Petroleo e gas natural - IEE - modulo II

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PETRÓLEO E GÁS NATURAL
Módulo II
(Dia 01)
IEE-USP
Março/2015
Prof. Estanislau Luczynski
MÓDULO II
Petróleo Não Convencional
Módulo II
Roteiro
• Módulo II – Petróleo Não Convencional:
• O que é ?
• Petróleo extrapesado.
• Areias betuminosas.
O QUE É (SÃO)?
DIVERSAS 
CONOTAÇÕES
PETRÓLEO
CONVENCIONAL
Perfuração 
vertical
PETRÓLEO
NÃO 
CONVENCIONAL
Outra que não a 
perfuração 
vertical
P.ex.: Perfuração 
horizontal
PETRÓLEO
NÃO CONVENCIONAL
RECURSO 
NÃO CONVENCIONAL
Entre 1960 e 1970
Recursos em águas profundas que 
necessitavam de novas tecnologias
Densidade dos recursos 
Localização dos recursos
Baixo teor com extração difícil
Emissão de carbono acima do 
desejável 
(Com novas tecnologias)
Dinâmica
(mutável ao longo do tempo)
400m
Não 
Convencional
(hoje)
Convencional 
(amanhã)
PORÉM...
CLASSIFICAÇÃO
Tecnologia
(extração e produção)
Composição química
Viscosidade
Densidade
Economia
Volume
Frequência
Duração da produção
Petróleo ou Gás Natural
Não Convencional
Conjunto de Situações 
Válidas em Qualquer 
Tempo
SÍNTESE
Hidrocarbonetos com 
Propriedades Químicas 
Semelhantes
Reservatórios com Baixa 
Permeabilidade
Petróleo ou Gás Natural
PORTANTO O PETRÓLEO NÃO 
CONVENCIONAL PODE PERTENCER A 
UMA DAS TRÊS CATEGORIAS...
• Categoria I:
• Material quimicamente semelhante ao petróleo, extraído por aquecimento in
situ folhelho pirobetuminoso.
• Categoria II:
• Material (betume) extraído das areias betuminosas.
• Categoria III:
• Petróleos com densidade baixa (pouco fluxo) em reservatórios de baixa
permeabilidade recuperação por técnicas termais (NETL, 2010).
• Para efeitos práticos, a tecnologia pode ser entendida como
o limite entre petróleo convencional e não convencional:
• Petróleo convencional é aquele que é extraído por técnicas
tradicionais.
• Os não convencionais só podem ser produzidos por outras
técnicas que não envolvam: o bombeamento em estado natural,
um poço normal e tampouco aquecimento ou diluição (Gordon,
2012; AAPG, 2012).
DOE/USA
Localização 
Imprecisa
Volume 
Desconhecido
Tecnologia de 
Acesso 
Indisponível
Antieconômico
Difícil Manuseio 
Industrial
Petróleos Não 
Convencionais
Dificuldades de 
Extração
- Localização
- Profundidade
- Formação 
Geológica
- Novas Tecnologias
Investimento ou 
Economia
- Dependem das 
Novas Tecnologias
- Diminuição do 
Petróleo 
Convencional
Desenvolvimento 
ou Acesso
- Dificuldades de 
Acesso
- Dados 
Subestimados
- Restrições 
Técnicas à Produção
Fonte: Andreev & Roberts (2012).
PETRÓLEOS NÃO CONVENCIONAIS
P
ET
R
Ó
LE
O
S
N
Ã
O
 C
O
N
V
EN
C
IO
A
IS
Produção mais 
custosa.
Maior distribuição 
espacial.
Menor eficiência 
energética.
Maior emissão de 
CO2.
Mais impurezas.
ABORDAGEM
Quando há dificuldade em se provar a existência
de hidrocarbonetos a uma área restrita ou armadilha
ou ainda os reservatórios se espalham por uma
grande área, porém em baixa concentração.
Fonte: Noel (2011).
NPC (2011)
Areias Betuminosas
Petróleo em Estratos de Baixa 
Permeabilidade
(tight oil ou oil shale)
Petróleo de Folhelho 
Pirobetuminoso
(shale oil)
Petróleos
Não Convencionais
IDÉIA 
GENERALIZADA
Não 
Convencionais
Óleos Pesados
(nem sempre !!!)
