Palestra sobre Petroleo e Gás Natural Marcelo Grilo

Prévia do material em texto

*
PETRÓLEO E GÁS NATURAL
Geopolítica - Tecnologias - Meio Ambiente
Prof. Dr. Marcelo Bezerra Grilo
Engenheiro Mecânico
*
*
Sumário
1ª parte: 	Geopolítica
2ª parte: 	Petróleo (óleo e Gás Natural)
História/Cadeia Produtiva/Origem
Exploração
Extração
3ª parte: 	óleo
Composição
Refino
Armazenagem e Transporte
Derivados
Usos finais
4ª parte: 	Gás Natural
Composição
UPGN – processamento
Armazenagem e Transporte
Usos finais
*
*
Geopolítica
1º Choque – 1973 Guerra do Yom Kipur
US$ 1.00 - US$ 12.00
2º Choque – 1979 Revolução no Irã 
US$ 12.00 - US$ 46.00
3º Choque – 2008 Maior preço
Junho/2008 	US$ 148.00
Dezembro/2008 	US$ 42.64
1 barril de petróleo = 159 litros
Produção Mundial (média de 2008 = 80 milhões de barris dia)
Cenários para o Brasil (média de 2009 = 2 milhões de barris dia)
Pré-Sal
Biocombustiveis
*
*
geopolítica
Década de 50 e 60: Sete Irmãs do Petróleo 
Shell
British petroleum
Exxon
Mobil
Texaco
Chevrn
Gulf
 8ª CPF (total)
Cenário atual
Petrobrás
Pdvsa
Saudi Aramco
Nioc
Premex
Inoc
Gazpron
*
*
Geopolítica
FPSO de Agbami é o maior do Mundo
Produção diária 250 mil bpd
Com a reserva Tupy (pré-sal) óleo leve 28ºAPI 
Brasil 4ª a 5ª reserva mundial
O Brasil compra 300 mil barris dia de petróleo leve (diesel)
Refinaria de Suape 200 mil barris de diesel dia (previsão)
Recordes da Petrobras (exportação de petróleo)
Abril/2008 	= 532 mil bpd
Novembro/2006 	= 484 mil bpd
*
*
*
*
Conceitos básicos
PETRÓLEO
 Nome dado às misturas de hidrocarbonetos que podem ser encontradas em reservatórios como sólido, líquido e gasoso a depender das condições de pressão e temperatura a que estejam submetidas.
ÓLEO
 É a parte do petróleo que permanece como líquido quando a mistura é trazida para as condições de superfície.
GÁS NATURAL
 É a parte do petróleo que se apresenta na forma gasosa quando trazida para a superfície.
*
*
Óleo e Gás Natural
Petróleo = petra+oleum = “pedra de óleo”
Uso desde 4000 a.C para impermeabilização de barcos e cisternas, iluminação, múmias, união de pedras nas construções;
Denominações: betume, asfalto, alcatrão, lama, resina, azeite, nafta, óleo de São Quirino, nafta da Pérsia.
O petróleo
*
*
 Petróleo - História
27.08.1859, Edwin Laurentine Drake perfurou o primeiro poço de petróleo, em Tittusville na Pensilvânia, 21 m de profundidade produziu 3 m3/dia;
1864 o setor de petróleo estava presente nos EUA através de 543 companhias;
27.01.1939 foi descoberta a primeira acumulação brasileira de petróleo, Lobato no Recôncavo Baiano;
1953 foi criada a Petrobras; em 1984 a Petrobrás atingiu produção de 500 mil barris por dia;
2006 foi atingida a auto-suficiência no Brasil com produção média de 1.910 mil barris por dia.
*
*
*
*
 Gás Natural - História
a descoberta do gás natural ocorreu no atual Irã (antiga Pérsia), entre 6.000 e 2.000 a.C;
nos EUA, o gás natural é conhecido desde 1820, data da descoberta de um reservatório;
utilização em maior escala a partir de 1920, com o desenvolvimento de tecnologia para transporte e armazenamento;
o transporte de gás natural foi viabilizado em 1930, em conseqüência dos avanços na construção de gasodutos. 
*
*
a utilização do Gás Natural no Brasil começou por volta de 1940, com as descobertas de óleo e gás na Bahia;
o grande marco do GN ocorreu com a exploração da Bacia de Campos, RJ, na década de 80;
Isto proporcionou um aumento no uso do GN, elevando a participação deste na matriz energética nacional;
o Brasil tem como meta elevar a participação do GN para 15% até 2015. 
