Relatório 3 – Químicos para E&P
Este trabalho foi realizado com recursos do Fundo de Estruturação de Projetos do BNDES
(FEP), no âmbito da Chamada Pública BNDES/FEP No. 03/2011.
Disponível com mais detalhes em <http://www.bndes.gov.br>.
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refletindo, necessariamente, a opinião do BNDES. É permitida a reprodução total ou
parcial dos artigos desta publicação, desde que citada a fonte.
Autoria e Edição de Bain & Company
1ª Edição
Fevereiro 2014
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Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 3
Índice
Químicos para E&P.............................................................................................................................. 4
1.
Escopo ............................................................................................................................................ 4
2.
Condições de demanda ............................................................................................................... 4
3.
2.1.
A indústria de Petróleo e Gás ............................................................................................. 4
2.2.
A indústria dos químicos para E&P .................................................................................. 5
2.2.1.
Cadeias de produção e distribuição .............................................................................. 5
2.2.2.
Mercado mundial de químicos para E&P..................................................................... 6
2.2.3.
Mercado brasileiro de químicos para E&P ................................................................... 7
2.2.4.
Consumidores................................................................................................................. 13
Fatores de produção .................................................................................................................. 15
3.1.
Ambiente regulatório ........................................................................................................ 15
3.1.1.
Regulação ambiental ...................................................................................................... 15
3.1.2.
Conteúdo local ................................................................................................................ 16
3.2.
Acesso à tecnologia ............................................................................................................ 16
3.3.
Matéria-prima ..................................................................................................................... 19
3.4.
Infraestrutura ...................................................................................................................... 20
3.5.
Recursos humanos ............................................................................................................. 20
3.6.
Financiamento .................................................................................................................... 20
4.
Dinâmica da indústria ............................................................................................................... 20
5.
Indústrias relacionadas ............................................................................................................. 22
6.
Diagnóstico ................................................................................................................................. 22
7.
Linha de ação .............................................................................................................................. 24
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................................ 25
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 3
Químicos para E&P
1. Escopo
O segmento “Químicos para E&P” é composto por produtos utilizados nas diferentes etapas
da exploração, do desenvolvimento e da produção de petróleo e gás.
Especialistas consultados durante a Fase 2 do Estudo indicaram que este segmento é
estratégico para o Brasil. Sua demanda doméstica deve crescer, acompanhando a expansão
do setor nacional de petróleo e gás. Além disso, dificuldades técnicas envolvidas na
exploração dos reservatórios do pré-sal e novas regras ambientais devem aumentar a
sofisticação dos produtos utilizados no País. Por estes motivos, o segmento foi selecionado
para ser detalhado durante a Fase 3 do Estudo.
2. Condições de demanda
2.1.
A indústria de Petróleo e Gás
A produção de petróleo e gás está ligada à demanda global por energia. Conforme indicado
a seguir, na Figura 1, é esperado que a produção global cresça 2,1% ao ano nos próximos 10
anos, maior que o crescimento de 1,6% ao ano nos 10 anos anteriores. América do Sul e Ásia
são as regiões com maior perspectiva de crescimento percentual da produção.
Produção mundial de petróleo e gás
(Mbepd)
Projeção
América do Sul e Central
Ásia/Pacífico
1,6%
2,1%
América do norte
Europa
África e Oriente Médio
Fonte: Freedonia; Análise Bain / Gas Energy
Figura 1: Produção mundial de petróleo e gás
4
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 3
O Brasil é um País relevante no setor de petróleo e gás. Em 2012 possuía a 15ª maior reserva
mundial de petróleo, segundo a Energy Information Administration (EIA). O Brasil também é
um produtor importante. Segundo a consultoria Freedonia, a participação do País na
produção mundial foi de aproximadamente 2% em 2011. A produção brasileira cresceu em
média 5% ao ano entre 2001 e 2011. Até 2021 a produção deverá crescer a 9% ao ano, puxada
pelo desenvolvimento de novos reservatórios, conforme mostra a Figura 2.
Produção brasileira de petróleo e gás
(Mbepd)
Projeção
Fonte: ANP; Petrobras; Análise Bain / Gas Energy
Figura 2: Produção brasileira de petróleo e gás
2.2.
2.2.1.
A indústria dos químicos para E&P
Cadeias de produção e distribuição
A fase de exploração e produção de petróleo e gás é composta por diversas etapas. A
Figura 3, a seguir, descreve as etapas que ocorrem nesta fase após a identificação dos
reservatórios a serem explorados. Cada etapa demanda químicos específicos.
5
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 3
ETAPA
Perfuração
FUNÇÃO
Remover cascalhos, manter estabilidade
do poço, resfriar broca, lubrificar e
suportar coluna de perfuração
PRINCIPAIS PRODUTOS
• Fluidos base água – Água e Aditivos
• Fluidos sintéticos – Parafinas, Olefinas,
Ésteres e aditivos
• Cimento
Cimentação
Completação
Produção
Isolar hidraulicamente o poço, sustentar
estruturalmente a coluna de revestimento
• Aceleradores e retardantes de pega
• Estendedores
Manter pressão no fundo do poço, evitar
corrosão no revestimento e na coluna de
produção, evitar a diminuição da
permeabilidade da rocha ao óleo
• Sais inorgânicos
Separar a emulsão retirada da reserva
entre água, óleo e gás; evitar a formação
de bolhas e evitar corrosão
• Desemulsificante
• Inibidores de corrosão
• Biocidas
• Sequestrante de H2S
• Biocidas
• Polímeros
Estimulação
Aumentar o fator de recuperação do poço
• Surfactantes
• Álcalis
Nota: Variação da ordem das etapas podem ocorrer de acordo com as condições dos poços
Fonte: Freedonia, Estudo de químicos para E&P – Professora Regina Sandra – UFRJ, Análise Bain / Gas Energy
Figura 3: Segmentação de químicos para E&P
Além da etapa de exploração de um campo, a utilização de químicos difere de acordo com a
natureza da exploração. No caso da exploração offshore, onde os investimentos fixos são
significativamente superiores aos da exploração onshore, a utilização de produtos químicos
para as fases de estimulação tende a ser mais intensa, tendo em vista a necessidade de
recuperação de investimentos mais elevados.
