Apresentação

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Água de Produção
Júlio César Pereira
Sumário
∗ O que a água conata?
∗ O que está sendo produzido junto com a água?
∗ Processamento primário.
∗ Etapas do descarte de água produzida.
∗ Problemas associados a água.
∗ Questões ambientais.
O que é água conata?
∗ O processo de geração da rocha sedimentar 
geralmente está associado a água.
∗ Durante a deposição, os grãos estão cercados por 
água.
∗ Os maiores representantes desse processo são os 
turbiditos.
O que é água conata?
∗ Outras rochas são desagregadas, retrabalhadas e 
depositadas em ambiente marinho.
∗ Bons representantes dessas rochas são os 
carbonatos.
O que é água conata?
Site: www.caminhosgeologicos.rj.gov.br
O que é água conata?
∗ Durante o processo de acumulação de óleo a água é 
expulsa do meio poroso, porém uma certa 
quantidade fica aderida aos grãos.
∗ Essa água é chamada de conata, inata ou irredutível.
O que é água conata?
Gás
Óleo
Água
O que é água conata?
∗ A composição química essa água está associada a 
composição do oceano primitivo, modificado pela 
interações com a rocha.
∗ TODAS as águas de reservatórios diferentes possuem 
composições químicas diferentes.
O que está sendo produzido com 
a água?
∗ Geralmente incluem:
1 – minerais dissolvidos associados a formação produtora;
2 – constituintes oleosos dissolvidos e dispersos;
3 – produtos químicos empregados durante o processo de 
produção (desemulsificante, antiespumante);
4 – sólidos (produto de corrosão, bactérias e asfaltenos);
5 – gases dissolvidos.
O que está sendo produzido com 
a água?
∗ A água produzida é o maior subproduto na produção de óleo e 
gás.
∗ Reservatórios de gás tendem a produzir menor volume de água, 
porém com altas concentrações de contaminantes organicos.
∗ Reservatórios de óleo tendem a produzir maiores volumes de 
água.
∗ O volume de água produzida aumenta com o tempo, podendo 
chegar a mais de 10 vezes o volume de óleo produzido.
O que está sendo produzido com 
a água?
Teor de metais pesados presentes na água produzida 
e na água do mar.
O que está sendo produzido com 
a água?
Teor de compostos orgânicos presentes nas águas 
produzidas.
O que está sendo produzido com 
a água?
∗ Além dos compostos naturais, uma grande variedade de 
produtos químicos é adicionada durante o processo de 
produção.
∗ Os principais são:
1 – inibidores de incrustação;
2 – biocidas;
3 – desemulsificantes;
4 – aditivos para tratamento da água (coagulantes e floculantes);
5 – inibidores de deposição de parafinas e asfaltenos;
6 – antiespumantes.
O que está sendo produzido com 
a água?
Concentração de alguns produtos químicos presentes 
na água produzida.
O que está sendo produzido com 
a água?
∗ A água de formação é rica em íons que podem 
interagir para formar sais.
∗ Esse processo e favorecido quando o reservatório 
possui injeção de água, pois há um grande risco de 
reações com o sulfato.
O que está sendo produzido com 
a água?
