Petróleo_ história, prospecção, perfuração, refino, derivados, pré-sal

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06/11/12 Petróleo: história, prospecção, perfuração, refino, derivados, pré-sal
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Petróleo
Prof. Márcio M. Félix
História do petróleo
Origem
Prospecção
Perfuração
Tipos de petróleo 
Refino
Craqueamento ou pirólise
Alquilação
Derivados do petróleo
Pré-sal
Atividades
O petróleo é um líquido oleoso, cuja cor varia segundo a origem, oscilando do negro ao âmbar. É encontrado no subsolo, em profundidades variáveis
(podem haver acumulações tanto a poucos metros da superfície terrestre, quanto a mais de 3 mil metros de profundidade) e é muito rico em
hidrocarbonetos (HC).
Um pouco de História
Há muito, os antigos conheciam o petróleo e alguns de seus derivados, como o asfalto e o betume. Contudo, não se sabe exatamente quando eles
despertaram a atenção do homem. Na fase pré-histórica da utilização do petróleo, referências esparsas nos levam a crer que era conhecido do homem
há 4 mil anos a.C.
Foi descrito por Plínio em sua História Natural e, segundo Heródoto, grande historiador do século V a.C, Nabucodonosor usou o betume como material
de liga na construção dos célebres jardins suspensos da Babilônia.
De acordo com a Bíblia, foi usado na Torre de Babel e na Arca de Noé (Gênesis - cap. 6, V. 14) como asfalto, para sua impermeabilização. Além
disso, uma descoberta arqueológica, efetuada há alguns anos atrás, revelou indícios do emprego do asfalto, no século IV, como material de construção
de cidades.
Na Ásia Menor (Oriente Médio), onde se encontram atualmente as maiores jazidas petrolíferas do mundo, o imperador Alexandre, o Grande, da
Macedônia, numa de suas expedições observou, a presença de chamas surgidas do seio da terra e de uma fonte de combustível que chegava a formar
um lago.
Os egípcios utilizavam o petróleo para embalsamento de mortos ilustres e como elemento de liga nas suas seculares pirâmides, ao passo que os romanos
e gregos usavam-no para fins bélicos.
Muito antes da descoberta do Novo Mundo, os indígenas das Américas do Norte e Sul, serviam-se do petróleo ou de alguns de seus derivados naturais
para inúmeras aplicações - entre elas a pavimentação das estradas do império inca.
(Artigo extraído do "O mundo fabuloso do petróleo" editado pelo Serviço de Relações Públicas - Petróleo Brasileiro S.A.)
1. Origem:
Diversas teorias tentam explicar a origem do petróleo. Atualmente, a mais aceita entre os geólogos é a de que seja oriundo de substâncias de natureza
orgânica.
Com base na teoria orgânica da origem do petróleo, o mesmo deverá ser encontrado com maior probabilidade nas áreas em que, no decorrer de
diferentes eras geológicas, houve deposição de rochas sedimentares e acumulação de restos orgânicos.Fica então, praticamente excluída a possibilidade
da presença de petróleo nas rochas ígneas e metamórficas, porém, a confirmação só é possível com a perfuração.
2. A prospecção:
Antigamente, em certas regiões dos EUA, a presença de água era muito rara e na sua busca foi perfurado o primeiro poço de petróleo (1859). Mas foi
apenas na segunda metade do século XIX que o petróleo começou a ser aproveitado industrialmente em Tittusville pelo Coronel Edwin L. Drake. O
poço tinha a profundidade de 21 metros e foi perfurado por uma broca que perfurava pelo sistema de bate-estaca. Sua produção era de 19 barrís (3
metro cúbicos/dia). 
Uma das primeiras utilizações do petróleo foi como combustível, principalmente na iluminação, substituindo o óleo de baleia. 
Como era muito inflamável o petróleo passou a ser refinado em alambiques, obtendo-se assim, o querosene. 
Com a invenção dos motores de explosão e a diesel (1887), as frações do petróleo que eram desprezadas, passaram a ter novas aplicações. 