2.2.2.
Mercado mundial de químicos para E&P
A demanda global por “Químicos para E&P” tem crescido, como mostra a
Figura 4. As vendas em 2011 foram de 18,2 bilhões de dólares, e a expectativa é que o mercado
cresça em média 8% ao ano até 2021, atingindo um faturamento de aproximadamente 40,9
bilhões de dólares.
A principal alavanca de crescimento do segmento será a atividade de perfuração,
principalmente offshore e onshore em reservas não convencionais. Além desta, a estimulação
da produção em reservatórios maduros com produção declinante também deve crescer,
principalmente na América do Norte e na Europa.
6
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 3
Demanda global de químicos para E&P
(US$M)
Projeção
11%
Cimentação
8%
Completação
Estimulação
Produção
Perfuração
Fonte: Freedonia; Análise Bain / Gas Energy
Figura 4: Demanda global de químicos para E&P
2.2.3.
Mercado brasileiro de químicos para E&P
No Brasil, as vendas no segmento de químicos para E&P foram de aproximadamente 600
milhões
de
dólares
em
2011,
como
mostra
a
seguir
a
Figura 5. No mesmo ano, os fluidos de perfuração representaram cerca de 70% das vendas, o
equivalente a aproximadamente 400 milhões de dólares. O segmento deve crescer 18% ao ano
até 2021, atingindo um faturamento de 2,8 bilhões de dólares. Esse crescimento se deve
principalmente à intensificação da atividade de perfuração de poços de petróleo offshore, em
especial na área do pré-sal.
A perfuração destes poços também demanda o uso de químicos que melhorem o
desempenho da perfuração em condições de altas temperaturas e pressões. Por exemplo, a
Petrobras está testando a adição ao fluido de perfuração de quelantes, substâncias utilizadas
para remover incrustações em poços de petróleo, como forma de aumentar a velocidade de
perfuração nas rochas carbonáticas do pré-sal 1.
Além disso, mudanças esperadas nas regras ambientais podem gerar demanda por novos
produtos. Essas mudanças podem, por exemplo, favorecer o uso de produtos com maior
biodegradabilidade e menor toxicidade, em geral mais caros do que os fluidos de perfuração
de base parafínica usados atualmente.
1
Relatório de Tecnologia Petrobras 2012, página 33.
7
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 3
Demanda de químicos para E&P no Brasil
(US$B)
Projeção
18%
Estimulação
18%
Cimentação
Completação
Produção
Perfuração
Fonte: Freedonia; Análise Bain / Gas Energy
Figura 5: Demanda brasileira de químicos para E&P
Os químicos utilizados em fluidos de perfuração também são predominantes nas
importações
brasileiras
de
“Químicos
para
E&P”,
como
mostra
a
Figura 6.
Importações e exportações brasileiras de químicos para E&P
(US$M)
Nota: As importações foram consideradas positivas e as exportações negativas
Fonte: Freedonia; Análise Bain / Gas Energy
Figura 6: Balança comercial de químicos para E&P
8
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 3
É importante notar que as importações e exportações representadas na
Figura 6 não representam a totalidade dos químicos utilizados em E&P. Isso acontece porque
muitos dos produtos utilizados neste setor possuem outras aplicações, e foram classificados
em outros segmentos considerados por este Estudo. Por exemplo, a hidroxietilcelulose e a
carboximetilcelulose, usadas como redutores de filtrado em fluidos de perfuração, foram
classificadas no segmento “Derivados da Celulose”, e a soda cáustica, utilizada como
regulador de pH na completação, foi classificada no segmento “Cloro e Álcalis”.
Por este motivo, não é possível afirmar que a diferença entre a importação líquida de
aproximadamente 103 milhões de dólares em 2011, mostrados na Figura 6, e a demanda
doméstica
de
600
milhões
de
dólares,
mostrada
na
Figura 5, seja integralmente suprida por produtores locais.
Além dos fluidos de perfuração, especialistas do setor indicaram a relevância da demanda
doméstica por inibidores de incrustação e corrosão, utilizados na etapa de completação, e
pelos desemulsificantes, utilizados na etapa de produção. Cada uma dessas classes de
produtos tiveram vendas domésticas próximas de 50 milhões de dólares em 2013.
Com isso, as classes de produtos selecionadas para detalhamento, a seguir, foram:
•
•
•
Fluidos de perfuração, na etapa de perfuração.
Inibidores de incrustação e corrosão, na etapa de completação.
Desemulsificantes, na etapa de produção.
2.2.3.1. Fluidos de perfuração
Segundo especialistas, as principais funções dos fluidos de perfuração são:
•
•
•
•
•
Equilibrar a pressão do reservatório, controlando o fluxo de petróleo e gás;
Promover a limpeza do poço, transportando o cascalho produzido até a superfície;
Resfriar e lubrificar a broca e a coluna de perfuração, reduzindo seus desgastes;
Exercer pressão hidrostática adequada sobre as paredes do poço, evitando o influxo
de substâncias indesejáveis e ajudando a manter a sua integridade física;
Transmitir força hidráulica para equipamento de medição ou para a rotação da broca.
