Petróleos ultra-pesados

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Trabalho sobre petróleos ultra-pesados (não convencionais) no mundo, no Brasil e na faixa do Orinoco.

Contato: rtpsilva@aluno.ufabc.edu.br

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Petróleos ultra-pesados

  1. 1. Universidade Federal do ABCCentro de Engenharia, Modelagem e Ciências Sociais Aplicadas Fontes Não-Renováveis de Energia RODRIGO THIAGO PASSOS SILVA YURI DE LIMA BARBOSA PETRÓLEOS ULTRA-PESADOS Santo André/SP 24 de fevereiro de 2013
  2. 2. SUMÁRIO1 INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 22 PETRÓLEOS NÃO CONVENCIONAIS........................................................................ 3 2.1 Importância do estudo de petróleos não convencionais ............................................. 4 2.2 Petróleo não convencional no Mundo....................................................................... 63 PETRÓLEOS ULTRA-PESADOS ................................................................................. 7 3.1 Conceituação ........................................................................................................... 7 3.2 Areias betuminosas do Canadá ................................................................................. 9 3.3 Petróleo venezuelano ............................................................................................... 9 3.4 Petróleo ultra-pesado em outras localizações .......................................................... 134 EXTRAÇÃO E PRODUÇÃO DE PETRÓLEOS ULTRA-PESADOS .......................... 14 4.1 Métodos de recuperação terciária ........................................................................... 15 4.1.1 Injeção de vapor.............................................................................................. 15 4.1.2 Adição de diluentes de hidrocarbonetos leves ................................................. 15 4.1.3 Emulsificação ................................................................................................. 16 4.1.4 Escoamento Anular ......................................................................................... 16 4.2 Extração e Produção .............................................................................................. 175 REFINO DE PETRÓLEOS ULTRA-PESADOS .......................................................... 206 CONSIDERAÇÕES FINAIS ........................................................................................ 227 REFERÊNCIAS ........................................................................................................... 23
  3. 3. 21 INTRODUÇÃO O petróleo é a fonte de energia cuja importância geopolítica é digna de maior destaque.Constitui base da economia mundial e pode ser transportado a longas distâncias com relativafacilidade. [1] O petróleo representa aproximadamente 33% da demanda mundial de energia primária(Tabela 1) [2]. No Brasil, ele representa 38,6% da oferta interna de energia [7].Tabela 1 - Fontes primárias de energia e sua demanda mundial percentual Fonte de Energia Percentual em 2008 Carvão 27% Petróleo 33% Gás Natural 21,1% Nuclear 5,8% Hídrica 2,2% Biomassa e lixo 9,2% Outras renováveis 0,72%Fonte: World Energy Outlook, IEA [2] Em 1956, M. King Hubbert desenvolveu um modelo que previa o comportamento daprodução de petróleo em 48 estados americanos e passou a ocupar um lugar de destaque nomundo do petróleo. Trata-se de um simples modelo de curva logística que descreve ciclo devida produtivo de reservas (figura 1) [3]. A teoria prevê um pico na produção de petróleo composterior redução, tendendo, com o passar dos tempos, ao fim do petróleo nos EstadosUnidos. O modelo é utilizado também para as reservas mundiais de petróleo. Para os críticos, o modelo de Hubbert representa o pessimismo pois ainda há muitasáreas a serem exploradas e novos reservatórios a serem descoberto, além do desenvolvimentode novos processos tecnológicos para a produção de petróleo [3].
