O documento discute o desenvolvimento de solventes biodegradáveis e com baixo teor de aromáticos para a remoção de depósitos de asfaltenos e parafinas na indústria de petróleo. A pesquisa aborda a necessidade de alternativas mais seguras e sustentáveis, destacando a transição de solventes tradicionais, como o xileno, para soluções inovadoras que atendam a restrições de eficácia e custos. Além disso, apresenta diferentes portfólios de produtos com propostas de valor variadas, visando otimizar o uso de químicos na exploração e produção de petróleo.

1. COMPOSIÇÃO DE SOLVENTES ISENTA OU COM
BAIXO TEOR DE AROMÁTICOS E ELEVADA
BIODEGRADABILIDADE PARA REMOÇÃO DE
DEPÓSITOS ORGÂNICOS NA INDÚSTRIA DE PETRÓLEO.
Nome do autor
INTRODUÇÃO
CONCLUSÃO
OBJETIVOS
RESULTADOS E DISCUSSÃO
DESCRIÇÃO
A exploração de petróleo e gás (E&P) para o
suprimento de energia é uma atividade vital para
o subsídio da vida moderna. Por se tratar de uma
indústria larga em escala e em impactos ambientais,
as operações de E&P têm suscitado preocupações
crescentes com a sustentabilidade por parte dos
órgãos reguladores, empresas exploradoras e
comunidades. Os produtos químicos utilizados em
E&P são, em grande parte, formulações que tem por
objetivos principais garantir a segurança da operação
e maximizar sua eficiência, e as tendências globais
vêm motivando o desenvolvimento de produtos
químicos mais limpos e adequados à saúde e
segurança do trabalhador e ao meio ambiente.
Durante a exploração de poços de petróleo, é comum
ocorrer a deposição de materiais orgânicos oriundos
do próprio petróleo bruto, tais como asfaltenos e
parafinas, e tal fenômeno é considerado uma ameaça
para o bom andamento da operação. A precipitação
de materiais orgânicos no reservatório e ao longo do
transporte pode provocar a obstrução dos poros da
rocha, quedas de pressão em linhas, favorecimento
de outros depósitos, formação de sítios favoráveis
à corrosão. Tudo isso afeta significativamente a
produtividade e, nos casos mais severos, pode
provocar o impedimento do escoamento (Fig. 1)
e consequente parada da produção de petróleo.
Embora pesquisadores e fornecedores de químicos já
tenham proposto um grande número de formulações
alternativas para esse processo, todas apresentam
desvantagens competitivas que inibiram a aderência
do mercado a elas. A indústria segue utilizando o
tradicional xileno e ainda necessita de composições
para tratamentos de depósitos e incrustações que
impliquem em baixo consumo de energia térmica ou
mecânica, que sejam isentas de ácidos, compatíveis
com sistemas e fluidos aquosos de tratamentos
subsequentes e, principalmente, composições de
fluidos biodegradáveis e com baixo teor ou isentos de
hidrocarbonetos aromáticos livres.
Neste trabalho, a Oxiteno, utilizando seu know-how
em solventes oxigenados e tensoativos, apresenta
o desenvolvimento de uma solução para dissolver
parafinas e asfaltenos em poços de petróleo, visando
endereçar as questões supracitadas através da
proposta de composições de baixa complexidade e
melhores características toxicológicas e ambientais.
Diversas técnicas, tanto preventivas como remediadoras, são empregadas na indústria do
Petróleo para contornar este problema. A técnica preventiva mais comum é o uso de inibidores
de parafinas e asfaltenos para garantir que tais componentes orgânicos se mantenham
estáveis e dispersos em suspensão no petróleo bruto. Todavia, eventuais perturbações podem
provocar a desestabilização do sistema e ineficácia do inibidor ou dispersante, resultando na
precipitação dos depósitos orgânicos. Sendo assim, em grande parte dos casos é necessário
o uso de técnicas remediadoras, sendo a principal destas o tratamento com dissolvedores ou
solubilizadores de parafinas e asfaltenos.
Atualmente a principal solução empregada na indústria de E&P é a injeção esporádica de
solventes aromáticos, principalmente o xileno, e suas misturas, em processos de solubilização
de depósitos asfaltênicos e parafínicos. Porém, dado o perfil toxicológico questionável de
elementos como benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno (produtos comumente designados
por BTEX), o uso de tais componentes vem sendo cada vez mais evitado por empresas que
buscam atuação responsável e redução do nível de exposição dos seus funcionários a estes
solventes, e tal tendência também vem sendo observada junto às companhias de serviço da
indústria de exploração e produção de petróleo e gás.