Hoje, a exploração do petróleo se processa em bases científicas. A Geologia utiliza-se de ciências auxiliares, como: estudo das rochas no tempo e no
espaço de sua origem; estudo dos microorganismos fósseis; estudo minucioso das rochas e mapeamento aéreo fotográfico, além dos métodos geofísicos
e geoquímicos. Mais atualmente, estes estudos são facilitados pelo emprego da computação eletrônica.
3. Perfuração:
O primeiro método de perfuração consistia em escavar a terra.Para alcançar maiores profundidades, o método mais rápido de perfuração é o rotativo. 
Em geral um poço é perfurado verticalmente. Pelo método rotativo, a coluna de perfuração, tendo na ponta uma broca, vai penetrando no solo. Em
determinados intervalos retiram-se amostras que vão sendo analisadas no decorrer da operação. Algumas vezes a perfuração é feita de maneira
direcional para debelar um incêncio ou controle de jorro de petróleo. 
A 4000 metros de profundidade, em camadas de rochas sedimentares, o poço sofre uma pressão de mais de 400 atmosferas (400 kg por cm2 ).Para
equilibrar a pressão interna com a externa é injetada no poço uma mistura especial de lama - argila e água - que vai sendo despejada à medida que a
sonda se aprofunda. 
A imagem de um poço jorrando explosivamente já é retrato do passado. 
Para os trabalhos de perfuração exploratória no mar,são empregadas unidades perfuradoras que podem ser do tipo submersíveis, auto-eleváveis (ambas
com apoio no fundo do mar), semi-submersíveis e flutuantes.
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com apoio no fundo do mar), semi-submersíveis e flutuantes.
4. Tipos de petróleo:
americano (EUA e BRASIL) parafínicos rico em hidrocarbonetos da série
dos alcanos*.
cáucaso (RUSSO) cicloparafínicos rico em hidrocarbonetos da série
dos ciclo-alcanos.
indonésia (BORNÉU) benzênicos rico em hidrocarbonetos da série
dos aromáticos.
5. Refino do petróleo:
A primeira etapa do refino, consiste na destilação fracionada que é feita na Unidade de Destilação Atmosférica, por onde passa todo o óleo cru a ser
refinado. O óleo préaquecido penetra na coluna ou torre de fracionamento que possui uma série de pratos. O petróleo aquecido sobe pela coluna e à
medida que vai passando pelos pratos sofre condensação, separando-se em diversas frações.
 
" fração " 
gás natural ....................................... 
gás engarrafado (GLP) ..................... 
solventes ......................................... 
gasolina .......................................... 
querosene ....................................... 
óleo diesel ...................................... 
óleo combustível ............................. 
óleo lubrificante .............................. 
parafina ......................................... 
asfalto ............... resíduo final.
"composição em hidrocarbonetos" 
metano e etano. 
propano e butano (gás de cozinha). 
C5H12 aC7H16 
.C6H14 aC10H22. (*) 
C10H22 aC15H32 .(*) 
C15H32 ..... (a cadeia vai aumentando de 
tamanho e vai crescendo a massa molecu- 
lar. Passando da fase gasosa para a sólida.) 
(*) varia de acordo com a refinaria.
6. Craqueamento ou pirólise (cracking) :
Como a produção de petróleo não crescia no mesmo ritmo do mercado consumidor, foram realizados estudos no sentido de melhor aproveitamento dos
resíduos, levando a indústria ao craqueamento térmico. 
Moléculas de C14 a C16 são aquecidas na presença de catalisadores (alumina Al2O3) e sofrem decomposição térmica, produzindo mais gasolina*
(faixa de C6H14 aC10H22 ).
* A gasolina é uma mistura de hidrocarbonetos da série dos alcanos ou parafinas, cuja composição química varia de acordo com a destilação
fracionada adotada pela refinaria.
A mistura pode ser de : C6H14 a C10 H22
C6H14a C12 H26
Costuma-se representar a gasolina pela fórmula: C8H18 (média entre os componentes da mistura). 
C15H32 querosene
(catalisador e
aquecimento) 
" alcanos " C6H14 C7H16
C8H18 C9H20 C10H22
C11H24 C12H26 C13H28
" alcenos " C9H18 C8H16 C7H14
C6H12 C5H10 C4H8 C3H6
C2H4 ( gás do craqueamento )
A produção da gasolina aumentou, apresentando ainda melhor qualidade.
