Introdução a Tecnologia do Petróleo e Gás

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Aula introdutória da disciplina de Tecnologia do Petróleo e Gás I, do CEPEP Escola Técnica

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Introdução a Tecnologia do Petróleo e Gás

  1. 1. Tecnologia do Petróleo e Gás Prof. Anderson Pontes
  2. 2. Introdução  A origem da palavra petróleo é latina.  petra (pedra) ; oleum (óleo).  Há diversas referências históricas sobre a utilização do petróleo;  Noé utilizou o piche na Arca.  A mãe de Moisés utilizou o piche para untar a arca que salvou seu filho.  Os romanos utilizavam o petróleo como óleo para lamparina, no templo de Júpiter.  Os índios da América do Norte utilizavam o petróleo como “remédio” para as mais diversas enfermidades.
  3. 3. Histórico  O primeiro poço de petróleo é datado de 27 de agosto de 1859 e a pessoa que é responsável por esse poço, é o americano Edwin L. Drake. O poço tinha 21 metros de profundidade e tinha uma produção diária de 840 galões.  Primeiramente, o petróleo substitui o óleo de baleia para iluminar as noites americanas.  No início do século XX o mercado petrolífero explodiu. As primeiras perfurações no mar foram realizadas e foi descoberto petróleo em grande quantidade nas arábias, fato que determinou o preço do petróleo.
  4. 4.  Em 1960, surge a OPEP (Organização dos Países Exportadores de Petróleo)
  5. 5. O petróleo no Brasil  Em 1858, na Bahia, foram concedidas as primeiras concessões para pesquisa e lavra. Essa região próxima a Ilhéus é conhecida como Bacia de Caramuru.  Em 1938, o governo brasileiro criou a CNP, o Conselho Nacional do Petróleo.  Em 1953, GetúlioVargas institui o monopólio estatal para exploração e produção de petróleo, com a criação da Petrobrás.  Em sua criação, a Petrobrás é responsável pela pesquisa, lavra, transporte, refino, importação e exportação de petróleo e seus derivados.
  6. 6.  A lei 9.748/97, a Lei do Petróleo foi sancionada pelo Presidente Fernando Henrique Cardoso. A lei reafirma o monopólio estatal do petróleo da União nas atividades relacionadas à exploração, produção, refino e transporte do petróleo no Brasil, mas também passa a permitir que, além da Petrobrás, outras empresas constituídas sob as leis brasileiras e com sede no Brasil passem a atuar em todos os elos da cadeia do petróleo.  Até o advento desta lei, outras empresas só podiam atuar no downstream isto é, apenas na venda dos derivados do petróleo.
  7. 7.  A lei também previu a criação de dois órgãos:  O Conselho Nacional de Política Energética (CNPE), órgão de assessoria e consulta da Presidência da República, com a atribuição de propor políticas para o setor petrolífero;  A Agência Nacional do Petróleo (ANP), órgão regulador da indústria do petróleo e responsável pela definição de diretrizes para a participação do setor privado na pesquisa, exploração, refino, exportação e importação de petróleo e derivados.
  8. 8. Subsidiárias da Petrobrás  Petrobras Distribuidora:A Petrobras Distribuidora atua na distribuição, comercialização e industrialização de produtos de petróleo e derivados, além de atividades de importação e exportação.
  9. 9.  Petrobras Biocombustível: Tem a missão de produzir biocombustíveis com responsabilidade social e ambiental, contribuindo para a diversificação da matriz energética brasileira e a redução da emissão dos gases de efeito estufa, promovendo o desenvolvimento das regiões em que atua.
  10. 10.  Transpetro: A Petrobras Transporte S.A atende às atividades de transporte e armazenamento de petróleo e derivados, álcool, biocombustíveis e gás natural. É responsável por mais de 14 mil km de dutos – entre oleodutos e gasodutos – que interligam todas as regiões brasileiras e abastecem os mais distantes pontos do país.
  11. 11.  Liquigás:A Liquigás Distribuidora atua no engarrafamento, distribuição e comercialização de gás liquefeito de petróleo (GLP).
  12. 12. O petróleo  É definido como uma mistura complexa de hidrocarbonetos e quantidade variável de outros compostos. Quando ocorre no estado líquido, é chamado de óleo cru, e quando no estado gasoso é chamado de condensado.