Os fluidos de perfuração podem ser líquidos ou gasosos. Os fluidos de perfuração líquidos,
de maior interesse para este Estudo, são comumente classificados de acordo com a sua base.
A base é o componente principal do fluido de perfuração e representa de 60% a 90% de seu
volume físico. O mercado brasileiro de bases foi de 200 a 300 milhões de dólares2 em 2011,
ou aproximadamente 50 a 60% do mercado total de fluidos de perfuração.
Os principais tipos de fluidos de perfuração líquidos são:
•
•
2
Fluidos à base de água.
Fluidos à base de óleo.
Estimativas baseadas em entrevistas com participantes da indústria.
9
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 3
•
Fluidos de base sintética.
Fluidos à base de água: utilizados principalmente nas fases iniciais da perfuração dos poços.
São usados em formações submetidas a pressões baixas ou moderadas e em formações com
baixa permeabilidade ou sensibilidade à água.
Os químicos mais utilizados em fluidos à base de água são mostrados a seguir na Tabela 1.
MATERIAL/PRODUTO QUÍMICO
FUNÇÃO
CONCENTRAÇÃO
LIBRAS/BARRIL
KCl
Inibição de argilas
10-70
Bentonita
Viscosificante Redutor de
Filtrado
2 – 10
Poliacrilamida parcial. hidrolisada (PHPA)
Inibição argila encapsulamento
Poli(cloreto de dialildimetil amônio) / (PDADMAC)
0,5 - 2
Goma de Xantana
Viscosificante/Modificador
reológico
0,5 - 1,5
KOH
pH
0,5 - 1,5
Carbonato de sódio
Controle de Ca++
0,5
Barita (BaSo4)
Densidade
-
Éster Graxo de Glicol Etoxilado
Lubrificante
-
Glutaraldeido
Bactericida
-
Fonte: Estudo de químicos para E&P – Professora Regina Sandra – UFRJ
Tabela 1: Formulação padrão de fluido à base de água
Fluidos à base de óleo: utilizados em perfurações nas quais a estabilidade e a inibição do
inchamento de rocha são necessárias. Este tipo de fluido também é apropriado para seções
profundas de poços, onde a pressão e temperatura são altas ou para fases de ganho de
ângulo, quando existe um aumento do atrito entre a coluna de perfuração e as paredes do
poço. Os fluidos à base de óleo são mais caros que os à base de água e podem resultar em
maiores impactos ambientais devido à baixa degradabilidade.
Sua base pode conter misturas como o diesel ou as parafinas. As parafinas são
hidrocarbonetos saturados de C12 a C18 com baixo conteúdo de compostos aromáticos.
Os químicos mais utilizados em fluidos à base de óleo são mostrados a seguir na Tabela 2.
10
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 3
MATERIAL/PRODUTO
QUÍMICO
FUNÇÃO
CONCENTRAÇÃO
Óleo mineral com baixíssimo teor
de aromáticos
Fase contínua
65-95% (m3/m3)
Água doce
Fase dispersa
5-35% (m3/m3)
Cloreto de cálcio
Salinidade e atividade da água
100-250 kg/m3
Poliamida hidrofobizada com óleo
( triglicerídeo de ácidos graxos)
Emulsificante primário
10-25 kg/m3
Poliamida
Emulsificante secundário/Controle de
filtrado
6-20 kg/m3
Copolímero
Controle de filtrado
0-20 kg/m3
Hectorita organofilizada
Viscosificante
20-30 kg/m3
Dímero de ácido graxo
Modificador reológico
0-10 kg/m3
Hidróxido de cálcio
Alcalinizante
0-25 kg/m3
Barita (Sulfato de bário)
Adensante
-
Fonte: Estudo de químicos para E&P – Professora Regina Sandra – UFRJ
Tabela 2: Formulação padrão de fluido à base de óleo
Fluidos de base sintética: possuem propriedades semelhantes às dos fluidos à base de óleo.
Porém, sua menor emissão de compostos tóxicos os torna importantes para aplicações em
locais de trabalho fechados, como sondas offshore. Estes fluidos também têm maior
biodegradabilidade e menor toxicidade para o ambiente marinho. Em contrapartida, fluidos
de base sintética são mais caros e podem demandar maior volume de aditivos químicos para
aumentar a sua estabilidade.
Sua base é composta por óleos produzidos através de reações químicas. Os óleos mais
utilizados são as alfa-olefinas-lineares (LAO), poli-alfa-olefinas (PAO), olefinas internas (IO)
e os ésteres graxos.
As olefinas possuem ligações duplas entre os seus carbonos, que as tornam mais reativas do
que as parafinas e resultam em características superiores de biodegradabilidade. Dentre as
olefinas, a IO tem a maior biodegradabilidade 3.
Os químicos mais utilizados em fluidos de base sintética são mostrados a seguir na Tabela 3.
3
Entrevista(s) com participante(s) da indústria.
11
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 3
Tabela 3: Formulação padrão para fluidos de base sintética
2.2.3.2. Desemulsificantes
Desemulsificantes são produtos que permitem separar os componentes de uma emulsão
entre óleo e água, viabilizando o descarte da água separada.