  4. 4. 3 Figura 1 – Curva de Hubbert – original de 1956. Fonte: [3] Alguns advogam que a oferta de petróleo convencional atingirá seu pico entre 2020 e2030. Este ano pode sofrer consideráveis variações devido à descoberta de novas jazidas e ànão-exploração de determinadas áreas [8]. Considerando o possível fim do petróleo convencional e o aumento da produçãomundial de petróleo, que em 2011, era igual a 83,6 milhões de barris/dia (+1,33% em relaçãoao ano anterior) [4] far-se-ão necessárias, no futuro, descoberta de novas reservas ou aexploração de petróleos não convencionais. Entre estes, está o petróleo ultra-pesado, objeto deestudo desse trabalho.2 PETRÓLEOS NÃO CONVENCIONAIS Petróleo no estado líquido é uma substância oleosa, inflamável, menos densa que a água,com cheiro característico e cor variando entre o negro e o castanho-claro. É constituídobasicamente por uma mistura de compostos orgânicos (hidrocarbonetos). Quando a misturapossui um maior percentual de moléculas pequenas, seu estado físico é gasoso – comumentechamado gás natural – quando há maior percentual de moléculas maiores, seu estado físico éo líquido, nas condições normais de temperatura e pressão [5]. Diferentemente do petróleo convencional, definido anteriormente, não há definiçãouniversalmente aceita para o petróleo nãoconvencional. De modo geral, ele definido comoqualquer fonte de petróleo que requer tecnologias de produção significativamente diferentesdas utilizadas nos principais reservatórios explorados. Entretanto, essa é uma definição
  5. 5. 4imprecisa e dependente do tempo, pois no futuro esses petróleos podem ser facilmenteextraídos e tornarem-se os “convencionais”. Alguns especialistas usam uma definição com base no grau API (American PetroleumInstitute). Segundo essa, todos os óleos com grau API abaixo de 20 (ou seja, densidade maiorque 0,934 g/cm³) são considerados não convencionais. Apesar de ser precisa a definiçãoapresenta muitas discordâncias, pois há óleos bastante profundos na costa brasileira, extraídoutilizando-se técnicas convencionais [2]. Para a produção do World Energy Outlook [2] foram considerados petróleos nãoconvencionais: a) betume e petróleo ultra-pesado das areais betuminosas canadenses; b) petróleo ultra-pesado na faixa do Orinoco na Venezuela; c) petróleo obtido de querogênio contido em xistos petrolíferos; d) petróleo obtido a partir de carvão por meio de tecnologias de fusão de carvão; e) petróleo obtido a partir do gás natural por meio de tecnologias liquefação de gás. O betume e óleos ultra-pesados de outras localidades do mundo são desprezadosdevido a quantidade pouco significativa.2.1 Importância do estudo de petróleos não convencionais A qualidade do petróleo mundial tem se deteriorado muito nos últimos anos. Aprodução de matéria prima de boa qualidade (leve e com baixo teor de enxofre) temdiminuído enquanto a demanda por produtos derivados médios e leves (gasolina e diesel) temaumentando. Assim, a indústria petrolífera, mais especificamente a indústria petroquímicaprecisa investir na qualidade do refino para atender as demandas atuais [8]. A figura 2 apresenta a evolução do grau API e do teor de enxofre no óleo processadonas refinarias americanas. Observa-se que ela vem se tornando cada vez mais pesada e commaior teor de enxofre.
  6. 6. 5 Figura 2 – Evolução da qualidade das cargas processadas nas refinarias americanas Fonte: [8] Tais características do óleo tornam necessárias refinarias que possam processarpetróleos pesados a fim de gerar produtos leves e médios, além de unidades de tratamento quepermitam reduzir o nível de enxofre [8]. Do ponto de vista geopolítico, a implementação de técnicas de extração e refino depetróleos não convencionais reduz a dependência do petróleo do Oriente Médio, que como seobserva na Tabela 2, representa a maior parcela do óleo utilizado no mundo.Tabela 2 – Distribuição geográfica das reservas provadas e da produção de petróleo em 2007 Produção (Mil Reservas Provadas Região % % Barris Diários) (Bilhões de barris) América do 6499,1 9,1 % 69,3 5,6 % NorteAmérica Central 9796,1 13,7 % 111,2 9,0 % e do SulEuropa e Eurásia 16317 22,8 % 143,7 11,6 % Oriente Médio 22495 31,5 % 755,3 61,0 % África 9065,7 12,7 % 117,5 9,5 % Ásia-Pacífico 7309,2 10,2 % 40,8 3,3 % Total 71482 100 % 1237,8 100 %Fonte: [12]
