INDÚSTRIA DO PETRÓLEO

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1 INDÚSTRIA DO PETRÓLEO Curso de Qualificação Profissional em Petróleo e Gás Instrutor: Francisco Sávio

2 Introdução Petróleo do latim petroleum, petrus = pedra e oleum = óleo, é uma substância oleosa, inflamável, geralmente menos densa que a água, com cheiro característico e coloração que pode variar desde do verde-oliva ou castanho claro até o preto, passando por verde e marrom (castanho).

3 Introdução Trata-se de uma combinação complexa de hidrocarbonetos, podendo conter também quantidades pequenas de nitrogênio, oxigênio, compostos de enxofre e íons metálicos.

4 Introdução O petróleo é um recurso natural abundante, porém sua pesquisa envolve elevados custos e complexidade de estudos. É também atualmente a principal fonte de energia, servindo também como base para fabricação dos mais variados produtos.

5 Origem do Petróleo A origem do petróleo é um dos mistérios mais bem guardados pela natureza, existindo duas linhas teóricas para a explicação de sua gênese (genética).

6 Origem do Petróleo É de aceitação para a maioria dos geólogos e geoquímicos, que ele se forme a partir de substâncias orgânicas procedentes da superfície terrestre (detritos orgânicos), mas esta não é a única teoria sobre a sua formação. Teoria Inorgânica Teoria Orgânica

7 Teoria Inorgânica Sustenta que o petróleo é formado por processos não biológicos. A teoria de Vladimir Porfirev enuncia que, sob altas pressões e temperaturas na parte superior do manto, formam-se rochas ultramáficas que contêm óxidos de ferro, compostos voláteis (H2O, CO) e compostos orgânicos equivalentes ao petróleo que podem existir em equilíbrio com o meio circulante.

8 Teoria Inorgânica Os principais ARGUMENTOS para suportar esta teoria são: Acumulações comerciais de h/c em rochas cristalinas; Presença de hidrocarbonetos em gases vulcânicos; Presença de hidrocarbonetos em meteoritos; Existência de campos gigantes Athabasca em Alberta, Canadá.

9 Teoria Orgânica Postula a intervenção de organismos vivos na formação do petróleo. A matéria orgânica depositada com os sedimentos é convertida, por processos bioquímicos durante o soterramento em Querogênio, que é transformado em hidrocarbonetos por craqueamento térmico a grandes profundidades, sob pressões e temperaturas adequadas.

10 Teoria Orgânica As evidências para suportar esta teoria são: Mais de 99% das acumulações de petróleo encontra-se em rochas sedimentares; Possibilidade de produzir hidrocarbonetos em laboratório, a partir de matéria orgânica; A sintetização de hidrocarbonetos a partir de rochas ricas em matéria orgânica; Disseminação de hidrocarbonetos em rochas geradoras.

11 Teoria Orgânica são: Mais evidências que suportam esta teoria Indicação de origem bioquímica para alguns compostos do petróleo; Petróleo só ocorre em reservatórios que estão de alguma forma, em contato com folhelhos ou carbonatos ricos em matéria orgânica (rochas geradoras).

12 História do Petróleo Na Mesopotâmia para pavimentação de estradas. No Egito para embalsamento de múmias. Na Pérsia para calafetação de embarcações. No Oriente Médio para construção de templos. A Bíblia refere-se ao petróleo no cap.6, V-14 de Gênesis ao relatar o episodio da construção da arca de Noé: Então, Deus disse a Noé: Constrói uma arca de madeira resinosas. Dividi-la-ás em compartimento e calafetá-las com betume por dentro e fora.

13 História do Petróleo no Mundo Registros históricos da utilização do petróleo remontam a 4000 a.c. devido a exsudações e afloramentos frequentes no Oriente Médio. Os povos da Mesopotâmia, do Egito, da Pérsia e da Judéia já utilizavam o betume para pavimentação de estradas, calafetação de grandes construções, aquecimento e iluminação de casas, bem como lubrificantes e até laxativo.