Segundo especialistas, os desemulsificantes são os principais químicos utilizados na fase de
produção do petróleo, chegando a representar 40% do custo de químicos utilizados nesta
etapa. Especialistas desse setor estimam que o mercado doméstico representou
aproximadamente 50 milhões de dólares em 2013.
Os compostos desemulsificantes mais comuns são: os ésteres e éteres de poliglicol, as resinas
oxialquiladas com alto ou baixo conteúdo de óxido, os sulfonados, os óleos polimerizados e
ésteres polimerizados, os produtos de condensação de alcanolamina, os fenóis oxialquilados,
as poliaminasoxialquiladas, os poliglicóis polimerizados, os poliglicóisoxialquilados e outros
produtos oxialquilados.
Os compostos desemulsificantes são em geral formulados pelos produtores de químicos
para E&P.
2.2.3.3. Inibidores de incrustação e corrosão
Os inibidores de incrustação e corrosão são adicionados aos fluidos de perfuração,
principalmente aos fluidos à base água, com o objetivo de proteger tanques de
armazenamento, colunas de perfuração, tubulações e outras estruturas metálicas.
Segundo especialistas, o mercado doméstico desses inibidores foi maior do que 50 milhões
de dólares em 2013.
12
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 3
As famílias químicas dos inibidores de corrosão são muito variadas e, por vezes, protegidas
por patentes. Existe pressão regulatória para utilização de produtos mais amigáveis ao meio
ambiente, em particular em ambientes offshore. Por exemplo, os órgãos de regulação
ambiental do Reino Unido, Noruega, Dinamarca e Holanda impuseram critérios de
biodegradabilidade, toxicidade marinha e bioacumulação para os produtos utilizados no
Mar do Norte. Estas regulações geraram demanda por inibidores de corrosão “verdes”4.
Os químicos mais utilizados em inibidores de corrosão e incrustação são mostrados a seguir,
na Tabela 4.
PRODUTOS QUÍMICOS
FUNÇÃO
Amidas
Inibidores de corrosão
Sais de amônio quaternário
Inibidores de corrosão
Aminas
Inibidores de corrosão
Sais de aminas
Inibidores de corrosão
Hidróxido de Sódio
Hidróxido de cálcio
Alcalinizante
(pH entre 9 e 10)
Alcalinizante
(pH entre 9 e 10)
Sulfito de Sódio
Sequestrante de oxigênio
Bissulfito de amônio
Sequestrante de oxigênio
Polisulfonato de vinila
Inibidor de Incrustação
(HTHP)
Orgânicos fosforados
Inibidores de incrustação
Fosfonatos
Inibidores de incrustação
Ésteres de ácido fosfórico
Inibidores de incrustações
Ácido fosfônico
Inibidores de incrustação
Copolímeros de ácido acrílico e sulfonato
de vinila
Inibidor de incrustação
(HTHP)
Penta-Fosfonatos
Inibidor de incrustação
Hematita
Sequestrante de H2S
Ôxido de zinco
Sequestrante de H2S
Sal de amônio quaternário da imidazolina
Inibidor de corrosão p/ H2S
Alcoois graxos
Anti-espumantes
Fonte: Estudo de químicos para E&P – Professora Regina Sandra – UFRJ
Tabela 4: Exemplos de inibidores de incrustação e corrosão
2.2.4. Consumidores
Segundo especialistas, o segmento doméstico de “Químicos para E&P” (especialidades e
commodities) possui três atores principais:
4
Confex, 2009.
13
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 3
1. Produtores de químicos. Participantes de uma indústria fragmentada, que inclui
pequenas empresas locais, como Alfa Rio e Agena, e grandes empresas químicas
multinacionais diversificadas, como Clariant, Dow e BASF.
2. Prestadores de serviços. Setor concentrado em grandes players multinacionais,
como Schlumberger (incluindo a sua subsidiária M-I SWACO), Halliburton e Baker
Hughes. Grandes empresas químicas, como Clariant, têm se expandido na cadeia e,
além de fornecer produtos químicos, passado também a prestar serviços de
assistência técnica às empresas operadoras de poços.
3. Operadores dos poços. Setor composto principalmente pelas petrolíferas nacionais
e internacionais. A Petrobras é a maior operadora do Brasil, com uma participação de
95% na produção nacional de petróleo em 2011. Segundo especialistas, a sua
participação no setor deve diminuir para 70% a 80% até 2020, resultado do aumento
da produção de outros players nacionais e internacionais. Os operadores são os
clientes finais dos produtos químicos deste segmento e dos serviços relacionados.
A
Figura 7, a seguir, mostra os fluxos de comercialização dos químicos para E&P entre estes atores.
Figura 7: Cadeia de distribuição de químicos para E&P no Brasil
De modo geral, a comercialização dos químicos para E&P acontece de duas maneiras diferentes:
1. Produtos commodity (ex. parafinas): a compra é efetuada pelo operador diretamente
do produtor ou de um distribuidor. O operador disponibiliza os produtos
comprados para uso por prestadores de serviço ou por pessoal próprio.
2. Formulações (ex. biocidas ou inibidores de corrosão): a compra das especialidades é
efetuada pelo prestador de serviços. O prestador desenvolve formulações que
atendam aos parâmetros de desempenho exigidos pelos operadores. A utilização
destas formulações geralmente está associada à execução de serviços contratados
pelo operador. Assim, a venda de formulações costuma fazer parte de um pacote que
inclui recursos humanos (engenheiros e técnicos) e equipamentos (bombas e tanques)
necessários à execução do serviço.
