Broca rotativa de rolo

Tipos de brocas de perfuração de rolos rotativos

Brocas de perfuração de rolos rotativos são ferramentas de corte de rocha de grande diâmetro usadas em conjunto com uma perfuratriz rotativa para formar furos em rocha de dureza variável para a extração de carvão, gás natural, petróleo e água subterrânea. Existem três grandes categorias de brocas: brocas de arrasto, brocas de cone de rolo e brocas de diamante.

• Brocas de Arrasto:

  Uma broca de arrasto é uma broca de aço moldada e ponderada com um dente fixo removível e substituível. É normalmente usada para perfurar formações mais macias, como carvão, arenito, giz e calcário. A broca de arrasto é rebocada pela formação rochosa por um cabo, caravana ou outros movimentos rotativos, cortando a rocha à medida que arrasta. A falta de peças móveis nas brocas de arrasto leva a custos de manutenção mais baixos devido a menos tempo de inatividade e menos requisitos para reparo e serviço de rotina. Isso os torna adequados para uma ampla gama de aplicações, especialmente aquelas que envolvem operações contínuas ou prolongadas de perfuração. No entanto, as brocas de arrasto são menos eficientes para formações rochosas mais duras.

• Brocas de Cone de Rolo:

  As brocas de cone de rolo têm três componentes principais: o rolamento, o eixo e o cone. O cone é a parte principal da broca que realmente perfura a rocha. Os cones giram em torno de seus eixos e movem-se para cima e para baixo, rolando sobre a rocha, que é então escavada pelos dentes. As brocas de cone de rolo são alimentadas eletricamente por um motor ou tubo de perfuração. Eles são usados na perfuração horizontal para petróleo e gás, bem como na extração de água subterrânea. Embora as brocas de cone de rolo sejam mais eficazes em formações rochosas mais duras, elas têm algumas desvantagens. Uma desvantagem principal é que elas podem ter custos mais altos de brocas de rolos devido ao design complexo e peças móveis.

  Existem outras divisões para as brocas de cone de rolo. O rolamento pode ser um rolamento de atrito ou um rolamento de empuxo, entre outros. Os dentes podem ser cônicos, localizados nos novos componentes de marca brilhante e ter uma área de dentes ativos. Outro tipo de rolo é o rolo de rolamento de folga estreita. O ruído e a vibração das brocas de cone de rolo podem ser significativos, razão pela qual algumas máquinas incorporam rolamentos de folga estreita para reduzir esses efeitos.

• Brocas de Diamante:

  As brocas de diamante são frequentemente usadas para necessidades de perfuração mais caras e especializadas, como pesquisas geológicas ou quando é necessária precisão extrema. Nessas brocas, diamante sintético ou diamante natural é preso a uma matriz de aço para perfurar rochas extremamente duras. Eles funcionam com base no princípio da Ação de Corte de Cisalhamento e são mais adequados para projetos onde a durabilidade é necessária. Eles fornecem um mecanismo de corte preciso e deixam um furo liso e acabado. As brocas de diamante também podem ser mais caras e, se falharem, requerem uma substituição mais difícil. Outros tipos de brocas de diamante incluem:

  - Brocas de Diamante Impregnado: Essas brocas têm partículas de diamante dispersas em uma matriz metálica. À medida que a broca se desgasta, novas partículas de diamante são expostas, mantendo a eficiência de corte ao longo da vida da broca.

  - Brocas de Diamante de Superfície: Em contraste com as brocas impregnadas, as brocas de superfície apresentam diamantes ligados à superfície da broca. Eles oferecem visibilidade e precisão superiores, mas têm uma vida útil limitada em comparação com as brocas impregnadas.

  - Brocas PDC (Compacto de Diamante Policristalino): Essas brocas usam diamantes sintéticos para oferecer um equilíbrio de desempenho e custo-efetividade, adequado para várias aplicações de perfuração.

  As brocas de diamante são normalmente usadas em formações rochosas duras, como rocha vulcânica ou granito. Elas também são usadas quando a precisão é fundamental, como na extração de petróleo em águas profundas.

