Petróleo

Petróleo – O que é

O Petróleo é um hidrocarbonetos líquidos de ocorrência natural formados pela decomposição anaeróbica da matéria orgânica. O petróleo raramente é encontrado em seu local original de formação, mas migra para uma armadilha estrutural ou litológica adequada. O petróleo é frequentemente associado à água salgada e aos hidrocarbonetos gasosos.

Petróleo, que é latim para óleo de rocha, é um combustível fóssil feito naturalmente a partir de plantas pré-históricas em decomposição e restos de animais.

É uma mistura de centenas de diferentes moléculas de hidrocarbonetos contendo hidrogênio e carbono que existem às vezes como líquido (petróleo bruto) e às vezes como vapor (gás natural). O petróleo é uma fonte não renovável que é limitada em quantidade. As previsões variam de quanto tempo a fonte durará com base em muitas variáveis, incluindo demanda, custo de extração e aumento do uso de recursos renováveis.

Milhões de anos atrás, restos de plantas e animais pré-históricos se estabeleceram nos mares junto com areia, lodo e rochas. À medida que as rochas e o lodo se assentavam, camadas sobre camadas se acumulavam nos rios, ao longo das costas e no fundo do mar, prendendo o material orgânico. Sem ar, as camadas orgânicas não poderiam apodrecer. Com o tempo, o aumento da pressão e da temperatura transformou a lama, a areia e o lodo em rocha (conhecida como rocha geradora) e lentamente “coziu” a matéria orgânica em petróleo. A formação rochosa contém petróleo, como uma esponja retém água.

O petróleo e o gás que se formaram na rocha geradora nas profundezas da Terra moveram-se para cima através de pequenos espaços porosos conectados nas rochas. Alguns se infiltraram na superfície da Terra, mas rochas não porosas ou outras barreiras prenderam a maioria dos hidrocarbonetos de petróleo. Essas armadilhas subterrâneas de petróleo e gás são reservatórios. Ao contrário do equívoco popular, os reservatórios não são “lagos” subterrâneos de petróleo; são rochas porosas e permeáveis que podem conter quantidades significativas de petróleo e gás em seus espaços porosos.

Alguns reservatórios estão a centenas de metros abaixo da superfície, enquanto outros estão a milhares de metros de profundidade.

Petróleo – Processo

Desde os tempos antigos até o início de 1900, encontrar petróleo e gás era em grande parte uma questão de sorte. Os primeiros exploradores procuraram vazamentos de óleo na superfície, certos tipos de afloramentos rochosos e outros sinais de superfície de que o petróleo poderia existir abaixo do solo. Este foi um processo aleatório. No entanto, a ciência e a tecnologia se desenvolveram rapidamente para melhorar a capacidade da indústria de determinar o que está abaixo do solo.

Os geólogos estudam rochas na superfície e no subsolo da Terra criando mapas das rochas onde eles acham que petróleo e gás podem ser encontrados.

Engenheiros usam este mapa geológico para perfurar um poço sob a superfície da Terra. Se for bem-sucedido, o poço trará um fluxo constante de petróleo e gás à superfície. Depois que o equipamento de perfuração é removido, uma bomba é colocada na cabeça do poço. Um motor elétrico aciona uma caixa de engrenagens que move uma alavanca. A alavanca empurra e puxa, forçando a bomba para cima e para baixo, e cria uma sucção que puxa o óleo.

Três fatores afetam a quantidade de petróleo ou gás que é recuperado de um reservatório conhecido: propriedades da rocha, tecnologia e economia. Embora a indústria não possa alterar as propriedades da rocha, ela pode desenvolver novas técnicas para remover mais óleo da rocha.

A indústria fez avanços significativos para melhorar a recuperação de reservatórios conhecidos em todo o mundo, aumentando a base de reservas.

Ainda há muitas reservas de petróleo e gás a serem descobertas e produzidas. Descobertas futuras serão em bacias mais profundas e em áreas mais remotas da Terra.

Tecnologias avançadas também podem ser usadas para localizar pequenos reservatórios encontrados em áreas de petróleo e gás existentes.

Fontes de Petróleo

Petróleo

Quase todo o petróleo vem de reservatórios subterrâneos. A explicação mais amplamente aceita de como o petróleo e o gás são formados na Terra é que esses combustíveis são produtos de calor e pressão intensos aplicados ao longo de milhões de anos a sedimentos orgânicos (anteriormente vivos) enterrados em formações geológicas.