  7. 7. 62.2 Petróleo não convencional no Mundo O gráfico da figura 3 apresenta a distribuição dos recursos petrolíferos mundiais. Figura 3 – Distribuição dos recursos petrolíferos mundiais Fonte: [6] Em todo o mundo, a América do Sul é o continente que possui a maior reserva depetróleo pesado, cerca de 66% dos recursos conhecidos encontram-se na faixa do Orinoco, naVenezuela. De acordo com a projeção do Departamento de Energia dos Estados Unidos e daInternacional Energy Agency, nota-se, que a partir de 2010 é crescente a oferta de petróleonão convencional (figuras 4 e 5), confirmando a tendência de diminuição do grau API. Nesteaumento destacam-se os óleos do Canadá e da Venezuela. Figura 4 – Projeção da produção de petróleo até 2025 Fonte: [8]
  8. 8. 7 Figura 5 – Projeção da produção de petróleo mundial Fonte: [8]3 PETRÓLEOS ULTRA-PESADOS3.1 Conceituação De acordo com as propriedades físicas do petróleo ele pode ser classificado como: leve,médio, pesado e ultra-pesado. O parâmetro que determina esta propriedade é conhecido comograu API e é calculado por (1), onde é a densidade específica do petróleo a 15,6°C. (1) Os petróleos são classificados conforme a Tabela 3. Pode-se dizer, então, que petróleos ultra-pesados são, de modo geral, óleos cujo grauAPI é igual ou inferior a 10. Pela composição do petróleo pode-se classifica-lo como [5]: a) classe paranífica (75% ou mais de parafinas); b) classe parafínico-naftênica (50-70% parafinas, >20% de naftênicos); c) classe naftênica (>70% de naftênicos); d) classe aromática intermediária (>50% de hidrocarbonetos e aromáticos); e) classe aromático-naftênica (>35% de naftênicos); f) classe aromático-asfáltica (>35% de asfaltenos e resinas). Os petróleos ultra-pesados, em geral, estão classificados na última classe. São óleosoriundos de um processo de biodegradação avançada em que ocorreria a reunião de
  9. 9. 8monocicloalcenos e oxidação. Compreende principalmente óleos pesados e viscosos. O teorde asfaltenos e resinas é grande. O teor de enxofre varia de 1 a 9% em casos extremos. Para comparação, o petróleo encontrado na Bacia de Campos (RJ) apresenta teor deresinas e asfaltenos entre 5 e 15% e teor de enxofre menor de 1%. Esse óleo está naclassificação parafínico-naftênica.Tabela 4 – Classificação do Petróleo por Grau API sugerido por algumas(uns) instituições/setores da indústriapetrolífera Grau API Óleo leve Óleo médio Óleo pesado Óleo ultra-pesadoAlberta ≥ 34 25-34 10-25 ≤ 10Government/CanadáU.S. Department of ≥ 35,1 25-35,1 10-25 ≤ 10EnergyOPEP ≥ 32 26-32 10,5-26 ≤ 10,5Petrobras Offshore ≥ 32 19-32 14-19 ≤ 14Petrobras Onshore ≥ 32 18-32 13-18 ≤ 13ANP/Brasil ≥ 31,1 22,3-31,1 12-22,3 ≤ 12Fonte: [6] A Tabela 4 apresenta as principais características do petróleo ultra-pesadocomparativamente ao pesado e ao betume.Tabela 4 – Algumas características de petróleos pesados, ultra-pesados e betumes Petróleo pesado Petróleo ultra-pesado Betume Densidade (°API) 10-20 < 10 < 10 Viscosidade (cp) 100-10000 100 -10000 > 10.000 Enxofre (% peso) < 0,5 0,5-3,0 >3,0Fonte: [8]
  10. 10. 93.2 Areias betuminosas do Canadá Areias betuminosas são ocorrências naturais de misturas viscosas de areia ou argila,água e uma substância extremamente pesada chamada betume. O Betume não fluirá a não serque seja aquecido ou diluído. O betume pode ser separado da areia e processado para a fabricação de derivados depetróleo, como a gasolina. O betume é um líquido altamente viscoso ou um semi-sólido depetróleo. Pode ser encontrado em depósitos nacionais ou pode ser um produto refinado. [9] Em Alberta, no Canadá (figura 6) onde se encontra as maiores reservas de areiasbetuminosas, há aproximadamente 1,7 trilhões de barris de petróleo, destes, acredita-se que173 bilhões de barris são recuperáveis. [9] Em 2008, mais de 40% do petróleo cru produzido ebetume no Canadá foi proveniente dos depósitos naturais de betume em Alberta. Figura 6 – Localização dos depósitos de areias betuminosas no Canadá Fonte: [10]3.3 Petróleo venezuelano De 2009 para 2010 a Venezuela surgiu como a nação com a maior reserva de petróleodo mundo, representando cerca de 18% do total. Sua reserva é de 296,5 bilhões de barris. Apesar de imensa reserva, a produção venezuelana de petróleo é pequena, igual a 2,72milhões de barris por dia (cerca de 3% da produção mundial), produção pouco superior abrasileira que é de 2,193 milhões de barris por dia [4]. A figura 7 mostra a expectativa deprodução de petróleo da Venezuela por tipo.