Especificação e Manutenção de Brocas de Perfuração de Rolos Rotativos

As partes principais da broca de perfuração de rolos rotativos possuem características específicas.

• Tamanho e Peso: Elas são bem grandes e pesadas. Cada broca geralmente tem alguns pés de largura (como 30 a 60 cm) e pode pesar várias centenas a mais de mil kg, dependendo do tipo de broca.
• Resistência do Material: As brocas são feitas de aço forte. As partes de corte de rocha, chamadas de rolamentos de cone, são frequentemente feitas de materiais que não se desgastam rapidamente, como aço avançado extra forte ou ligas altamente duráveis.
• Tipos de Rocha: Existem diferentes tipos de brocas para perfurar rochas macias a duras. Algumas brocas são melhores para rochas mais macias, enquanto outras funcionam bem para rochas muito duras. Por exemplo, algumas brocas têm dentes projetados para formações rochosas ou condições geológicas específicas.
• Elementos de Corte: Diferentes brocas têm tipos únicos de dentes e formas. Dentes em forma de roda (cones de corte) são comuns, mas algumas brocas também têm outros designs. O tamanho exato e as formas desses elementos de corte variam entre os modelos de brocas.
• Sistema de Vedação: Como as brocas passam por diferentes tipos de rocha e fluidos, elas possuem sistemas de vedação para evitar que lama de perfuração ou água vazem para os rolamentos. Essas vedações ajudam a proteger os rolamentos de sujeira e danos.

Manutenção

A manutenção adequada das brocas de perfuração rotativa aumenta a eficiência e a vida útil das brocas. Algumas práticas de manutenção incluem o seguinte:

• Limpeza completa: É essencial limpar completamente a broca após o uso. A limpeza da broca protege contra corrosão, especialmente ao lidar com solo abrasivo e salino ou outros materiais.
• Inspeções regulares: Após a limpeza, é importante fazer uma inspeção da broca. A inspeção ajuda a identificar problemas potenciais que podem se desenvolver ao longo do tempo, como quaisquer irregularidades, danos ou áreas de desgaste.
• Armazenamento adequado: Mantenha sempre as brocas em um local seco e bem organizado. Certifique-se de que a área de armazenamento esteja limpa. Armazenar as brocas em uma área organizada e limpa impede que elas sejam danificadas ou contaminadas durante o armazenamento.
• Use revestimentos: Use sempre revestimentos e removedores de ferrugem em brocas para resistir à ferrugem e corrosão. Esses produtos ajudam a proteger as brocas contra perigos ambientais, como umidade e oxidação.
• Manuseie com cuidado: Manuseie sempre as brocas com cuidado durante a instalação e remoção. O manuseio inadequado pode levar a danos ou desalinhamentos que afetam o desempenho do equipamento.
• Mantenha a lubrificação: Inspecione e lubrifique regularmente as partes móveis das brocas, como rolamentos, para garantir operações suaves. Uma boa lubrificação reduz o atrito e o desgaste, prolongando a vida útil da broca.

Aplicações de brocas de perfuração de rolos rotativos

As brocas de rolos rotativos são cruciais nas indústrias de exploração e extração. No setor de petróleo e gás, elas são a ferramenta preferida para a perfuração de mesas verticais profundas onde estão localizadas as reservas de petróleo e gás. Sua capacidade de penetrar camadas rochosas duras as torna adequadas para atingir essas profundidades onde os hidrocarbonetos estão presos.

Em comparação com outros métodos de perfuração, o uso de brocas de rolo aumenta a taxa de penetração (ROP) durante as operações de perfuração. Isso é essencial para indústrias como a mineração, onde a eficiência do tempo se traduz em custo-efetividade. A penetração mais rápida obtida com brocas de rolo pode reduzir significativamente a duração total de um projeto de mineração.

Além de suas aplicações principais nas indústrias de petróleo, gás e mineração, as brocas de perfuração de rolos rotativos também são úteis em outros setores, como engenharia geotécnica, construção de poços de água subterrânea e monitoramento ambiental.