14
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 3
No Brasil, a Petrobras utiliza a BR, sua subsidiária de distribuição de combustíveis, para
elaborar licitações e executar a compra de alguns dos “Químicos para E&P” commodities. A
BR Distribuidora também fornece à Petrobras outros derivados do refino utilizados nas
atividades de E&P (ex. querosene, diesel, solventes). Essa categoria de produtos não faz
parte do escopo do Estudo.
As licitações de compra dos produtos e serviços a serem utilizados pela Petrobras são
compostas por duas fases:
1. Qualificação dos fornecedores: somente os fornecedores que comprovarem as
competências técnicas necessárias são qualificados para participar das licitações.
2. Seleção dos fornecedores: dentre os fornecedores qualificados, é escolhida a empresa
que ofertar o produto ou serviço pelo menor preço. Em geral, a empresa que vence
uma licitação para fornecimento de produtos químicos ou serviços de E&P garante o
fornecimento por alguns anos.
3. Fatores de produção
3.1.
Ambiente regulatório
3.1.1. Regulação ambiental
Existe uma tendência mundial para reduzir os impactos ambientais da exploração de
petróleo, em especial nas plataformas offshore. Nas áreas de exploração do Mar do Norte e do
Golfo do México5 já existem regulamentações que impõem limites para o descarte marítimo
de produtos não biodegradáveis.
No Brasil, há sinais de que esta tendência mundial será acompanhada. O Instituto Brasileiro
do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis (IBAMA) e a Petrobras firmaram
um acordo definindo padrões mínimos de toxicidade e biodegradabilidade para os fluidos
de perfuração. O acordo passará a vigorar a partir de 2015.
A toxicidade é testada através da exposição de microorganismos (algas e crustáceos) ao
fluido de perfuração e posterior medição de sua sobrevivência. A biodegradabilidade é
testada pela taxa de degradação do fluido de perfuração exposto a condições semelhantes
àquelas encontradas em águas marinhas.
A evolução das exigências ambientais deverá reduzir a utilização de fluidos de perfuração à
base de óleo (destilação de petróleo). A presença de moléculas ramificadas e compostos
aromáticos nas parafinas de origem fóssil, ainda que em quantidades reduzidas, impede que
esse produto atinja os níveis de biodegradabilidade e toxicidade exigidos pelas novas
5 Entrevista(s) com participante(s) da indústria; EPA – United States Environmental Protection
Agency
15
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 3
regulamentações do IBAMA.
Em seu lugar, deve crescer a utilização de fluidos de base sintética, que tem maior
biodegradabilidade e menor toxicidade, devido à menor presença de contaminantes. As nparafinas produzidas a partir de rotas oleoquímicas também podem ganhar participação,
por possuírem menor toxicidade.
3.1.2. Conteúdo local
As atividades de perfuração e completação estão sujeitas a regras de conteúdo local,
regulamentadas pela ANP para cada bloco concedido. Entretanto, os produtos químicos
utilizados nestas etapas representam um percentual pouco relevante do custo total, que
inclui todos os equipamentos de poço e as brocas de perfuração. Por esta razão, a utilização
de fornecedores brasileiros de químicos para E&P não é uma prioridade para as operadoras.
3.2.
Acesso à tecnologia
Produção de parafina rota refino
As parafinas são hidrocarbonetos saturados obtidos pela destilação do petróleo. Suas
moléculas em geral possuem de 12 a 18 carbonos.
Produção de n-parafinas rota oleoquímica
As n-parafinas são produzidas pelo hidrotratamento de óleos vegetais. Nesta rota, as
moléculas de óleo são rompidas e hidrogenadas, obtendo-se como subprodutos propano,
metanos, dióxido e monóxido de carbono e água 6. Os compostos resultantes são isentos de
aromáticos e possuem níveis de biodegradabilidade que atendem às exigências do IBAMA.
A Figura 8, a seguir, mostra de forma simplificada o processo de produção.
Figura 8: Hidrotratamento de óleos vegetais
A tecnologia de hidrotramento para correntes fósseis é largamente utilizada no setor de
refino. Entretanto, o hidrotratamento de óleos vegetais é uma tendência nova no mundo, em
parte relacionada às demandas de combustíveis renováveis na Europa.
6
Oportunidades no segmento de Oleoquímica
16
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 3
Produção de olefinas rota eteno
Os olefinas LAO e IO são tradicionalmente produzidas por duas rotas:
1. Oligomerização do eteno: o monômero eteno é unido em moléculas, em geral de 4 a
20 carbonos, através de uma reação com grau finito de polimerização.
2. Síntese de Fischer-Tropsch seguida por purificação: a síntese de Fischer-Tropsch é o
principal processo da tecnologia GTL (Gas to Liquid), capaz de converter carvão, gás
natural ou biomassa em óleos e combustíveis sintéticos. As olefinas são removidas
por destilação da corrente produzida.
Os compostos PAO são obtidos pela polimerização do LAO e IO.
Oligomerização do eteno: existem oito principais processos comerciais:
•
•
Quatro processos produzem ampla distribuição de massas moleculares: Ineos,
Chevron Phillips Chemical Company (CPChem), Shell e SABIC-Linde α-Sablin.
Quatro processos são capazes de produzir moléculas com um número definido de
carbonos: CPChem, Lummus, Axens e Institut Francais du Petrole (IFP).
Os processos proprietários das empresas químicas (Ineos, CPChem e Shell) são os mais
estabelecidos. Entretanto, segundo a Nexant, eles em geral não estão disponíveis para
licenciamento, mas podem ser acessados através de joint-ventures.