  13. 13. O petróleo Petróleo C H S N Ouros elementos Ni Vn Cr
  14. 14. O petróleo  A composição do petróleo é descrita, geralmente, em termos de proporção de hidrocarbonetos saturados, hidrocarbonetos aromáticos e não-hidrocarbonetos.  Hidrocarbonetos saturados:  Alcanos normais (parafinas normais ou n-alcanos).  Isoalcanos (isoparafinas ou alcanos ramificados).  Cicloalcanos (Alcanos cíclicos ou naftênicos).
  15. 15. Alcanos normais (parafinas normais ou n-alcanos).
  16. 16. Isoalcanos (isoparafinas ou alcanos ramificados).
  17. 17. Cicloalcanos (Alcanos cíclicos ou naftênicos).
  18. 18. Fração do Petróleo Número de Carbonos Gás Residual 1 – 2 GLP 3 – 4 Gasolina 5 – 10 Querosene 11 – 12 Gasóleo leve 13 – 17 Gasóleo pesado 18 – 25 Lubrificantes gerais 26 – 38 Asfalto, piche, impermeabilizante 38 + * A medida que a quantidade de átomos de C aumenta na cadeia, o estado físico do composto varia.
  19. 19.  Hidrocarbonetos aromáticos:  Benzeno.  Naftaleno.  Antraceno  Fenatreno  Tolueno  Xileno
  20. 20.  Outros compostos:  Compostos NSO.  Metais pesados.  Compostos organometálicos.
  21. 21.  * A proporção de resinas e asfaltenos no petróleo está inteiramente ligada a viscosidade do óleo crú.  Asfaltenos e resinas são frações pesadas de fluidos de petróleos, com atividade superficial e comportamento coloidal, e podem causar sérios problemas durante a produção de petróleo.
  22. 22. Classificação do petróleo  Existem basicamente dois tipos de classificações de óleo.  A primeira baseia-se na composição e propriedades fisico-quimicas do óleo (densidade, viscosidade, etc.) e são voltadas para a área de produção e refino.  Densidade: Relação existente entre a massa de petróleo e o volume ocupado por essa massa. Geralmente é comparada com a densidade da água.  Viscosidade: Capacidade que um fluido tem de se opor ao escoamento.
  23. 23. Classificação do petróleo  A segunda, baseia-se na composição do óleo cru, sendo voltada para a área de origem e evolução do petróleo.  Parafínicos (>70% parafinas)  Parafínicos-Naftênicos (50-70% parafinas, >20? Naftênicos)  Naftênicos (>70% naftênicos)  Aromáticos intermediários (>50% aromáticos)  Aromático-asfálticos (>35% asfaltenos e resinas, > 60% aromáticos  Aromático-naftênicos. (>35% naftênicos, >60% aromáticos)
  24. 24. Parafínicos Naftênicos Aromáticos QAV Gasolina Gasolina Diesel Nafta Petroquímica Solventes Lubrificantes QAV Asfaltos Parafinas Lubrificantes Coque
  25. 25. Classificação do petróleo  Os óleo também são chamados de leves ou pesados.  Óleo leve: menos denso que a água  Òleo pesado: mais denso que a água.
  26. 26. O gás natural  “Gás natural é todo hidrocarboneto que permaneça em estado gasoso nas condições atmosféricas normais, extraído diretamente de reservatórios petrolíferos ou gaseíferos, incluindo gases secos, úmidos, residuais e gases raros.” - lei nº 8.478/97  Mistura de hidrocarbonetos leves encontrada no subsolo, no qual o metano tem uma participação superior a 70% em volume e contém outros gases como nitrogênio, etano, gás carbônico ou restos de propano e butano.  Densidade < 1, e poder calorífico alto, cerca de 8.000 a 10.000 kcal/m³.  O poder calorífico é a quantidade de energia por unidade de massa (ou de volume, no caso dos gases) liberada na oxidação de um determinado combustível.
  27. 27.  Na indústria, é largamente utilizado como combustível para fornecimento de calor, geração de eletricidade e de força motriz, como matéria-prima nos setores químico, petroquímico e de fertilizantes, e como redutor siderúrgico na fabricação do aço. Na área de transportes é utilizado como combustíveis para carros e ônibus, em substituição ao álcool, gasolina e diesel.
