O documento discute a origem e formação do petróleo, explicando que é formado a partir da decomposição de matéria orgânica enterrada sob sedimentos. Detalha os requisitos necessários para a acumulação de petróleo, incluindo rochas geradoras, reservatórios, capeadoras, migração para armadilhas. Também descreve métodos de prospecção sísmica para mapear a estrutura geológica subterrânea e localizar possíveis campos petrolíferos.

1. Tópicos Especiais em Engenharia
Mecânica II
AULA 03
PROFESSOR: SANDRO DE CARVALHO

2. O Petróleo
 “Petróleo” vem do latim:
petroleum:
petrus = pedra
oleum = óleo
Literalmente falando, para produzir
tem que tirar o óleo da pedra, e
acreditem, no fundo da terra não
existem aqueles “rios de petróleo”
como nos desenhos animados,
existe na verdade rochas
encharcadas de óleo!

3. Origem do
petróleo
• EVIDÊNCIAS
• O petróleo é encontrado em regiões cujo subsolo é constituído
de grande quantidade de rochas sedimentares.
• O petróleo é constituído basicamente por hidrocarbonetos,
muito pouco comuns na natureza.
• Quase todos os óleos conhecidos mostram atividade ótica,
sendo a maioria dextrogiro (esta atividade ótica é
característica de organismos biológicos).
• No óleo bruto estão presentes compostos que se decompõem
acima de 200ºC, o que leva a admitir que esta temperatura
não tenha sido ultrapassada no processo de formação do
petróleo.

4. TEORIAS PARA A
ORIGEM DO PETRÓLEO
• TEORIA ORGÂNICA
• Postula que o petróleo se forma a partir de material
orgânico que seria soterrado. Com o incremento de
temperatura, as moléculas são quebradas, gerando
compostos orgânicos líquidos e gasosos.
• TEORIA INORGÂNICA
• Postula que o petróleo é formado por processos não
biológicos, a partir de moléculas de hidrocarbonetos
estáveis a altas pressões e temperaturas, nas
profundezas do planeta (manto), sofrendo posterior
contaminação biológica por bactérias na crosta
terrestre.

5. TEORIAS PARA A
ORIGEM DO PETRÓLEO
• A teoria comumente aceita postula que o petróleo é originado
de resíduos orgânicos acumulados no passado em depressões
da crosta terrestre e que posteriormente foram cobertos por
sedimentos.
• Estes sedimentos são resultado da erosão de rochas antigas e
de Microorganismos de natureza animal ou vegetal, e foram
acumulados durante milhões de anos em fundos de lagos ou
mares pobres em oxigênio e se converteram em rochas.
• A ação do tempo e da pressão da crosta terrestre atuantes
sobre o material depositado, transformaram os resíduos em
massas homogêneas viscosas de coloração negra,
denominadas jazidas de petróleo.
• Assim sendo, os reservatórios de petróleo estão relacionados às
rochas sedimentares e às bacias sedimentares.

6.  Mar de Tétis ou Oceano de Tétis foi
um oceano que, durante o Mesozoico,
separava duas grandes massas
continentais, a Laurásia (a norte) e
o Gondwana (a sul). Surgiu quando
o supercontinente Pangeia iniciou a
sua ruptura. Tétis corresponde ao
proto-mediterrâneo. O seu nome
provém da ninfa Tétis, mãe
das Oceânides.

10. TEORIA ORGÂNICA
Os reservatórios são resultado da decomposição de matéria orgânica armazenada em
sedimentos.
O hidrocarboneto resultante migra através de aqüíferos e fica aprisionado em reservatórios.
Estima-se que cerca de 0,1% de toda a matéria orgânica saturada num sedimento é
eventualmente retida em uma armadilha, resultando em um campo de óleo e gás.
Assim, um conjunto de fatores naturais bem definidos atua no sentido de criar ou não uma
cumulação de petróleo ou de gás natural.

