Captação e Adução

Primeiramente deve-se decidir de onde a água a ser injetada será captada. Uma fonte bastante comum é o mar. A água é abundante e de alta salinidade, prevenindo choques salinos. No entanto, a água do mar contém uma alta quantidade de sais de sulfato, que servem de nutrientes para bactérias redutoras de sulfato, que por sua vez liberam o gás sulfídrico (H2S), altamente indesejado na indústria de petróleo. A aplicação desta água em reservatórios contendo sais de bário, cálcio e/ou estrôncio também é perigosa, pois possibilita a formação dos respectivos precipitados. Até recentemente, utilizavam-se inibidores de incrustação para que esses sulfatos não entupissem as tubulações, principalmente o poço produtor. Os anti-incrustantes têm, portanto, o objetivo de inibir ou retardar tal incrustação (sais de carbonato de cálcio) ou depósitos inorgânicos (sais de sulfato de bário e de estrôncio).

Esses inibidores de incrustação variam em composição de acordo com o tipo de depósito que devem agir contra, com maior eficiência em injeção contínua em pontos próximos à árvore de natal (seca ou molhada). Nos últimos anos, a instalação de uma URS no sistema de tratamento de água (com uso em conjunto com os inibidores de

49 incrustação) tem se tornado uma melhor opção para combater a incrustação inorgânica (sulfatos), como será visto no capítulo 4.

A água doce proveniente de lagos e rios tem a vantagem de não oferecer perigo em relação à corrosão ou formação de precipitados. Na maior parte dos casos, é necessária apenas a remoção de sólidos e do oxigênio dissolvido. No entanto, esta água doce pode causar problemas de choques salinos.

A água de subsuperfície apresenta também um bom potencial como água de injeção. Normalmente esta apresenta baixo teor de sólidos e ausência de gases em solução perigosos, como CO2, H2S e O2, simplificando o tratamento da água. A salinidade da mesma, porém, depende da profundidade do aquífero. Logo, é necessário ainda um estudo sobre a possibilidade de choques salinos.

Frequentemente os poços de captação são perfurados inicialmente para a produção de óleo, tornando-se produtores de água, através de uma recompletação, quando se mostram não produtores. Devido às altas vazões, costumam ser produzidos através de bombas centrífugas submersas, BCS.

Uma opção muito usada na indústria é a reinjeção de água previamente produzida. Este tipo de água normalmente apresenta uma tendência à corrosão e à incrustação, e seu tratamento é complicado devido à presença de óleo residual em emulsão, levando ao uso excessivo de equipamentos caros, como tratadores eletrostáticos e hidrociclones. O uso frequente da água produzida para injeção é devido também à impossibilidade de descartá-la em rios. Como essa água é de alta salinidade, causaria poluição nos mesmos e portanto deve sempre ser injetada ou descartadas em poços de descarte, após tratamento. Em alguns casos é comum o acúmulo de produção de água em um determinado campo para que esta seja injetada então em outro campo, com o intuito de controlar a poluição e em alguns casos minimizar gastos. Entretanto, é importante a compatibilidade química entre a água produzida e a água do reservatório onde aquela será injetada.

A respeito da fase de adução, é importante levantar que a água transportada pelas adutoras frequentemente ainda não foram tratadas. Por conseguinte, é importante que as adutoras sejam construídas visando a compatibilidade com a agressividade da água a ser transportada. É ainda necessário uma análise sobre tratamentos de incrustações e remoção de possíveis depósitos, como sais de cálcio, magnésio, ferro, bário, entre outros, que servem de atrativo para as bactérias do ferro ou para as redutoras de sulfato.

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3.2 Tancagem

Os tanques utilizados para armazenamento de águas agressivas são, normalmente, de chapas soldadas de aço carbono. É usado este tipo de tanque porque os tanques aparafusados têm maior tendência à corrosão por aeração diferencial e por concentração diferencial nas junções das chapas. Adicionalmente, os tanques aparafusados têm maior tendência a vazamentos, que podem por sua vez agravar a corrosão quando deterioram a pintura externa.

No caso de água do mar, o uso de tanques de concreto armado tem crescido. Curiosamente, as experiências com água produzida não foram bem sucedidas. Em alguns casos, esta água atacou as armaduras, causando fissuras e levando à carbonatação e sulfatação do concreto. Devido a estes motivos, o uso de tanques de concreto armado tem sido recomendado apenas para operações com águas doces ou salobras. [ROSA, 2006]

Se o tanque será construído para estocagem de água bruta, o mesmo deverá ser dimensionado para suportar picos de abastecimento. No caso de captação de água do mar na costa, por exemplo, a tancagem deve ser alta devido aos efeitos das marés, fator determinante na disponibilidade da água. Em alto mar, contudo, os tanques podem ser até desnecessários, devido à alta disponibilidade de água.

No caso de tancagem para água tratada, é importante que seja mantida a continuidade operacional, além de fornecer uma reserva para determinadas funções, como por exemplo, água limpa para retrolavagem de filtros, explicados a seguir, ou para refrigeração de bombas.

3.3 Tratamento

O tratamento da água de injeção varia com o tipo e características da água a ser injetada. O foco deste trabalho é o tratamento de água salgada, do mar, mais utilizado atualmente, principalmente offshore.