Por outro lado, os processos desenvolvidos por empresas fornecedoras de tecnologia
(Lummus, Axens, IFP e Linde) podem ser licenciados. Entretanto, eles são pouco utilizados
na indústria, e alguns ainda não foram comercializados em larga escala.
Síntese de Fischer-Tropsch seguida por purificação: a Sasol é a única empresa do mundo a
utilizar o processo em escala comercial. A tecnologia não está disponível para licenciamento,
mas podem ser acessados através de joint-ventures.
Produção de olefinas rota oleoquímica
As olefinas podem ser produzidas pela desidrogenação das n-parafinas, seguida do
hidrotratamento de óleos vegetais, conforme mostrada a seguir na Figura 9.
Figura 9: Produção de olefinas a partir de óleos vegetais
A tecnologia da UOP (processo PACOL), que produz olefinas internas por
desidrogenação catalítica (catalisador suportado de metal nobre) das n-parafinas, é um
processo tradicional da indústria.
17
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 3
O preço das olefinas é significativamente superior ao da n-parafina. Em 2012, sua cotação
ficou cerca de 110% acima do valor das n-parafinas 7 . Devido ao processo adicional de
síntese, as olefinas produzidas pela rota oleoquímica tendem também a ser mais caras do
que as n-parafinas produzidas pela mesma rota.
Produção de ésteres graxos
Os ésteres graxos são compostos biodegradáveis obtidos pela reação de um ácido graxo com
um álcool, chamada de esterificação. Os ácidos graxos são substâncias que possuem somente
um grupo carboxila (-COOH) ligados a uma longa cadeia orgânica, que geralmente possuem
de 4 a 28 carbonos. A composição dos ésteres graxos depende do óleo vegetal utilizado. Nos
seres vivos, a reação de ácidos graxos com o álcool glicerol (ou glicerina) resulta nos ésteres
conhecidos como triglicerídeos, chamados também de lipídeos ou gorduras.
Para que o fluido de perfuração tenha melhor desempenho, são utilizados óleos vegetais
com maior percentual de ésteres de cadeias curtas (C10 a C14). Esses ésteres são hidrolisados,
para a separação da glicerina. Os ácidos graxos resultantes são então reagidos com álcoois
C4 ou maiores, que fornecem maior estabilidade química e física para a molécula resultante
que o glicerol. A Figura 10, a seguir, mostra um esquema simplificado da produção de
ésteres graxos por meio de óleos vegetais.
Figura 10: Produção de ésteres graxos a partir de óleos vegetais
Os principais óleos empregados são os de soja e de palma, que têm menores preços no
mercado internacional.
A reação química para a produção dos ésteres utilizados como base para fluidos de
perfuração sintéticos é semelhante àquela utilizada na produção de biodiesel. De acordo
com especialistas do setor, o País possui excedente de capacidade de produção do éster
do óleo de soja. Em 2012, somente 38% da capacidade local foi utilizada. Esse cenário é
uma consequência da grande quantidade de investimentos no setor devido ao otimismo
com a demanda doméstica de biodiesel.
7Aliceweb
e entrevista(s) com participante(s) da indústria.
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Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 3
Os ésteres, se comparados às olefinas e às n-parafinas, apresentam menor estabilidade
química em condições de alta temperatura e pressão, comuns em poços de petróleo de alta
profundidade. Devido a essas limitações de desempenho, a utilização de fluidos de
perfuração baseados em ésteres é, atualmente, restrita.
No entanto, produtores de aditivos para ésteres estão investindo em P&D8 para encontrar
formas de superar essas deficiências. Já existem, por exemplo, inibidores de hidrólise que
reduzem o risco de dissociação dos ésteres de 40% a 50%. Pesquisas divulgadas pela
Association of Drilling Engineers (2013) apontam o grande potencial de tais inibidores.
Atualmente, esses inibidores estão sendo testados pela Petrobras para qualificação no
uso em fluidos de perfuração. Caso aditivos como esse tenham desempenho comprovado,
seria viável o uso de ésteres como base para fluidos de perfuração sintéticos em poços de
grande profundidade.
3.3.
Matéria-prima
O Brasil possui excedente de óleo de soja. Este produto pode ser utilizado na produção de
ésteres e de olefinas LAO, PAO e IO, bases de fluidos de perfuração sintéticos.
Em 2011 o País produziu 1,9 milhões de toneladas de óleo de soja, o equivalente a 26% da
produção global desta matéria-prima, e exportou 23% de sua produção. Este excedente faz
com que o produto seja negociado em preços semelhantes ou pouco menores (até 5%) do
que aqueles praticados no mercado internacional.
Entretanto, o uso alimentício dos óleos vegetais torna essas matérias-primas mais caras que
suas equivalentes fósseis. Com isso, o custo de produção dos ésteres graxos é uma barreira
para a sua adoção em substituição aos equivalentes fósseis.
Ao mesmo tempo, o País não possui excedente de eteno, matéria-prima tradicional para a
produção das alfa-olefinas. De acordo com especialistas do setor, não se prevê a
disponibilidade de excedente de eteno no Brasil nos próximos 5 a 10 anos.
O mesmo cenário se repete para a disponibilidade doméstica de n-parafinas. O País produz
n-parafina, porém toda a oferta doméstica é direcionada para a produção do (alquilbenzeno
linear) LAB, utilizado em tensoativos. Atualmente o Brasil importa cerca de 100 kta do
produto para suprir o déficit do mercado interno, e a importação deve continuar a existir
nos próximos 5 a 10 anos.