11. REQUISITOS PARA ACUMULAÇÃO PETROLÍFERA
Para que se forme uma acumulação petrolífera são necessários 6 requisitos:
- Presença de rochas geradoras.
- Presença de rochas reservatório.
- Presença de rochas capeadoras.
- Migração.
- Trapas ou armadilhas.
- Relações temporais adequadas.

12. ROCHAS PRESENTES
Existe a necessidade de uma rocha capaz de gerar o óleo (rocha geradora), de uma rocha
reservatório e de uma barreira capeadora que irão constituir uma armadilha para a acumulação
do petróleo e/ou do gás.
Tipos de rochas:
- Rocha Geradora: rica em matéria orgânica (argilas e folhelhos).
- Rocha Reservatório: Rocha porosa de boa permeabilidade (arenitos e carbonatos).
- Rocha Capeadora: Rocha de baixa permeabilidade (folhelhos e sal).

13. ROCHAS SEDIMENTARES
As rochas sedimentares são as que apresentam os melhores
depósitos petrolíferos em toda a Terra, principalmente por terem
melhores condições de porosidade e permeabilidade.
Estas rochas se formaram pela deposição de areias, argilas,
carbonatos e outros materiais, carregados pelas águas, vento ou
neve.
Os estratos das rochas sedimentares são depositados em
seqüência, uns sobre os outros.
Ambientes de deposição:
- Glacial (neves e geleiras).
- Aluvial (fluxos de lama e de rios das montanhas).
- Lacustres (depósitos no fundo de lagos).
- Rios (depósitos ao longo do curso dos rios e pântanos).
- Eólicos (carregados pelos ventos).
- Estuários (depósitos nas foz dos rios).
- Marinhos (depósitos de materiais em águas rasas e
profundas).

14. AMBIENTE
DE
FORMAÇÃO

15. AMBIENTE DE FORMAÇÃO

16. GERAÇÃO DO PETRÓLEO

17. Admitindo um ambiente apropriado, após a
incorporação da matéria orgânica ao sediment,
dá-se aumento de carga sedimentary e de
temperature, começando, então, a se delinear
o processo que passa pelos seguintes estágios
evolutivos:
Faixa de temperaturas de 65°C → Predomina
atividade bacteriana que provoca
reorganização celuçlar e transforma matéria
orgância em querogênio. O produto Gerado é
o Metano (Diagênese);
165°C → Quebra das moléculas de
querogênio e formação de higrocarbonetos
líquidos e gás (Catagênese);
 210°C → Quebra das moléculas de
hidrocarbonetos líquidos e formação de gás
leve (Metagênese);
 acima de 210°C → degradação do
hidrocarboneto Gerado, deixando
remanescente , grafite gás carbônico e algum
resíduo de metano (Metamorfismo)
GERAÇÃO DO PETRÓLEO

18. GERAÇÃO
DO
PETRÓLEO

19. MIGRAÇÃO

20. ROCHAS CAPEADORAS OU
SELANTES
Atendidas as condições de geração e migração,
para que se dê a acumulação do petróleo, existe a
necessidade de que alguma barreira se interponha no
seu caminho, que é produzida pela rocha selante cuja
a característica principal é a baixa permeabilidade.
Além da impermeabilidade, a rocha selante deve ser
dotada de plasticidade, característica que a capacita
a manter sua condição selante mesmo após ser
submetida a esforços e deformações sem se fraturar.
Duas classes de rochas são selantes por excelência:
os folhelhos e os evaporitos (sal).
A eficiência selante de uma rocha não depende só
da espessura, mas também de sua extensão.

21. ROCHAS CAPEADORAS OU SELANTES

22. ARMADILHAS OU TRAPAS
São situações geológicas estruturais, estratigráficas e mistas ou
combinadas que propiciam condições para existência de
acumulações petrolíferas não permitindo que o óleo migre para
superfície.
 ARMADILHAS ESTRUTURAIS
 São as armadilhas estruturais em uma bacia, as que detêm
maiores volumes de petróleo e são respostas aos esforços e
deformações da crosta terrestre (ex: dobras, falhas,
intrusões etc.).
 ARMADILHAS ESTRATIGRAFICAS
 São intercalações de camadas sedimentares porosas e
impermeáveis (ex: arenitos e folhelhos).