Gás Natural - História
*
*
Cadeia Produtiva do GN
CADEIA PRODUTIVA
Rede de inter-relações entre vários atores de um sistema industrial que permite a identificação do fluxo de bens e serviços através dos setores envolvidos.
DESCRIÇÃO DA CADEIA PRODUTIVA DO GÁS NATURAL
A cadeia produtiva do GN, pode ser visualizada em dois grandes blocos: 
up-stream;
down-stream. 
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
Origem do petróleo e do gás natural
petróleo e o gás natural foram formados ao longo de milhões de anos nas bacias sedimentares;
a ausência de oxigênio, presença de bactérias, altas temperaturas e pressões causaram a degradação da matéria orgânica gerando petróleo e gás natural;
o petróleo e o gás coexistem, dependendo das condições de pressão e temperatura, haverá maior quantidade de um ou outro.
*
*
Origem do petróleo e do gás natural
o petróleo e o gás natural são formados nas chamadas “rochas geradoras”;
são expulsos para a “rocha reservatório” ao longo dos anos;
ocupam os poros e fendas interligadas da rocha reservatório, e estão submetidos a elevadas pressões e temperatura;
*
*
Exploração
a exploração de petróleo tanto em terra como em águas profundas começa pelas pesquisas geofísicas, “levantamentos sísmicos”;
estas pesquisas têm como objetivo identificar localidades de maior probabilidade de acúmulo de óleo e gás;
os dados sísmicos são obtidos por meio de emissões controladas de ondas sonoras, captadas por sensores – geofones quando em terra e hidrofones quando marítima.
*
*
Perfuração
a existência comercial de petróleo em uma determinada área somente pode ser confirmada por meio da perfuração de poços exploratórios;
o primeiro poço a ser perfurado é o poço pioneiro, utilizando-se uma Sonda;
comprovada a existência do petróleo, outros poços serão perfurados para se avaliar a extensão da jazida;
para cada 100 poços perfurados em busca de confirmação dos indícios de óleo e gás natural, a Petrobras está tendo sucesso em 35%, índice acima dos obtidos no mundo, em torno de 20%.
*
*
Sondas
são responsáveis pelas operações de perfuração e completação de poços;
as sondas utilizadas em poços de petróleo são classificadas de acordo com sua utilização como:
terrestres (onshore) 
marítimas (offshore);
*
*
Sondas Onshore
*
*
Sondas Offshore
*
*
Sondas Offshore
Plataformas Fixas
são instalados em lâminas d’água de até 200 m;
vantagem de serem estáveis até nas piores condições do mar;
utilizam estruturas modulares de aço, ou concreto;
são fixas por estacas no fundo do mar.
*
*
Sondas Offshore
Plataformas móveis (auto-eleváveis)
são instalados em lâminas d’água de 30 a 130 m;
possuem três ou mais pernas de tamanho variável;
o sistema é composto por uma balsa de casco chato e largo, triangular ou retangular;
seu casco fica acima do nível da água, a uma altura segura e fora da ação das ondas.
*
*
Sondas Offshore
Semi-submersíveis
plataformas flutuantes constituídas de uma estrutura de um ou mais convés;
atuam em lâminas d’água de até 1800 m;
o apoio é feito por flutuadores submersos que sofrem movimentação devido à ação das ondas, ventos e correntezas;
os sistema responsáveis pelo posicionamento da unidade flutuante são: ancoragem e posicionamento dinâmico.
*
*
Sondas Offshore
Semi-submersíveis
*
*
Sondas Offshore
Navio-Sonda
projetados para explorar poços situados em águas muito profundas, de até 1200 m;
possuem uma abertura no centro do casco por onde passa a coluna de perfuração;
são equipados com sistemas de posicionamento dinâmico;
grande capacidade de estocagem, perfuração de poços em qualquer profundidade e operação sem a necessidade de barcos de apoio ou de serviços.
*
*
Sondas Offshore
FPSO
são navios com capacidade para processar e armazenar o petróleo, e prover a transferência do petróleo e/ou gás natural;
atuam em lâminas d’agua ultra-profundas.
F Floating
P Production
S Storage
O Offloading
*
*
Extração e Produção
a fase de extração do petróleo e do gás natural começa após a avaliação da extensão da jazida;
em cada poço é introduzidauma tubulação de aço na superfície até o fundo, chamada de revestimento;
o espaço entre as rochas perfuradas e o revestimento é preenchido com cimento;
após, o revestimento o poço é perfurado, canhoneado, na profundidade do reservatório abrindo passagem entre o reservatório e o interior do poço;
*
*
Extração e Produção
*
*
Extração e Produção
 os fluidos que migram da rocha reservatório são extraídos através de uma coluna de produção;
o controle da vazão é realizado pela árvore de natal 
equipamento composto por um conjunto de válvulas instalado na superfície do poço.
