Engenharia de Petroleo

1. Introdução à Engenharia do Petróleo I
Professor: Sandro C. Amico, Ph. D.
Carga horária: 45 horas
Horário:
Objetivo: Capacitar os alunos em conhecimentos básicos nas
principais áreas relacionadas à indústria do petróleo.
Ementa:
1) Petróleo 3 horas
2) Química Orgânica e Componentes do Petróleo 8 horas
3) Geologia do Petróleo 8 horas
4) Prospecção do Petróleo 8 horas
5) Leasing: Conceitos Gerais 3 horas
6) Operações de Perfuração 8 horas
7) Avaliação de Formações 2 horas
8) Completação 3 horas
9) Reservatórios 2 horas
Avaliação: 2 Provas + 1 Seminário
Bibliografia Básica:
(1) Fundamentals of Petroleum – Kate Van Dyke - Fourth Edition -
The University of Texas – Austin/USA, 1997.
(2) Fundamentos de Engenharia de Petróleo – José Eduardo Thomas –
PETROBRÁS – Editora Interciência – Rio de Janeiro/Brasil, 2001.
Introdução à Engenharia do Petróleo II
Carga horária: 30 horas – Data prevista: 2003-2
Elevação, Transporte, Refino e Processamento - Produtos, Considerações
Ambientais e de Saúde, Marketing, Economia do Petróleo.
1

2. CAPÍTULO 1
PETRÓLEO
1 – Histórico
1.1 – No Mundo
Babilônia: Tijolos assentados com asfalto.
Fenícios: Uso de betume na calefação de embarcações.
Egípcios: Estradas, embalsamento e construção de pirâmides.
Gregos e Romanos: Fins bélicos.
Índios pré-colombianos: Decorar e impermeabilizar cerâmica.
Incas, maias e outras civilizações antigas também utilizavam (ex. óleo
medicinal ou para massagens).
- Petróleo retirado de exudações naturais -
1859 – Início da exploração comercial (USA) após descoberta de:
Cel. Drake (Pensilvânia) – Poço de 21 m perfurado com um sistema
de percussão (a vapor) – Produção: 2 m3
/dia de óleo.
Destilação (somente) resultava em produtos que substituíam o
querosene para iluminação (do carvão e óleo de baleia) com grande
margem de lucro.
Posteriormente: Motores a gasolina e diesel para transporte e geração de
energia (lucros expressivos para derivados até então desprezados) tornam
o querosene de importância secundária.
Fim do século XIX – Época áurea da perfuração pelo método de percussão
(multiplicação de poços).
1900 (Texas) – Anthony Lucas: Óleo a 354 m (processo rotativo de
perfuração).
2
- melhoria dos projetos e da qualidade do aço (brocas) e
técnicas de perfuração ⇒ poços de mais de 10.000 m.

3. Até 1945 – Produtores: USA, Venezuela, México, Rússia, Irã e Iraque.
Anos 50 – USA (50%). Aparecimento do hemisfério oriental. Intensa
atividade exploratória. Aumento das incursões no mar.
Década de 60:
Abundância de petróleo (excesso de produção e baixos preços).
Repolarização: Óleo no Oriente médio e gás na URSS.
Anos 70: Brutal elevação de preço
Grandes descobertas (Mar do Norte e México)
Descobertas em países do 3o
Mundo e países comunistas.
USA: Grandes reservas esgotadas ⇒ grandes avanços tecnológicos
(dispositivos de aquisição, processamento e interpretação de dados
sísmicos além de recuperação de petróleo de jazidas já conhecidas).
Avanços na geoquímica orgânica (geração e migração de petróleo).
Anos 80 e 90:
Redução de custos de exploração e produção (avanços tecnológicos)
1996: Reservas mundiais 60% maiores que 1980 e custos de
prospecção e produção ≈ 60% menores.
1.2 – No Brasil
1858 – Marquês de Olinda concede a José Barros Pimentel o direito de
extrair mineral betuminoso (Bahia).
1859 – Gotejamento de óleo no subúrbio de Salvador.
1891 – Primeiras pesquisas (Alagoas – sedimentos argilosos betuminosos).
1897 – Primeiro poço (Bofete/SP) – 488 m – Produziu 0,5 m3
de óleo.
1919 – Criação do Serviço Geológico e Mineralógico do Brasil.
Perfuração sem sucesso de 63 poços (PA, Al, BA, SP, PR, SC e RS)
1938 - Criação do Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM)
Poço DNPM-163 (Lobato/BA): descobre petróleo (21/01/1939) a 210
m (sonda rotativa). Poço antieconômico, mas de importância fundamental.
Final de 1939 – Mais de 80 poços perfurados.
1941 – Primeiro campo comercial – Candeias/BA
3