23. ARMADILHAS
OU TRAPAS

24. ARMADILHAS OU TRAPAS

25. ARMADILHAS
OU TRAPAS

26. RELAÇÃO
TEMPORAL
 Uma acumulação comercial de petróleo
só é possível através de uma seqüência
de eventos que devem ocorrer em uma
ordem pré-determinada.
 Se esta seqüência não for obedecida, a
acumulação comercial não é possível.
Por exemplo, se uma trapa for formada
após a migração de petróleo, ela será
seca, não terá petróleo para acumular.
 Conseqüentemente uma trapa formada
muito tarde na história de uma bacia
não é atrativa do ponto de vista
exploratório.

27. REQUISITOS PARA
ACUMULAÇÃO
PETROLÍFERA

28. PROSPECÇÃO DE PETRÓLEO

29. PROSPECÇÃO
DO PETRÓLEO
29
Define-se como a
atividade da detecção de
reservas de petróleo e gás
natural (hidrocarbonetos
fósseis) por métodos de
prospecção geofísica e
como a sísmica de
reflexão, que permitem
analisar a estrutura do
subsolo em profundidade
sem a necessidade de
custosa escavação ou
perfuração (sondagem).

30. 30
Um programa de prospecção visa
fundamentalmente a dois objetivos:
(1) localizar dentro de uma bacia
sedimentar as situações geológicas que
tenham condições para a acumulação
de petróleo; e
(2) verificar qual, dentre estas situações,
possui mais chance de conter petróleo.
A identificação de uma área favorável à
acumulação de petróleo é realizada
através de métodos geológicos e
geofísicos, que, atuando em conjunto,
conseguem indicar o local mais propicio
para a perfuração. O programa
desenvolvido durante a fase de
prospecção fornece uma quantidade
muito grande de informações técnicas.

31. MÉTODOS
GEOLÓGICOS
31
A primeira etapa de um
programa exploratório é a
realização de um estudo
geológico com o propósito de
reconstituir as condições de
formação e acumulação de
hidrocarbonetos em uma
determinada região. O geólogo
elabora mapas de geologia de
superfície a partir dos mapas
de superfície e dados de
poços, como também analisa
as informações de caráter
paleontológico e geoquímico.

32. MÉTODOS
POTENCIAIS
32
A geofísica é o estudo da terra usando medidas de
suas propriedades físicas.
Os geofísicos adquirem, processam e interpretam
os dados coletados por instrumentos especiais,
como o objetivo de obter informações sobre a
estrutura e composição das rochas em
subsuperfície. Grande parte do conhecimento
adquirido sobre o interior da Terra, além dos
limites alcançados por poços, vem de
observações geofísicas.

33. GEOLÓGIA DE
SUPERFÍCIE
Através do mapeamento das rochas que afloram
na superfície, é possível reconhecer e delimitar as
bacias sedimentares e identificar algumas
estruturas capazes de acumular hidrocarbonetos.
As informações geológicas e geofísicas obtidas a
partir de poço exploratórios são de enorme
importância para a prospecção, pois permitem
reconhecer as rochas que não afloram na
superfície e aferir e calibrar os processos indiretos
de pesquisas como os métodos sísmicos.
33

34. MÉTODOS SÍSMICOS 34
O método sísmico de refração registra
somente ondas refratadas com ângulo
critico e tem grande aplicação na área
de sismologia. Foi através deste método
que a estrutura interior da Terra foi
desvendada, embora este método tenha
sido largamente utilizado na década de
1950 como apoio e refinamento dos
resultados obtidos pelos métodos
potenciais.