  28. 28. Classificação do Gás Natural  Os gases são classificados como gás seco ou gás úmido.  Gás seco: Composto essencialmente por metano  Gás úmido: Além do metano, possuem etano, propano e butano em proporção variável.  Os gases também são classificados como associados e não-associados.  Associados: Gás que está dissolvido no óleo e precisa ser separado. Ex: CO2, H2S, He, H.  Não-associado: Gás que ocorre naturalmente no reservatório. Ex:Vapor d’água, H.
  29. 29. Origem do petróleo  A teoria de formação do petróleo mais aceita é a chamada “Teoria orgânica”.  “Materiais orgânicos teriam sido cobertos por uma camada de material impermeável, com o ar sendo excluído, sobreveio a fermentação e a lenta deterioração durante centenas de milhares de anos que transformou a matéria orgânica em petróleo.”
  30. 30. Geologia  Geologia é a ciência natural que, através das ciências exatas e básicas e de todas as suas ferramentas, investiga o meio natural do planeta.  Estudo das características do interior e da superfície da Terra  Compreensão dos processos físicos, químicos e físico-químicos que levaram a Terra a ser como é hoje.  Utilizar os materiais e fenômenos geológicos como fonte de matéria prima e energia para melhoria da qualidade de vida da sociedade.
  31. 31. Bacia Sedimentar e Rochas principais  Bacia Sedimentar são depressões existentes abaixo da superfície que com o tempo foram sendo preenchidas por substâncias como resto de animais, materiais referentes a ação da erosão e materiais depositados nos corpos d’água.  Rochas Sedimentares se formam a partir do acúmulo de materiais provenientes de outras rochas que existiram antes delas.
  32. 32. Geologia do Petróleo  A formação de uma acumulação de petróleo em uma bacia sedimentar requer uma associação de diversos fatores:  Existência de rochas ricas em matéria orgânica, chamada de rocha geradora.  As rochas geradoras devem ser submetidas a condições adequadas para geração do petróleo.  Existência de rochas com porosidade e permeabilidade necessárias á acumulação e produção do petróleo, denominada de rochas reservatório.  Presença de condições favoráveis á migração do petróleo da rocha geradora até a rocha reservatório.
  33. 33.  A existência de uma rocha impermeável que retenha o petróleo, denominada de rocha selante.  Arranjo geométrico das rochas reservatório e selante que favoreça a acumulação de um volume significativo de petróleo.
  34. 34. Rocha Geradora  Uma rocha geradora deve possuir matéria orgânica (chamada de querogênio) em quantidade e qualidade adequadas e submetidas ao estado de evolução térmica necessário para degradação da matéria orgânica.  Uma rocha geradora deve conter entre 0,5 a 1,0% de teor de carbono orgânico total (COT).  A medida que a bacia sedimentar aumenta seu tamanho o o querogênio é soterrado a maiores profundidades. O aumento da temperatura acarreta na degradação térmica do querogênio em petróleo.
  35. 35.  Com a degradação térmica, o petróleo recém formado, é expulso da rocha geradora, (processo conhecido como migração primária) e se desloca através do meio poroso até as trapas (processo conhecido como migração secundária).  * As substâncias contaminantes do petróleo são formadas através da degradação térmica do querogênio.
  36. 36.  [imagem de exemplo]
  37. 37. Rocha Reservatório  Rocha que possui porosidade e permeabilidade adequadas a acumulação de petróleo.  Porosidade: porcentagem em volume de espaços vazios em uma rocha. Uma rocha que tem de 15 a 20% possui uma boa porosidade.  Permeabilidade: Capacidade da rocha de transmitir fluido. É controlada principalmente pela quantidade, geometria e o grau de conectividade dos poros. A maior parte dos reservatórios possui uma permeabilidade considerada boa.  A maior parte das reservas conhecidas encontram-se em arenitos e rochas carbonáticas.
  38. 38.  * a definição da estratégia de produção, bem como o cálculo das reservas de uma jazida, requerem um conhecimento detalhado da qualidade e continuidade do reservatório em três dimensões.
  39. 39. Trapas  Trapas são situações geológicas em que o arranjo espacial das rochas reservatório e selante possibilita a acumulação de petróleo.  As rochas selantes são as responsáveis pela retenção do petróleo nas trapas. Devem apresentar baixa permeabilidade e alta pressão, de modo a impedir a migração vertical do petróleo.  * A composição do petróleo pode sofrer variação na trapa, devido a uma série de fatores de alteração.

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