4. 1954 – Monopólio estatal instituído por Getúlio Vargas
- Criação da PETROBRÁS –
• Empresa descobriu petróleo em AM, PA, MA, CE, RN, AL, SE, BA,
ES, RJ, PR, SP e SC.
• Década de50: Campos em Tabuleiro dos Martins/AL e Taquipe/BA
• Década de 60: Carmopolis/SE e Miranga/BA. Primeiro descoberta no
mar (Guaricema/SE)
• Década de 70: Província petrolífera da Bacia de Campos/RJ.
Plataforma continental do RN (Ubarana).
• Década de 80: Petróleo em Mossoró/RN – 2a
maior área produtora
do país. Campos gigantes de Marlim e Albacora (águas profundas em
Campos) e no Rio Urucu (AM).
• Década de 90: Campos gigantes de Roncador e Barracuda (Campos)
• Produção cresceu de 750 (1954) para 182.000 m3
/dia (anos 90)
Evolução do recorde mundial de produção na plataforma continental
3 – Importância do Petróleo e da Indústria Petrolífera
O PETRÓLEO FOI SE IMPONDO COMO FONTE DE ENERGIA
PETRÓLEO É IMPRESCINDÍVEL ÀS FACILIDADES E
COMODIDADES DA VIDA MODERNA
4

5. PRODUÇÃO DE PETRÓLEO BRUTO, CONSUMO DE PRODUTOS
PETROLÍFEROS E CAPACIDADE DE REFINO (Mton)
[Fonte: ENSPM, Formation Industrie, 1998]
Consumo1
Refino Produção Pet. Bruto2
AMÉRICA DO NORTE
Dos quais Estados Unidos
Canadá
914
831
83
864,2
771,6
92,6
413,1
322,5
90,6
EXTREMO ORIENTE/OCEANIA
Dos quais Japão
China
Índia
Indonésia
Austrália
Singapura
887
274
172
79
42
35
37
814,3
249,4
143,4
54,3
40,2
38,6
57,9
352,5
155,7
75,5
EUROPA OCIDENTAL
Dos quais Alemanha
Itália
França
Reino Unido
Espanha
Paises Baixos
Bélgica/Luxemburgo
Noruega
EUROPA ORIENTAL
Incluindo ex URSS
669
137
94
86
83
54
36
30
263
196
705,4
105,4
113,1
87,3
97,1
64,8
59,3
31,5
632,5
517
313,7
131,1
153,7
362,6
350,7
AMÉRICA LATINA
Dos quais México
Brasil
Argentina
Venezuela
278
69
76
22
21
372,6
76,0
62,8
33,2
58,9
432,5
142,1
147,2
ORIENTE MÉDIO
Dos quais Arábia Saudita
Irã
Kuwait
Iraque
187
36
47
6
69,8
82,8
62,1
41,2
948,2
390,4
183,0
90,5
29,9
ÁFRICA
Dos quais Argélia
Nigéria
Líbia
103
8
145,3
23,3
333,1
40,6
100,3
69,8
TOTAL 3301 3804,1 3155,7
Produção da OPEP: 1285,6 - 40,7%.
Negritos: Fazem parte da OPEP
1
Consumo do mercado interno e das refinarias, sem as perdas
2
Compreende condensados e líquidos do gás natural
5

6. AVALIAÇÃO DO CONSUMO1
DE PETRÓLEO NO MUNDO
Todos os produtos (em milhões de toneladas)
[Fonte: ENSPM, Formation Industrie, 1998]
1973 1979 1983 1988 1990 1992 1994 1996*
América do Norte 901,7 958,1 773,1 873,5 859,5 857,1 887,4 914
Estados Unidos 818,0 868,0 704,9 796,7 781,8 782,2 807,9 831
Canadá 83,7 90,1 68,2 76,8 77,7 74,9 79,5 83
América Latina 160,3 203,6 209,8 227,2 234,3 247,0 262,9 278
Europa Ocidental2
737,6 716,6 584,0 612,4 627,5 653,0 652,5 669
Europa Oriental 425,4 561,2 504,3 503,0 503,2 401,6 290,9 263
Ex URSS 325,7 427,0 416,6 414,6 420,1 343,0 231,8 196
Oriente Médio 62,2 75,4 132,2 147,5 162,7 168,3 179,8 187
África 49,5 65,9 78,9 87,6 96,4 98,6 99,7 103
Ásia/Austrália 426,5 505,4 454,3 583,3 653,3 726,9 799,2 887
China 53,8 91,1 84,7 110,2 110,3 129,0 144,1 172
Japão 269,1 265,1 207,2 224,7 247,7 258,5 221 274
Austrália 34,8 38,1 31,1 29,9 31,6 30,9 34,1 35
TOTAL
MUNDIAL
2798,0 3124,3 2767,7 3034,1 3136,9 3152,5 3172,4 3301
*Números previstos
1
Consumo do mercado interno e das refinarias, sem as perdas.
2
A partir de 1982 a Alemanha reunificada.
6