Extra pesados
Também são Não 
Convencionais
Tight Oil
Shale Oil
(óleos leves)
PETRÓLEOS DE TRANSIÇÃO
PETRÓLEOS DE 
TRANSIÇÃO
Sem Fluxo em 
Condições de 
Reservatório
Composição 
Convencional
Produzidos com 
Tecnologias 
Emergentes
Extração Difícil
AVANÇO TECNOLÓGICO
Petróleo de Transição
Petróleo Convencional
PETRÓLEO DE TRANSIÇÃO
Óleo em Folhelho Extraído 
por Fraturamento
Óleo > 1.500 m de lâmina 
d’água
Ultra deep oil
Extrapesados Semissólidos
(areias betuminosas)
Folhelho Pirobetuminoso
(oil shale)
Combustíveis Líquidos 
Derivados do Carvão ???
Transição até Convencional
Evolução da Tecnologia de 
Extração
Fonte: Gordon (2012).
• Às vezes, os petróleos de transição também são denominados de
petróleos extremos, devido as dificuldades de extração ou se tratar
de fronteiras ainda com vistas à exploração.
• Porém, o termo não é unânime, pois em inglês (extreme oil) é o
mesmo nome de uma empresa de petróleo.
• Portanto...
DESENVOLVIMENTO DOS PETRÓLEOS DE 
TRANSIÇÃO (OU DOS NÃO CONVENCIONAIS)
• Incentivo à extração das ocorrências gasosas
também consideradas como não convencionais, caso
do gás em folhelho.
DITO ISTO...
Convencionais De Transição Não Convencionais
Petróleo bruto Óleos pesados Óleos extrapesados
Líquidos de gás natural Óleos ultra profundos Betumes naturais
Condensados Óleo de folhelho Óleo de folhelho pirobetuminoso
PETRÓLEOS COM BASE NA EVOLUÇÃO DA TECNOLOGIA DE EXTRAÇÃO
Fonte: Gordon (2012).
**Óleo de folhelho pirobetuminoso= querogênio.
Diferenças entre Petróleos...
Como Estabelecer?
SALAMEH (2012)
Grau oAPI
Taxa de Recuperação
Produtividade
Fatores Ambientais
Energia Gasta na Produção
Petróleos Convencionais
X
Petróleos Não Convencionais 
Fator Convencional Não Convencional
oAPI 22 a 45 7 a 8
Fator de recuperação (FR) 34% 5% a 10%
% Produtividade 100 bbl/d 05 bbl a 10 bbl/d
Emissões GHG 64 kg/bbl 75 kg/bbl
Pressão de reservatório Sim Não
Diluentes Não Sim
% Fluxo Livre Viscoso e semissólido
Custos de produção US$ 01 a 10/bbl US$ 40/bbl a US$ 60/bbl
Classificação Bruto Não
Fonte: Salameh (2012).
DIFERENÇAS ENTRE PETRÓLEOS CONVENCIONAIS E NÃO CONVENCIONAIS
• As diferenças entre petróleos convencionais são mais comumente
estabelecidas com base em dois parâmetros:
• 1) Grau oAPI.
• Padrão universalmente aceito em termos comerciais.
• Todavia, esse parâmetro por si só, ao ignorar os aspectos tecnológicos e as outras
propriedades físico-químicas envolvidas, pode contribuir para aumentar a superposição
de definições.
• 2) Viscosidade.
• A viscosidade está diretamente ligada à fluidez do petróleo em reservatório.
Dependendo do grau de viscosidade, pode ser necessário e emprego de técnicas de
recuperação termal.
Fonte: Salameh (2012).
oAPI Bbl
(quantidade)
Bbl
(equivalente)
Não convencional 7 a 8 01 -
Convencional (pesado) ≤22 - 0,33
Convencional (médio) 22 a 31 - 0,25
Convencional (light or sweet) 31 a 45 - 0,20
Faixas de Densidade para Diferentes Tipos de Petróleo
Importante!!!
• A alta viscosidade é comum aos óleos não convencionais.
Contudo, às vezes a viscosidade pode estar em parâmetros
adequados de fluidez, porém o reservatório possui baixa
permeabilidade e a extração só é possível por faturamento.
• As limitações na aplicação da viscosidade como único critério
reside nos óleos pesados. Petróleos nessa faixa podem ser
convencionais, em termos de composição, contudo não
convencionais em termos de tecnologia empregada na extração.