7. Alquilação :
Moléculaspequenas de alcanos e alcenos (resultantes do craqueamento) se juntam, originando moléculas maiores, produzindo mais gasolina (processo
inverso do craqueamento). C4H10 + C4H8 -------> C8H18 C3H8+ C3H6 -------> C6H14 8. Índice de octanagem:
- gasolina de baixa octanagem (não resiste à compressão) sofre combustão prematura, pela simples compressão.
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- gasolina de alta octanagem (resiste à compresão) sofre combustão diante de uma faísca produzida pela vela do motor.
Teste de Laboratório Gasolina constituída apenas de " n.heptano " = índice de octanagem = zero. 
Gasolina constituída apenas de " isoctano " = índice de octanagem = 100 .
OBS.: Quando uma gasolina é referida como sendo de 70 octanos, significa que ela oferece uma resistência à compressão equivalente a uma mistura de:
30% de n.heptano + 70% de isoctano (testada em laboratório*)
TESTE DE LABORATÓRIO
Gasolina de 40 octanos: 60% de n.heptano + 40% de isoctano.
Gasolina de 80 octanos: 20% de n.heptano + 80% de isoctano. 
Obs.: quanto mais alto o índice de octanos, maior a resistência que a gasolina oferece à compressão..
A qualidade da gasolina é melhorada pela adição de substâncias denominadas "anti-detonantes".
O Brasil já utilizou o tetraetil-chumbo (chumbo-tetraetila) Pb(C2H 5)4 para melhorar a qualidade da gasolina. Atualmente, a gasolina é misturada com
álcool etílico (etanol ou álcool comum), o que melhora sua resistência à compressão.
O tetraetil-chumbo foi substituído por ser nocivo ao meio ambiente (emitia vapores de chumbo na atmosfera e o chumbo é altamento tóxico).
Derivados do petróleo
• Gás liqüefeito de petróleo (GLP) - consiste de uma fração composta por propano e butano, sendo armazenado em botijões e utilizado como gás de
cozinha.
• Gasolina - é um dos produtos de maior importância do petróleo, sendo um líquido inflamável e volátil. Consiste de uma mistura de isômeros de
hidrocarbonetos de C5 a C9, obtida primeiramente por destilação e por outros rocessos nas refinarias. Hoje em dia, com a finalidade de baratear e
aumentar a octanagem da gasolina, são adicionados outros produtos não derivados de petróleo à gasolina, como, por exemplo, o metanol e o etanol.
Uma curiosidade foi a introdução da gasolina na aviação, tendo início junto com o 14 Bis, avião inventado por Santos Dumont, no qual se utilizava um
motor de carro.
• Querosene - o querosene é uma fração intermediária entre a gasolina e o óleo diesel. Esse derivado é obtido da destilação fracionada do petróleo 
natura, com ponto de ebulição variando de 150 °C a 300 °C. O querosene não é mais o principal produto de utilização industrial, mas é largamente
utilizado como combustível de turbinas de avião a jato, tendo ainda aplicações como solvente. Tem como característica produzir queima isenta de odor 
fumaça.
• Óleo diesel - é um combustível empregado em motores diesel. É um líquido mais viscoso que a gasolina, possuindo fluorescência azul. Sua
característica primordial é a viscosidade, considerando que, através dessa propriedade, é garantida a lubrificação.É comum a presença de compostos de
enxofre no óleo diesel, cuja combustão dá origem a óxido e ácidos corrosivos e nocivos aos seres vivos, que geram a chuva ácida. O despertar da
consciência de preservação do meio ambiente está induzindo os refinadores a instalar processos de hidrodessulfuração para reduzir o teor de enxofre.
• Parafinas - são um produto comercial versátil, de aplicação industrial bastante ampla, como, por exemplo: impermeabilizante de papéis, gomas 
mascar, explosivos, lápis, revestimentos internos de barris, revestimentos de pneus e mangueiras, entre outras.
Esquema básico dos processos industriais para obtenção dos derivados do petróleo:
 
Pré-Sal
O que é o pré-sal?