  11. 11. 10 Figura 7 – Projeção de produção de petróleo por tipo Fonte: [2] Parte significativa do petróleo venezuelano está localizado na faixa do Orinoco (fig. 8)e este é classificado como ultra-pesado. É o segundo maior depósito de petróleo ultra-pesadodo mundo, atrás apenas das areias betuminosas do Canadá. O recurso está depositado emprofundidades de 500 a 1000 metros e é um óleo menos viscoso que o Canadense. A taxa derecuperação desses poços é inferior a 5% quando é vertical e entre 10 a 15% quando éhorizontal multilateral. Taxas mais altas requerem tecnologias de extração. Figura 8 – Localização da faixa do Orinoco Fonte: [10]
  12. 12. 11 Segundo o U.S. Geological Survay (USGS) há cerca de 500 bilhões de barrisrecuperáveis na região do Orinoco, entretanto não deu qualquer estimativa de viabilidadeeconômica. Segundo a empresa nacional Petróleos de Venezuela (PDVSA) havia em 2010133 bilhões de barris de reservas certificadas apesar do periódico Oil & Gas Journal relatarapenas 60 bilhões. Tal petróleo poderia ser estratégico no mundo atual, que demanda muito por peloóleo, para compensar a produção lenta do petróleo em areias canadenses, adiados porpreocupações ambientais [2]. O petróleo no Orinoco começou a ser explorado nos anos 2000, com vários projetoscontribuindo para a produção total chegar a 700 mil barris por dia em 2005. Dois terços daprodução eram provenientes de exploração vertical ou horizontal multilateral e o resto cominjeção de vapor. A capacidade se manteve próximo desse nível, mas reduziu paraaproximadamente 400 mil barris/dia em 2009. Vários novos projetos foram anunciados e,juntos, podem adicionar 2,3 milhões de barris/dia na capacidade de produção até 2017. ATabela 5 mostra os projetos petrolíferos da Venezuela. Há poucas informações sobre custos. Acredita-se que os cursos serão similares àexploração no Canadá (30 a 40 mil dólares por barril/dia de capacidade). Espera-se,entretanto, que novos projetos possam custar cerca de um terço menos que no Canadá, ouseja, de 20 a 27 mil dólares por barril/dia de capacidade.
  13. 13. 12Tabela 5 – Projetos de petróleo ultra-pesado na faixa do Orinoco, Venezuela Capacidade Parceiros Início da Nome do Projeto Status (mil Estrangeiros operação barris/dia)PetroAnzoategui Nenhum (100% Produzindo 120 -(PetroZuata) PDVSA) Total (30%)/ StatoilPetrocedeno (Zuata) Produzindo 200 - (10%)Petropiar (Hamaca) Chevron (30%) Produzindo 190 -Petromonagas (Cierro BP (17%) Produzindo 110 -Negro)Sinovensa CNPC Produzindo 80 - Total produzido 700Junin 2 Petrovietnam Anunciado 200 2012Junin 5 ENI Anunciado 240 2013 Repsol /India/Carabobo 1 Anunciado 480 2015 Petronas Chevron / Inpex /Carabobo 3 Mitsubishi / Anunciado 400 2015 SuelopetrolJunin 4 CNPC Anunciado 400 2017Junin 6 Russian companies Anunciado 450 2017(Petromiranda) EmJunin 10 Total / Statoil 200 - negociação Total proposto 2370 Total produzido + proposto 3070PDVSA – Petróleo de Venezuela, S.A. – Estatal petrolífera da Venezuela (deve possuir pelomenos 51% da participação em projetos petrolíferos no país) [8]Fonte: [2] A Internacional Energy Agency coloca no mesmo patamar de preços os óleos ultra-produndos com o petróleo das areias betuminosas, como se observa na figura 9.
  14. 14. 13 Figura 9 – Custo de Produção do Petróleo: A disponibilidade de recursos em função do preço Fonte: [12]3.4 Petróleo ultra-pesado em outras localizações Nos Estados Unidos, há depósitos semelhantes aos Canadenses, embora muitomenores, na região de Utah (aproximadamente 16 bilhões de barris de petróleo). Congo,Madagascar e outros países tem pequenos depósitos de areias betuminosas, entretanto, poucosignificativas no panorama mundial do petróleo. Na Russia há cerca de 350 bilhões de barristecnicamente recuperáveis de óleo extra-pesado e betume. Estes são grandes e encontram-sena Sibéria Oriental e são pouco conhecidos e de difícil exploração. O Cazaquistão apresentacerca de 200 bilhões de barris de petróleo ultra-pesados recuperáveis. A China também possuireservatórios a serem explorados, cerca de 3 bilhões de barris recuperáveis [2]. Em 2008, teve início a operação de extração de petróleo ultra-pesado no Brasil, comcapacidade de 15 mil barris por dia. É extraído off-shore com o uso de uma plataforma FPSO(sistema flutuante de produção, armazenamento e transferência de petróleo). O poço(reservatório de Siri) está localizado no campo de Badejo, na bacia de Campos (RJ).O óleo extraído é de 12,8 graus API [11]. O poço está localizado a uma profundidade de 95metros e a 80 quilômetros da costa [13]. Apesar de ser classificado como ultra-pesado pelaPetrobrás, seria considerado apenas pesado pela OPEP e pelo US Department of Energy.