Constituintes (mg/L) Valores de referência ÁGUA DO MAR
Na+ 30000 - 65000 11500
K+ 100 - 450 226
Mg2+ 300 - 800 1390
Ca2+ 800 - 7000 504
Sr2+ 200 - 600 9
Ba2+ 40 - 70 1
SO4
2- 0 - 50 2834
Br- 0 - 250 -
B4O7
2- - 26
HCO3
- 20 - 400 150
Cl- 30000 - 150000 21300
pH (25 °C) 6.5 – 7.5 8.0
Processamento Primário
TRATAMENTO DO 
ÓLEO
SEPARAÇÃO 
PRIMÁRIA SEPARAÇÃO 
ATMOSFÉRICA
POÇOS
MANIFOLD DE 
PRODUÇÃO
BOMBA DE 
ÓLEO
OLEODUTO
GASODUTO
MONOBÓIA OU OFF 
LOADING
GAS LIFTDEPURAÇÃO
DESSULFURIZAÇÃO
COMPRESSOR DE 
GÁS
DESIDRATAÇÃO
HIDROCICLONE
FLOTAÇÃO DESCARTE
BOMBA DE 
ÁGUA
REINJEÇÃO
COMPRESSOR 
BOOSTER
UNIDADE DE PROCESSAMENTO PRIMÁRIOCOLETA DA 
PRODUÇÃO
TRANSFERÊNCIA
NOÇÕES DE PROCESSAMENTO PRIMÁRIO DE PETRÓLEO
1. Separação do óleo, do gás e da água livre
2. Tratamento do óleo
3. Tratamento e compressão do gás
4. Tratamento da água para reinjeção ou descarte
SEPARAÇÃO DO ÓLEO, DO GÁS E DA ÁGUA LIVRE
∗ Separação bifásica
∗ Separação trifásica
SEPARADOR BIFÁSICO
Esquema ilustrativo de um separador bifásico
SEPARADOR TRIFÁSICO
Esquema ilustrativo de um separador trifásico
Acessórios internos do vaso separador 
Defletor de entrada tipo placa plana e calota esférica
Defletor centrífugo
Pratos quebra-espuma
Placas quebra-ondas
Quebra-vórtice: (a) tubo perfurado, (b) plataforma e (c) cruzeta
Extrator de névoa: (a) telas de arame (wire-mesh), (b) aletas (TP Vane) e 
(c) placas cilíndricas
Sander jet (jatos espalhadores de areia)
Acessórios externos do vaso separador
Acessórios de controle
a) Malha de Controle de Pressão (saída de gás):
Sensor/transmissor de pressão (PT);
Controlador e indicador de pressão (PIC);
Válvula de controle de pressão (PCV).
b) Malha de Controle de Nível (saída de óleo):
Sensor/transmissor de nível de óleo (LT);
Controlador e indicador de nível (LIC);
Válvula de controle de nível (LCV).
c) Malha de Controle de Nível de Interface (saída de água):
Sensor/transmissor de nível de interface (LT);
Controlador e indicador de nível de interface óleo/água (LIC);
Válvula de controle de nível de interface (LCV). 
Válvula globo de controle de pressão e de nível
Acessórios de medição
Medição de gás
O método mais comum de medição de gás é o que utiliza a 
placa de orifício como elemento primário de medição. 
Medição de óleo e de água
O tipo de medidor normalmente utilizado para a medição de 
óleo e de água é o medidor de deslocamento positivo. 
Dispositivos de alívio de pressão: (a) PSV e (b) Disco de Ruptura
TRATAMENTO DO ÓLEO
∗ Água produzida: um dos contaminantes mais indesejados na 
produção de petróleo (contém sais, microorganismos, gases 
dissolvidos e material em suspensão).
∗ Teores limites para as refinarias:
∗ – Água: 1% bsw (relação entre o volume de água e sedimentos e 
o volume de emulsão).
∗ – Sal: 285 mg/l (miligramas de sais dissolvidos por litro de 
petróleo).
∗ Grande parte dessa água é separada por decantação (água livre) 
no separador de produção.
∗ O restante permanece em forma de emulsão - tratadores
TRATAMENTO DA ÁGUA PARA REINJEÇÃO OU DESCARTE
A injeção de água produzida envolve uma série de desafios em 
virtude de suas características:
∗ Presença de óleo;
∗ Alto teor de sólidos;
∗ Alta salinidade;
∗ Presença de gases corrosivos (H2S, CO2);
∗ Presença de sais incrustantes;
∗ Presença de O2 em virtude de contaminação pelo oxigênio 
atmosférico em vasos que operam a pressão atmosférica e selos 
de bomba;
∗ Presença de produtos químicos (desemulsificante, antiincrustante, 
inibidor de corrosão, etc) utilizados no processo de tratamento de 
petróleo.
TRATAMENTO DA ÁGUA PARA REINJEÇÃO OU DESCARTE
.
Água oleosa dos 
separadores e 
tratadores
Gás para o 
queimador
Vaso 
desgaseificador
Separadores 
água-óleo 
(hidrociclones e 
flotadores)
Vaso de óleo 
recuperado
Retorno de óleo 
para o processo
Tubo de 
despejo
TRATAMENTO DA ÁGUA PARA REINJEÇÃO OU DESCARTE
∗ Os equipamentos mais utilizados atualmente para o 
tratamento da água a ser descartada ou reinjetada no 
reservatório são os hidrociclones e os flotadores.