Por isso são chamados de combustíveis fósseis. Eles são recursos limitados (não renováveis), o que significa que eles são formados muito mais lentamente do que são usados, então eles são finitos em oferta.

Ao mesmo tempo, acreditava-se que o petróleo bruto fluía em córregos subterrâneos e se acumulava em lagos ou cavernas na terra. No século XXI, os cientistas sabem que um reservatório de petróleo é geralmente uma formação sólida de arenito ou calcário sobreposta por uma camada de rocha ou xisto impermeável, que cria um escudo.

O petróleo se acumula dentro dos poros e fraturas da rocha e fica preso sob o escudo. Anticlinais (dobras em forma de arco em um leito de rocha), falhas e cúpulas de sal são formações comuns de captura.

Depósitos de petróleo podem ser encontrados em profundidades variadas. Os poços são perfurados para chegar aos reservatórios e extrair o petróleo.

Petróleo e Gás natural

A indústria do petróleo no Oriente Médio data de 3000 a.C., quando os mesopotâmicos exploraram betume asfáltico obtido de infiltrações e mineração de asfalto-rocha para produzir argamassa de construção, cimento de mosaico, pavimentação de estradas e materiais impermeabilizantes. Esta forma de petróleo, chamada piche, é o resíduo deixado após a evaporação do gás natural e das frações líquidas voláteis do petróleo bruto.

Os antigos bahrainianos revestiam cerâmica e cestos com piche, e na história bíblica de Noé é usado para calafetar a arca.

Uma indústria que destilava combustível para lâmpadas a partir de petróleo bruto começou em Alexandria por volta do século II d.C. Cerca de quinhentos anos depois, os exércitos bizantinos começaram a usar o “fogo grego”, uma substância semelhante ao napalm destilada de petróleo bruto que era derramada ou pulverizada sobre tropas e navios inimigos e depois incendiada.

A Indústria Petrolífera Moderna

Extração do petróleo

A indústria petrolífera moderna é muito mais complexa e integrada, um processo contínuo que gira em torno da extração, ou produção, de petróleo e gás natural da terra. A montante da produção estão a exploração (a busca de terras petrolíferas) e o desenvolvimento (a construção de infraestrutura de produção, como poços de petróleo e separadores de gás natural em campos de petróleo).

A jusante da produção estão o transporte (incluindo oleodutos, navios-tanque, caminhões e ferrovias), refino (transformação de petróleo bruto em produtos utilizáveis) e comercialização (postos de gasolina e outros pontos de venda). Petróleo e gás natural são fontes de combustível, bem como a matéria-prima a partir da qual os produtos petroquímicos, como fertilizantes e os blocos de plásticos, são fabricados.

Olhar para a indústria do petróleo como um sistema global nos permite identificar seus pontos de estrangulamento, os estágios em que uma empresa ou governo poderoso pode exercer influência política e econômica em todo o processo. Um potencial ponto de estrangulamento diz respeito às reservas e produção de petróleo.

Nas nações do Oriente Médio, como na maioria das outras nações, os direitos minerais pertencem ao Estado. As empresas devem negociar com os governos concessões, ou direitos, para extrair hidrocarbonetos em seus territórios. Em troca, eles oferecem pagamentos fixos, aluguéis, impostos e/ou royalties (pagamentos por unidade de petróleo ou gás produzido).

Petróleo – Formação

Petróleo

O Petróleo é uma substância viscosa, mais leve que a água, composta por grandes quantidades de Carbono e Hidrogênio (hidrocarboneto) e quantidades bem menores de Oxigênio, Nitrogênio e Enxofre.

A natureza complexa do Petróleo é resultado de mais de 1200 combinações diferentes de hidrocarbonetos.

Ele pode ocorrer nos estados:

Sólido – Asfalto
Líquido – Óleo crú
Gasoso – Gás natural

O Petróleo é formado pelo processo decomposição de matéria orgânica, restos vegetais, algas, alguns tipos de plâncton e restos de animais marinhos – ocorrido durante centenas de milhões de anos da história geológica da Terra.