7. CONSUMO E PRODUÇÃO MUNDIAL DE GÁS NATURAL
Perspectivas 2000 e 2020 em Mtep
1985 2000 2020
América do Norte
Canadá
Estados Unidos
472
58
414
454,5
79,5
375
469
95
374
América Latina 69 112,5 151
Europa Ocidental 191 230,5 257
Europa Oriental
CEI
Outros Países
555
477,5
77,5
940,5
830
110,5
1136
999
137
África 32 71,5 138
Oriente Médio 61 108 174
Ásia/Oceania
Japão
Austrália/Nova Zelândia
Outros Países
96
35
14
47
197,5
47,5
20,5
129,5
268
61
27
210
Total Mundial 1476 2115 2623
ConsumoMundialdeGásNatural
1985 2000 2020
América do Norte
Canadá
Estados Unidos
467,0
78,5
388,5
446,5
112,5
334,0
400
130
270
América Latina 69 114,5 181
Europa Ocidental 150 149,5 127
Europa Oriental
CEI
Outros Países
578
530
48
992
956
36
1189
1158
31
África 50,5 106 213
Oriente Médio 63,5 115 229
Ásia/Oceania
Japão/Austrália/Nova
Zelândia
Outros Países
94,5
16,5
78
191,5
30
161,5
284
41
243
ProduçãoMundialdeGásNatural
TOTAL MUNDIAL 1472,5 2115 2623
7

8. PETRÓLEO X GÁS NATURAL
Evolução dos Produtos Comercializados e das Reservas (provadas) no
mundo [Fonte: Cedigaz – Cornot-Gandolphe, 1993; Gaz Naturel, Rojey et al., 1998]
8

9. 9
[Fonte: PETROBRÁS]

10. • Petroquímica: Grande utilização de derivados-Plásticos, borrachas sin-
téticas, tintas, solventes, explosivos, prod. farmacêuticos, cosméticos, etc.
10

11. Quais os rendimentos obtidos, em derivados, em relação ao petróleo
processado?
Estes rendimentos dependem do tipo do petróleo e da complexidade da
refinaria. No caso das refinarias da Petrobrás, o aproveitamento médio de
um barril de petróleo (PETROBRÁS) é:
Derivados %
GLP 8,75
Gasolinas (automotivas e aviação) 21,31
Nafta 8,96
Querosenes (iluminação e aviação) 4,36
Óleo diesel 34,83
Óleos combustíveis 16,85
Outros 4,94 (mais de 80)
Derivados e sua utilização:
Produto Utilização
Gás ácido Produção de enxofre
Eteno Petroquímica
Dióxido de carbono Fluido refrigerante
Propanos especiais Fluido refrigerante
Propeno Petroquímica
Butanos especiais Propelentes
Gás liquefeito de petróleo Combustível doméstico
Gasolinas Combustível automotivo
Naftas Solventes
Naftas para petroquímica Petroquímica
Aguarrás mineral Solventes
Solventes de borracha Solventes
Hexano comercial Petroquímica, extração de óleos
Solventes diversos Solventes
Benzeno Petroquímica
Tolueno Petroquímica, solventes
Xilenos Petroquímica, solventes
Querosene de iluminação Iluminação e combustível doméstico
Querosene de aviação Combustível para aviões
Óleo diesel Combustível para ônibus, caminhões, etc.
Lubrificantes básicos Lubrificantes de máquinas e motores em geral
Parafinas Fabricação de velas, indústria de alimentos
Óleos combustíveis Combustíveis industriais
Resíduo aromático Produção de negro de fumo
Extrato aromático Óleo extensor de borracha e plastificante
Óleos especiais Usos variados
Asfaltos Pavimentação
Coque - Indústria de produção de alumínio
Enxofre Produção de ácido sulfúrico
n-Parafinas Produção de detergentes biodegradáveis
11