14 História do Petróleo no Mundo Os chineses já perfuravam poços, usando hastes de bambu. No início da era cristã, os árabes davam ao petróleo fins bélicos e de iluminação. O petróleo de Baku, no Azerbaijão, já era produzido em escala comercial, para os padrões da época, quando Marco Polo viajou pelo norte da Pérsia, em 1271.

15 Origem das Indústria Petrolíferas A moderna indústria petrolífera data de meados do século XIX. Em 1850, James Young, na Escócia, descobriu que o petróleo podia ser extraído do carvão e xisto betuminoso, e criou processos de refinação. O primeiro poço moderno foi perfurado em Bibiheybət (Bibi-Heybat), próximo a Baku, no Azerbaijão, no ano de 1846.

16 Origem das Indústria Petrolíferas O Azerbaijão foi o maior produtor de petróleo no século XIX e no final do século XIX sua produção era de mais da metade da produção mundial. O primeiro poço comercial da Romênia foi perfurado em 1857.

17 Origem das Indústrias Petrolíferas Em agosto de 1859 o norte-americano Edwin Laurentine Drake perfurou o primeiro poço nos Estados Unidos para a procura do petróleo (a uma profundidade de 21 metros), no estado da Pensilvânia. O poço revelou-se produtor e a data passou a ser considerada, pelos norteamericanos, a do nascimento da moderna indústria petrolífera. A produção de óleo cru nos Estados Unidos, de dois mil barris em 1859, aumentou para aproximadamente três milhões em 1863, e para dez milhões de barris em 1874.

18 Criação da OPEP Após a Segunda Guerra Mundial, o movimento pela descolonização foi seguido pelo direito das nações disporem livremente dos próprios recursos naturais. Nesse contexto, os países do Golfo Pérsico passaram a manifestar o desejo de libertar-se das companhias petrolíferas ocidentais. Assim, em 1948, com o apoio dos Estados Unidos enquanto superpotência obteve o fim do "acordo da Linha Vermelha".

19 Criação da OPEP Empresas recém-chegadas, como a estadunidense Getty Oil Company, ofereceram melhores condições à Arábia Saudita, obrigando as companhias petrolíferas, determinadas a manter as suas posições, a conceder a este país, em 1950, uma fatia dos lucros da exploração petrolífera na base de 50/50. Essa concessão foi estendida ao Bahrein e, posteriormente, ao Kuwait e ao Iraque.

20 Criação da OPEP Como as multinacionais anglo-americanas (as "sete irmãs", SHEL, TEXACO, AMOCO, ESSO, CHEVRON, GULF, MOBIL), conservassem o controle dos preços e dos volumes de produção, 1950 foi também o ano da primeira tentativa de contestação. No Irã, o primeiroministro Mohammed Mossadegh nacionalizou as jazidas do país.

21 Criação da OPEP Os britânicos, prejudicados, organizaram um bloco militar em favor das exportações. Durante quatro anos os iranianos resistiram até que, em 1954, os estadunidenses eliminaram Mossadegh, assumiram o controle do petróleo iraniano e, de passagem, afastaram os ingleses.

22 Criação da OPEP Em 1960, a Arábia Saudita, o Kuwait, o Irã, o Iraque e a Venezuela criaram a Organização dos Países Exportadores de Petróleo (OPEP) permitindo que, pela primeira vez na História, os países produtores de petróleo se unissem contra as "sete irmãs".

23 História da Indústria Petrolífera no Brasil De maneira simplificada, pode-se dividir a história da exploração do petróleo no Brasil em três fases diretamente ligadas à legislação do petróleo. Assim temos os períodos , e o recéminiciado com o novo estatuto do setor petróleo.

