Noções Gerais da Engenharia de Petróleo

Aula ministrada no curso técnico em petróleo e gás - disciplina de tecnologia do petróleo e gás

1. Introdução à Engenharia
de Petróleoe Gás

2. Roteiro
•Petróleo
•Noções de Geologia do Petróleo
•Prospecção de Petróleo
•Perfuração de Poços de Petróleo
•Completação de Poços de Petróleo
•Avaliação de Formações
•Fundamentos de Engenharia de Reservatórios
•Elevação e Escoamento
•Processamento Primário de Fluidos

3. Engenharia de Petróleo
Engenharia de
Reservatórios
SMS
Engenharia de
Produção
Engenharia de
Poço

4. Engenheiro de Petróleo
•Oquefaz?
ProjetosdeconstruçãodePoços
Procuraeanálisedenovosreservatórios
Desenvolvimentodetécnicasderecuperaçãodepetróleo
Desenvolvimento,monitoramentoeotimizaçãodemétodosde
perfuraçãodepoçosedeproduçãodeóleoegás
Projetodeequipamentos
Desenvolvimentodemodeloscomputacionaisparasimulação
deprocessos.

5. Engenheiro de Petróleo
•Oquefaz?
Oengenheirodepetróleodeveestarpreparado
paradesenvolvereaprimorartecnologiaspara
melhorararecuperaçãodepetróleoereduzircustos
relacionadosaosprocessosdeperfuração,
produçãoetransporte.

6. Engenheiro de Petróleo
•Oquefaz?
Oengenheirodepetróleodeverádesempenhartodasas18
atividadesestabelecidasparaoexercícioprofissionalda
engenharia,"referentesadimensionamento,avaliaçãoe
exploraçãodejazidaspetrolíferas,transportese
industrializaçãodopetróleo;serviçosafinsecorrelatos”.
NoBrasil,aprofissãodoEngenheirodePetróleoé
reconhecidapeloCONFEA–ConselhoFederalde
Engenharia,ArquiteturaeAgronomia–nasua
Resoluçãonº218,de29dejunhode1973.

7. Petróleo

8. Petróleo
•DEFINIÇÃO
–Opetróleopodesertratadocomouma
misturasólida,líquidaougasosa,complexa,
de ocorrência natural,formada
predominantementeporhidrocarbonetose
outroscompostosorgânicoscomquantidades
significativasdenitrogênio,enxofree
oxigênio.
(Tissot & Welte, 1984)

9. Principais Compostos Encontrados no
Petróleo
Hidrocarbonetos
Saturados
Hidrocarbonetos
Insaturados
Hidrocarbonetos
Aromáticos
Hidrocarbonetos
Heteroatômicos
NSO
Resinas &
Asfaltenos

10. Hidrocarbonetos Saturados
•Tambémdenominadosalcanosouparafinas,são
aquelescujosátomosdecarbonosãounidos
somenteporligaçõessimples,constituindo
cadeiaslineares,ramificadasecíclicas.

11. Exemplos
METANO
ETANO PROPANO
ISOBUTANO
OU
METIL-PROPANO
NEOPENTANO
OU
2,2-METIL-PROPANO
CICLOPROPANO
METIL-CICLOPROPANO

12. Hidrocarbonetos Parafínicos Normais
•São os alcanos de cadeias lineares.
METANO
ETANO
PROPANO BUTANO
•Fórmula Geral : C
nH
2n+2
•Nas condições de 1 ATM a 25
o
C:
–C1 –C4 : Gasoso;
–C5 –C15 : Líquido;
–C16 em diante: Sólido

13. •Sãoosalcanosqueapresentamramificaçõesem
umoumaisátomosdecarbono;
•TambémsãoconhecidosporIsoparafinas,
isoalcanosouparafinasramificadas;
•Destaqueparaoshidrocarbonetosisoprenóides.
Hidrocarbonetos Parafínicos Ramificados

14. Classe dos Isoprenóides(C5) 2-metil-butano (C10) 2,6- dimetil-octano (C10) 2-metil-3-etil-heptano (C15) 2,6,10-trimetil-dodecano (C16) 2,6,10-trimetil-tridecano (C17) 2,6,10- trimetil-tetradecano

15. (C19) Pristano
2,6,10,14-tetrametil-pentadecano (C20) Fitano
2,6,10,14-tetrametil-hexadecano (C18) 2,6,10-trimetil-pentadecano

16. Hidrocarbonetos Parafínicos Cíclicos
•Sãocompostosdecadeiascarbônicas
cíclicasoufechadas;
•FórmulaGeral:C
nH
2n
•Sãoconhecidosporciclo-parafinasou
hidrocarbonetosnaftênicos.

17. Esteranos e os Triterpanos
•Família dos EsteranosH
Colestano (C
27
)H
Ergostano (C
28
)H
Sistostano (C
29
)
24-n-propil-colestano (C30)

18. Fragmentograma de massas de um óleo
californiano -USA

19. Hidrocarbonetos Insaturados
•Nopetróleocru....
–São instáveis e muito
reativos.
–São encontrados em
pequena quantidade.
•Na matéria orgânica...
–Presentes em estruturas
moleculares da matéria
orgânica precursora do
petróleo.
–São biologicamente
metabolizados e dificilmente
preservados na natureza.
–Precursores de compostos
saturados e aromáticos do
petróleo.

20. Hidrocarbonetos Aromáticos
•Sãocompostosqueapresentamligações
duplasesimplesquesealternamem6
átomosdecarbono;
•Apresentamaltaestabilidadedevidoao
fenômenodaressonância;
•Apresentamodoracentuado....

