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Bombas para a Indústria Petrolífera

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS – UFSCar 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA – DEQ 
DISCIPLINA: OPERAÇÕES UNITÁRIAS DA INDÚSTRIA QUÍMICA 1 
 
 
 
 
Bombas e Sistemas de 
Bombeamento nas Indústrias 
de Petróleo 
 
 
 
 
 
Docente: Profª. Drª. Vádila Giovana Guerra 
Aluno: Vítor Dias Sabaraense (RA 278564) 
 
 
 
 
São Carlos 
Junho de 2011. 
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SUMÁRIO 
 
 
INTRODUÇÃO	 3 
Bombas Centrífugas  3 
Bombas para o Escoamento de Fluidos Viscosos  4 
USOS DE BOMBAS NAS INDÚSTRIAS PETROLÍFERAS	 5 
Perfuração de Poços  5 
Produção dos Poços  8 
Bombas de Haste de Sucção  8 
Sistema com Bomba Alternativa Submersa  9 
Sistema com Bomba Centrífuga Submersa  10 
Bombeamento por Injeção de Água  10 
Bombeamento por Injeção de Gás  11 
Bombeamento Pneumático (gas lift)  11 
Transporte de Petróleo e de Derivados de Petróleo  12 
Refinarias  15 
Exploração de Petróleo na Camada Pré-Sal  17 
Recuperação de Óleo Espalhado no Mar  19 
CONCLUSÃO	 20 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	 21 
 
 
3 
 
Introdução 
 
 A indústria petrolífera, em suas várias áreas de processo, utiliza bombas 
de diversos tipos. Para efeito de seqüenciamento, as fases de processamento 
de petróleo serão tratadas pela seguinte divisão: 
 Perfuração de poços terrestres e submarinos 
 Produção nos poços 
 Transporte de petróleo e derivados do petróleo 
 Processamento em refinarias (fracionamento e destilação) 
 Recuperação de óleo espalhado no mar. 
Enorme é a gama de materiais utilizados na construção das bombas da 
indústria petrolífera: desde o aço carbono, para fluidos inertes, aços resistentes 
a altas pressões ou corrosão, materiais plásticos, etc. A API, em suas normas 
técnicas, especifica os materiais construtivos de acordo com o serviço e o 
material a ser bombeado. 
 
Bombas Centrífugas 
 
 Grande parte das bombas utilizadas na indústria petrolífera é do tipo 
centrífuga. No entanto, esta afirmação não traduz que as bombas são iguais, 
variando-se apenas a capacidade de bombeamento. 
Em verdade, são utilizadas diversas variedades de bombas centrífugas, 
caracterizadas pela disposição do eixo (vertical ou horizontal), pelo número de 
estágios (qualificando a quantidade de rotores e volutas em um, dois, três ou 
mais pares), características construtivas específicas (disposição “back to back”, 
carcaça bipartida horizontalmente, reservadas em tubos cilíndricos herméticos 
“can type”), tipo de acionamento (motor elétrico, vapor, turbina a gás, ar 
comprimido), transmissão e selagem (eixo mecânico com selagem mecânica 
ou por fluido, e transmissão magnética), entre outras características. 
 
4 
 
Bombas para o Escoamento de Fluidos Viscosos 
 
 Bombas centrífugas são rotineiramente utilizadas para o bombeamento 
de fluidos de viscosidade menor que 660 cSt, embora possam ser aplicadas a 
fluidos de até 3.300 cSt. No entanto, estas bombas são demasiado sensíveis a 
alterações de viscosidade e exibirão reduções significativas em capacidade e 
eficiência para fluidos de moderados a altos valores de viscosidade. Uma 
bomba centrífuga típica, que opera com eficiência de 59% e capacidade de 681 
m³/h com um fluido de 440 cSt, pode chegar a operar com eficiência de 23% e 
capacidade de 477 m³/h se for utilizada com um fluido de 3.300 cSt. 
 Bombas de deslocamento positivo, tanto do tipo rotativo quanto do tipo 
alternativo, são frequentemente empregadas para o bombeamento de fluidos 
viscosos, e algumas delas são projetadas para operarem com fluidos além do 
limite de viscosidade suportado pelas bombas centrífugas. Estas bombas, em 
grande parte, são desenhadas para transportar apenas fluidos de viscosidades 
a partir de moderadas, pois elas dependem da viscosidade dos fluidos 
bombeados para manter a lubrificação e os filmes de selagem em bom 
funcionamento. 
 Assim como nas bombas centrífugas, o desempenho de bombas de 
deslocamento positivo pode ser significativamente alterado por diferentes 
viscosidades, embora não da mesma maneira. A velocidades constantes, 
alterações na viscosidade geralmente causam pouco ou nenhum efeito na 
capacidade da bomba. A pressão diferencial ao longo da bomba normalmente 
sofre aumento proporcional ao aumento da viscosidade do fluido devido à 
maior resistência ao escoamento. A potência necessária para frenagem da 
bomba aumentaria, embora a eficiência não sofra de forma brusca como numa 
bomba centrífuga. 
 