O Mais Adequado é uma Associação
oAPI + Viscosidade (cP)
Fonte: Cander, 2012.
Viscosidade entre Petróleos
cP (25oC) oAPI
Água 1,0 10
Betume 5.000 a 1.000 000 4 a 10
Óleo pesado 100 a 5.000 10 a 20
Black oil 2 a 100 20 a 45
Óleo volátil 0,25 a 2 30 a 55
Gás natural < 0,25 -
Dominado o Grau oAPI, Vamos a
Definição do Petróleo Pesado.
Antes, Outro Triângulo...
NOVAS FRONTEIRAS EXPLORATÓRIAS PARA O PETRÓLEO
Petróleo fácil de extrair (onshore)
Petróleo em águas rosas (onshore)
Petróleo pesado, onshore. Areias betuminosas
Petróleo em águas ultra profundas
Petróleo no círculo polar
Folhelho pirobetuminoso
Extração mais lenta, difícil e cara.
Maior emissão de CO2.
• Petróleo pesado:
• O termo petróleo pesado é aplicado rotineiramente aos óleos com
viscosidade elevada e de baixa densidade (menor oAPI) quando
comparado ao petróleo convencional.
• Contudo ainda se trata de uma visão generalista, pois o termo pesado
está associado às condições de reservatório, em que os óleos mostram
uma viscosidade elevada e, portanto, menor mobilidade em relação aos
óleos convencionais.
• A classificação dos óleos pesados se torna possível a partir de suas
propriedades físico-químicas elementares:
• Viscosidade elevada.
• Baixa densidade.
• Ambasdiretamente ligadas às possibilidades de recuperação, porém
dentro de parâmetros restritos capazes de diferenciá-los de outros
petróleos com propriedades semelhantes.
•Contudo, a viscosidade passa a ser a propriedade mais
importante, pois está diretamente ligada às
possibilidades de recuperação, métodos de extração e
transporte, além de ser dependente da temperatura
(Meyer & de Witt Jr., 1990).
•Um mesmo petróleo pode ter viscosidades diferentes
entre o reservatório e a superfície.
•De modo geral, quanto mais viscoso o óleo, menor a
fluidez e, para a extração, pode ser necessário algum
processo que diminua a viscosidade em condições de
reservatório.
•As alterações de fluidez se dão à viscosidade de 300
centipoise (cP).
• > 300 cP = Marcadamente pesados e com menor fluidez.
• < 300 cP = Considerados leves e com maior fluidez
(Cornelius, 1987).
• A faixa de viscosidade está diretamente ligada aos métodos
de recuperação termal normalmente utilizados para esses
petróleos:
• > 100 cP, início da recuperação termal, pois já não é mais possível
o bombeamento a frio.
• ≈ 10.000 cP, a recuperação termal já não é mais efetiva (Meyer &
de Witt Jr., 1990).
• Não obstante, os limites estabelecidos pela viscosidade e densidade, há,
também, um conjunto de outras características que são atribuídas aos
óleos pesados:
• a) Ocorrem em profundidades entre 300 m e 1.200 m.
• b) Podem ser explorados in situ.
• c) Apresentam baixa proporção de moléculas parafínicas e naftênicas leves (voláteis
presentes nos óleos leves).
• d) Cerca de 50% ou mais de compostos aromáticos, e registram a presença de
asfaltenos, nitrogênio, enxofre e oxigênio.
E o Petróleo Extra Pesado?
•Petróleo extra pesado:
• Óleos extra pesados apresentam propriedades físicas
(como viscosidade elevada e quase solidez) e composição
química (grandes concentrações de enxofre e de metais
como níquel e vanádio) que os levam a ser considerados
como petróleos não convencionais (NPC, 2011).
• De modo geral, petróleos extra pesados mostram três características
comuns (NPC, 2011):
• 1) A viscosidade elevada confere ao óleo o comportamento de quase solidez em
temperatura ambiente e o fluxo em condições de reservatório é lento, a ponto de as
taxas de produção serem menores que para os óleos leves.
• 2) A densidade é muito próxima e, às vezes, excede a da água.
• 3) Não podem ser produzidos, transportados ou refinados por métodos
convencionais. Em geral, o emprego das técnicas termais auxilia a recuperação.
Contudo, as possibilidades de aplicação variam de reservatório para reservatório.