O problema técnico foi tratado do ponto de vista de solubilidade de asfaltenos. Para isso, foram
feitas simulações utilizando-se conceitos de parâmetro de solubilidade de Hansen. Foram
definidas as seguintes restrições técnicas para o produto a ser desenvolvido:
• Desempenho: produto deve solubilizar asfaltenos e parafinas tão bem quanto
solventes aromáticos
• Apelo verde: produto deve ser isento de aromáticos
As estruturas de asfaltenos são extremamente complexas (Fig. 2) e variam muito conforme o
tipo de petróleo. Para o estudo, foi empregada a estrutura do coroneno (Fig. 3) e de parafinas
e isoparafinas, buscando otimizar a melhor formulação de solventes isentos de aromáticos que
possuíssem parâmetros de solubilidade compatíveis com as estruturas estudadas.
Uma vez definidas as restrições técnicas do problema e propostos candidatos a partir
de simulações, as melhores soluções foram selecionadas através de testes de aplicação.
Posteriormente, no momento de seu custeio e discussão de preços com o cliente, ficou claro
que algumas restrições técnicas não eram mandatórias, e sim desejáveis, cambiáveis, ou
negociáveis a depender do preço. Houve então uma redefinição do escopo, quando ficou
claro que a tendência tecnológica de substituir BTEX não estava diretamente atrelada a
nenhuma diretiva ou imposição legislativa, e sim a uma intenção das empresas em melhorar
a sustentabilidade do seu processo, que até então veio sendo inibida por questões de custo
e performance.
Os estudos técnicos e de mercado permitiram revisitar as soluções inicialmente propostas e
posicionar dois portfólios com propostas diferentes, alinhando ganhos ambientais, fatores de
segurança e custo para cada cenário, colocando-os à disposição do cliente. Adicionalmente,
ao perceber a importância do fator custo para o cliente, e a ausência de restrições legais para a
substituição da tecnologia atual, foi desenhado um modelo para simular os cenários de custo
de aromáticos que permitem deslocar o xileno e assim ter clareza de como e quando cada
item do portfolio montado pode entrar no mercado.
Os solventes e soluções desenvolvidos geraram plataformas de produtos BTEX-free com
diferentes propostas de valor para atender às demandas das empresas exploradoras de
petróleo. A primeira engloba soluções com baixo ponto de fulgor e performance equivalente à
do xileno, e é capaz de substitui-lo a depender do cenário de custo dos solventes oxigenados
frente ao xileno. A segunda é composta por soluções com pontos de fulgor acima de 61°C,
porém com performance inferior, e seria uma opção caso pressões regulatórias passem a
surgir para o banimento dos aromáticos. A última solução possui alta performance, é isenta de
aromáticos e, como traz o benefício adicional de segurança por não ser inflamável, pode ser
posicionada com proposta de valor premium.
As simulações foram realizadas de forma iterativa considerando-se as restrições previamente
citadas, buscando otimizar a solução solvente a ser criada (Fig 4).
ENG. OLÍVIA CUEVA CANDIDO POLTRONIERI
CASE Nº 36
O principal experiência adquirida com este Case foi o entendimento dos fatores decisivos que
fariam o cliente migrar da tecnologia atualmente utilizada e como endereçar tais fatores. Ficou
clara a importância de discernir, em meio às tendências tecnológicas, o que é restrição e o que
é intenção no modelo de negócio. Consolidar estes elementos em forma de estratégia nos
permitiu varrer um espectro maior de oportunidades, trazendo diferenciais competitivos e a
real possibilidade de agregar valor para a indústria de E&P, bem como prever de modo realista
nossa entrada no mercado.
Figura 3. Estrutura molecular
do coroneno.
Figura 1 - Depósito de asfaltenos
formado dentro de tubulação em
uma refinaria.
*Source: McKenna, Detailed Characterization of
Heavy Crude Oils and Asphaltenes by Ultrahigh
Resolution Fourier Transform Ion Cyclotron
Resonance Mass Spectrometry
Figura 2. Representação genérica seda
trutura de asfaltenos.
Figura 4 – Simulações com parâmetros
de solubilidade.
TSF
Natural RubberCoronene
Água
Bitumen
Parafina
Oxiteno S.A. Indústria e Comércio
Agradecimento