24 Período Pré-Petrobrás ( ) O período pré Petrobrás engloba duas etapas principais, a primeira (1858/1938), a livre iniciativa doméstica, do Serviço Geológico e Mineralógico do Brasil (SGMB) e o Departamento Nacional da Produção Mineral (DNPM);

25 Fatos desta época Em 1858 forma registradas as duas primeiras concessões para exploração de carvão e betume aos arredores do rio Camamú. Em 1859 forma registradas emanações de óleo em cortes da estrada de ferro em construção no Recôncavo Baiano Em 1897 o fazendeiro Eugênio Ferreira de Camargo perfurou em Bofete (SP) o que foi considerado o primeiro poço de petrolífero do Brasil.

26 Fatos desta época Em 1907 foi criado o Serviço Geológico e Mineralógico do Brasil (SGMB) Em 1933 foi criado o Departamento Nacional da Produção Mineral (DNPM). Em 1939 foi criado a CNP (Companhia Nacional do Petróleo), melhorando a estrutura de atividades de exploração de petróleo no Brasil.

27 Criação da Petrobrás ( ) A Petrobrás foi criada, após longa campanha popular, para servir de base à indústria do petróleo no Brasil e para exercer, em nome da União, o monopólio de exploração, produção, refino, transporte e comercialização do petróleo e de seus derivados. Criada pela lei2004 (3/10/1953) e instalada em 10/5/1954

28 Petrobrás A sede da empresa foi instalada no Rio de Janeiro e sedes distritais em Belém (PA), Maceió (AL), Salvador (BA) e Ponta Grossa (PR). Inicialmente as atividades eram mais concentradas no Recôncavo Baiano (exploração e produção) e na Amazônia (exploração).

29 Petrobrás 1-SES-1A, foi descoberto o campo de Guaricema em Sergipe, o primeiro campo de petróleo na plataforma continental brasileira.

30 Petrobrás Exploração Continental A exploração na plataforma continental baseava-se em critérios de continuidade das bacias costeiras terrestre e analogia com seus resultados ou indícios. Com às reservas em declínio, levaram a Petrobrás a duas importantes decisões: Criação da Braspetro em 1972, na tentativa de buscar no exterior o petróleo não encontrado internamente; Incremento dos investimentos para as atividades mid-stream e down-stream.

31 Petrobrás Exploração Continental Em 1974, finalmente a primeira descoberta importante aconteceu: o Campo de Garoupa na Bacia de Campos (nova esperança). A ocorrência do segundo choque do petróleo; a descoberta de petróleo, na porção terrestre da bacia do Potiguar, e de gás, na Amazônia.

32 Petrobrás Em rumo as águas profundas. Em 1975 foi descoberto o Campo de Namorado na Bacia de Campos, o primeiro gigante da plataforma continental brasileira, lâmina 400m. em 1976, as empresas estrangeiras Shell, Exxon, Texaco, BP, ELF, Total, Marathon, Conoco, Hispanoil, Pecten, Pennzoil, além de companhias brasileiras como a Paulipetro, Azevedo Travassos, Camargo Corrêa, entre outras, e mais a Petrobrás, participaram do cenário exploratório.

33 Petrobrás-novas descobertas. Em 1978, o campo de gás de Juruá, na Bacia do Solimões, e em 1979, a primeira acumulação terrestre da Bacia do Potiguar. Em 1984 foram descobertos, na Bacia de Campos, o Campo de Marimbá e o gigante Albacora. No final de 1997 a produção diária era de barris de petróleo.

34 Criação ANP Uma nova era para o setor do petróleo no Brasil foi iniciada em 6 de Agosto de 1997, com início da vigência da Lei 9478/97, a Lei do Petróleo. A redução significativas da área de atividade exploratória deve ser compensada com a entrada de novas empresas mediante processos licitatórios promovidos pela Agência Nacional do Petróleo (ANP), órgão criado pela nova lei.

35 Estimativa de reservas É definida como recursos descobertos de petróleo e gás natural comercialmente recuperáveis a partir de uma determinada data, segundo Agência Nacional do Petróleo (ANP). É o volume de petróleo, expresso nas condições básicas, que ainda poderá ser recuperado como resultado da produção da jazida, desde a época da sua avaliação até o seu abandono.