35. 35
O levantamento sísmico inicia-se com a geração de ondas elásticas,
através de fontes artificiais, que se propagam pelo interior de Terra,
onde são refletidas e refratadas nas interfaces que separam rochas
de diferentes constituições petrofísicas, e retornam à superfície,
onde são captadas por sofisticados equipamentos de registro. O
método, conhecido como sparking, envolve o envio de ondas de
choque pela água e para o piso do oceano. O som viaja em
velocidades diferentes através de tipos diferentes de rochas. Caso a
onda de choque localize mudança nas camadas rochosas, ela
retorna e é captada por hidrofones que o navio de pesquisa arrasta
pela água em sua esteira. Com a ajuda de computadores, os
sismologistas podem analisar a informação e localizar possíveis
armadilhas.
MÉTODOS SÍSMICOS

36. 36
Os navios de pesquisa utilizam canhões de
ar comprimido e explosivos para causar as
ondas de choque. Entre os dois métodos,
os canhões causam menos ameaças à
fauna marinha, mas até mesmo a poluição
acústica representa ameaça para animais
com senso sísmico tão agudo quanto à
baleia azul, uma espécie em risco.
Nas prospecções sísmicas, uma onda de
choque é criada pelo seguinte:
· Canhão de ar comprimido - dispara
pulsos de ar na água (para exploração
sobre a água);
· Caminhão impactador - golpeia chapas
pesadas no solo (para exploração sobre
a terra);
· Explosivos - são enterrados no solo (para
exploração sobre a terra) ou
arremessados do barco (para exploração
sobre a água) e detonados.

37. As ondas de choque se deslocam abaixo da superfície da Terra e são refletidas pelas
diversas camadas rochosas. Os reflexos se deslocam em diferentes velocidades
dependendo do tipo ou densidade das camadas de rocha que devem atravessar. Os
reflexos das ondas de choque são detectados por microfones ou detectores de
vibração sensíveis: hidrofones sobre a água ou sismômetros sobre a terra. As
leituras são interpretadas por sismólogos quanto a indícios de armadilhas de petróleo
e gás.
Apesar de os métodos modernos de exploração de petróleo ser melhores do que os
anteriores, eles ainda podem ter uma taxa de sucesso de 10% para a localização de
novos campos de petróleo. Assim que um impacto com perspectiva de petróleo é
encontrado, a localização é marcada por coordenadas de GPS sobre a terra ou por
bóias marcadoras sobre a água.
37

38. Processamento de
Dados Sísmicos
38
Juntamente com as ciências de simulação
meteorológica e com as aplicações militares,
o processamento de dados sísmicos para a
indústria do petróleo tem exigido o
desenvolvimento de computadores de grande
porte cada vez mais potentes e velozes.
Alguns aplicativos já maduros e testados
academicamente ainda não entraram em uso
comercial devido ao elevado custo provocado
pelo tempo de processamento. Mas os
avanços tem sido significativos,apontando
para um desenvolvimento acelerado de
novas tecnologias e equipamentos.

39. AEROFOTOGRAMETRIA E
FOTOGEOLOGIA
39
A aerofotogrametria é fundamentalmente
utilizada para construção de mapas base
ou topográficos e consiste em fotografar o
terreno utilizando-se um avião
devidamente equipado, voando com
altitude, direção e velocidade constantes.

40. 40
A fotogeologia consiste na
determinação das feições
geológicas a partir de fotos
aéreas, onde dobras,
falhas e o mergulho das
camadas geológicas são
visíveis. As estruturas
geológicas podem ser
identificadas através da
variação da cor do solo, da
configuração de rios e de
drenagem presente na
região em estudo.
Além das fotos aéreas
obtidas nos levantamentos
aerofotogramétricos,
utilizam-se imagens de
radar e imagens de
satélite, cujas cores são
processadas para ressaltar
características específicas
das rochas expostas na
superfície.

41. 41
A gravimetria e a
magnetometria, também
chamadas métodos potencias,
foram muito importantes no
início da prospecção de
petróleo por métodos indiretos,
permitindo o reconhecimento e
mapeamento das grandes
estruturas geológicas que não
apareciam na superfície.

42. GRAVIMETRIA 42
Atualmente sabe-se que o campo
gravitacional depende de cinco fatores:
latitude, elevação, topografia, marés e
variações de densidade em subsuperfície.
Este último é o único que interessa na
exploração gravimétrica para petróleo, pois
permite fazer estimativas da espessura de
sedimentos em uma bacia sedimentar,
presença de rochas com densidade
anômalas como as rochas ígneas e domos
de sal, e prever a existência de altos e
baixos estruturais pela distribuição lateral
desigual de densidades em subsuperfície.