CONDIÇÕES PARA FORMAÇÃO DO PETRÓLEO

Inicialmente deve haver a matéria orgânica adequada à geração do Petróleo
Este material orgânico deve ser preservado da ação de bactérias aeróbias
O material orgânico depositado não deve ser movimentado por longos períodos
A matéria orgânica em decomposição por bactérias anaeróbias deve sofrer a ação de temperatura e pressão por períodos longos
O início do processo de formação do Petróleo está relacionado com o início da decomposição dos primeiros vegetais que surgiram na Terra.
O início do processo de formação do Petróleo está relacionado com o início da decomposição dos primeiros vegetais que surgiram na Terra.

A maioria dos compostos identificados no petróleo são de origem orgânica, mas até que que a matéria chegue ao estado de petróleo são necessárias condições especiais. O ambiente marinho reúne tais condições.

No ambiente marinho é a plataforma continental a região que mais produz matéria orgânica. Os mares rasos também podem receber um grande aporte de matéria orgânica.

Embora semelhante ao carvão quanto à composição (hidrocarboneto) o petróleo possui certas características especiais: por ser fluido pode migrar para a além de sua fonte geradora e acumular-se em estruturas sedimentares.

O Petróleo ocorre normalmente em rochas sedimentares depositadas sob condições marinhas.

4.5 Bilhões: Surgimento do Planeta.
4.0 Bilhões: Início da formação da crosta terrestre
3.6 Bilhões: Surgimento dos organismos unicelulares
3.2 Bilhões: Fotosintese, formação de O2
2.8 Bilhões: Surgimento de organismos multicelulares.
2.4 Bilhões: Colisão das placas continentais.
2.0 Bilhões: Surgimento da vida marinha.
1.2 Bilhões: Desenvolvimento da vida marinha – O Super Continente
800 Milhões – primeiros fosseis: Ruptura do Super Continente
400 Milhões: Peixes, anfíbios e florestas.
300 Milhões: Dinosauros, Super-continente Pangea (Gondwana)
200 Milhões: Mamíferos e passaros
120 Milhões: Pássaros do Oceano Atlantico
65 Milhões: Extinsão dos dinossauros.
50 Milhões: Primeiros primatas.
5 Milhões: Primeiros “hominídeos bípedes”. (Australopitecíneos) – Africa (Rift Valley).
3.0 Milhões: Homo Habilis.
100,000 anos: Homo Sapiens.

As primeiras plantas apareceram a 400 milhões de anos, no período Devoniano, entretanto o primeiro grande desenvolvimento dessa flora deu origem aos depósitos de carvão do Período carbonífero.

A principal fonte de matéria orgânica antes do período Devoniano deve ter sido de origem marinha.

Do período Pré-Cambriano até o Devoniano o maior produtor de matéria orgânica foi o fitoplâncton, que ao morrer se depositou no fundo dos oceanos, tornando-se parte dos sedimentos e formando os folhetos ricos em matéria orgânica.

Ao longo da história houve dois momentos de produção máxima de fitoplancton:

Ordoviciano Þ Siluriano – 500 a 400 milhões de anos,
Jurássico Þ Cretáceo -195 a 65 milhões de anos.

Estes dois períodos coincidiram com a elevação do nível dos mares, inundando grandes depressões territoriais, em que o fitoplâncton se desenvolveu associado a nutrientes marinhos.

Ao morrer em ambiente anaeróbio formou leitos ricos em matéria orgânica, por isso são denominados rochas-fonte.

As rochas-fonte normalmente são folhedos e contém cerca de 90 % da matéria orgânica presente nos sedimentos. O maior volume de rochas-fonte são do período Jurássico-Cretáceo, períodos responsáveis por mais de 70% dos recursos mundiais de petróleo.

Petróleo

Do período Paleozóico, que não apresenta grandes diferenças em termos de abundância de fitoplâncton em relação ao Jurássico-Cretáceo, o nível de óleo crú é bem menor.

Pode-se dizer também que o petróleo tem uma origem mista devido a decomposição de matéria orgânica de origem animal e vegetal.

O ambiente adequado para a formação do petróleo necessita condições de manutenção de vida intensa e posteriormente, elementos de proteção contra oxidação e a destruição bacteriana.

Os seres mais comuns encontrados nestes sedimentos são foraminíferos, pequenos crustáceos, partes de animais maiores. Entre os vegetais cita-se os dinoflagelados e as diatomáceas.

