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Introdução à EngenhariaIntrodução à Engenharia
de Petróleode Petróleo e e GásGás
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RoteiroRoteiro• 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
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Engenharia de Petróleo
Engenharia de Reservatórios
SMSEngenharia de
Produção
Engenharia de Poço
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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.
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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.
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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.
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Petróleo
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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)
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Principais Compostos Encontrados no Petróleo
Hidrocarbonetos
Saturados
Hidrocarbonetos
Insaturados
Hidrocarbonetos
Aromáticos
Hidrocarbonetos
Heteroatômicos
NSO
Resinas &
Asfaltenos
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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.
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Exemplos
METANO ETANO PROPANOISOBUTANO
OU
METIL-PROPANO
NEOPENTANO
OU
2,2-METIL-PROPANO
CICLOPROPANOMETIL-CICLOPROPANO
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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
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• 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
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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
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(C19) Pristano2,6,10,14-tetrametil-pentadecano
(C20) Fitano2,6,10,14-tetrametil-hexadecano
(C18) 2,6,10-trimetil-pentadecano
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Hidrocarbonetos Parafínicos Cíclicos
• São compostos de cadeias carbônicas cíclicas ou fechadas;
• Fórmula Geral : CnH2n
• São conhecidos por ciclo-parafinas ou hidrocarbonetos naftênicos.
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Esteranos e os Triterpanos
• Família dos Esteranos
H
Colestano (C27)
H
Ergostano (C28)
H
Sistostano (C29) 24-n-propil-colestano (C30)
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Fragmentograma de massas de um óleo californiano - USA
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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.
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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....
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Exemplos de Hidrocarbonetos Aromáticos
Benzeno C6H6
Tolueno(Metil-Benzeno) C7H8
Nafteno C10H8
Antraceno C14H10 Fenantreno
C14H10
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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).
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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.
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Grupamentos Nitrogenados- Amina -NH2
- Nitrila -CN
Compostos nitrogenados encontrados no petróleo cru.
Tissot & Welte, 1984.
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Compostos Oxigenados
Compostos oxigenados encontrados no petróleo cru.
Tissot & Welte, 1984.
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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.
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Petróleo: Características Básicas eQuestões Mais Comuns
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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.
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Outras Definições
• Petróleo
Todo e qualquer hidrocarboneto líquido em seu estado natural, a exemplo do óleo cru e condensado.(ANP)
• PetróleoTodo e qualquer hidrocarboneto líquido em seu estado natural, a exemplo do óleo cru e condensado.(Petrobras)
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• 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.
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O “Ouro Negro” poucas vezes é negro.....
• Negro
• Marrom
• Castanho
• Marrom esverdeado
• Amarelado
• Quase Incolor
• Etc.
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Outras CaracterísticasFísicas:
• Cheiro característico (de derivados).
• Elevada viscosidade.
• Iridescência sobre água.
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Cuidado! Geralmente o Petróleo é Combustível.
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O petróleo é mais leve que a água.
• Densidade em torno de 0,8.
• Medida em APIº
• American Petroleum Institute.
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Densidade - APIo
5,131
5,141
API
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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.
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Composição Química do Petróleo Típico
Parafinas Normais 14%
Parafinas Ramificadas 16%
Parafinas Cíclicas 30%
Aromáticos 30%
Resinas e Asfaltenos 10%
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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
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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 asfaltenosCanadá e Venezuela.
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Esquema de Uma Coluna de Dstilação
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Hidráulica de uma Torre de Destilação
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Esquema de Refino
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Uso das Frações do PetróleoFração 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 aviõesa 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
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