36 Classificação de Reservas Reservas Provadas Quanto ao grau de incerteza: Elevado grau de certeza; Pode ser estimado com razoável certeza de ser recuperável comercialmente, sob as condições econômicas, regulatórias e com métodos de operação vigentes na época da avaliação

37 Classificação de Reservas Reservas Prováveis Quanto ao grau de incerteza: indica uma maior incerteza na sua recuperação quando comparada com a estimativa de reservas provadas; Considerar a probabilidade de ser igual ou maior que 50% (P50) para a soma dos volumes provados e prováveis

38 Classificação de Reservas Quanto ao grau de incerteza: Reservas Possíveis Indica uma maior incerteza na sua recuperação quando comparada com a estimativa de reservas prováveis ; Utilizar uma abordagem probabilística, deve-se considerar uma probabilidade de ser igual ou maior que 10% (P10) para a soma dos volumes provados, prováveis e possíveis

39 Cálculo de Reservas A abordagem probabilística implica em considerar os seguintes limites inferiores de probabilidade para que os volumes a serem recuperados igualem ou excedam os valores estimados das reservas discriminadas abaixo: Reservas Estimadas Probabilidade Provadas 90% Provadas + Prováveis 50% Provadas + Prováveis + Possíveis 10%

40 Geologia Geologia é a ciência que busca o conhecimento sobre a origem, composição e evolução da Terra, é subdividida em geologia dinâmica, histórica e ambiental. Figura 1 - A Terra divide-se em camadas concêntricas de diferentes composições e estados físicos. As camadas são separadas pelas descontinuidades de Mohorovicic e de Gutenberg. A camada mais externa é a Crosta. O manto é a camada intermediária e a mais extensa. Na zona central da Terra encontra-se o núcleo, composto por ferro e níquel

41 Temperatura do interior da Terra Túneis e sondagens mostram que a temperatura aumenta progressivamente para o interior da Terra. De um modo geral até uma profundidade de 10 a 20 metros, a temperatura é influenciada pela média anual, e daí para baixo, aumenta continuamente. Designa-se grau geotérmico o número de metros em profundidade na crosta terrestre necessários para haver o aumento de 1 C.

42 Magnetismo Terrestre Há séculos o homem usa a bússola, aproveitando-se do fato de o globo agir como um grande imã. Os pólos magnéticos são diferentes dos pólos geográficos em aproximadamente 10. O desvio sofrido pela agulha magnética em relação à linha N-S geográfica é chamada declinação magnética.

43 Declinação magnética. Esquema exemplificando o campo magnético do planeta. Bússola onde é possível observar o desvio entre o norte verdadeiro e o norte magnético

44 Rochas A crosta terrestre é constituída essencialmente de rochas. São elas, juntamente com os fósseis, os elementos que o geólogo utiliza para decifrar os fenômenos geológicos atuais e do passado. A Petrografia ou Petrologia, ramo de ciência geológica, dedicase ao estudo das rochas, da sua constituição, origem e classificação.

45 Exemplo de fósseis

46 Conceito de rocha É um agregado natural, formado de um ou mais minerais (podendo eventualmente tratarse de vidro vulcânico), que constitui parte essencial da crosta terrestre e é nitidamente individualizado. De acordo com sua origem, distinguem-se 3 grandes grupos de rochas que são: Magmáticas ou ígneas; Sedimentares; Metamórficas.

47 O ciclo das rochas O ciclo das rochas representa as diversas possibilidades de transformação de um tipo de rocha em outra. As rochas, uma vez expostas à atmosfera e à biosfera passam a sofrer a ação do intemperismo, através de reações de oxidação, hidratação, solubilização, ataques por substâncias orgânicas, variações diárias e sazonais de temperatura, entre outras

48 Ciclo das rochas

49 Rochas Magmáticas As rochas ígneas (do latim ignis, fogo), também conhecidas como rochas magmáticas, são formadas pela solidificação (cristalização) de um magma, que é um líquido com alta temperatura, em torno de 700 a 1200 o C, proveniente do interior da Terra. Delas derivam por processos vários as rochas sedimentares e metamórficas.

