Introdução à Engenharia
de Petróleo e Gás
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
Engenharia de
Produção
SMS
Engenharia de Petróleo
Engenharia de
Reservatórios
Engenharia de
Poço
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.
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.
Engenheiro de Petróleo
• O que faz ?
O engenheiro de petróleo deverá desempenhar todas as
atividades estabelecidas para o exercício profissional
engenharia, "referentes a dimensionamento, avaliação
exploração
de
jazidas
petrolíferas,
transportes
18
da
e
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.
Petróleo
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)
Principais Compostos Encontrados no
Petróleo
Hidrocarbonetos
Saturados
Hidrocarbonetos
Heteroatômicos
NSO
Hidrocarbonetos
Insaturados
Resinas &
Asfaltenos
Hidrocarbonetos
Aromáticos
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.
Exemplos
METANO
ETANO
PROPANO
ISOBUTANO
OU
METIL-PROPANO
CICLOPROPANO
METIL-CICLOPROPANO
NEOPENTANO
OU
2,2-METIL-PROPANO
Hidrocarbonetos Parafínicos Normais
• São os alcanos de cadeias lineares.
METANO
ETANO
PROPANO
• Fórmula Geral : CnH2n+2
• Nas condições de 1 ATM a 25oC:
– C1 – C4 : Gasoso;
– C5 – C15 : Líquido;
– C16 em diante: Sólido
BUTANO
Hidrocarbonetos Parafínicos Ramificados
• 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.
Classe dos Isoprenóides
(C5) 2-metil-butano
(C10) 2,6- dimetil-octano
(C15) 2,6,10-trimetil-dodecano
(C16) 2,6,10-trimetil-tridecano
(C17) 2,6,10- trimetil-tetradecano
(C10) 2-metil-3-etil-heptano
(C18) 2,6,10-trimetil-pentadecano
(C19) Pristano
2,6,10,14-tetrametil-pentadecano
(C20) Fitano
2,6,10,14-tetrametil-hexadecano
Hidrocarbonetos Parafínicos Cíclicos
• São compostos de cadeias carbônicas
cíclicas ou fechadas;
• Fórmula Geral : CnH2n
• São conhecidos por ciclo-parafinas ou
hidrocarbonetos naftênicos.
Esteranos e os Triterpanos
• Família dos Esteranos
H
Colestano (C27)
H
Ergostano (C28)
H
Sistostano (C29)
24-n-propil-colestano (C30)
Fragmentograma de massas de um óleo
californiano - USA
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.
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....
Exemplos de Hidrocarbonetos Aromáticos
Benzeno
C6H6
Tolueno
(Metil-Benzeno)
C7H8
Antraceno
C14H10
Fenantreno
C14H10
Nafteno
C10H8
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).
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.
Grupamentos Nitrogenados
- Amina
- Nitrila
-NH2
-CN
Tissot & Welte, 1984.
Compostos nitrogenados encontrados no petróleo cru.
Compostos Oxigenados
Tissot & Welte, 1984.
Compostos oxigenados encontrados
no petróleo cru.
Resinas e Asfaltenos
• As resinas e os asfaltenos constituem uma
fração pesada do petróleo, que engloba
diferentes compostos:
O
(CH2)7
N
(CH2)6 CH3
N
o
S
4
2
Estrutura hipotética do asfalteno
de um óleo californiano.
Estrutura hipotética da resina de
um óleo americano.
Petróleo: Características Básicas e
Questões Mais Comuns
Composição Elementar do Petróleo
Elemento
% em peso
Carbono
83 a 87
Hidrogênio
11 a 14
Enxofre
0,06 a 8
Nitrogênio
011 a 1,7
Oxigênio
0,50
Metais ( Fe, Ni, V etc.)
0,30
A composição elementar varia muito pouco porque o óleo
cru é composto por séries homólogas de hidrocarbonetos.
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)
• 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.
O “Ouro Negro” poucas vezes é negro.....
•
•
•
•
•
•
•
Negro
Marrom
Castanho
Marrom esverdeado
Amarelado
Quase Incolor
Etc.
Outras Características
Físicas:
• Cheiro característico
(de derivados).
• Elevada viscosidade.
• Iridescência sobre
água.
Cuidado!
Geralmente o Petróleo é Combustível.
O petróleo é mais leve que a água.
• Densidade em torno de
0,8.
• Medida em APIº
• American Petroleum
Institute.
Densidade - APIo
API 
141,5

 131,5
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.
Composição Química do Petróleo Típico
Parafinas Normais
14%
Parafinas Ramificadas
16%
Parafinas Cíclicas
30%
Aromáticos
30%
Resinas e Asfaltenos
10%
Classificação do Petróleo
Classe
Parafínica
Óleos leves; d < 0.85; baixo teor de
resinas e asfaltenos.
Bacias do Nordeste
Parafíniconaftênico
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
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.
Aromáticonaftênica
Parafinas ausentes por
biodegradação; teor de resinas e
asfaltenos > 25%.
África Ocidental
Aromáticoasfáltica
Alto teor de resinas e asfaltenos
Canadá e Venezuela.
Esquema de Uma Coluna de Dstilação
Hidráulica de uma Torre de Destilação
Esquema de Refino
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
C18-C25
Combustível, matériaprima para lubrificantes
Gasóleo pesado
Lubrificantes
400-510
C26-C38
Resíduo
Acima de 510
C38+
Óleos lubrificantes
Asfalto, piche,
impermeabilizantes