O termo pré-sal refere-se a um conjunto de rochas localizadas nas porções marinhas de grande parte do litoral brasileiro, com potencial para a geração
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O termo pré-sal refere-se a um conjunto de rochas localizadas nas porções marinhas de grande parte do litoral brasileiro, com potencial para a geração
e acúmulo de petróleo. Convencionou-se chamar de pré-sal porque forma um intervalo de rochas que se estende por baixo de uma extensa camada de
sal, que em certas áreas da costa atinge espessuras de até 2.000m. O termo pré é utilizado porque, ao longo do tempo, essas rochas foram sendo
depositadas antes da camada de sal. A profundidade total dessas rochas, que é a distância entre a superfície do mar e os reservatórios de petróleo
abaixo da camada de sal, pode chegar a mais de 7 mil metros.
As maiores descobertas de petróleo, no Brasil, foram feitas recentemente pela Petrobras na camada pré-sal localizada entre os estados de Santa
Catarina e Espírito Santo, onde se encontrou grandes volumes de óleo leve. Na Bacia de Santos, por exemplo, o óleo já identificado no pré-sal tem uma
densidade de 28,5º API, baixa acidez e baixo teor de enxofre. São características de um petróleo de alta qualidade e maior valor de mercado.
Qual o volume estimado de óleo encontrado nas acumulações do pré-sal descobertas até agora?
Os primeiros resultados apontam para volumes muito expressivos. Para se ter uma ideia, só a acumulação de Tupi, na Bacia de Santos, tem volumes
recuperáveis estimados entre 5 e 8 bilhões de barris de óleo equivalente (óleo mais gás). Já o poço de Guará, também na Bacia de Santos, tem volumes
de 1,1 a 2 bilhões de barris de petróleo leve e gás natural, com densidade em torno de 30º API.
As recentes descobertas na camada pré-sal são economicamente viáveis?
Com base no resultado dos poços até agora perfurados e testados, não há dúvida sobre a viabilidade técnica e econômica do desenvolvimento
comercial das acumulações descobertas. Os estudos técnicos já feitos para o desenvolvimento do pré-sal, associados à mobilização de recursos de
serviços e equipamentos especializados e de logística, nos permitem garantir o sucesso dessa empreitada. Algumas etapas importantes dessa tarefa já
foram vencidas: em maio deste ano a Petrobras iniciou o teste de longa duração da área de Tupi, com capacidade para processar até 30 mil barris
diários de petróleo. Um mês depois a Refinaria de Capuava (Recap), em São Paulo, refinou o primeiro volume de petróleo extraído da camada pré-sal
da Bacia de Santos. É um marco histórico na indústria petrolífera mundial.
Como começou essa história de superação de desafios?
Em 2004 foram perfurados alguns poços em busca de óleo na Bacia de Santos. É que ali haviam sido identificadas, acima da camada de sal, rochas
arenosas depositadas em águas profundas, que já eram conhecidas. Se fosse encontrado óleo, a ideia era aprofundar a perfuração até chegar ao 
sal, onde os técnicos acreditavam que seriam encontrados grandes reservatórios de petróleo.
Em 2006, quando a perfuração já havia alcançado 7.600m de profundidade a partir do nível do mar, foi encontrada uma acumulação gigante de gás e
reservatórios de condensado de petróleo, um componente leve do petróleo. No mesmo ano, em outra perfuração feita na Bacia de Santos, a
Companhia e seus parceiros fizeram nova descoberta, que mudaria definitivamente os rumos da exploração no Brasil. A pouco mais de 5 mil metros de
profundidade, a partir da superfície do mar, veio a grande notícia: o poço, hoje batizado de Tupi, apresentava indícios de óleo abaixo da camada de sal.
O sucesso levou à perfuração de mais sete poços e em todos encontrou-se petróleo. O investimento valeu a pena.
Com este resultado, o que muda para a Petrobras?
Essas descobertas elevarão a empresa, ao longo dos próximos anos, a um novo patamar de reservas e produção de petróleo, colocando-a em posição
de destaque no ranking das grandes companhias operadoras. Com a experiênciaadquirida no desenvolvimento de campos em águas profundas da Bacia
de Campos, os técnicos da Petrobras estão preparados, hoje, para desenvolver as acumulações descobertas no pré-sal. Para isso, já estão
promovendo adaptações da tecnologia e da logística desenvolvidas pela empresa ao longo dos anos.
