Avaliação econômica e de desgaste de brocas de perfuração


As brocas são ferramentas que têm a
função de promover a ruptura e desagregação das rochas ou formações com o
intuito de se perfurar um poço de petróleo ou gás. Localizam-se na extremidade
da coluna de perfuração, logo abaixo do tubo de perfuração, e são fabricadas
com materiais de extrema dureza, tais como aço, carboneto de tungstênio e
diamantes.

Uma mesa rotativa, top drive ou motor de fundo fornecem o
torque necessário às operações de corte e moagem dos resíduos resultantes. Outros
componentes essenciais para o processo integram os sistemas de sustentação de
cargas, de geração e transmissão de energia e de movimentação de cargas.

Contudo, é fundamental que as
brocas sejam adequadamente selecionadas analisando os fatores que promovem o
seu desgaste para que não comprometa o programa de perfuração. Tais fatores
podem ser divididos em geológicos, de operação e de manejo e transporte. Estes
dois últimos podem ser evitados, enquanto o primeiro deve ser bem estudado para
a definição do tipo de broca a ser utilizado.

Fatores geológicos

O conhecimento geológico da
formação que será perfurada permite predizer as propriedades físicas da rocha e
constitui o mais importante fator a ser analisado. Materiais abrasivos na constituição das rochas provoca o desgaste
prematuro dos componentes estruturais da broca. A resistência específica da rocha, associada à litologia e a eventos
geológicos, tais como confinamento de rochas a grandes profundidades e
posterior soerguimento, faz com que elas sejam mais compactas do que outras na
mesma profundidade. Além disso, a cimentação dos grãos, sua forma e tamanho
também influencia na referida resistência.

Fatores de operação

Estes fatores são definidos de
acordo com a geologia e geometria do poço e podem ser modificados de acordo com
o desempenho observado. O peso sobre a
broca
é determinado até se chegar a uma taxa de penetração adequado ou até
o limite prescrito nas recomendações de operação da broca. Peso excessivo
promove o seu desgaste. A velocidade de
rotação
, expressa em rotações por minuto – RPM, deve ser determinada de
acordo com a penetração desejada. No entanto, embora em formações moles uma
velocidade maior promova maior penetração, em formações duras pode ocorrer o
contrário. Dessa forma, a velocidade de rotação da broca é analisada junto a
outros parâmetros, como as condições do sistema de rolamento, hidráulica,
proteção contra abrasão e temperatura. A
limpeza do fundo do poço
, feita pelo fluido de perfuração, é outro fator
que afeta o desgaste da broca, pois, ao mesmo tempo que remove os cascalhos,
também resfria os cortadores e os lubrifica. Já a geometria do poço, como a dos poços desviados, tem influência sobre
ela ao exigir alterações nas condições de operações, mesmo não recomendáveis às
vezes, aumentando o peso sobre a broca ou a rotação, por exemplo.

Fatores de manejo e transporte

Estes se referem aos cuidados que
devem ser tomados durante o transporte e manuseio das brocas, não importando o
tipo de broca, de cones ou de diamante.

Avaliação econômica

O método mais aceito para o cálculo do custo de perfuração é o custo por metro,
usando a seguinte equação:

Onde:

  • C = custo por metro perfurado
    ($/m);
  • B = custo da broca ($);
  • R = custo de operação da sonda de
    perfuração ($/h);
  • T = tempo de perfuração (h);
  • Tm = tempo de manobra (h);
  • Tc = tempo de conexão (h);
  • M = metros perfurados (m).

Percebe-se que as brocas
representam apenas uma fração do custo total, porém, são um dos elementos mais
críticos para se calcular o aspecto econômico da perfuração. O custo de uma
broca de diamante pode ser significativamente maior do que o de uma broca
tricônica. Desta forma, seu uso só se justifica com base em seu rendimento.

A referida equação é válida para
qualquer tipo de broca e pode ser utilizada para se conhecer o custo por metro
perfurado após o término da primeira seção ou antes do início da operação.
Também pode ser feita uma comparação de custos usando brocas distintas para se
saber vantagens econômicas de cada uma. No entanto, o custo previsto para uma
broca só deve ser comparado com o custo real de outra broca empregada para
perfurar a mesma região sob condições similares, ou seja, em poços de
correlação.

Lucas
Goulart

Diretoria
de Projetos do Portal do Petroleiro

Graduando
em Engenharia de Petróleo

 

Referências

PLÁCIDO, J. C. R & PINHO, P. Brocas de Perfuração de
poços de petróleo. Rio de Janeiro, 2009.

THOMAS, J. E. Fundamentos de Engenharia de Petróleo.
Interciência: Petrobras. 2. ed. 271 p. Rio de Janeiro, 2004.

Portal Marítimo. Detalhes das brocas de perfuração.
Disponível em:

<http://www.portalmaritimo.com/2016/11/04/brocas-de-perfuracao-conheca-alguns-detalhes/&gt;

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