Noções Gerais da Engenharia de Petróleo
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O documento apresenta uma introdução sobre engenharia de petróleo e gás, abordando tópicos como noções de geologia do petróleo, perfuração e completamento de poços, avaliação de formações e escoamento. Também define o papel do engenheiro de petróleo no desenvolvimento de técnicas para a exploração, produção e transporte de petróleo e gás de forma sustentável.
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- 1. Introdução à Engenharia de Petróleo e 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 • O que faz ? Projetos de construção de Poços Procura e análise de novos reservatórios Desenvolvimento de técnicas de recuperação de petróleo Desenvolvimento, monitoramento e otimização de métodos de perfuração de poços e de produção de óleo e gás Projeto de equipamentos Desenvolvimento de modelos computacionais para simulação de processos.
- 5. Engenheiro de Petróleo • O que faz ? O engenheiro de petróleo deve estar preparado para desenvolver e aprimorar tecnologias para melhorar a recuperação de petróleo e reduzir custos relacionados aos processos de perfuração, produção e transporte.
- 6. Engenheiro de Petróleo • O que faz ? O engenheiro de petróleo deverá desempenhar todas as 18 atividades estabelecidas para o exercício profissional da engenharia, "referentes a dimensionamento, avaliação e exploração de jazidas petrolíferas, transportes e industrialização do petróleo; serviços afins e correlatos”. No Brasil, a profissão do Engenheiro de Petróleo é reconhecida pelo CONFEA – Conselho Federal de Engenharia, Arquitetura e Agronomia – na sua Resolução nº 218, de 29 de junho de 1973.
- 7. Petróleo
- 8. Petróleo • DEFINIÇÃO – O petróleo pode ser tratado como uma mistura sólida, líquida ou gasosa, complexa, de ocorrência natural, formada predominantemente por hidrocarbonetos e outros compostos orgânicos com quantidades significativas de nitrogênio, enxofre e oxigênio. (Tissot & Welte, 1984)
- 9. Principais Compostos Encontrados no Petróleo Hidrocarbonetos Saturados Hidrocarbonetos Insaturados Hidrocarbonetos Aromáticos Hidrocarbonetos Heteroatômicos NSO Resinas & Asfaltenos
- 10. Hidrocarbonetos Saturados • Também denominados alcanos ou parafinas, são aqueles cujos átomos de carbono são unidos somente por ligações simples, constituindo cadeias lineares, ramificadas e cíclicas.
- 12. Hidrocarbonetos Parafínicos Normais • São os alcanos de cadeias lineares. METANO ETANO PROPANO BUTANO • Fórmula Geral : CnH2n+2 • Nas condições de 1 ATM a 25oC: – C1 – C4 : Gasoso; – C5 – C15 : Líquido; – C16 em diante: Sólido
- 13. • São os alcanos que apresentam ramificações em um ou mais átomos de carbono; • Também são conhecidos por Isoparafinas, isoalcanos ou parafinas ramificadas; • Destaque para os hidrocarbonetos isoprenóides. 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 • São compostos de cadeias carbônicas cíclicas ou fechadas; • Fórmula Geral : CnH2n • São conhecidos por ciclo-parafinas ou hidrocarbonetos naftênicos.
- 17. Esteranos e os Triterpanos • Família dos Esteranos H Colestano (C27) H Ergostano (C28) H Sistostano (C29) 24-n-propil-colestano (C30)
- 18. Fragmentograma de massas de um óleo californiano - USA
- 19. Hidrocarbonetos Insaturados • No petróleo cru.... – 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 • São compostos que apresentam ligações duplas e simples que se alternam em 6 átomos de carbono; • Apresentam alta estabilidade devido ao fenômeno da ressonância; • Apresentam odor acentuado....
- 21. Exemplos de Hidrocarbonetos Aromáticos Benzeno C6H6 Tolueno (Metil-Benzeno) C7H8 Nafteno C10H8 Antraceno C14H10 Fenantreno C14H10
- 22. Compostos Heteroatômicos • Os compostos heteroatômicos de interesse para a geoquímica do petróleo são aqueles que contém um ou mais átomos de nitrogênio, enxofre e oxigênio (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 • As resinas e os asfaltenos constituem uma fração pesada do petróleo, que engloba diferentes compostos: S N o N O 2 Estrutura hipotética do asfalteno de um óleo californiano. (CH2)7 (CH2)6 CH3 4 Estrutura hipotética da resina de um óleo americano.
- 27. Petróleo: Características Básicas e Questões Mais Comuns
- 28. Composição Elementar do Petróleo Elemento % 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 A composição elementar varia muito pouco porque o óleo cru é composto por séries homólogas de hidrocarbonetos.
- 29. Outras Definições • Petróleo Todo e qualquer hidrocarboneto líquido em seu estado natural, a exemplo do óleo cru e condensado.(ANP) • Petróleo Todo e qualquer hidrocarboneto líquido em seu estado natural, a exemplo do óleo cru e condensado.(Petrobras)
- 30. • Óleo – Porção do petróleo existente na fase líquida nas condições originais do reservatório e que permanece líquida nas condições de pressão e temperatura de superfície. • Gás Natural – Todo hidrocarboneto ou mistura de hidrocarbonetos que permaneça em estado gasoso nas condições atmosféricas normais, extraído diretamente a partir de reservatórios petrolíferos ou gaseíferos, incluindo gases úmidos, secos e residuais.
- 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.
- 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; • Possuem menor teor de enxofre; • Possuem menos 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 Parafínica Óleos 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 Naftênico Originado 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 Canadá e Venezuela.
- 44. Esquema de Uma Coluna de Dstilação
- 45. Hidráulica de uma Torre de Destilação
- 47. Uso das Frações do Petróleo Fração Temperatura de Ebulição (ºC) Composição aproximada Usos Gás Residual - C1-C2 Gás Combustível Gás Liquefeito de Petróleo - GLP Até 40 C3-C4 Gás Combustível engarrafado, uso doméstico e industrial Gasolina 40-175 C5-C10 Combustível de automóveis, solvente. Querosene 175-235 C11-C12 Iluminação, combustível de aviões a jato Gasóleo leve 305-400 C13-C17 Diesel, fornos Gasóleo pesado C18-C25 Combustível, matéria- prima para lubrificantes Lubrificantes 400-510 C26-C38 Óleos lubrificantes Resíduo Acima de 510 C38 + Asfalto, piche, impermeabilizantes