  15. 15. 14 A existência do óleo no reservatório de Siri é conhecida desde 1975, mas eraconsiderada inviável economicamente devido a vazão de petróleo muito baixa. Novastecnologias, como a contrução de um poço com dois quilômetros de trecho horizontal e ainstalação de uma bomba centrífuga submarina submersa de alta potência, permitiram aexploração do recurso. A plataforma será também um laboratório para o desenvolvimento de outros camposmarítimos de óleos extrapesados, como Marlim Leste, Albacora Leste, Papa-Terra eMaromba, todos na bacia de Campos [13]. A figura 10 mostra a distribuição geográfica dos óleos ultra-pesados. Figura 10 – Distribuição dos petróleos ultra-pesados no mundo (desconsidera areias betuminosas). Fonte: [12]4 EXTRAÇÃO E PRODUÇÃO DE PETRÓLEOS ULTRA-PESADOS A tecnologia de produção de petróleo pesado e ultra-pesado vem se desenvolvendo deforma acelerada. Isto acontece porque as empresas vêm encontrando cada vez maisdificuldade para encontrar campos de óleo leve. Assim, as empresas se lançaram em umgrande esforço de inovação tecnológica com duas orientações básicas: melhora da taxa derecuperação dos óleos pesados através de tecnologias de recuperação terciária;desenvolvimento de tecnologias para aumento do grau de API do petróleo produzido, atravésde diluição com condensados e tecnologias de conversão no caso de petróleo ultra-pesado.
  16. 16. 15 O valor das reservas recuperáveis é determinado pela tecnologia disponível derecuperação. Atualmente, esta tecnologia disponível permite uma recuperação máxima porvolta de 15% [20]. Tendo em vista o alto custo para a produção deste tipo de petróleo, além do seu baixovalor de mercado, devido à geração de poucos derivados nobres, a extração dos petróleospesados e ultra-pesados é feita atualmente pela redução da viscosidade através da diluiçãocom outras substâncias, da formação de emulsões óleo em água, do aumento da temperatura(injeção de vapor) ou da redução do atrito entre a tubulação e o óleo pesado através da adiçãode substâncias que diminuem o atrito dentro do oleoduto ou o desenvolvimento de diferentestipos de fluxo, como por exemplo o anular [21].4.1 Métodos de recuperação terciária A seguir serão descritos métodos de recuperação terciária para petróleo pesado e ultra-pesado.4.1.1 Injeção de vapor Uma forma de recuperar o petróleo ultra-pesado é através da injeção de vapor em umpoço injetor. É um método que trabalha ao nível do reservatório, no escoamento dos fluidosno meio poroso e não é fornecido energia no fundo do poço. A força motriz é a pressãonatural do reservatório. O fornecimento de calor diminui a viscosidade para o escoamento dosfluidos no meio poroso e na tubulação de produção [14].4.1.2 Adição de diluentes de hidrocarbonetos leves O objetivo desse tratamento é diminuir a viscosidade do líquido na tubulaçãomisturando-no com hidrocarbonetos de menor viscosidade e densidade. Assim, consegue-sereduzir problemas de quebra de haste de bombeio mecânico, aumentar a velocidade demovimento da coluna da haste de bombeio e aumentar a eficiência das bombas centrífugasporque decresce o torque aumentando a velocidade de rotação. Essa técnica está caindo emdesuso pelo seu alto custo [14].
  17. 17. 164.1.3 Emulsificação A maioria dos petróleos pesados porduzidos são na forma de emulsão, mas de água eóleo. A tecnologia de emulsão no fim do do poço reduz a viscosidade. Segundo testes emlaboratório, adicionando-se água em óleo em difirentes quantidades e agitando, consegue-seemulsões de água em óleo. Mas, adicionando emulsificadores com concentrações entre 1 a4% consegue-se emulsão de óleo em água. Os emulsionadores são produtos comerciais sobpatentes, que podem ser classificados como surfactantes iônicos, surfactantes não iônicos esurfactantes com cáustica. Quando se procura formar a emulsão, podem acontecer diferentes tipos de misturas:emulsão óleo e água; gotas de óleo rodeadas de filme de água contínua; emulsão viscosa deágua em óleo. A emulsão tem que ser reversível com um tratamento térmico de superfície. Alémdisso, recorre-se a desemulsionantes para melhorar os resultados. Por isso, é importanteprocurar surfactantes que não impliquem problemas na desidratação de superfície logo apóssua elevação [14].4.1.4 Escoamento Anular O escoamento anular é uma técnica que consiste na injeção de água juntamente com oóleo na tubulação, a dadas proporções de velocidades, de tal forma a se estabelecer um padrãode escoamento onde a água se mantém em contato com a parede do duto. Aperfeiçoando esta técnica, substitui-se água por uma solução de tensoativos, vistoque apresenta como vantagens uma maior lubrificação das paredes da tubulação pela água,atua como agente antioxidante, uma vez que os agentes tensoativos criam uma barreiraisolante entre o fluido escoante e as paredes da tubulação. Tensoativos são moléculas que apresentam na sua estrutura duas característicasopostas e interligadas, uma cabeça polar (hidrofílica) e uma cauda apolar (hidrofóbica). Afigura 11 mostra a representação de uma molécula tensoativa.