50 Rochas Magmáticas Uma rocha magmática expressa as condições geológicas em que se formou, graças a sua textura. A textura diz principalmente do tamanho e disposição dos minerais que constituem a rocha, enquanto que a composição mineralógica dos cristais diz da composição química aproximada

51 Rochas Sedimentares As rochas sedimentares são o produto de uma cadeia de processos que ocorrem na superfície do planeta e se iniciam pelo intemperismo das rochas expostas à atmosfera.

52 Rochas Sedimentares Em outras palavras, as rochas sedimentares são aquelas formadas a partir do material originado da destruição erosiva de qualquer tipo de rocha, material este que deverá ser transportado e posteriormente depositado ou precipitado em um dos muitos ambientes de sedimentação da superfície do globo terrestre

53 Rochas Sedimentares As rochas sedimentares fornecem importantes informações sobre as variações ambientais ao longo do tempo geológico. Os fósseis, que são vestígios de seres vivos antigos preservados nestas rochas, são a chave para a compreensão da origem e evolução da vida. A importância econômica das rochas sedimentares está em suas reservas de petróleo, gás natural e carvão mineral, as principais fontes de energia do mundo moderno

54 Classificação das rochas sedimentares. O critério segue vários princípios, como o ambiente, o tipo de sedimentação, constituição mineralógica ou tamanho das partículas. Diâmetro (mm) Wentworth Matacão >256 Bloco Seixo 4-64 Grânulo 2-4 Areia Grossa ¼-2 Areia fina 1/16-1/4 Silte 1/256-1/16

55 Análise de granulometria Muito comumente um sedimento pode apresentar várias classes misturadas nas mais variadas proporções, neste caso, deve basearse na medida ponderal de cada classe, o que se faz após prévia desagregação e separação dos diferentes tamanhos por peneiras ou por decantação, dependendo do tamanho dos grupos.

56 Instrumentos de análise Agitador Eletromecânico. Conjuntos de peneiras

57 Tipos de rochas sedimentares clásticas Argilito e folhelho Constituídos essencialmente por fragmentos de tamanho argila possuem cor de cinza até preta, amarela, verde ou avermelhada. Granulometria finíssima, por isso untuosa ao tato. Quando endurecido, se formar estratos finos e paralelos esfolheáveis, recebe o nome de folhelho. O principal mineral de argila é a caulinita.

58 Tipos de rochas sedimentares clásticas Siltito Constituídos por fragmentos tamanho silte são de cor cinza, amarela, vermelha, de granulação de tal forma fina que, às vezes, se podem perceber grãos individualizados com auxílio de uma lupa de aumento. É ligeiramente áspero ao tato e bastante áspero entre os dentes.

59 Tipos de rochas sedimentares clásticas Arenito ou arcózio São constituídos por fragmentos tamanho areia, podem ter diversas cores. Enquanto que a areia é um sedimento clástico, não consolidado, o arenito é a rocha sedimentar proveniente da consolidação de areia por um cimento qualquer.

60 Tipos de rochas sedimentares clásticas Conglomerado Trata-se de uma rocha clástica formada de fragmentos arredondados (seixos e cascalhos, quando soutos não cimentados) e de tamanho superior ao de um grão de areia.

61 Tipos de rochas sedimentares clásticas Brecha Composta por fragmentos angulares maiores que 2 mm, cimentados por material da mesma natureza ou de natureza diversa. A sua origem é variável: 1) brecha sedimentar 2) brecha de atrito.

