trocas de dureza da formao do
intervalo objetivo que provocara esforos diferenciados no perfil da
broca atravs da transio. As vibraes axiais, de toro e laterais
tambm so esperadas. A qualidade e a densidade especfica dos
cortadores constituiro o critrio de seleo. 3.1.2 Homogeneidade
Indica a consistncia da formao. Existe mais flexibilidade de seleo
com respeito a caractersticas agressivas da broca, como menor
densidade dos cortadores. Para as brocas tricnicas somente basta
escolh-las de acordo com a dureza da rocha. 3.1.23 Fraturados ou
Nodulares A este indicador se deve prestar muita ateno. E uma
situao de alto impacto para o qual, geralmente, no se recomenda o
uso de brocas de diamante. 3.1.24 - Tendncias de desvio Normalmente
isto se relaciona com perfurao de transio. O tipo de calibre o
critrio de seleo fundamental para estas aplicaes. 3.1.25 Vibrao A
vibrao no processo de perfurao tem se demonstrado fundamental no
rendimento e na durao das brocas de perfurao. Na realidade, o
controle das vibraes forma, na atualidade, parte integral da
tecnologia e projeto das brocas. Existem parmetros de seleo das
brocas que se referem especialmente ao controle de vibrao. A seleo
do calibre da broca tambm desempenha funo importante para
determinar o nvel de controle de vibrao, seja ela tricnica ou de
diamante. 3.2 - Seleo por perfis geofsicos Os registros geofsicos
dos poos so uma importante fonte de informao sobre as
caractersticas das formaes que se perfuram. Existe uma grande
variedade de registros, cada um projetado para medir diferentes
propriedades das rochas. Alguns destes registros so utilizados
principalmente quando se avalia a aplicao de uma broca de diamante.
Os registros necessrios so: 3.2.1 - Registro Neutrnico NPHI Mede a
capacidade das formaes para atenuar os fluxos de nutrons. Os
nutrons no fluem facilmente atravs de formaes que tenham alto
contedo de hidrognio, assim permite medir o hidrognio da formao.
Esta medida pode ser usada para computar a porosidade da formao,
litologia e deteco de hidrocarbonetos leves ou a gs. 3.2.2 -
Registro de Raios Gama GR Detecta o grau de radiao gama natural que
emitem as formaes. Utilizado para a identificao da litologia, a
identificao de minerais radioativos e para o clculo e volume de
argilas ou argilosidades. 3.2.3 - Registro snico DT Depende da
propagao das ondas acsticas atravs da formao. Mede a diferena nos
tempos de trnsito de uma onda mecnica atravs das rochas. As ondas
so geradas por um transmissor situado na ferramenta. Os receptores,
tambm situados na ferramenta, captam as ondas de retorno da e
calculam o tempo de deslocamento. Quanto mais curto o intervalo
entre a emisso e a recepo das ondas, mais densa ser a formao.
utilizada para estimativas de porosidade, correlao poo a poo,
estimativas do grau de compactao das rochas ou estimativa das
constantes elsticas, deteco de fratura. 3.2.4 - Registro de
Densidade RHOB Mede a densidade em massa da formao. A ferramenta de
registro tem uma fonte de raios gama e alguns detectores. Detecta
os raios gama defletidos pelos eltrons orbitais dos elementos
componentes das rochas. Alm da densidade, permite o clculo da
porosidade e a identificao das zonas de gs. Formaes de baixa
porosidade dispersam os raios gama assim poucos so detectados pela
ferramenta. Formaes de alta porosidade tm menor efeito de disperso
dos raios gama, assim permite a ma maior quantidade ser detectada.
3.2.5 - Potencial espontneo SP Este perfil mede a diferena de
potencial entre dois eletrodos, um na superfcie e outro dentro do
poo. Permite detectar as camadas permoporosas, calcular a
argilosidade das rochas e auxiliar na correlao de informaes com
poos vizinhos. 3.2.6 - Induo ILD Fornece leitura aproximada de
resistividade da rocha atravs da medio de campos eltricos e
magnticos induzidos nas rochas. 3.2.7 - Anlise da resistncia
compresso um mtodo qualitativo, para calcular a dureza da rocha,
muito til para determinar quando se devem usar brocas de PDC.
Antigamente a anlise da dureza das rochas baseava-se no uso do
registro da velocidade das ondas sonoras, obtidas de registros
snicos, como meio de representar pela medio direta o calculo da
dureza. Hoje, existem programas para obter o valor correspondente a
resistncia compresso de rochas no confinadas, presso atmosfrica,
usando a informao da velocidade snica para computar um valor
correspondente a dureza da rocha no confinada. Embora este enfoque
seja melhor que usar diretamente as velocidades snicas, o calculo
da dureza de rochas no confinadas, assim obtido freqentemente muito
mais baixo que o das rochas confinadas, ou comprimidas, que se
perfuram. A resistncia da rocha no confinada sua dureza a presso
atmosfrica. Algumas companhias de brocas desenvolveram programas de
computador que ajuda a selecionar brocas de PDC. Os dados do
registro so introduzidos em programas, esta informao base para
calcular a resistncia compresso da rocha nas condies de fundo.
Estes programas definem com maior preciso a dureza da rocha,
referente dureza confinada, valor que se aproxima da dureza das
formaes no fundo do poo.
Figura 21 Anlise de dureza das rochas Os programas utilizam os
registros snicos e de raios gama, assim como grande nmero de dados
de registro da lama de perfurao. Dentro da escala de litologia,
para o qual so validos os programas, se pode determinar a dureza
das rochas com mais preciso. 3.3 - Seleo em funo da formao A
primeira e mais importante tarefa para selecionar e utilizar uma
broca em uma aplicao realizar a completa descrio das formaes a se
perfurar.