  18. 18. 17 Figura 11 - Representação de uma molécula tensoativa Esta configuração permite a adsorção da molécula nas interfaces líquido-líquido,líquido-gás e sólido-líquido, além da formação de aglomerados moleculares, conhecidoscomo micelas, quando a sua interface está saturada. Na presença de água e óleo orientam-sena interface com o grupo polar voltado para a fase aquosa e o grupo apolar para a fase oleosa,formando um filme molecular. Assim, aplicando os tensoativo no transporte deste óleo, tanto na configuração anularcomo na forma emulsionada, diminui a perda de carga por atrito e, assim, os gastosenergéticos, aumentando a produção. Devido ao crescente aumento da demanda do petróleo e a escassez de reservas deóleos leves, novas pesquisas com relação ao transporte de óleos pesados e extra-pesados estãosendo realizadas, com o intuito de buscar alternativas mais baratas e eficientes paratransportar estes óleos. O escoamento multifásico do tipo anular, onde é formado um filme deágua contendo tensoativos diminuindo a perda de carga por atrito é bastante promissor, tendoem vista que se consumiria uma menor quantidade de energia, permitindo um considerávelaumento da produtividade com uma diminuição dos custos de produção [21].4.2 Extração e Produção Os reservatórios de óleos pesados e ultra-pesados são tipicamente estreitos e poucoconsolidades, o que implica na produção de areia, com profundidade de 300 a 600 metros. Na produção de óleo pesado e ultra-pesado existem incovenientes adicionais tais comoa produção de areias e as altas pressões que deve vencer o sistema de elevação artificial. Alémda pressão da coluna hidrostática existem grandes perdas por atrito no escoamento, devido àsaltas viscosidades [14].
  19. 19. 18 Na extração offshore de petróleos pesado e ultra-pesado, a escolha do tipo de métodode elevação artificial torna-se de grande importância para o projeto em função da maiordificuldade em se elevar este tipo de petróleo. A escolha do melhor método de elevação artificial para um campo de petróleodepende de vários fatores, sendo estes os principais: número de poços, diâmetro dorevestimento, produção de areia, razão gás-líquido, vazão, profundidade do reservatório,viscosidade dos fluidos, mecanismo de produção do reservatório, disponibilidade de energia,acesso aos poços, distância dos poços às plataformas de produção, equipamento disponível,pessoal treinado, investimento, custo operacional, segurança, entre outros. Nas indústrias petrolíferas que fazem a exploração de campos offshore, os doismétodos de elevação artificial mais empregados são o Gas Lift e o Bombeio Centrífugosubmerso (BCS). O Gas Lift é um método de elevação artificial no qual se utiliza a energia contida emgás comprimido para elevar fluidos (óleo e/ou água) de um nível mais baixo para um maisalto. O gás é utilizado para gaseificar (gas-lift contínuo) ou deslocar (gas-lift intermitente) acoluna de fluido, diminuindo o gradiente de pressão vertical, e, portanto, diminuindo apressão de fluxo no fundo do poço. O BCS é um tipo de bombeio em que a energia é transmitida para a bomba por umcabo elétrico. A energia elétrica é transformada em energia mecânica por um motor, o qualestá diretamente conectado à bomba centrífuga. Esta transmite a energia ao fluido sob a formade pressão elevando-o para a superfície [21]. O Gas Lift tem como principais atrativos sua confiabilidade e flexibilidade diante dealterações nas condições operacionais. Porém, o Gas Lift não é indicado para o manuseio depetróleos muito viscosos. Para o caso de petróelo sem capa de gás é um sistema nãoeconômico e ineficiente em tubulações horizontais. Além disso, é pouca a disponibilidade degás no campo, já que os óleos pesados e ultra-pesados costumas ter baixa relação gás-óleo.Entretanto, é um método conveniente quando o reservatório tem capa de gás considerável. Os requisitos básicos da bomba estão associados à resistência à abrasão de areia e aaltas temperaturas, já que no fundo do poço a temperatura aumenta segundo o gradientegeotérmico. O funcionamento da BCS implica em alta geração de calor, que contribui para aredução da viscosidade. Uma desvantagem da BCS é a cavitação, que acontece quando opetróleo tem gás. O Bombeio Mecânico com Haste (BMH) é o método mais utilizado na produção deóleo pesado de campos terrestres. É um sistema que pode ser utilizado em qualquer poço. É o