A lama resultante dessa sedimentação é denominada SAPROPEL, cuja principal matéria prima são as substâncias graxosas (sapropelitos=formação de hidrocarboneto)

Denomina-se maturação a conversão de matéria orgânica em petróleo.

Este processo pode ser dividido em três etapas:

1. Diagênese: Logo após a deposição tem início a decomposição bioquímica da matéria orgânica, gerando o metano biogênico. Com o aumento de pressão e temperatura a matéria orgânica é convertida em em querogêno – matéria orgânica amorfa com C, H e O
2. Catagênese: Com o aumento da pressão o querogêno se altera e a maioria do óleo cru é formado. Durante essa fase as moléculas maiores irão se dividir em moléculas menores e mais simples – craqueamento.
3. Metagênese: No estágio final de formação do querogêneo e do óleo cru produz-se gás natural, principalmente na forma de metano e o carbono residual é deixado na rocha-fonte.

A principal fonte de óleo cru é o fitoplâncton, mas também estão presentes restos de plantas terrestres, bactérias e zooplâncton. Dos três tipos de querogênio já identificados, cada qual produz diferentes compostos durante a maturação, com respectivas variações em C/H ou O/C.

A formação de petróleo e gás natural não depende apenas da composição da matéria orgânica original, mas também do aumento de temperatura, isto é, do gradiente geotérmico.

O petróleo é formado a partir do querogênio. Quando as temperaturas estão em torno de 50 ºC as quantidades formadas são muito pequenas, aumentando, sem apresentar alteração estrutural, em torno de 100 ºC.

Mas ao atingir 150 ºC ocorre o craqueamento, mesmo que o aquecimento dê por um curto período.

O primeiro gás a ser produzido contém compostos entre C4 -C10, chamando de gás úmido (wet gas), mas com o aumento de temperatura e consequentemente o craqueamento, é gerado C1 – C3 – gasoso, dito gás seco (dry gas).

Em essência, o fator mais importante para a geração de petróleo é o gradiente geotérmico que pode variar de bacia para bacia sedimentar. As rochas-fonte que se localizam em zonas rasas não geram petróleo.

Além do gradiente geotérmico, o tempo também é fator importante na formação de petróleo.

Assume-se que diferentes volumes de petróleo seriam gerados de rochas-fonte similares se elas estiverem sujeitas a mesma temperatura, mas em intervalos de tempo diferentes.

Considera-se que as rochas-fonte sujeitas a temperaturas de 50 oC por 30 Milhões de anos não seriam suficientemente aquecidas para gerar petróleo, mas sim somente “metano biogênico”.

Já as rochas aquecidas por um período similar a 190 oC poderiam gerar gás natural.

Devido a variações no gradiente geotérmico, profundidade e duração do soterramento pode haver variações de bacia sedimentar no tempo decorrido para gerar petróleo.

Bacias Sedimentares

As rochas sedimentares são derivadas de restos e detritos de outras rochas pré-existentes. O intemperismo faz com que as rochas Magmáticas, Metamórficas ou Sedimentares estejam constantemente sendo alteradas.

O material resultante é transportado pela água, vento ou gelo e finalmente depositado como um sedimento.

Deve haver então, uma compactação ou cimentação do material para ele se transformar em uma rocha sedimentar.

O Brasil possui 6.430.000 km2 de bacias sedimentares, dos quais 4.880.000 km2 em terra e 1.550.000 km2 em plataforma continental.

No entanto, para a formação de petróleo é necessário que as bacias tenham sido formadas em condições muito específicas. Normalmente, são áreas em que sucessões espessas de sedimentos marinhos foram soterrados à grandes profundidades.

A maioria dos hidrocarbonetos explorados no mundo inteiro provêm de rochas sedimentares. Em termos de idade, praticamente 60% provêm de sedimentos cenozóicos, pouco mais de 25% de depósitos mesozóicos e cerca de 15% de sedimentos paleozóicos. No Brasil, a maior parte da produção está ligada a sedimentos mesozóicos. Na figura abaixo, podemos observar as diferentes bacias do Brasil, separadas de acordo com a sua era geológica de origem.

Existem dois tipos de bacias petrolíferas:

Onshore: Ocorre quando a bacia encontram-se em terra. São originadas de antigas bacias sedimentares marinhas;
Offshore: Ocorre quando a bacia está na plataforma continental ou ao longo da margem continental.