As especialidades do segmento de químicos para E&P são resultado de processos de síntese
originados a partir de commodities orgânicas e minerais. Devido ao número de compostos e
formulações envolvidas neste segmento, o estudo não irá aprofundar este tópico.
8
Entrevista(s) com participante(s) da indústria
19
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 3
3.4.
Infraestrutura
O Estudo identificou a escassez de contentores offshore no Brasil. Existem apenas quatro
empresas9 que produzem o equipamento, utilizado para a armazenagem e transporte dos
produtos químicos. A demanda doméstica é incompatível com a capacidade nacional de
produção, o que torna o tempo de entrega das encomendas muito longo.
3.5.
Recursos humanos
O Estudo não identificou a necessidade de recursos humanos especializados para a
produção de químicos para E&P. Porém, tanto para a formulação dos fluidos quanto
para a aplicação destes fluidos na plataforma são necessários profissionais
especializados (engenheiros e técnicos de lamas de perfuração). Estes profissionais são
disponibilizados pelas empresas de serviços para atuarem nas plataformas em conjunto
com os profissionais das operadoras.
3.6.
Financiamento
O Estudo não identificou o acesso a financiamento como uma barreira neste segmento. Os
principais players deste mercado são empresas globais que têm acesso a fontes de
financiamento competitivo. Entretanto, o incentivo à expansão de novos segmentos, como
bases sintéticas de rota oleoquímica, pode demandar linhas de financiamento dedicadas.
4. Dinâmica da indústria
Mapa da indústria
As commodities utilizadas em “Químicos para E&P” são produzidas por grandes players
globais de refino, petroquímica ou mineração. Esses produtos têm aplicações diversas, e os
químicos para E&P representam uma fração de sua demanda global. Dentre esses produtos,
porém, se destacam o LAO e PAO. Apesar de serem produzidos em grande escala, a sua
tecnologia de produção é dominada por poucos players na indústria. 80% de sua produção
global em 2009 se concentrou em quatro players: Shell, CPChem, Ineos e Sasol. No Brasil a
Braskem possui 96 kta de capacidade do LAO buteno-1, utilizado na produção própria de
polietileno. Entretanto, a empresa somente separa este produto de outras correntes geradas
em seus fornos, não possuindo capacidade dedicada de produção de LAO.
9
Intertank, Rentank, Sure Tanks e Hoover.
20
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 3
O segmento de especialidades do mercado de químicos para E&P é dominado por
grandes companhias globais de prestação de serviços para E&P. Os prestadores de
serviços possuem formulações proprietárias, patenteadas ou não. Por exemplo, a
Schlumberger, através de sua subsidiária M-I SWACO, produz o M-I CIDE® (biocida) e
a linha CONQOR® (inibidores de corrosão).
Existe um movimento de integração vertical no segmento, no qual players fornecem uma
solução integrada de produtos químicos, equipamentos, serviços e tecnologia para seus
clientes. Esta tendência faz com que players focados na produção de químicos para E&P
migrem para um modelo de negócios que envolva também a execução dos serviços
demandados pelas operadoras. Um exemplo deste movimento é a Clariant, um tradicional
produtor de especialidades químicas que passou a prestar serviços para as operadoras.
As empresas que atuam em especialidades possuem centros de P&D focados no
desenvolvimento de químicos alinhados às demandas dos operadores ou às restrições das
legislações ambientais. Por exemplo, a Clariant, que possuía quatro centros de P&D no
mundo, escolheu o Brasil para a implantação de seu quinto centro, no final de 2012.
Com isso, o conhecimento tecnológico acumulado pelos produtores e formuladores de
especialidades para E&P e a integração desses players com o fornecimento de serviços,
equipamentos e tecnologia representam barreiras à entrada de novos competidores.
Na Figura 11, a seguir, estão listados os principais players globais no segmento e sua presença
no Brasil.
Figura 11: Principais players globais
21
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 3
Rentabilidade
A rentabilidade do segmento varia consideravelmente ao longo do tempo, mas em geral está
ligada ao preço do petróleo. Períodos de maior rentabilidade tendem a acompanhar
períodos de alta dos preços do petróleo.
Desta forma, os choques de oferta de petróleo em 1973 e 1979 incentivaram o crescimento
global das atividades de exploração e produção, aumentando a demanda por químicos para
E&P e a rentabilidade de seus produtores e prestadores de serviço. Muitas companhias de
petróleo estabeleceram subsidiárias de prestação de serviços neste período.
O preço do petróleo passou a cair a partir de meados da década de 1980, com esta tendência
sendo intensificada pela recessão de 1990-1992 e pela crise asiática de 1999. A rentabilidade
reduzida dos produtores de químicos para E&P e das prestadoras de serviços incentivou a
consolidação do setor, resultando na formação de grandes empresas globais de serviços,
como Schlumberger, Halliburton e Baker Hughes.
A retomada do crescimento econômico em meados da década de 1990 levou ao aumento na
demanda por petróleo e gás em todo o mundo. Somando-se a isso, a consolidação dos
prestadores de serviços contribuiu para a melhoria da rentabilidade do setor, principalmente
em serviços relacionados às etapas de perfuração e estimulação.
Nos Estados Unidos, o segmento de químicos para perfuração possui margens de lucro
antes dos impostos entre 11% e 16%. Já o setor de químicos para produção, cujo negócio se
assemelha ao de empresas tradicionais de especialidades, apresenta margens de lucro antes
dos impostos entre 9% e 11%10.