  20. 20. 19método mais tradicional e por isso tem mais pequisa, mais variedade de projetos e mais testesdesenvolvidos para que qualquer outro sistema de elevação artificial. Pode ser instalado até4500 metros de profundidade e fornece grandes vazões. É um sistema sem limitações detemperatura, apresenta boa flexibilidade de operação e de baixo custo de investimento eoperacional. Suas desvantagens são sua baixa eficiência, maior ainda na presença de gásdissolvido e problemas com a presença de areia. Ainda assim, para o petróleo pesado, atendência é subistituir o BMH já que apresenta muitos problemas: curta vida últil doequipamento, alto consumo de energia, unidade de bombeio sobrecarregadas e altas tensãonas hastes devivo à alta viscosidade causando frequentes falhas. Segundo as experiências no campo Boscam e Orinoco da Venezuela, em poços queproduziam petróleo de 6 a 16 ºAPI com bombeio mecânico passou-se a utilizar bombas BCS.As bombas foram capazes de produzir vazões máximas próximas das teóricas, semnecessidade de injeção de diluentes e/ou surfactantes. A Bomba de Cavidades Progressivas (BCP) tem bons atributos para a elevação depetróleo pesados, pois seu projeto funcional facilita o manuseio de fluidos viscoso, comgrande concentração de areia e com altas proporções de gás livre, com baixo custo deinvestimento e operação [14]. De modo geral, nos campos marítimos de petróleo pesado e ultra-pesado, existemdesafios adicionais, como: a) elevação artificial em poços altamente desviados; b) tratamento do petróleo no espaço confinado de uma plataforma ou navio; c) transporte do petróleo por tubulações através do meio ambiente frio do oceano; d) sistemas de inicio e restauração após de uma parada. Outro problema referente ao processamento de petróleos pesados e ultra-pesados éque, ao serem extraídos, vêm com muita água. Isso acaba causando problemas à área de exploração e produção, pois as plataformasprecisam dispor de equipamentos de separação água/óleo muito maiores, o tempo detratamento aumenta e há necessidade de uso de produtos químicos específicos, encarecendo oprojeto. Uma solução que está sendo analisada é a possibilidade da construção de uma grandeplanta de separação água/óleo em terra, à beira-mar, que receberia os petróleos já semi-tratados das plataformas, concluindo o processo de retirada de água, para posterior envio doóleo bruto às refinarias. A água então, depois de tratada, seria descartada no mar, viaemissário submarino. A vantagem desta solução para o refino está no fato de que o óleo bruto
  21. 21. 20chegaria às unidades de processamento dentro dos limites especificados para a presença deágua e sal [8].5 REFINO DE PETRÓLEOS ULTRA-PESADOS O refino do petróleo ultra-pesado é prejudicado pela maior presença de impurezascomparado a petróleos leves, como sedimentos, água e sais provenientes do processo deprodução daquele petróleo. Essas substâncias podem causar problemas na refinarias, comocorrosão de equipamentos, bloqueio de unidades trocadoras de calor e efeitos adversos naqualidade do produto final. O sedimento contido no petróleo pode possuir mineraisinorgânicos provenientes da produção ou perfuração, podendo causar danos em tanques eoleodutos usados para o transporte do óleo. Juntamente com o sal, estes constituintes podemaumentar a corrosão e alterar a qualidade dos produtos finais [15]. A figura 12 mostra orendimento no refino de petróleos leves e pesados. Figura 12 - Qualidade do petróleo e seus Rendimentos Fonte: [16] Outro aspecto que prejudica o refino de petróleos ultra-pesados é a presença de ácidos,principalmente os ácidos naftênicos, já que são encontrados predominantemente em óleosimaturos, biodegenerados, e em óleos pesados. Por exemplo, as fontes de óleo cru na Américado Sul, incluindo o petróleo brasileiro, estão entre os mais ácidos do mundo. Tal acidez é
  22. 22. 21responsabilizada por causar muitas dificuldades, na utilização desta matéria prima, nasrefinarias e no aproveitamento de seus resíduos [17]. O refino do petróleo envolve principalmente a separação das moléculas por seuspontos de ebulição, obtendo-se por destilação e processos subsequentes os produtosmostrados na figura 13. Figura 13 - Esquema simplificado do refino de petróleo e seus produtos Fonte: [6] No geral, quanto maior a viscosidade do óleo, maior seu teor de enxofre, à exceção deóleos ácidos. A presença de enxofre em certo petróleo é um fator que o desvaloriza, já que noseu processamento, há a contaminação dos catalisadores da refinaria e, quando queimados naforma de combustíveis, contribui para a poluição atmosférica formando óxidos de enxofre.