∗ Os hidrociclones utilizam a energia centrífuga para a 
separação dos fluidos e operam, em muitos casos, em 
conjunto com os flotadores.
∗ A flotação recupera o resíduo de óleo presente na água 
oleosa por meio de separação gravitacional, normalmente 
com a introdução de gás no efluente a ser tratado (gás 
induzido ou gás dissolvido).
Hidrociclone
Vaso hidrociclone
CONJUNTO DE HIDROCICLONES
.
Hidrociclone
Vantagens dos hidrociclones
• Pequeno tamanho e baixo peso se comparado a um separador de 
placas água-óleo, dimensionado para a mesma capacidade.
• Tempo de residência de poucos segundos;
• Ideal para FPSO’s e SS’s por não sofrerem influência provocada 
pelo balanço desses sistemas;
• Pode ser instalado na posição horizontal ou vertical;
• Não apresenta partes móveis;
• Necessita de pouca manutenção;
• Necessita de pouco acompanhamento operacional;
• Tolera flutuação navazão.
Desvantagens dos hidrociclones
• Só remove uma parte do óleo emulsionado, não atingindo os 
valores exigidos pela legislação (< 20 mg/L) somente com 
a sua utilização;
• Facilita a deposição de sais incrustantes nas paredes dos 
liners, devendo-se aumentar a injeção de produtos anti-
incrustantes em sistemas com potencial de geração de sais 
incrustantes.
FLOTAÇÃO
∗ PROCESSO DE SEPARAÇÃO POR FLOTAÇÃO
O processo de flotação de emulsões está baseado na 
ocorrência de contato entre as bolhas de gás e as gotas de 
óleo.
Como as fases gás e óleo são menos densas do que a água, 
ambas tenderão a ascender naturalmente.
Contudo, como a densidade do gás é muito menor do que a 
densidade do óleo, é de se esperar que as bolhas ascendem 
com uma velocidade maior do que as gotas de óleo.
Esta diferença possibilita a ocorrência do contato (choque) 
bolha-gota.
FLOTAÇÃO
PRINCIPAIS PROCESSOS DE FLOTAÇÃO
∗ Flotação por gás induzido (FGI)
-> gás introduzido através de tubulação, contendo na sua 
extremidade um acessório para a dispersão do gás
∗ Flotação por gás dissolvido (FGD)
-> previamente saturado com gás sob pressão
Modelo de um flotador vertical a gás induzido
.
Saída de gás
Entrada de 
água oleosa
Saída de água
Saída de óleo
Ponto de alimentação de gás
Tubo distribuidor de gás
Recheio
Vertedouro de 
óleo
Câmara de óleo
Gota de óleo
Bolha de gás
Modelo de um flotador vertical a gás dissolvido
.
Saída de gás
Entrada de 
água oleosa
Saída de água
Saída de óleo
Compressor
Recirculação de 
gás
Recheio
Vertedouro de 
óleo
Câmara de óleo
Gás
Gás
Água oleosa com gás 
dissolvido
Gás
Gota de óleo
Bolha de gás
Comparação entre os processos FGI e FGD
Gás induzido Gás dissolvido
Tamanho das bolhas de gás geradas maior menor
Energia interna e turbulência gerada maior menor
Eficiência menor maior
Custo de instalação e operação menor maior
Água para reinjeção
∗ Óleo
∗ Sólidos em suspensão (tamponamento dos poros do reservatório)
∗ Bactérias geradoras de corrosão, principalmente as redutoras de sulfato 
(corrosão e desenvolvimento de colônias de bactérias nas tubulações dos 
poços de injeção e no reservatóro)
∗ Gases dissolvidos geradores de corrosão, geralmente gás carbônico e gás 
sulfídrico (corrosão nas tubulações dos poços de injeção)
∗ Sais incrustantes (obstruções nas tubulações dos poços, oriundas 
principalmente de incrustações de carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, 
sulfato de bário e sulfato de estrôncio.