5. Indústrias relacionadas
Entrevistas com especialistas do setor indicam que o Brasil possui setores relacionados com
capacidade para suportar a produção local de químicos para E&P. Dentre os setores
indicados se destacam o de químicos e petroquímicos, que possui grande escala e
sofisticação adequada; o de refino e distribuição, capazes de fornecer as commodities
necessárias; e o de mineração, capaz de fornecer as matérias-primas minerais.
6. Diagnóstico
10
Entrevista(s) com participante(s) da indústria
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Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 3
O segmento de “Químicos para E&P” continuará a crescer globalmente. No Brasil, o
segmento poderá quintuplicar de tamanho até 2021, puxado pela exploração de
reservatórios do pré-sal e pós-sal.
O segmento de químicos para E&P pode ser dividido em produtos commodity e em especialidades.
•
•
Os produtos commodity têm diversos outros usos além do setor de petróleo e gás. Eles
são produzidos por players globais de refino, petroquímica ou mineração, e sua
dinâmica de competitividade é baseada em custos. Algumas exceções são as LAO, as
PAO e as IO, cujas produções globais são concentradas em poucas empresas,
detentoras de tecnologia proprietária.
As especialidades são compradas ou mesmo produzidas pelas grandes
multinacionais prestadoras de serviços e transformadas em formulações proprietárias.
Em geral os operadores contratam a execução de serviços, que incluem a utilização
dos químicos formulados.
Os fluidos de perfuração representaram cerca de 70% da demanda brasileira no segmento
em 2011, o equivalente a vendas de aproximadamente 400 milhões de dólares. Deste total,
200 a 300 milhões de dólares se referem à compra das commodities base dos fluidos. A
participação dos fluidos de perfuração na demanda doméstica de químicos para E&P deverá
se manter no futuro, devido à intensidade das campanhas exploratórias locais.
Commodities. Dentro de fluidos de perfuração, mudanças nas regras ambientais devem
aumentar a participação doméstica dos fluidos de base sintética (ex. LAO, PAO, IO, ésteres),
mais caros do que os fluidos de base fóssil. n-Parafinas provenientes de rotas oleoquímicas,
de menor toxicidade, também podem se beneficiar das mudanças.
O Brasil não possui excedentes de n-parafinas provenientes de rotas petroquímicas nem de
eteno ou gás natural, matérias-primas tradicionais do LAO, PAO e IO. Entretanto, o País
possui grande excedente de óleo de soja, que pode ser utilizado na produção de bases para
fluidos sintéticos de perfuração.
Pesquisas na literatura especializada, relatórios da indústria e entrevistas com participantes
do setor indicaram que a produção de n-parafinas, olefinas (LAO, PAO e IO) e ésteres
através de rotas oleoquímicas podem ser oportunidades viáveis. Estes produtos poderiam
ser utilizados como bases de fluidos de perfuração sintéticos.
Estas oportunidades possuem características semelhantes entre si:
•
•
Vantagens: demanda doméstica crescente. Regulação favorável à adoção de fluidos
de base sintética, que dependem de importação. Disponibilidade local de excedente
de óleo de soja. Sinergias com outros mercados importadores.
Desvantagens: viabilidade econômica incerta, devido à precificação dos óleos
vegetais como alimento, e não como combustível. No caso dos ésteres, necessidade
de aprimorar desempenho em situações de alta temperatura e pressão.
Uma vantagem adicional é a característica “multiprósito” destas plantas industriais. Elas
podem abastecer outros mercados, como o de lubrificantes. Todas as oportunidades
descritas para a produção de fluidos sintéticos fazem parte da rota oleoquímica e serão
23
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 3
tratadas no segmento de “Oleoquímica”.
Especialidades. A dinâmica do mercado de especialidades dificulta a atuação de produtores
de químicos que não sejam também prestadores de serviços. Além disso, os formuladores
existentes têm experiência acumulada no desenvolvimento de produtos, escala e
conhecimento de mercado que dificultam a entrada de novos concorrentes.
Dessa forma, a oportunidade é incentivar os prestadores de serviço a expandirem a sua
capacidade local de formulação de produtos para E&P. Os produtos indicados como os mais
relevantes por especialistas domésticos foram os desemulsificantes e os inibidores de
incrustação e corrosão.
7. Linha de ação
As ações propostas para incentivar a produção local de fluidos de perfuração sintéticos de
base oleoquímica são:
•
•
•
Reduzir as tributações incidentes sobre bases de fluidos de perfuração provenientes da
rota oleoquímica.
Criar linhas de financiamento dedicadas a projetos oleoquímicos voltados à produção de
bases para fluidos sintéticos.
Prospectar fabricantes de bases sintéticas e incentivar a sua instalação no futuro cluster
de oleoquímica. Esta possibilidade está sendo tratada no segmento “Oleoquímica”.
As ações propostas para incentivar a produção local de especialidades são:
•
Fornecer incentivos fiscais para a instalação de plantas de formulação pelos prestadores
globais de serviços em petróleo e gás.
Na próxima fase deste Estudo poderá ser analisada a viabilidade econômica das
oportunidades, levando-se em conta o investimento, o tempo para implementação e a escala
econômica. A execução deste detalhamento dependerá de uma priorização a ser definida.
24
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 3
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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BCC. Oilfield Process Chemicals: Global Markets, 2009.
EIA. International Energy Statistics, 2012.
FREEDONIA. World Oilfield Chemicals, 2012.
NASCIMENTO, REGINA S. V. Estudo de químicos para E&P. Grupo de Fluidos e Materiais
Poliméricos Multifásicos, Instituto de Química, UFRJ, 2013.
Oil Field Services Overview. Bain & Company, 2010.
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