21. Exemplos de Hidrocarbonetos AromáticosBenzeno
C6H6 Tolueno
(Metil-Benzeno)
C7H8 Nafteno
C10H8 Antraceno
C14H10 Fenantreno
C14H10

22. Compostos Heteroatômicos
•Oscompostosheteroatômicosdeinteresse
paraageoquímicadopetróleosãoaqueles
quecontémumoumaisátomosde
nitrogênio,enxofreeoxigênio(NSO).

23. Grupamentos Sulfurados
•Tiol (mercaptana)
–-SH
•Tioéter (sulfetos)
–R –S –R’
•Ditioéter (dissulfetos)
–R-S-S-R’
Compostos sulfurados encontrados no
petróleo cru.
Tissot & Welte, 1984.

24. Grupamentos Nitrogenados
-Amina -NH2
-Nitrila -CN
Compostos nitrogenados encontrados no petróleo cru.
Tissot & Welte, 1984.

25. Compostos Oxigenados
Compostos oxigenados encontrados
no petróleo cru.
Tissot & Welte, 1984.

26. Resinas e Asfaltenos
•Asresinaseosasfaltenosconstituemuma
fraçãopesadadopetróleo,queengloba
diferentescompostos:S
N
o
N
O
2
Estrutura hipotética do asfalteno
de um óleo californiano.(CH
2)
7
(CH2)6CH3
4
Estrutura hipotética da resinade
um óleo americano.

27. Petróleo: Características Básicas e
Questões Mais Comuns

28. Composição Elementar do PetróleoElemento % em peso
Carbono
Hidrogênio
Enxofre
Nitrogênio
Oxigênio
Metais ( Fe, Ni, V etc.)
83 a 87
11 a 14
0,06 a 8
011 a 1,7
0,50
0,30

Acomposiçãoelementarvariamuitopoucoporqueoóleo
cruécompostoporsérieshomólogasdehidrocarbonetos.

29. Outras Definições
•Petróleo
Todoequalquerhidrocarbonetolíquidoem
seuestadonatural,aexemplodoóleocrue
condensado.(ANP)
•Petróleo
Todoequalquerhidrocarbonetolíquidoem
seuestadonatural,aexemplodoóleocrue
condensado.(Petrobras)

30. •Óleo
–Porçãodopetróleoexistentenafaselíquidanas
condiçõesoriginaisdoreservatórioeque
permanecelíquidanascondiçõesdepressãoe
temperaturadesuperfície.
•GásNatural
–Todo hidrocarbonetoou misturade
hidrocarbonetosquepermaneçaemestado
gasosonascondiçõesatmosféricasnormais,
extraídodiretamenteapartirdereservatórios
petrolíferosougaseíferos,incluindogasesúmidos,
secoseresiduais.

31. O “Ouro Negro” poucas vezes é negro.....
•Negro
•Marrom
•Castanho
•Marrom esverdeado
•Amarelado
•Quase Incolor
•Etc.

33. Outras Características
Físicas:
•Cheiro característico
(de derivados).
•Elevada viscosidade.
•Iridescência sobre
água.

35. Cuidado!
Geralmente o Petróleo é Combustível.

37. O petróleo é mais leve que a água.
•Densidade em torno de
0,8.
•Medida em APIº
•American Petroleum
Institute.

38. Densidade -API
o
5,131
5,141


API

39. Vantagens do Petróleo Leve
•Apresentam maior valor de mercado(deles se
obtém uma maior quantidades de derivados
leves numa simples “destilação”);
•Elevada abundância de n-parafinas;
•Possuemmenor teor de enxofre;
•Possuemmenos impurezas.
•São mais claros.
•Fácil refinamento.

40. Composição Química do Petróleo Típico
Parafinas Normais 14%
Parafinas Ramificadas 16%
Parafinas Cíclicas 30%
Aromáticos 30%
Resinas e Asfaltenos 10%

41. Classificação do Petróleo
Classe
ParafínicaÓleos leves; d < 0.85; baixo teor de
resinas e asfaltenos.
Bacias do Nordeste
Parafínico-
naftênico
Teor de resinas e asfaltenos entre 10 e
15%; maior densidade e viscosidade.
Bacia de Campos
NaftênicoOriginado por alteração bioquímica;
baixo teor de enxofre.
América do Sul, Rússia e Mar do Norte

42. Classificação do Petróleo
Classe
Aromática
Intermediária
Óleos pesados; d > 0.85; teor de
resinas e asfaltenos entre 10 e 30%.
Oriente Médio, Venezuela, Califórnia e
África Ocidental.
Aromático-
naftênica
Parafinas ausentes por
biodegradação; teor de resinas e
asfaltenos > 25%.
África Ocidental
Aromático-
asfáltica
Alto teor de resinas e asfaltenos
Canadáe Venezuela.

44. Esquema de Uma Coluna de Dstilação

45. Hidráulica de uma Torre de Destilação

46. Esquema de Refino

47. Uso das Frações do Petróleo
Fração Temperatura de
Ebulição (ºC)
Composição
aproximada
Usos
Gás Residual - C
1-C
2 Gás Combustível
Gás Liquefeito
de Petróleo -GLP
Até 40 C
3-C
4 Gás Combustível
engarrafado, uso
doméstico e industrial
Gasolina 40-175 C
5-C
10 Combustível de
automóveis, solvente.
Querosene 175-235 C
11-C
12 Iluminação, combustível
de aviões
a jato
Gasóleo leve 305-400 C
13-C
17 Diesel, fornos
Gasóleo pesado C
18-C
25 Combustível, matéria-
prima para lubrificantes
Lubrificantes 400-510 C
26-C
38
Óleos lubrificantes
Resíduo Acima de 510 C
38
+
Asfalto, piche,
impermeabilizantes