62 Tipos de rochas sedimentares clásticas Tilito É uma espécie de conglomerado, muito importante por sua origem glacial. Constitui-se de fragmento de rochas diversas e de diversos tamanhos, arredondados ou angulosos, cimentados por material argiloso ou arenoso.

63 Rochas sedimentares químicas São aqueles formados a partir da precipitação de solutos, graças à diminuição da solubilidade ou evaporação de água. Recebem o nome de evaporito Os sedimentos químicos formados graças à diminuição da solubilidade são mais comumente os carbonatos, que se precipitam graças ao aumento de temperatura e consequente desprendimento de gás carbônico, responsável pela solubilidade dos carbonatos

64 Rochas sedimentares Orgânicas Calcários e margas Estas rochas são poligenéticas. Existem calcários clásticos (calcarenito), químicos e orgânicos. Comumente os clásticos são bioclásticos, pelo fato de serem originados pelo impacto das ondas sobre recifes de corais, algas calcárias e diversos outros organismos.

65 Rochas sedimentares Orgânicas Dolomitos Muito similares aos calcários, constituído essencialmente de dolomita. Efervesce somente com HCl quente.

66 Geologia do petróleo O petróleo é formado por uma mistura complexa de hidrocarbonetos e heterocompostos (não hidrocarbonetos). Hidrocarbonetos são compostos formados quase que exclusivamente de hidrogênio e carbono. A maioria dos petróleos contém mais de 90% de hidrocarbonetos.

67 Geologia do Petróleo O conteúdo de enxofre no petróleo varia desde frações centesimais até mais de 5%. Os petróleos de maior densidade normalmente são mais ricos em enxofre. O teor de oxigênio nos petróleos é geralmente inferior a 2% e seus compostos principais são ácidos carboxílicos e fenóis.

68 Querogênio: Composição O querogênio é a fração da matéria orgânica insolúvel em solventes orgânicos, presente nas rochas sedimentares. A porção solúvel é denominada de betume.

69 Querogênio: Classificação Três tipos principais, caracterizados no diagrama de Van Krevelen (H/C, O/C).

70 Querogênio: Tipos I - Derivado de matéria orgânica amorfa (algas planctônicas); + 50% lipídios; elevado potencial para gerar HC líquido. II - Derivado de matéria orgânica herbácea (polens, esporos); + 40% lipídios; regular/bom potencial para gerar HC líquido. III - Derivado de matéria orgânica lenhosa (vegetais superiores); potencial desprezível para gerar óleo; Possui alto potencial gerador de gás.

71 Transformação da matéria orgânica Cerca de 10% da lama putrefata se transforma em ± milhão de anos em betume. Os 90% restantes se transformam em alguns milhões de anos em biopolímeros, depois em biomonômeros, depois em geopolímeros (querogênio) e finalmente em petróleo.

72 Diagênese A diagênese começa em sedimentos recentemente depositados, onde a atividade microbiana é um dos principais agentes de transformação. Os rearranjos químicos ocorrem a pequenas profundidades. No final desta fase, a matéria orgânica consiste principalmente de querogênio. Do ponto de vista da exploração do petróleo, as rochas geradoras são consideradas imaturas.

73 Catagênese A catagênese resulta do aumento da temperatura, durante a história de soterramento dos sedimentos. A degradação termal do querogênio é responsável pela geração da maioria dos hidrocarbonetos. É a principal fase de formação de óleo e gás úmido. As rochas geradoras são consideradas maturas.

74 Metagênese A metagênese é alcançada a grandes profundidades, onde há destruição dos hidrocarbonetos líquidos, sendo preservado apenas o gás seco.

75 Metamorfismo As rochas geradoras são consideradas senis ou supermaturas. Este estágio começa mais cedo que o metamorfismo da fase mineral.