*
*
Extração e Produção
nos poços surgentes, o óleo chega à superfície espontaneamente pela pressão interna dos gases;
quando a pressão interna é reduzida, é necessária a elevação artificial;
os processos mais utilizados são:
 bombeio mecânico ou por cavidades progressivas, bombeio centrífugo submerso, bombeio hidráulico e elevação pneumática ou gás-lift.
*
*
Extração e Produção
Bombeio mecânico – cavalo de pau
*
*
Extração e Produção
dos campos de produção, o petróleo e o gás seguem para o parque de armazenamento/estocagem. 
nestes parques se encontram diversos tanques/reservatórios que se interligam por meio de tubulações.
*
*
Distribuição das Reservas Mundiais de Petróleo
Fonte: Anuário Estatístico 1999 - ANP
*
*
Distribuição das Reservas Mundiais de Gás Natural
Fonte: Anuário Estatístico 1999 - ANP 
*
*
Segmentos da indústria do petróleo e GN
*
*
2ª parte: 	Petróleo
Composição
Refino
Armazenagem e Transporte
Derivados
Usos finais
*
*
Composição do petróleo
O petróleo é encontrado em equilíbrio com gás natural (gás associado ou livre), água e impurezas, e contém certa quantidade de gás dissolvido (gás em solução) e água emulsionada. 
*
*
Composição do petróleo
petróleo é uma substância oleosa, inflamável, menos densa que a água, com cheiro característico e de cor variando entre negro e castanho escuro;
é uma complexa mistura líquida de compostos orgânicos e inorgânicos em que predominam os hidrocarbonetos; 
os hidrocarbonetos formam cerca de 80% de sua composição, e podem ocorrer desde o metano até compostos com mais de 60 átomos de carbono.
*
*
Composição básica do petróleo
os compostos não são classificados como hidrocarbonetos concentram-se nas frações mais pesadas do petróleo 
*
*
Refino do Petróleo
o óleo cru extraído do poço não tem aplicação direta, a sua utilização ocorre por meio de seus derivados;
o petróleo é fracionado em seus diversos componentes através do refino ou destilação fracionada;
o refino consiste em separar a complexa mistura de hidrocarbonetos em frações desejadas, processá-las e industrializá-las em produtos comerciais;
o processo de separação das frações aproveita os diferentes pontos de ebulição das substâncias, separando-as e convertendo em produtos finais.
*
*
Refino do Petróleo
Os derivados do petróleo mais conhecidos são:
*
*
Destilação Atmosférica
> 427ºC
343º- 427ºC
233º- 333ºC
158º- 233ºC
105º- 158ºC
33º- 105ºC
< 33ºC
Butano e inferiores
Gasolina
Nafta
Querosene
Gasóleo Leve
Gasóleo Pesado
Resíduo Atmosférico
Processamento de Gás
Composição da Gasolina Automotiva
Reforma Catalítica
Hidrotratamento
Composição do Combustível Destilado
Craqueamento Catalítico
Flashing
Óleo cru
*
*
Transporte do Petróleo
são utilizados navios petroleiros, vagões, caminhões-tanque e uma extensa rede de dutos;
a movimentação de combustíveis através destes meios exige rigorosas medidas de prevenção;
os produtos finais das refinarias são comercializados com as distribuidoras, e daí ao consumidor final;
*
*
Transporte do Petróleo
O transporte de Petróleo por dutos:
*
*
3ª parte: 	Gás Natural
Composição
UPGN – processamento
Armazenagem e Transporte
Usos finais
*
*
Composição do Gás Natural
gás natural é como o próprio nome indica uma substância em estado gasoso nas condições ambiente de temperatura e pressão;
gás natural como encontrado na natureza é uma mistura variada de hidrocarbonetos gasosos cujo componente preponderante é sempre o Metano (CH4).