43. MAGNETOMETRIA 43
A prospecção magnética para petróleo tem como objetivo
medir pequenas variações na intensidade do campo
magnético terrestre, conseqüência da distribuição
irregular de rochas magnetizadas em subsuperfície .
Nos levantamentos aeromagnéticos as medidas obtidas
pelos magnetômetros dependem de vários fatores, dos
quais se destacam: latitude, altitude de vôo ou elevação,
direção de vôo, variações diurnas e presença localizada
de rochas com diferentes susceptibilidades magnéticas.
As variações diurnas são usadas por atividades solares,
denominadas tempestades magnéticas, e pelo
movimento de camadas ionizadas na alta atmosfera que
atuam como correntes elétricas perturbando o campo
magnético terrestre.

44. Direitos de prospecção
Quando uma empresa petroleira identifica um possível depósito de
petróleo submarino, ela precisa obter os direitos de prospecção. A maior
parte da costa e dos oceanos pertence a países, por isso as empresas
precisam pagar para explorar as áreas pretendidas.
44

45. Perfuração prospectiva
Mesmo que você envie ondas sonoras de choque pelo piso
do oceano o dia inteiro, chegará o momento em que será
necessário escavar um pouco, se deseja determinar a
presença de petróleo explorável. Para cuidar da tarefa, as
empresas petroleiras enviam uma plataforma móvel de
prospecção para realizar perfurações prospectivas no local.
Algumas delas são instaladas em navios, outras precisam
ser rebocadas ao local por embarcações.
45

46. Uma plataforma de perfuração prospectiva normalmente
escava quatro poços de prospecção no local de um suposto
depósito, cada qual requerendo de 60 a 90 dias de trabalho. Os
geólogos escavam inicialmente para obter uma amostra de
núcleo. O princípio é semelhante ao de enfiar um tubo oco em
um bolo de aniversário e removê-lo. Seria possível examinar o
cilindro e descobrir de que são feitas as diferentes camadas do
bolo. Essa é uma maneira de descobrir sem cortar uma fatia.
.
46

47. Os geólogos petroleiros procuram sinais de petróleo, o que eles
denominam de show. Assim que descobrem um show, a
perfuração pára e os geólogos conduzem testes adicionais para
garantir que a qualidade e a quantidade de petróleo disponível
justificarão trabalho adicional. Em caso positivo, eles escavam
poços adicionais para substanciar as descobertas. Um poço
médio dura de 10 a 20 anos antes que deixe de ser lucrativo, de
modo que as plataformas off shore são construídas para longas
estadias. Elas precisam ficar o mais estacionária possível
durante as perfurações, não importa a instabilidade do clima.
47

48. Prospecção submarina
O desafio na perfuração submarina é transferir todo o petróleo e
o gás natural do ponto A ao ponto B sem perdê-lo e sem poluir o
oceano. Como escavar um túnel ao fundo da terra sem que ele
seja invadido pela água ou o petróleo escape para o mar?
Para garantir perfuração correta, os engenheiros conectam o
local da escavação à plataforma por meio de um molde de
escavação submarina. Em termos básicos. Embora a forma
possa variar dependendo das condições exatas do piso
oceânico, o molde de perfuração basicamente representa uma
grande caixa metálica com furos que marcam o local de cada
poço de produção.
48

49. Plataformas móveis de perfuração
Durante a fase de perfuração prospectiva, os objetivos são
simples: chegar ao local, descobrir se existe petróleo e avançar
para o próximo local. Caso a posição se prove próspera, a
empresa pode instalar estrutura mais permanente. Mas nos
meses que a tripulação de uma plataforma precisa para avaliar
um local, uma plataforma móvel de perfuração oferece tudo que
o pessoal precisa, com um mínimo de investimento. Existem
cinco variedades de plataforma móvel de prospecção.
49