76 Fases de transformação Até 65ºC _ Diagênese - Atividade bacteriana que provoca a reorganização celular e transforma a matéria orgânica em querogênio. O produto gerado é o metano bioquímico ou biogênico. De 65ºC até 165ºC _ Catagênese - Quebra das moléculas de querogênio. O produto gerado é hidrocarbonetos líquidos e gás. De 165ºC até 210ºC _ Metagênese - Quebra das moléculas de hidrocarbonetos líquidos. O produto gerado é gás leve. Ultrapassando 210ºC _ Metamorfismo - Degradação do hidrocarboneto gerado deixando como remanescente gás carbônico e algum resíduo de gás metano.

77 Fases de transformação

78 Métodos de prospecção de petróleo São métodos de pesquisas que compreende a investigação por métodos geológicos e geofísicos de determinadas áreas, a possibilidade de execução de um ou vários poços de pesquisa, em locais selecionados e até a possível descoberta de petróleo e gás natural, ou ainda, a eliminação da área previamente escolhida.

79 Métodos de prospecção de petróleo Quanto mais desconhecida for a geologia de uma área, eventualmente petrolífera, tanto menor será a probabilidade de encontrar-se petróleo na perfuração pioneira. Os resultados de prospecção podem ser obtidos de três maneiras diferentes, através da: fotogeologia, métodos geológicos, métodos geofísicos.

80 Fotogeologia Estudo que investiga na totalidade determinada área sedimentar, com intuito de realizar reconhecimentos no terreno. Por meio de fotografias aéreas (aerofotogrametria: fotos sucessivas feitas por câmeras montadas em aviões), até mesmo em regiões de mais densas matas, revelam admirável quantidade de informações geológicas. Atualmente a análise do terreno pode ser feita por satélite, que apresentam excelentes resultados.

81 Métodos Geológicos Realizada no local físico por geólogos que andam a procura de indícios de estruturas propicias, onde o petróleo tenha possibilidade acumulo. Para tanto se destacam a paleontologia, a geoquímica e a geomicrobiologia.

82 Métodos Geológicos A paleontologia é a ciência de auxilio considerável na resolução de problemas geológicos, especialmente estratigrafia e ambiente de sedimentação. A geoquímica dedica-se nos estudos da transformação da matéria orgânica depositadas em sedimentos com petróleo. A geomicrobiologia é encarregada determinar a influência de bactérias e respectiva evolução na matéria orgânica, e alteração dos constituintes do petróleo.

83 Métodos Geofísicos A geofísica é uma ciência interdisciplinar, fundamentada principalmente na geologia e na física, assim como na matemática, química e informática e que tem por objetivo o estudo do interior da Terra. Uma das principais características do interior terrestre é sua quase completa inacessibilidade.

84 Métodos Geofísicos São poucas as informações que podem ser obtidas de uma forma direta. Assim sendo com a geofísica é possível investigar a subsuperfície utilizando medidas indiretas realizadas na superfície do terreno, através da propriedade física do meio investigado e um levantamento condicionada à existência de contrastes dos valores da grandeza física.

85 Métodos Geofísicos A ciência geofísica pode ser classificada em dois grandes ramos de atuação: a geofísica pura e a geofísica aplicada. Apesar do enfoque distinto, existe uma grande interdependência entre estes dois segmentos de atuação. A geofísica da Terra sólida concentra seus estudos em uma escala global, investigando grandes profundidades do nosso planeta (da ordem de dezenas a centenas de Km).

86 Métodos Geofísicos A geofísica aplicada tem sua aplicação restrita a profundidades menores (dezenas a centenas de metros, alcançando até mesmo poucos Km no caso da prospecção de petróleo). Utiliza-se dos métodos e conceitos da geofísica da Terra sólida e o seu objetivo voltado para questões econômica, tecnológica e social.

87 Métodos Geofísicos A partir das décadas de 70 e 80, a geofísica aplicada tem também atuado de forma marcante na engenharia, hidrogeologia e no meio ambiente, em levantamentos voltados à investigação de alvos relativamente mais rasos (da ordem de dezenas a poucas centenas de metros).