A maioria das bacias petrolíferas brasileiras encontram-se offshore.

A exploração de petróleo onshore é muito reduzida no Brasil, devido ao baixo potencial de nossas bacias em terra.

Migração e Reservatórios

Chamamos de migração o caminho que o petróleo faz do ponto onde foi gerado até onde será acumulado. Devido a alta pressão e temperatura, os hidrocarbonetos são expelidos das rochas geradoras, e migram para as rochas adjacentes.

A partir da migração é que o petróleo terá chances de se acumular em um reservatório e formar reservas de interesse econômico.

A migração ocorre em dois estágios:

Migração primária: Movimentação dos hidrocarbonetos do interior das rochas fontes e para fora destas;
Migração secundária: Em direção e para o interior das rochas reservatórios.

A próxima etapa é a acumulação. Devidos a falhas estruturais no subsolo, ou então devido a variações nas propriedades físicas das rochas, o processo de migração é interrompido e os hidrocarbonetos vão se acumulando nas rochas reservatórios.

As rochas reservatórios devem ser porosas e permeáveis, pois o petróleo pode ser encontrado nos espaços existentes nestas rochas, e ele só poderá ser extraído se a rocha for permeável.

A rocha, ou conjunto de rochas que deverá ser capaz de aprisionar o petróleo após sua formação, evitando que ele escape, são as armadilhas.

Petróleo – Derivados

Todos derivados do petróleo passam por uns processos básicos de refinação que e um destilação atmosférica e a vácuo conhecida pela maioria como destilação fracionada.

Onde os produtos derivados de petróleo são divididos em em diversos categorias como:

Lubrificantes à Através da betuminosa os Óleos: minerais, graxos, sintéticos
Combustíveis à Gasolina, Óleo diesel, Óleo combustível, Querosene de aviação, Gases Naturais.
Insumos para petroquímica: Nafta, Gasóleo.
Outros: Solventes, Asfalto, Coque, Parafinas.

Armadilhas do Petróleo

Também conhecidas por trapas, são estruturas geológicas que permitem a acumulação de óleo ou gás. É a rocha ou conjunto de rochas que deverá ser capaz de aprisionar o petróleo após sua formação, evitando que ele escape.

A armadilha ideal deve apresentar:

1. Rochas-reservatório adequadas, ou seja, porosidade entre 15% e 30%
2. Condições favoráveis para a migração do petróleo das rochas fonte para as rochas-reservatório (Permeabilidade das rochas)
3. Um selante adequado para evitar a fuga do petróleo para a superfície.

Podem existir bacias sedimentares com rocha fonte sem petróleo, se não havia armadilha para armazenar o petróleo gerado.

Tipos de armadilhas

Estruturais: É a forma mais comum de acumulação de petróleo. Ocorre em regiões em que a crosta esteve sujeita a compressão horizontal.
Estratigráfica: Essas armadilhas ocorrem em regiões em que a crosta esteve sujeita a compressão vertical.
Combinadas: É quando temos uma combinação dos dois tipos anteriores, ou seja, estruturais e estratigráficas

Petróleo – Fonte de Energia

O petróleo é uma fonte de energia não renovável, de origem fóssil, sendo uma matéria-prima fundamental nas indústrias petrolíferas e petroquímicas.

Na composição de petróleo encontram-se hidrocarbonetos: as frações leves de hidrocarbonetos formam os gases, enquanto as frações pesadas formam o óleo cru.

A proporção entre estes hidrocarbonetos é que define os vários tipos de petróleo.

As estruturas nas quais se acumula o petróleo, no subsolo, são estruturas de proporções enormes, podendo ser anticlinais, falhas geológicas, derrame de basalto ou domos de sais. Por outro lado, existem, por regra, várias camadas de solo no reservatório petrolífero, razão pela qual o petróleo é mais facilmente encontrado em zonas sedimentares.

O petróleo pode ser encontrado a diversas profundidades, mas, normalmente, quanto mais à superfície estiver, mais hidrocarbonetos pesados terá, ou seja, os mais leves encontram-se a grande profundidade (entre 2500 e 5000 metros).

