Como usar brocas tricônicas corretamente: escolha a broca adequada à formação.

Uma broca tricônica pode apresentar desempenhos muito diferentes dependendo da formação geológica.

A mesma broca que perfura rapidamente argila mole pode sofrer desgaste acelerado em arenito rico em quartzo. Uma broca com bom desempenho em calcário pode sofrer danos por impacto em rochas fraturadas. Quando o desempenho da perfuração muda, a causa nem sempre é a própria broca. O tipo de formação, a pressão de perfuração, a velocidade de rotação, a lavagem e as condições do poço influenciam o resultado.

O uso correto de uma broca tricônica começa com a compreensão do terreno.

As condições de formação controlam a falha da broca

Diferentes formações geográficas criam diferentes problemas de perfuração.

Argila, siltito e xistoPode absorver água livre do fluido de perfuração e inchar. O furo pode diminuir de tamanho, dificultando a movimentação da coluna de perfuração e aumentando o risco de aprisionamento. Com maior tempo de exposição, pedaços da formação podem se desprender, alargando o furo e criando instabilidade.

O xisto carbonáceo geralmente apresenta ligações fracas e pode desmoronar facilmente. O folhelho argiloso macio pode ser perfurado rapidamente, mas também pode causar entupimento da broca quando os detritos aderem a ela.

Nessas formações, o programa de fluidos de perfuração é importante. Água ou um fluido de baixa densidade e baixa viscosidade podem ser adequados em algumas condições, mas a seleção final deve seguir o plano do poço e os requisitos de engenharia locais.

Arenitovaria amplamente de acordo com o tamanho do grão, o teor mineral e a cimentação.

Grãos finos, quartzo abundante e cimento de sílica ou ferro geralmente criam arenito mais duro e abrasivo. O arenito quartzoso pode, portanto, acelerar o desgaste dos dentes da broca e dos rolamentos.

Mais cimento argiloso, mica ou feldspato geralmente resultam em uma formação mais macia e fácil de perfurar. Arenitos grosseiros e fracamente cimentados podem ser mais permeáveis, aumentando a perda de fluidos e criando uma camada espessa de material na parede do poço. Isso pode contribuir para o travamento diferencial e o funcionamento anormal da broca.

ConglomeradoPode causar saltos, flutuações de torque e colapso do furo. Se o fluxo da bomba for muito baixo ou a viscosidade do fluido de perfuração for inadequada, o cascalho pode não retornar à superfície de forma eficaz. O contato repetido com o corpo e os dentes da broca pode então causar danos graves.

CalcárioGeralmente é duro e apresenta uma taxa de penetração relativamente baixa. Fraturas e cavidades criam riscos adicionais, incluindo perda repentina de circulação, perfuração em vazios, torque instável e alargamento do furo. Onde camadas macias e duras se alternam, o desvio também pode se tornar mais provável.

Formações solúveis, como gesso ou sal-gema, podem alterar as propriedades do fluido de perfuração e interferir no desempenho normal da broca.

Os parâmetros de perfuração devem ser adequados à broca e à rocha.

Os principais parâmetros de perfuração controláveis ​​são:

• Peso na broca

• Velocidade de rotação

• Taxa de fluxo do fluido de perfuração

Esses valores devem ser selecionados de acordo com a formação, o projeto da broca, a capacidade da sonda, o diâmetro do furo e a experiência do operador. Um parâmetro que melhora o desempenho em um tipo de rocha pode reduzir a vida útil da broca em outro.

Não existe uma pressão de perfuração ou velocidade de rotação “máxima” universal que funcione em todos os lugares.

Peso na broca: suficiente para fazer as lâminas funcionarem.

É necessário aplicar peso na broca para que os dentes penetrem e quebrem a formação rochosa.

Com o aumento do peso, a taxa de penetração pode inicialmente aumentar. No entanto, o excesso de peso também acelera o desgaste do rolamento, danos aos dentes, vibração e carga estrutural.

A relação entre peso e quebra de rochas pode ser compreendida em três etapas.

Estágio de fraturamento superficial:Quando o peso aplicado é inferior à resistência à indentação da formação, os dentes não conseguem penetrar eficazmente. Eles apenas raspam e friccionam a superfície. A perfuração permanece lenta, enquanto o desgaste dentário pode ser surpreendentemente elevado.

Estágio de fratura por fadiga:À medida que o peso se aproxima do nível necessário, o contato repetido dos dentes cria fissuras na rocha. A formação começa a romper devido à carga repetida, mas o processo ainda é menos eficiente do que a penetração completa.