50. Balsa de perfuração
Usada geralmente para perfuração rasa em águas não
oceânicas. Essa plataforma é descrita perfeitamente pelo nome:
uma balsa que porta equipamento de perfuração. Ela é
conduzida ao local por rebocadores e fixada no atracadouro por
âncoras. Mas, como elas basicamente flutuam na superfície do
mar, só servem para uso em águas calmas .
50

51. Plataformas elevadas
essa plataforma se assemelha a uma balsa de perfuração,
com uma exceção: quando chega ao local a ser perfurado,
pode baixar três ou quatro fortes pernas até que toquem o
fundo do mar. Quando isso acontece, elas elevam a
plataforma para fora da água. Isso oferece ambiente muito
mais estável no qual escavar. No entanto, o projeto tem
seus limites, pois as águas mais profundas requerem
pernas impossivelmente longas.
51

52. Plataforma submersível
O modelo combina algumas das propriedades das balsas e das
plataformas de elevação. Mas, nesse caso, as instalações de
produção ficam instaladas sobre colunas centenas de metro
acima de balsas que servem de apoio. Depois de chegar ao
local de perfuração, a tripulação inunda as balsas com água.
Elas afundam até que repousem sobre o piso do mar ou lago e
a plataforma se mantém elevada sobre as colunas. Na prática, é
como se a tripulação afundasse a plataforma para ancorá-la.
Quando chega a hora de transferir o equipamento, a equipe
bombeia a água para fora das balsas e elas voltam a flutuar na
superfície, conduzindo a plataforma a uma ascensão. Essa
plataforma só pode ser usada em águas rasas.
52

53. Plataforma semi-submersível
Essa plataforma se assemelha à submersível, mas é projetada
para trabalhar em águas muito mais profundas. Em vez de
afundar até que a porção inferior do casco repouse no fundo (o
que, em águas profundas, afogaria a todos), ela simplesmente
admite água suficiente para afundar até profundidade
operacional. O peso da porção inferior do casco estabiliza a
plataforma de perfuração e ela é mantida imóvel por imensas
âncoras.
53

54. Navios de perfuração
Trata-se essencialmente de um navio que porta uma
plataforma de perfuração em sua porção central. O conjunto
de perfuração se estende até o piso do oceano por um buraco
da lua. Os navios de perfuração operam em águas muito
profundas e muitas vezes precisam enfrentar condições
marítimas adversas. Eles também usam equipamento de
posicionamento dinâmico para se manterem alinhados com os
locais de perfuração. Esse equipamento utiliza informações
obtidas por satélites e sensores sob o mar para manter a
posição de perfuração. Com base nesses dados, motores
elétricos sob o casco movem o navio constantemente para
mantê-lo alinhado ao poço.
Quando chega a hora de essas plataformas temporárias
mudarem de lugar, entram em cena as plataformas realmente
grandes .
54

55. Plataformas de produção offshore
Assim que a fase de perfuração prospectiva está concluída e
os geólogos determinaram que um reservatório de petróleo
justifique as imensas despesas de exploração, as empresas
petroleiras se preparam para estabelecer uma plataforma de
produção offshore. Essas plataformas são projetadas para
durar décadas e, muitas vezes, estão localizadas distantes
da costa e instaladas em algumas das águas mais hostis da
terra.
55

56. 56
Risco Ambiental
Riscos Agentes Medidas de controle
Físico Calor,Umidade,Vibrações
Ruído ,Radiação não -
ionizante.
Fornecer, treinar e tornar obrigatório o uso de protetor
Auricular e luvas .
Químico Gases e Vapores Fornecer, treinar e tornar obrigatório o uso de luvas ,
óculos de segurança e máscara de proteção respiratória.
Biológico
Inexistente Inexistente
Ergonômico
Postura inadequada,
repetitividade de tarefas e
operações.
Orientar, treinar sobre postura correta de trabalho e
princípios de ergonomia.
Acidente
Probabilidade de incêndio ou
explosão
Desenvolver ações orientadoras sobre princípios de
segurança no manuseio de produtos explosivos.