Importante!!!
Fonte: Meyer & Athanasi, 2003.
Viscosidade (cP) Densidade (oAPI)
Pesado < 10.000 10o a 20o
Extra pesado >100 e < 10.000 < 10o
Petróleos Pesados x Extra Pesados
**Sem permeabilidade. O reservatório é a rocha fonte. A extração se dá por mineração.
Fonte: Cupic, 2003**; Paskiewicz, 2012; AMEC*
oAPI cP Condição
Médio - - 18 - 25 - - 10 - 100 Móvel
Pesado < 25 < 22* - 10 - 100 100 - 10.000* - Móvel
Extra pesado < 20 < 10* 7 - 20 100 - 10.000 100 - 10.000* 100 - 10.000 Móvel
Betume 7 - 12 < 10* 7 - 12 > 10.000 10.000 - 10.000.000* > 10.000 Imóvel
Folhelho P. - - - - - - Imóvel**
Petróleo: Viscosidade e Mobilidade em Condições de Reservatório
Fonte: BP (2011).
cP Semelhante ao
Betume 10.000 000 a 100. 000 00 Doce de leite
Extra pesado 10.000 a 10. 000 000 Melaço ou ketchup
Pesado 1.000 a 10.000 Mel
Viscoso 100 Xarope de melaço
Leve 1 a 10 Óleo de milho
Mobilidade Comparativa dos Petróleos
Exemplos de Extra Pesados:
Areias Betuminosas e Betumes 
Naturais
• Areias Betuminosas:
• Existem cerca de 70 ocorrências registradas no Mundo. As mais conhecidas
(produtoras) são:
• Athabasca (Canadá).
• Venezuela (Parte norte do Orinoco).
• La Brea (Califórnia).
• O óleo extraído das areias betuminosas (syncrude) possui grau oAPI 10.
oAPI
Petróleos leves > 30
Maioria dos petróleos 25
Condensados > 40
Ultra pesados ≈13
Areias betuminosas (syncrude) 10
Água 10
Não fluem (antieconômicos) < 10
Comparação entre Diferentes Densidades
• Alguns autores (Meyer et al., 2007) também denominam esses óleos
de betumes naturais, pois compartilham com os óleos extra pesados
a origem, i.,e ambos são produtos a partir da alteração dos petróleos
convencionais, além de outras características, como:
• A viscosidade elevada e densidade baixa, reflexos do baixo grau oAPI.
• Teor acima de 50% em asfaltenos (compostos mais pesados e de maior ponto
de ebulição).
• Hidrocarbonetos com heteroátomos (átomos diferentes do carbono e
hidrogênio).
• Para o Serviço Geológico dos EUA (USGS), a praxe é
representar no mesmo mapa os recursos de areias
betuminosas e betume natural.
• Atualmente, areias betuminosas (oil sands ou tar sands ou
bituminous sands) se aplica apenas aos recursos canadenses.
Ocorrências semelhantes são denominadas de betumes
naturais (mapa da Shell, a seguir).
Ocorrências de Petróleo 
Extra Pesado
Origem das Areias Betuminosas
Lembram do Conceito de Migração? 
Vamos Precisar Agora!!!
Pensando...Pensando...Pensando...
(arquivo corrompido...)
Importância das Areias Betuminosas
Continente Bbbl
América do Norte 2.573,3
Ásia 76,3
América do Sul 50,5
Europa 20,5
África 1,1
Oriente Médio -
Sudoeste da Ásia -
Total (Tbbl) 2.772
Reservas Provadas e Não Provadas de Areias Betuminosas
Petróleo Pesado Betume Natural
Região Fator de recuperação Tecnicamente recuperável
(BBO)
Fator de recuperação Tecnicamente recuperável
(BBO)
América do Norte 0,19 35,3 0,32 530,9
América do Sul 0,13 265,7 0,09 0,1
África 0,18 7,2 0,10 43,0
Europa 0,15 4,9 0,14 0,2
Oriente Médio 0,12 78,2 0,10 0,0
Ásia 0,14 29,6 0,16 42,8
Rússia 0,13 13,4 0,13 33,7*
Mundo - 434,3 - 650,7
Distribuição de Petróleo Pesado e Betume Natural Tecnicamente Recuperável em Bilhões de Barris de Óleo (BBO).