5 
 
Usos de Bombas nas Indústrias Petrolíferas 
 
Perfuração de Poços 
 
 As perfurações de poços pioneiros, poços de delimitação ou extensão, e 
de poços de extração, também chamados de poços de produção ou 
desempenho, são etapas que sucedem a uma longa, árdua e custosa fase de 
prospecção que se inicia com estudos de Geologia e Geofísica visando a 
localizar estruturas geológicas favoráveis à formação e acumulação de 
petróleo. Recorre-se nessa fase a levantamentos aerofotogramétricos; a 
pesquisas geológicas; a métodos geofísico-gravimétricos, magnetométricos e 
sísmicos – com cujos dados se torna possível elaborar um mapeamento de 
regiões cujas estruturas geológicas oferecem indícios de uma possibilidade 
maior ou menor da existência de um lençol ou campo petrolífero. Nas áreas 
cobrindo a formação geológica demarcada estuda-se a localização dos poços. 
Procede-se então à perfuração. Somente após a perfuração dos mesmos é que 
se poderá de forma definitiva saber da ocorrência de petróleo numa certa área 
e concluir sobre as condições econômicas de sua exploração. 
 A perfuração de um poço se realiza utilizando sondas com brocas 
especiais de diamantes de carboneto de tungstênio, com dentes ou lâminas, 
acionadas por equipamentos montados em torres por vezes de altura 
considerável. 
 O processo mais empregado é o rotativo, embora se use também a 
turboperfuração. O primeiro utiliza uma mesa giratória, haste de sondagem e 
tubos de perfuração, manobrads pelo equipamento da torre, além de 
equipamentos auxiliares entre os quais as “bombas de lama”. 
 A haste e o tubo de perfuração, em cuja extremidade fica a broca, são 
ocos, e por essa passagem central é bombeada a “lama de perfuração”, que é 
uma dispersão quase coloidal de argila bentonítica. A densidade da lama varia 
entre 1.000 kg/m³ e 2.000 kg/m³ 
6 
 
 A lama injetada pela bomba no interior da haste sai pelos orifícios da 
broca, concorrendo para a desagregação das rochas, além de refrigerar e 
lubrificar a mesma. 
 A lama bombeada tem ainda outras finalidades: 
 Remove as partículas de rocha desagregadas, conduzindo-as pelo 
espaço anular entre o poço escavado pela broca e a haste até a 
superfície, onde é separada da lama por peneiramento e decantação, 
sendo a lama reaproveitada em sucessivos bombeamentos. 
 Forma um “enchimento” no poço antes de ser feito o revestimento 
metálico, evitando, com o peso de sua coluna, o colapso e obstrução do 
poço, que poderia ocorrer devido à elevada pressão a que as camadas 
rochosas profundas são submetidas. 
 Contém, até certo ponto, o petróleo, impedindo que esguiche, caso haja 
pressão interna no lençol, isto é, caso o poço se apresente “surgente”. 
A complexidade da operação pode ser percebida se atentarmos para as 
grandes profundidades dos poços, atingindo, muitas vezes, a mais de 4.000 
metros. 
Verificada a viabilidade econômica do poço, procede-se ao revestimento 
do mesmo com tubos de aço que obedecem a especificações do API 
(American Petroleum Institute). 
 As bombas de lama geralmente são do tipo alternativo duplex ou tríplex, 
eixo horizontal ou vertical, acionadas por motores diesel através de correias ou 
diretamente pela haste do êmbolo de uma máquina a vapor. 
 As pressões são da ordem de 3.000 psi, e as descargas chegam a 100 
litros por segundo. 
 Usam-se instalações destas bombas em série e em paralelo para 
abrangerem um amplo campo de utilização, sendo indispensável o emprego de 
câmaras de ar nas referidas