  23. 23. 22Petróleos com alto teor de enxofre (proporção de enxofre superior a 1,5%) são denominadosazedos. Óleos com baixa participação do elemento em sua estrutura (menos de 0,5%), poroutro lado, são ditos doces. Frações mais pesadas, como a nafta pesada ou o diesel de coqueamento, concentramcompostos sulfurosos predominantemente menos reativos que, ao serem removidos em buscado atendimento de especificações de qualidade, adicionam custos operacionais ao refino, podereduzir a qualidade dos derivados e o rendimento em produtos nobres [16] Estas restrições forçam a indústria do petróleo a investir em unidades de refino maiscomplexas que possam processar petróleos pesados e gerar produtos leves e médios eunidades de tratamento que permitam reduzir o teor de enxofre dos derivados produzidos eestabilizar os derivados leves e médios produzidos [18] Os processos de refino atualmente em atividade nas refinarias não permitem a operaçãode óleos pesados e ultra-pesados, de forma que estes são misturados a óleos leves para seuprocessamento. Este procedimento, por exemplo, leva à dependência do Brasil em importaçãode petróleo, assim como a não completa valoração do óleo encontrado no país [19].Atualmente, a Petrobras importa não só derivados, mas também óleo leve que é misturado aoóleo pesado nacional para processamento em suas unidades [8].6 CONSIDERAÇÕES FINAIS O petróleo ultra-pesado, entre os demais petróleos não convencionais, é um dos quepossuem maior potencial de exploração e de manutenção da matriz energética baseada empetróleo no mundo. Isso se justifica, sobretudo, pelas técnicas, de modo geral, não seremmuito diferentes das utilizadas para o petróleo convencional. Certamente, apesar do estado da arte estar razoavelmente desenvolvido, são necessáriosmais estudos para o desenvolvimento de técnicas mais eficientes de extração e refino dopetróleo ultra-pesado, sobretudo para reduzir os custos e tornar esse tipo de óleo um recursocom maior valor agregado.
  24. 24. 237 REFERÊNCIAS[1] BRASIL. Petróleo e Derivados. Disponível em: <http://www.brasil.gov.br/sobre/economia/energia/petroleo-gas-natural-e-derivados/petroleo-e-derivados/>. Acesso em: 23 fev. 2013[2] INTERNACIONAL ENERGY AGENCY. World Energy Outlook.2010[3] FERREIRA, D. Curva de Hubbert: uma análise das reservas brasileiras de petróleo.Dissertação (Mestrado em Energia). Universidade de São Paulo, São Paulo, 2005. Disponívelem: <http://www.dnc.gov.br/CapitalHumano/Arquivos/PRH04/Denilson-Ferreira_PRH04_USP_M.pdf>. Acesso em: 23 fev. 2013.[4] AGÊNCIA NACIONAL DO PETRÓLEO, GÁS NATURAL E BIOCOMBUSTÍVEIS(BRASIL). Anuário estatístico brasileiro do petróleo, gás natural e biocombustíveis: 2012.Rio de Janeiro, ANP, 2008.[5] THOMAS, J. E. (org). Fundamentos de engenharia de petróleo. Rio de Janeiro:Interciência: PETROBRAS, 2004. 2 ed.[6] ARIZA, O. J. C. Avaliação da técnica de craqueamento térmico de resíduos pesados eultra-pesados de petróleo utilizando radiação laser. Dissertação (Mestrado em EngenhariaQuímica). Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2008.[7] EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA. Balanço Energético Nacional 2012 – Anobase 2011: Síntese do relatório final. Rio de Janeiro: EPE, 2012.[8] TAVARES, M. E. E. Análise do Refino no Brasil: Estado e perspectivas – uma análise“cross-section”. Tese (Doutorado em Ciências em Planejamento Energético). UniversidadeFederal do Rio de Janeiro, RJ, 2005.[9] ALBERTA. Alberta’s Oil Sands: Oportunity. Balance. Disponível em:<http://www.environment.alberta.ca/documents/Oil_Sands_Opportunity_Balance.pdf>.Acesso em: 23 fev. 2013.
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