O pré-tratamento da água do mar para injeção começa na etapa de captação, já explanada. Através de bombas hidráulicas centrífugas, a água do mar é succionada até o nível do módulo de injeção. Estas bombas fornecem ao fluido entre 30 atm e 70 atm de diferencial de pressão, dependendo da diferença de altura entre o ponto de sucção e o módulo de injeção de água. Nesta etapa é comum a dosagem de hipoclorito de sódio,

51 com o intuito de prevenir que a matéria orgânica da água seja carreada para o sistema de injeção de água da plataforma. Em seguida, a água salgada passa por um sistema de filtração, composto por dois filtros de porosidade de 40 µm, que funcionam alternadamente, ou seja, um filtro fica em stand-by sendo utilizado quando há a necessidade de manutenção ou troca do primeiro. Este primeiro sistema de filtração é também conhecido como sistema de filtragem grosseira, e pode ser projetado para filtros convencionais ou auto-limpantes, através de retro-lavagem, acionada por tempo de operação, manualmente ou até mesmo diferencial de pressão. Usualmente cada filtro contém 24 elementos filtrantes em seu interior, funcionando com uma eficiência de aproximadamente 98%.

A próxima etapa do tratamento da água salgada é um conjunto de filtros, menores, do tipo filtros cartuchos. Usualmente um projeto de tratamento de água apresenta 3 desses filtros, com dois em operação e um em stand-by. Cada um destes contém 25 cartuchos descartáveis com grau de filtração de 5 µm. A figura abaixo ilustra dois destes filtros de 5 µm.

Figura 3.1. Filtro de 5 µm novo (esquerda) e usado (direita). Fonte: CAMERON (2009)

À jusante deste sistema de filtros, há um booster intermediário, que é uma bomba centrífuga, capaz de fornecer entre 25 atm e 50 atm de diferencial de pressão, que tem como objetivo fornecer energia potencial para que o fluxo de água vença as perdas de carga dos equipamentos seguintes. Estes equipamentos são de vital importância para o projeto de tratamento de água. No caso do tratamento de água do mar, estes são a unidade de remoção de sulfato (URS) e a desaeradora. Esta tem como

52 função remover o ar e outros gases dissolvidos na água, com o intuito de mitigar os efeitos por corrosão, incrustação e crescimento de bactérias. A unidade de remoção de sulfato tem também a intenção de evitar a incrustação e crescimento de bactérias, através de remoção de sulfatos presentes na água salgada, e será melhor explicada, junto com as possíveis configurações de posicionamento de ambos equipamentos, no capítulo 4.

Passadas a desaeradora e a URS, á água é puxada pela bomba de injeção, que imprime ao fluido a pressão necessária para injeção. Usualmente esta bomba é centrífuga de alta pressão, capacitada para altas vazões.

Há ainda um sistema de injeção de produtos químicos, posicionado normalmente para fazer a injeção antes e depois dos filtros. Este sistema injeta três tipos de produtos: sequestradores de cloro (chlorine scavenger), inibidores de incrustação (scale inhibitor) e biocidas. Com este tratamento, é possível minimizar o gasto excessivo das membranas da URS, além de facilitar seu trabalho.

É sempre importante frisar que com as rápidas inovações tecnológicas, as esquematizações desses projetos de tratamento variam também. A própria unidade de remoção de sulfato, e o seu processo em si, têm sofrido mudanças significativas ao longo das últimas décadas. Outro exemplo de avanço tecnológico na área é o novo sistema de tratamento da norueguesa Well Processing, chamado de SWIT (Subsea

Water Injection Treatment). Este sistema, como o nome já diz, é localizado no leito

marinho. As grandes vantagens alegadas pela Well Processing ao levar o tratamento da água de injeção para o leito do mar são as alegadas reduções em 50% do CAPEX (despesas de capital) e 25% do OPEX (despesas operacionais). Além disso, por contornar as limitações de peso e espaço das plataformas, discutidas também no capítulo 4, o SWIT permite a utilização de quantos poços injetores forem necessários, além de uma maior liberdade para suas localizações. Consequentemente, este sistema exclui a necessidade dos engenheiros de reservatórios preverem a localização dos poços injetores antes do reservatório começar a produzir. As figuras abaixo ilustram o esquema de tratamento com e sem o uso do SWIT, respectivamente.

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Figura 3.2. Esquematização submarina tradicional. Fonte: WELLPROCESSING.COM

Figura 3.3. Esquematização submarina com uso do SWIT. Fonte: WELLPROCESSING.COM

A própria Petrobras começa a analisar projetos de instalação de certos equipamentos e aparelhos no leito marinho, segundo Carlos Tadeu Fraga, gerente- executivo do Centro de Pesquisas da Petrobras (CENPES). Fraga acredita que futuramente as plataformas poderão ser até dispensáveis, barateando bastante os projetos de exploração e produção. Evidentemente, no que diz respeito ao tratamento da

54 água de injeção, parte das economias vêm do fato que a água salgada puxada pelas bombas de elevação não tenham que subir à plataforma e depois descerem para o poço.