• Perfuração geotécnica: Essas brocas são empregadas ao realizar testes de solo e investigações estruturais.
• Perfuração de poços de água subterrânea: Poços de água são criados usando brocas rotativas porque elas têm a capacidade de perfurar formações geológicas desafiadoras.
• Perfuração direcionada horizontal (HDD): O HDD envolve a realização de furos horizontais controlados por meio do uso de brocas rotativas para instalar tubulações ou cabos sem ter que escavar valas ao longo de toda a rota.
• Perfuração ambiental: A perfuração ambiental envolve investigar poluentes e encontrar a propagação de contaminação em formações geológicas. Cientistas ambientais contam com cortadores de rolos para realizar suas investigações.

Como escolher brocas de perfuração de rolos rotativos

• Tipo de poço e condições do solo

  Dependendo do tipo de poço que os compradores comerciais desejam selecionar a broca de perfuração, algumas brocas são mais adequadas para tipos de poços específicos. Por exemplo, um poço subaquático pode precisar usar uma broca de rolos rotativos com certos recursos para garantir que ela possa operar apesar das pressões subaquáticas. A condição do solo é o terreno é outro fator a considerar. Solos macios não precisarão usar uma broca pesada, então uma broca de dente seria suficiente. O terreno rochoso exigirá uma broca mais robusta e potente, como uma broca de diamante.

• Fonte de energia e potência necessária

  Os compradores comerciais precisarão considerar a fonte de energia usada para alimentar a broca de perfuração, pois deve haver uma conexão adequada entre as duas para que o poço possa ser perfurado de forma fácil e eficaz. Os compradores também terão que pensar sobre a potência necessária para perfurar o poço desejado.

• Custo e orçamento

  O custo da broca de perfuração variará muito dependendo do tipo de broca de perfuração, da marca e dos recursos que ela possui. Os compradores comerciais precisarão determinar qual tipo de broca de perfuração eles precisam e quanta dela precisarão comprar para permanecer dentro do orçamento definido.

• Velocidade de perfuração

  Diferentes brocas são capazes de velocidades diferentes, e se a velocidade for um fator importante, isso terá que ser escolhido antes de selecionar uma broca.

Broca de perfuração de rolos rotativos Perguntas e Respostas

P1. Quais são as tendências das brocas de perfuração?

A1. Nos últimos anos, a tendência geral das brocas de perfuração tem sido torná-las mais duráveis e eficientes. O progresso tecnológico traz inovação na fabricação e nos materiais, como nanotecnologia e superligas, estendendo a vida útil das brocas. A tendência de economia de energia e proteção ambiental da indústria também exige que as brocas de perfuração tenham maior eficiência e menor consumo de energia.

P2. Qual é o desenvolvimento futuro das brocas de perfuração?

A2. O desenvolvimento futuro das brocas de perfuração pode se concentrar em inteligência, especialização e alta precisão.

• Inteligente: As brocas de perfuração podem ser equipadas com sensores inteligentes e dispositivos de comunicação que podem monitorar o status operacional das brocas em tempo real, coletar dados e carregá-los na nuvem para análise e monitoramento. Isso ajudará as empresas a entender melhor o desempenho e a condição das brocas, facilitando a manutenção e a substituição.
• Especializado: De acordo com os requisitos de diferentes indústrias e condições geológicas, as brocas de perfuração serão mais especializadas, como alta temperatura, alta pressão e outras ocasiões especiais podem ser usadas brocas de perfuração especializadas.
• Alta precisão: As brocas de perfuração do futuro terão maior precisão para garantir melhor qualidade e eficiência de perfuração. Por exemplo, por meio da otimização do design e do processo de fabricação, para atingir melhor concentricidade e equilíbrio das brocas de perfuração.

P3. Qual é a relação entre uma broca de perfuração e uma perfuratriz?

A3. A broca de perfuração é uma parte importante da perfuratriz, enquanto a perfuratriz é o suporte que impulsiona o trabalho. Eles trabalham juntos como um todo para realizar a tarefa de perfuração. A perfuratriz aciona a rotação da broca de perfuração, e a broca de perfuração corta o material a ser perfurado.