∗ Filtração
∗ Biocidas (a bases de sais quaternários de amônio e glutaraldeído)
∗ Biodispersantes
∗ Inibidores de corrosão (a base de aminas)
∗ Inibidores de incrustação (polímeros)
Comparação tratamento água produzida e água do mar
Tratamento da água produzida
TOG
20 ppm para descarte, 40 ppm para reinjeção
FILTRO
- Filtro leito misto de antracito (carvão mineral) e granada (mineral)
- Filtro tipo cesto (500 micras)
PRODUTOS QUÍMICOS
- Biocida de choque (2 vezes por semana) – THPS a 75 %
- Biodispersante (contínuo) – evita formação de biofilme de bactérias para não aderir nas paredes de vasos e tubulações 
(quaternário de amônio a 50 %)
- Inibidores de corrosão (a base de aminas)
- Inibidores de incrustação (polímeros)
- A princípio a água produzida não contém oxigênio dissolvido, apenas adquire nas tubulações e equipamentos de superfície
Tratamento da água do mar
- A água do mar contém oxigênio dissolvido (processos corrosivos e incrustantes pela precipitação de ferro, gerando óxidos 
de ferro quando em presença de oxigênio dissolvido) 
- Desaeradora
- Sequestrante de oxigênio (bissulfito de sódio a 40 % e de amônio)
- Biocida de choque
- Biodispersante
PROBLEMAS OPERACIONAIS NOS SEPARADORES
∗ ESPUMA
∗ OBSTRUÇÃO POR PARAFINAS
∗ AREIA
∗ EMULSÕES
EMULSÃO
∗ Emulsão é a mistura de dois líquidos imiscíveis, formada de uma 
fase contínua e uma dispersa, separadas por uma película estável, 
constituída de agentes emulsificantes.
∗ A emulsão de água no óleo tem o óleo como fase contínua e a 
água como fase dispersa nele.
∗ Para se manter estável a emulsão necessita de tempo de 
residência, presença de agentes emulsificantes e algum tipo de 
agitação que favoreça a dispersão da fase descontínua.
EMULSÃO
EMULSÃO
∗ Para desestabilizar a emulsão, utiliza-se a ação de calor, 
eletricidade e produtos desemulsificantes.
∗ Que enfraquecem e rompem a película que circunda as 
gotículas de água.
∗ Rompendo a película, as gotículas de água se aproximam e 
se aglutinam (coalescência).
∗ Formando gotas maiores, ocorre a decantação dessa água 
(sedimentação gravitacional).
EMULSÃO
MECANISMOS DE QUEBRA DE EMULSÕES DE PETRÓLEO
∗ DESESTABILIZAÇÃO: quebra ou enfraquecimento do filme que 
circunda as gotículas, anulando o efeito do emulsificante.
∗ FLOCULAÇÃO: aglomeração de gotas em agregados irregulares, 
onde é possível reconhecer cada gota individualmente, que mesmo 
não coalescendo, podem sedimentar rapidamente (este fenômeno 
é reversível).
∗ COALESCÊNCIA: aglutinação de gotas, criando gotas maiores, 
onde as primeiras não são mais reconhecidas, e consequente 
decantação (este fenômeno é irreversível).
Diferença entre floculação e coalescência
EMULSÃO
∗ MECANISMOS DE QUEBRA DE EMULSÕES DE 
PETRÓLEO
TERMOQUÍMICO:
∗ Aquecimento e produtos químicos desemulsificantes
∗ Campos terrestres (tanques de lavagem e tratadores)
ELETROSTÁTICO:
∗ Aplicação de um campo elétrico de alta voltagem na 
emulsão
∗ Sistemas marítimos de produção (tratadores 
eletrostáticos, conhecidos também por 
desidratadores de óleo e dessalgadores)
TRATAMENTO ELETROSTÁTICO
∗ A aplicação de um campo elétrico de alta voltagem na emulsão (normalmente entre 
15.000 e 50.000V) induz polos de sinais contrários nas gotículas de água dispersas no 
óleo e cria uma força de atração entre elas, que vai provocar a coalescência.
∗ Campo elétrico contínuo: provoca a coalescência por eletroforese.
∗ Campo elétrico alternado: provoca a coalescência pelo mecanismo do dipolo induzido.
Emulsão
.
