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.
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).
- melhoria dos projetos e da qualidade do aço (brocas) e
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
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
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
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.
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
Consumo Mundial de Gás Natural
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 Produção Mundial de Gás Natural 243
TOTAL MUNDIAL 1472,5 2115 2623
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]
[Fonte: PETROBRÁS]
• Petroquímica: Grande utilização de derivados-Plásticos, borrachas sin- téticas, tintas, solventes, explosivos, prod. farmacêuticos, cosméticos, etc.
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
• 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
• 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.
[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
Fonte PETROBRÁS