Quais serão as contribuições dessas grandes descobertas para o desenvolvimento nacional?
Diante do grande crescimento previsto das atividades da companhia para os próximos anos, tanto no pré-sal quanto nas demais áreas onde ela já opera,
a Petrobras aumentou substancialmente os recursos programados em seu Plano de Negócios. São investimentos robustos, que garantirão a execução de
uma das mais consistentes carteiras de projetos da indústria do petróleo no mundo. Serão novas plataformas de produção, mais de uma centena de
embarcações de apoio, além da maior frota de sondas de perfuração a entrar em atividade nos próximos anos.
A construção das plataformas P-55 e P-57, entre outros projetos já encomendados à indústria naval, garantirá a ocupação dos estaleiros nacionais 
boa parte da cadeia de bens e serviços offshore do país. Só o Plano de Renovação de Barcos de Apoio, lançado em maio de 2008, prevê a construção
de 146 novas embarcações, com a exigência de 70% a 80% de conteúdo nacional, a um custo total orçado em US$ 5 bilhões. A construção de cada
embarcação vai gerar cerca de 500 novos empregos diretos e um total de 3.800 vagas para tripulantes para operar a nova frota.
A Petrobras está preparada, tecnologicamente, para desenvolver a área do pré-sal?
Sim. Ela está direcionando grande parte de seus esforços para a pesquisa e o desenvolvimento tecnológico que garantirão, nos próximos anos, a
produção dessa nova fronteira exploratória. Um exemplo é o Programa Tecnológico para o Desenvolvimento da Produção dos Reservatórios pré-sal
(Prosal), a exemplo dos bem-sucedidos programas desenvolvidos pelo seu Centro de Pesquisas (Cenpes), como o Procap, que viabilizou a produção
em águas profundas. Além de desenvolver tecnologia própria, a empresa trabalha em sintonia com uma rede de universidades que contribuem para a
formação de um sólido portfólio tecnológico nacional. Em dezembro o Cenpes já havia concluído a modelagem integrada em 3D das Bacias de Santos,
Espírito Santo e Campos, que será fundamental na exploração das novas descobertas.
Como está a capacidade instalada da indústria para atender a essas demandas?
Esse é outro grande desafio: a capacidade instalada da indústria de bens e serviços ainda é insuficiente para atender às demandas previstas. Diante disso,
a Petrobras recorrerá a algumas vantagens competitivas já identificadas, para fomentar o desenvolvimento da cadeia de suprimentos. Graças à sua
capacidade de alavancagem, pelo volume de compras, a empresa tem condições de firmar contratos de longo prazo com seus fornecedores. Uma
garantia e tanto para um mercado em fase de expansão. Além disso, pode antecipar contratos, dar suporte a fornecedores estratégicos, captar recursos
e atrair novos parceiros. Tudo isso alicerçado num programa agressivo de licitações para enfrentar os desafios de produção dos próximos anos.
Quais os trunfos da Petrobras para atuar na área do pré-sal?
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Em primeiro lugar, a inegável competência de seu corpo técnico e gerencial, reconhecida mundialmente; a experiência acumulada no desenvolvimento
dos reservatórios em águas profundas e ultraprofundas das outras bacias brasileiras; sua base logística instalada no país; a sua capacidade de articulação
com fornecedores de bens e serviços e com a área acadêmica no aporte de conhecimento; e o grande interesse econômico e tecnológico que esse
desafio desperta na comunidade científica e industrial do país.
Que semelhanças podem ser identificadas entre o que ocorreu na década de 80, na Bacia de Campos, e agora, com o pré-sal?
De fato, as descobertas no pré-sal deixam a Petrobras em situação semelhante à vivida na década de 80, quando foram descobertos os campos de
Albacora e Marlim, em águas profundas da Bacia de Campos. Com aqueles campos, a Companhia identificava um modelo exploratório de rochas que
inauguraria um novo ciclo de importantes descobertas. Foi a era dos turbiditos, rochas-reservatórios que abriram novas perspectivas à produção de
petróleo no Brasil. Com o pré-sal da Bacia de Santos, inaugura-se, agora, novo modelo, assentado na descoberta de óleo e gás em reservatórios
carbonáticos, com características geológicas diferentes. É o início de um novo e promissor horizonte exploratório.