O vaso tratador de óleo
TRATADOR ELETROSTÁTICO HORIZONTAL
.
Incrustação inorgânica
∗ Água do mar rica em sulfato (2800 ppm).
∗ Água da formação pode ser rica em bário estrôncio e 
Cálcio.
∗ O fenômeno de incrustação pode ocorrer em águas 
de formação mesmo em reservatórios que não 
possuem injeção.
Incrustação inorgânica
Ba++ + SO4-- BaSO4 ( sulfato de bário)
Ca++ + SO4-- CaSO4( sulfato de cálcio)
Sr++ + SO4-- SrSO4 ( sulfato de estrôncio)
Sais de baixa
solubilidade
Água de 
formação
Água 
do mar+
Legislação Ambiental
∗ Meio Ambiente
∗ Lei n. 6.938, de 31 de agosto de 1981: “ o conjunto de 
condições, leis, influências e interações de ordem física, 
química e biológica, que permite, abriga e rege a vida em 
todas as suas formas”.
∗ Desta forma, o meio ambiente é considerado como “um 
patrimônio público a ser necessariamente assegurado e 
protegido, tendo em vista o uso coletivo”
Legislação Ambiental
∗ Poluição 
∗ Lei n. 6.938 apresenta um abrangente conceito de poluição,
“a degradação da qualidade ambiental resultante de
atividades que direta ou indiretamente: a) prejudiquem a
saúde, a segurança e o bem estar da população; b) criem
condições adversas às atividades de sociais e econômicas; c)
afetem desfavoravelmente a biota; d) afetem as condições
estéticas ou sanitárias do meio ambiente; e) lancem matérias
ou energia em desacordo com os padrões ambientais
estabelecidos”.
Legislação Ambiental
∗ Resolução Conama 357/05
∗ Esta Resolução dispõe sobre a classificação e diretrizes
ambientais para o enquadramento dos corpos de água
superficiais, bem como estabelece as condições e
padrões de lançamento de efluentes.
Legislação Ambiental
∗ Resolução Conama 357/05
∗ O parágrafo 4º desta resolução estabeleceque o
descarte contínuo de água de processo ou de
produção em plataformas marítimas de petróleo
será objeto de resolução específica, a ser publicada
no prazo máximo de um ano, a contar da data de
publicação desta Resolução, ressalvado o padrão
de lançamento de óleos e graxas a ser o definido
nos termos do art. 34, desta Resolução, até a
edição de resolução específica.
Legislação Ambiental
∗ Resolução Conama 357/05
∗ § 4º Condições de lançamento de efluentes:
∗ I - pH entre 5 a 9;
∗ II - temperatura: inferior a 40ºC, sendo que a variação de temperatura do corpo receptor não 
deverá exceder a 3ºC na zona de mistura;
∗ III - materiais sedimentáveis: até 1 mL/L em teste de 1 hora em cone Imhoff. Para o lançamento 
em lagos e lagoas, cuja velocidade de circulação seja praticamente nula, os materiais 
sedimentáveis deverão estar virtualmente ausentes;
∗ IV - regime de lançamento com vazão máxima de até 1,5 vezes a vazão média do período de 
atividade diária do agente poluidor, exceto nos casos permitidos pela autoridade competente;
∗ V - óleos e graxas:
∗ 1 - óleos minerais: até 20mg/L;
∗ 2- óleos vegetais e gorduras animais: até 50mg/L; e
∗ VI - ausência de materiais flutuantes. 
Legislação Ambiental
∗ Resolução Conama 393/07
∗ Dispõe sobre o descarte contínuo de água de
processo ou de produção em plataformas marítimas
de petróleo e gás natural, e dá outras providências.
Legislação Ambiental
∗ Resolução Conama 393/07
∗ Para efeitos desta resolução ÁGUA DE PROCESSO OU 
DE PRODUÇÃO OU ÁGUA PRODUZIDA: é a água 
normalmente produzida junto com o petróleo, 
doravante denominada “água produzida”;
Legislação Ambiental
∗ Resolução Conama 393/07
∗ O Art. 5o estabelece que o descarte de água 
produzida deverá obedecer à concentração média 
aritmética simples mensal de óleos e graxas de até 29 
mg/L, com valor máximo diário de 42 mg/L.
Obrigado