12. • A indústria do petróleo fornece as matérias-primas mais baratas para a
fabricação de muitas substâncias químicas comercializadas (ex. negro de
fumo, amônia, etanol, glicol, precursores petroquímicos, etc.).
1) Quantas refinarias tem a Petrobras?
A Petrobras possui dez refinarias e uma fábrica de lubrificantes. São elas:
1. Refinaria Landulpho Alves (Rlam) - Mataripe, Bahia
2. Refinaria Presidente Bernardes (RPBC) - Cubatão, São Paulo
3. Refinaria Duque de Caxias (Reduc) - Campos Elíseos, Rio de Janeiro
4. Refinaria Gabriel Passos (Regap) - Betim, Minas Gerais
5. Refinaria Alberto Pasqualini (Refap) - Canoas, Rio Grande do Sul
6. Refinaria de Paulínia (Replan) - Paulínia, São Paulo
7. Refinaria de Manaus (Reman) - Manaus, Amazonas
8. Refinaria de Capuava (Recap) - Mauá, São Paulo
9. Refinaria Presidente Getúlio Vargas (Repar) - Araucária, Paraná
10. Refinaria Henrique Lage (Revap) - São José dos Campos, São Paulo
11. Fábrica de Asfalto de Fortaleza (Asfor) - Fortaleza, Ceará
As unidades industriais da Petrobrás se completam com duas fábricas de
fertilizantes nitrogenados (Fafen), localizadas em Laranjeiras (Sergipe), e
em Camaçari (Bahia).
2) Existem refinarias particulares?
Sim. Ao ser criada a Petrobrás, o governo manteve as autorizações
concedidas a grupos privados. Esta é a razão da existência das refinarias
Ipiranga, no Rio Grande do Sul, e Manguinhos, no Rio de Janeiro, ambas
de pequeno porte.
• Nenhuma industria orgânica é mais importante para a civilização
técnica moderna (exceto produção primária de alimentos e vestuário).
• À medida que novos campos (petróleo pesado) foram descobertos e o
mercado foi ampliado (exigência de produtos mais especializados) ⇒
Necessidade econômica de utilizar reações químicas para alteração da
estrutura molecular dos compostos naturais existentes.
12

13. • Espera-se que quando o custo dos produtos de petróleo como
combustível líquido, para a geração de calor e de eletricidade, se tornar
comparativamente mais elevado, serão processados o óleo de xisto, as
areias oleíferas e o carvão.
Existem substitutos para o petróleo?
Sim. O homem conhece e utiliza outras fontes de energia, como a hidrelétrica e a
nuclear. Existem também as chamadas energias alternativas, que têm baixo custo
ambiental, como a energia solar, a energia eólica (dos ventos) e a produzida por
óleos vegetais, por exemplo. Entre essas energias alternativas, encontra-se o álcool
anidro, que, no Brasil, tem sido utilizado com sucesso como combustível automotivo
e matéria-prima para obtenção de produtos tradicionalmente produzidos a partir de
petróleo. O uso do álcool foi uma resposta brasileira à crescente necessidade de
substituição do petróleo. [PETROBRÁS]
• A indústria do petróleo (projeto, operação, desenvolvimento, vendas e
executivo) tornou-se a maior empregadora de engenheiros químicos.
Especialmente devido a necessidade por procedimentos de refino mais
complexos, envolvendo numerosas operações físicas e conversões químicas,
ou processos químicos unitários, muitas vezes de grande complexidade e
porte.
• Os ramos desta indústria estão inter-relacionados e são tão técnicos que
exigem muitos engenheiros especializados.
• A engenharia deve muito aos engenheiros de petróleo que, no projeto,
na construção e na operação de refinarias descobriram e aplicaram muitos
princípios da engenharia da destilação, da transferência de calor, da
mecânica dos fluidos, etc.
13

14. [Fonte: BP Statistical Review of World Energy, junho 1997; PETROBRÁS]
Aproximadamente 20 milhões de toneladas.
[Fonte: BP Statistical Review of World Energy, junho 1996; PETROBRÁS]
1900-1944: Média norte-americana; 1945-1985: Árabe Leve
entregue em Ras Tanura; 1986-1996: Brent “Spot”
14

15. Fonte PETROBRÁS
15