Estágio de fraturamento volumétrico:Assim que os dentes penetram o suficiente, lascas maiores se desprendem e a broca entra em uma condição de perfuração mais produtiva.

O objetivo é alcançar uma penetração eficaz sem sobrecarregar a broca.

Formações macias e pegajosas podem exigir menos peso para reduzir o acúmulo de material e o bloqueio. Rochas abrasivas podem precisar de peso suficiente para evitar que os dentes se esfreguem sem cortar. Formações fraturadas geralmente exigem menos peso para reduzir os saltos e evitar a quebra dos dentes.

A melhor configuração é aquela que permite que a estrutura de corte funcione, limitando o desgaste desnecessário.

Velocidade de rotação: mais rápido nem sempre é melhor

A velocidade de rotação determina a rapidez com que a broca gira contra a rocha.

Em formações macias, plásticas e com baixa abrasão, uma maior velocidade de rotação pode frequentemente aumentar a velocidade de perfuração mecânica, desde que o peso permaneça adequado. Os dentes de corte penetram com relativa facilidade e o desgaste pode permanecer limitado.

Formações duras e abrasivas comportam-se de maneira diferente. À medida que os dentes da broca se desgastam e a área de contato aumenta, a deformação da rocha e o desenvolvimento de fissuras requerem mais tempo. Se a broca girar muito rapidamente, os dentes podem sair da zona de contato antes que a rocha esteja completamente fraturada.

Isso pode reduzir a profundidade de corte efetiva, aumentar o calor e o desgaste e, eventualmente, diminuir a taxa de penetração.

Testes de campo mostraram que os aumentos de velocidade não são iguais em todas as formações. Em uma comparação, dobrar a velocidade de rotação aumentou a velocidade de perfuração em aproximadamente 93% em um mármore mais macio, mas em apenas cerca de 28% em um granito porfirítico muito duro.

A lição é simples: maior velocidade pode beneficiar formações rochosas mais macias, enquanto rochas duras e abrasivas geralmente se beneficiam mais de velocidade controlada e peso suficiente.

A lavagem protege a broca.

O fluxo do fluido de perfuração não serve apenas para resfriamento. Ele também remove os detritos, estabiliza o furo e mantém a face da broca limpa.

Uma descarga inadequada pode causar:

• Trituração repetida de aparas antigas

• Bola pequena

• Aumento do desgaste dentário

• Torque mais elevado

• Preso ou emperrado

• Desvio do furo

• Danos nos rolamentos e no corpo da broca.

A vazão deve ser adequada ao diâmetro do furo, à permeabilidade da formação, à capacidade da bomba e ao volume de detritos. Um valor copiado de outra plataforma não é automaticamente correto.

Inspecione todo o sistema de perfuração.

Uma broca tricônica deve ser avaliada em conjunto com a coluna de perfuração e a plataforma.

Antes de furar, verifique:

1. Tipo de broca e estrutura dos dentes

2. Dureza e abrasividade da formação

3. Peso planejado e velocidade de rotação

4. Capacidade da bomba e qualidade da lavagem

5. resistência e comprimento da haste de perfuração

6. Capacidade de torque e alimentação da plataforma de perfuração

7. risco de desvio do furo

8. Modo de falha esperado

Uma broca pode ser fabricada corretamente e ainda assim falhar prematuramente se o sistema de perfuração for inadequado.

Da mesma forma, uma queda repentina na taxa de penetração nem sempre significa que a broca precisa ser substituída imediatamente. Pode indicar lavagem inadequada, mudança na formação, velocidade excessiva, peso insuficiente, instabilidade do poço ou problemas na coluna de perfuração.

Escolha desempenho, não apenas preço.

A seleção de brocas tricônicas deve levar em consideração o custo por metro, e não apenas o preço de compra.

Uma broca de baixo custo que perfura lentamente, requer substituição frequente ou causa tempo de inatividade pode custar mais ao longo da vida útil do projeto. Uma comparação mais adequada inclui taxa de penetração, metragem, vida útil do rolamento, desgaste dos dentes, demanda de fluido de perfuração e consequências de falhas.

A Gaea Rock fornece brocas tricônicas, brocas DTH, brocas de botão, hastes de perfuração, adaptadores de haste e ferramentas relacionadas à perfuração de rochas. A adequação do projeto da broca e dos parâmetros de perfuração à formação é a maneira mais confiável de aumentar a área perfurada, proteger a coluna de perfuração e controlar o custo total da perfuração.