*
*
Composição do Gás Natural
além dos hidrocarbonetos fazem parte da composição do gás natural bruto outros componentes, tais como:
 Dióxido de Carbono (CO2), o Nitrogênio (N2), Hidrogênio Sulfurado (H2S), Água (H2O), Ácido Clorídrico (HCl), Metanol e impurezas;
a composição típica do gás natural é:
*
*
Características do Gás Natural 
*
*
Processamento do Gás Natural
Na UPGN o gás passa por algumas etapas antes de ser comercializado;
Inicialmente, é desidratado para retirar o vapor água;
em seguida, sofre um processo de absorção com refrigeração ou de turbo expansão, para separar frações pesadas, atendendo exigências de mercado e do meio-ambiente;
 
o resultado final é o produção de gás natural residual (metano e etano), gás natural liquefeito (propano e butano – também conhecido como gás de cozinha GLP), e o C5 (gás natural transportado para as refinarias para futuro processamento);
numa refinaria geralmente é possível extrair do petróleo, em torno 8% de GLP, a produção de GLP a partir do gás natural pode atingir proporções significativas do mercado.
*
*
Processamento do Gás Natural
Odorização do gás natural (mercaptanas)
o gás natural é inodoro de maneira que sua odorização é necessária por economia e por medida de segurança permitindo a detecção de vazamentos antes que a concentração de gás na área atingida chegue a níveis perigosos.
*
*
Processamento do Gás Natural
*
*
UPGN-I
UPGN-II
Estação de 
Compressores
de Ubarana
Unidade de Diesel
Unidade de QAV
óleo
Òleo refinária
Tratamento
óleo
Tratamento
óleo
Tratamento
água
(Gasfor)
O Pólo Industrial de Guamaré RN
*
*
Composição volumétrica média do GN transportado pelo gasoduto “Nordestão” 
*
*
Transporte do Gás Natural
o gás natural pode ser transportado no estado gasoso, líquido ou comprimido;
No primeiro caso, o transporte normalmente é realizado por dutos, conhecidos como gasodutos;
Já no estado líquido, gás natural liquefeito (GNL), o produto pode ser conduzido por navios e caminhões criogênicos (com temperatura de 160ºC negativos).
em casos específicos, o produto pode ser transportado em cilindros de alta pressão, como o gás natural comprimido (GNC).
*
*
Transporte do Gás Natural
Os meios de transporte de gás natural:
*
*
Características do Gasoduto JP – Campina Grande
Foto do City Gate - local de transferência de custódia
*
*
Características do Gasoduto JP – Campina Grande
102 km de extensão
Pressão de operação: 12 a 13 kgf/cm2
Material: aço carbono, APL-5L, sch 40
Diâmetro nominal: variável entre 8, 6, 4, 3 e 2 polegadas
Profundidade média: 1,20 m da diretriz superior
*
*
*
*
*
*
Segurança
o metano, seu principal componente, é mais leve que o ar, rapidamente se dispersa, necessitando apenas de ventilação;
por ser canalizado não necessita de estocagem, evitando riscos de concentração;
sendo odorizado facilita a sua detecção, em caso de vazamento;
possui um sistema de distribuição constituído por válvulas de bloqueio, regulagem de pressão, estações de medição e recebimento;
seus projetos são regidos por normas padronizadas;
possui sistemas anticorrosivo interno e externo.
*
*
*
*
Combustão
Metano (Gás Natural)
CH4 + O2 = CO2 + H2O
Gasolina
C9H20 + O2 = CO2 + H2O
Álcool combustível
C2H5OH + O2 = CO2 + H2O
*
*
*
*
Aplicações
No segmento residencial e comercial
Cozimento;
Aquecimento de água;
Calefação (em regiões de clima frio).
No segmento industrial
Combustível para geração de calor e de força motriz;
Matéria-prima nos setores químico, petroquímicoe de fertilizantes;
Redutor siderúrgico na fabricação de aço.
No segmento automotivo
Combustível para veículos leves e pesados.
No segmento de geração de energia
Usinas termelétricas e sistema de Cogeração.
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
Vantagens do Gás Natural
melhoria do rendimento energético;
maior competitividade das industrias;
não apresenta elevadas restrições ambientais;
dispensa a manipulação de produtos químicos perigosos;
em veículos automotivos, reduz a poluição urbana.
*
*
Vantagens do Gás Natural
matéria-prima ou fonte de energia relativamente barata;
combustível limpo e seco;
fácil transporte;
elevado poder calorífico;
recebido na pressão especificada;
não é tóxico e nem irritante;
*
*
Vantagens do Gás Natural
quando usado como combustível é queimado sem excesso de ar, o que elimina fumaça e fuligem e aumenta o rendimento térmico;
redução dos custos operacionais e de manutenção;
maior vida útil de equipamentos;
oferece proteção ao meio ambiente, na medida em que produz queima isenta de compostos sulfurosos.
*
*
Obrigado
Campus da UFCG em Campina Grande
*