Fonte: Meyer & Attanasi (2003).
* Existem 212, 4 Bbbl de betume natural in place em pequenos depósitos e na Sibéria.
Comparação entre as Reservas
Canadenses de Areias Betuminosas e o
Restante do Mundo (incluindo óleos
pesados).
SE AINDA NÃO 
ESTÁ CLARO...
Extra pesados 
e betumes 
naturais têm
Viscosidade 
elevada e baixa 
densidade.
Então, são 
sinônimos ou 
correlatos?
Não é bem 
assim...
*Em condições de reservatório.
Fonte: Danyluk, et al., (1984) apud Schenk et al., (2006).
oAPI Viscosidade (cP)*
Betumes naturais < 10 >10.000
Extra pesados <10 < 10.000
Pesados 10 a 20 100 a 10.000
Diferenças entre Betumes Naturais, Extra Pesados e Pesados
COMO DIFERENCIAR?
MODO PRÁTICO
Pesado
Com fase gasosa
Extra pesado
Com fase gasosa
Areias betuminosas 
betumes naturais
Sem fase gasosa
IMPORTÂNCIA
Maior volume em relação ao petróleo 
convencional
1 Tbbl
Convencional recuperáveis
5,4 Tbbl
Pes + ext pes + a bet + bet nat
Recuperáveis
Pesados
Extra pesados
Areias betuminosas
Betumes naturais
-Petróleos leves ≈ 40%
gasolina.
-Petróleos pesados 15%
de gasolina.
Principais Projetos
Província de Alberta, Athabasca Tar Sands (Canadá)
Investimento US$ 5 a 10 B, antes do primeiro barril
Cinturão do Norte do Rio Orinoco - Venezuela
Meio Ambiente
Mineração de Areias Betuminosas - Canadá
Mineração de Areias Betuminosas
Antes e Depois
(Alberta/Canadá)
Formação de Paisagem Lunar
- 01 bbl de areias betuminosas consome 6 bbl
de água, i.e., 159 l de óleo consomem 954 l
de água.
- 1000 cf de gás natural.
- 30% de benzeno.
• Referências:
• ANDREEV & ROBERTS, 2012. Unconventional Oil and Gas Resources: new challenge for industry, great oppotunities for 
YP’s.
• CANDER, H. 2012. What are Unconventional Resources? A Simple Definition Using Viscosity and Permability. AAPG.
• CORNELIUS, C.D. 1987. Classification of Natural Bitumen: a physical and chemical approach. AAPG
• CUPIC, F. 2003. Extra Heavy Oil and Bitumen: Impact of Tecnologies on the Recovery Factor. TOTAL. 
• DEFFEYES, K.S. 2005. Beyond Oil: the view from Hubbert’s peak. Hill and Wang, New York.
• GORDON, D. 2012.Understanding Unconventional Oil. The Carnegie Papers.
• MEYER, R.F.; ATHANASI, M.D. 2003. Heavy Oil and Natural Bitumen: strategic petroleum resources. USGS.
• MEYER, R.F. & de WITT, Jr, W.. 1990. Definition and World Resources of Natural Bitumen. USGS.
• NETL, 2010. Unconventional Fossil Energy: domestic resources, opportunities and technology applications. National
Technology Energy Laboratory.
• NOEL, M.D. 2011. The Promise of Unconventional Oil. Edgeworth Economics.
• NPC, 2011. Unconventional Oil. National Petroleum Council.
• PASKIEWICZ, L. 2012. Extra Heavy Oils in the World Energy Supply. TOTAL.
• SALAMEH, M.G. 2012. The Potential of Unconventional Oil Resources: between expediency and reality. International
Association for Energy Economics.
• SCHENKE, C.J. et al., 2006. Natural Bitumen Resources of the United States. USGS.
SÍNTESE
• Pesados, extra pesados, betumes naturais e areias
betuminosas são não convencionais devido:
• Tecnologia de acesso.
• Viscosidade.
• Densidade.
• Custos maiores.
• Baixo rendimento.
• Porém...
• Um petróleo não convencional depende da transição
tecnológica.
• Não convencional hoje, amanhã convencional.
• Nem todo pesado ou extra pesado é não convencional:
• Brasil (pesado).
• Venezuela (extra pesado).
• Canadá (extra pesado).
Tecnologia consolidada, segundo
a realidade econômica.