Na perfuração dos poços de petróleo é utilizado um fluído de perfuração com uma composição química que induz comportamentos físico-químicos que permitem um equilíbrio entre as pressões das formações e a pressão dentro dos poços.

Este equilíbrio é necessário e impede que o fluído de perfuração invada a formação de petróleo, causando danos à capacidade de produção do poço e evitando que o reservatório de petróleo possa produzir de forma descontrolada para dentro do poço.

As formações atravessadas pelo poço perfurado são analisadas com ferramentas de perfilagem radioativa e o manuseamento destes produtos requer cuidado e um grande sentido de responsabilidade.

Do tratamento do petróleo resultam resíduos oleosos que, mesmo em pequenas quantidades, devem ser cuidados, nomeadamente através de algumas inovações tecnológicas que têm vindo a ser desenvolvidas ao longo dos anos. Os cuidados de refino são importantes, pelo que as refinarias têm vindo a desenvolver sistemas de tratamento de todos os efluentes.

As chaminés e filtros, bem como outros dispositivos, evitam a emissão de gases, vapores e poeiras diretamente para a atmosfera e as unidades de recuperação de enxofre retiram o enxofre dos gases a queima deste produziria dióxido de enxofre, que é um dos principais poluentes de centros urbanos.

Os despejos líquidos são tratados por meios físico-químicos e biológicos. As refinarias minimizam a geração de resíduos sólidos, mas também realizam recolha seletiva, promovendo a reciclagem, quer para seu uso, quer para venda a terceiros.

Os resíduos que não são reciclados passam para unidades de recuperação de óleo e de biodegradação natural, nos quais os microrganismos dos solos degradam os resíduos oleosos.

Outros resíduos são transferidos para aterros industriais, monitorizados e controlados.

Petróleo – Produtos

O petróleo é um produto de enorme importância, com repercussões diretas e indiretas na economia global.

Segundo a predominância de hidrocarbonetos encontrados no óleo cru, pode ser classificado, pelas suas características, em:

Parafínicos, quando existe predominância de hidrocarbonetos parafínicos, possibilitando a produção de subprodutos como a gasolina de baixa octonagem, querosene de alta qualidade, óleo diesel com características combustíveis muito boas, óleos de lubrificação de alta viscosidade, grande estabilidade química e alto ponto de fluidez, resíduos de refinação com grande percentagem de parafina e cadeias retilíneas;
Nafténicos, quando predominam hidrocarbonetos nafténicos, que originam subprodutos como a gasolina de alto índice de octonagem, óleos lubrificantes com baixos resíduos de carbono, resíduos asfálticos na refinação e cadeias em formas de anel;
Mistos, quando existem misturas de hidrocarbonetos parafínicos e nafténicos, com propriedades intermédias;
Aromáticos, quando predominam os hidrocarbonetos aromáticos. Este tipo de petróleo é raro e é responsável por excelente gasolina, com altos níveis de octonagem, não se usando este tipo de petróleo para a produção de lubrificantes.

Depois de seleccionado o tipo de óleo cru, segue-se a fase de refinação, através de processos que permitem a obtenção de óleos básicos de alta qualidade, sem impurezas ou componentes não desejáveis.

Quando chega às refinarias, a matéria-prima é analisada, para que sejam conhecidas as suas características e definidos quais os processos a que será submetida para obter determinados subprodutos. De qualquer forma, as refinarias, tendo em conta a sua atividade, já adquirem petróleo com as características que mais lhes convêm.

Os principais produtos que provêem da refinação são:

Gás
GLP (gás de petróleo liquefeito)
Gasolina
Nafta
Querosene
Óleo diesel
Óleos lubrificantes
Óleos combustíveis
Matérias-primas para asfaltos e parafinas

Depois de purificado e processado, o petróleo é usado como combustível primário em máquinas de combustão interna, assumindo importância significativa na atualidade.

Foi no século XIX que a indústria do petróleo conheceu maior desenvolvimento, nomeadamente devido ao aumento das necessidades de combustível para iluminação.

O aparecimento dos transportes motorizados contribuiu, igualmente, para um forte impulso deste setor.

Na nossa era, a dependência do petróleo é enorme, sendo uma fonte de energia essencial para um grande número de finalidades.

Fonte: br.geocities.com/www.energy4me.org/www.encyclopedia.com/www.alentejolitoral.pt/www.universooffshore.com.br