Brocas de diamante policristalino compacto (PDC) e brocas de PDC estão no mercado há várias décadas. Durante esse longo período, as brocas e os cortadores de PDC enfrentaram muitos contratempos em seus estágios iniciais, mas também experimentaram um grande desenvolvimento. Lentamente, mas finalmente, as brocas de PDC substituíram as brocas cônicas, graças às melhorias contínuas no cortador de PDC, na estabilidade da broca e na estrutura hidráulica. Atualmente, as brocas de PDC representam mais de 90% da área total perfurada no mundo.
A fresa PDC foi inventada inicialmente pela General Electric (GE) em 1971. As primeiras fresas PDC para a indústria de petróleo e gás foram produzidas em 1973 e, após 3 anos de testes experimentais e de campo, foram introduzidas comercialmente em 1976, depois de comprovarem sua eficiência muito superior à das brocas de metal duro.
No início, a estrutura da fresa PDC era a seguinte: uma ponta redonda de metal duro (diâmetro de 8,38 mm, espessura de 2,8 mm) e uma camada de diamante (espessura de 0,5 mm, sem chanfro na superfície). Naquela época, também existia a fresa PDC do tipo "sistema de pastilha" Compax. A estrutura dessa fresa era a seguinte: a pastilha de metal duro Compax era soldada à broca, facilitando sua instalação no corpo de aço, o que proporcionava maior praticidade ao projetista da broca.
Em 1973, a GE testou sua primeira broca PDC em um poço na área de King Ranch, no sul do Texas. Durante o processo de perfuração de teste, constatou-se a existência de um problema de limpeza da broca. Três dentes falharam na junta brasada e outros dois quebraram juntamente com a parte de carboneto de tungstênio. Posteriormente, a empresa testou uma segunda broca na área de Hudson, no Colorado. Essa broca apresentava uma estrutura hidráulica aprimorada para solucionar o problema de limpeza. A broca obteve melhor desempenho em formações de arenito e xisto, com alta velocidade de perfuração. No entanto, ocorreram alguns desvios da trajetória planejada do poço durante a perfuração, e ainda houve uma pequena perda de pastilhas PDC devido à conexão brasada.
Em abril de 1974, uma terceira broca foi testada na área de San Juan, em Utah, EUA. Essa broca apresentava melhorias na estrutura dos dentes e no formato. Ela substituiu as brocas cônicas de corpo de aço no poço adjacente, mas o bocal se desprendeu e a broca foi danificada. Na época, acreditava-se que o incidente tivesse ocorrido próximo ao final da perfuração em uma formação rochosa dura, ou que o problema tivesse sido causado pela queda do bocal.
De 1974 a 1976, diversas empresas de brocas e empreendedores avaliaram várias melhorias no cortador PDC. Muitos problemas existentes foram alvo de pesquisa. Os resultados dessas pesquisas foram integrados organicamente aos dentes PDC Stratapax, lançados pela GE em dezembro de 1976.
A mudança de nome de Compax para Stratapax ajudou a eliminar a confusão na indústria de brocas entre brocas com compactos de carboneto de tungstênio e brocas Compax de diamante.
Em meados da década de 90, a tecnologia de chanfro em dentes de corte de PDC começou a ser amplamente utilizada, e a tecnologia de chanfro múltiplo foi patenteada em 1995. Se aplicada corretamente, a tecnologia de chanfro pode aumentar a resistência à fratura dos dentes de corte de PDC em até 100%.
Na década de 1980, tanto a GE Company (EUA) quanto a Sumitomo Company (Japão) estudaram a remoção do cobalto da superfície de trabalho dos dentes de brocas PDC para melhorar seu desempenho. No entanto, não obtiveram sucesso comercial. Posteriormente, a Hycalog (EUA) redesenvolveu e patenteou uma tecnologia que comprovou que, ao remover o material metálico dos espaços entre os grãos, a estabilidade térmica dos dentes de PDC aumenta significativamente, permitindo que a broca perfure melhor em formações rochosas mais duras e abrasivas. Essa tecnologia de remoção de cobalto melhora a resistência ao desgaste dos dentes de PDC em formações rochosas duras e altamente abrasivas, ampliando ainda mais a gama de aplicações das brocas PDC.
A partir de 2000, a aplicação de brocas PDC expandiu-se rapidamente. Formações que antes não podiam ser perfuradas com brocas PDC passaram gradualmente a ser perfuradas de forma econômica e confiável com esse tipo de broca.
Em 2004, no setor de brocas de perfuração, a receita de mercado das brocas PDC representava cerca de 50% e a profundidade de perfuração atingia quase 60%. Esse crescimento continua até hoje. Quase todas as brocas utilizadas atualmente em aplicações de perfuração na América do Norte são brocas PDC.
Em resumo, desde o seu lançamento na década de 70 e o seu crescimento inicial lento, as brocas PDC têm impulsionado gradualmente o desenvolvimento contínuo da indústria de brocas para exploração e perfuração de petróleo e gás. O impacto da tecnologia PDC na indústria de perfuração é enorme.
Novos participantes no mercado de dentes de corte PDC de alta qualidade, assim como as principais empresas de perfuração, continuam liderando a reforma e a inovação de materiais e processos de produção inovadores, para que o desempenho dos dentes de corte PDC e das brocas PDC possa ser continuamente aprimorado.
Data da publicação: 07/04/2023