88 Geofísica A Geofísica é a ciência que estuda os fenômenos e as propriedades físicas da Terra como um todo: seu interior, sua superfície e sua vizinhança exterior. Utiliza-se de princípios e conceitos da Física, Geologia e outras ciências, bem como de ferramentas matemáticas e computacionais

89 Geofísica Propriedades físicas Magnetização Densidade Condutividade elétrica (complexa) Módulos elásticos Radioatividade Condutividade térmica

90 Geofísica: classificação Geofísica global quando a geofísica é utilizada somente para fins científicos. Seu objetivo principal é entender fenômenos físicos que ocorrem na Terra e também devido à Terra. Geofísica aplicada quando a geofísica é utilizada para algum objetivo específico, seja econômico, político, monitoramento, etc

91 Geofísica global Métodos geofísicos Geomagnetismo Gravitação e Geodésia Geoeletricidade Sismologia Radioatividade terrestre; raios cósmicos Geotermologia

92 Geofísica aplicada Campo de ação Classificação geral dos métodos geofísicos Usos nas diferentes fases da exploração

93 Geofísica aplicada Campo de ação Parte superior da Crosta Problemas de prospecção (econômicos) Indústria Mineral Indústria do Petróleo e Gás Hidrogeologia Meio Ambiente

94 Geofísica aplicada Classificação dos métodos geofísicos Magnético Gravimétrico Elétrico Eletromagnéticos Sísmica Radioatividade (Gamaespectrometria) Medições em poços Outros (termal, químicos etc)

95 Métodos geofísicos: comparação Geofísica global Geofísica aplicada Geomagnetismo Magnético Gravitação e geodésia Gravimétrico Geoeletricidade Elétrico e eletromagnético Sismologia Sísmica (refração e reflexão) Radioatividade terrestre; raios cósmicos Radioatividade (gamaespectrometria) Geotermologia Outros (termal, químicos etc) Medições em poços

96 Métodos de Investigação Invasivos: Que se valem de alguma fonte de energia para excitar o meio a ser investigado. Não invasivos: Que medem passivamente alguma forma de energia emanada pelo meio.

97 Métodos de Investigação Invasivos Sísmica de Reflexão e Refração; Sismologia e Sísmica Passiva; Métodos elétricos e eletromagnéticos; Perfilagem de poços Georadar (GPR). Não invasivos Gravimetria e Magnetometria (métodos potenciais); Magneto-telúrico;

98 Geofísica Conceito é o estudo da Terra usando medidas físicas tomadas na sua superfície. A Geofísica envolve o estudo das partes profundas da Terra que não podemos ver através de observações diretas, medindo suas propriedades físicas com instrumentos sofisticados e apropriados que geralmente são colocados na superfície.

99 Geofísica Uma das principais características do interior terrestre é sua quase completa inacessibilidade. Consequentemente são poucas as informações que podem ser obtidas de uma forma direta. Com a Geofísica é possível investigar a subsuperfície utilizando medidas indiretas. Estas medidas respondem a uma determinada propriedade física do meio investigado.

100 Geofísica As propriedades físicas das rochas serviram de base para a criação dos vários métodos geofísicos, cada com suas utilidades e limitações. Muitas das ferramentas e técnicas desenvolvidas são usadas na exploração de hidrocarbonetos e de minérios.

101 Métodos Geofísicos Gravimetria - Mede as variações do campo gravitacional terrestre provocadas por corpos rochosos dentro da crosta até poucos quilômetros de profundidade. Estas variações são influenciadas pelas diferentes densidades das rochas, tendo as mais densas, maior influência no campo gravitacional.

102 A figura serve para ilustrar a variação deste campo gravitacional: um mesmo corpo (massa constante) mostrará pesos diferentes para diferentes locais, se as rochas subjacentes tiverem densidades diferentes, o que normalmente acontecerá. Entretanto, estas variações são de uma magnitude muito pequena, podendo apenas serem quantificadas por aparelhos especiais, denominados gravímetros.

103 Gravimetria O uso da Gravimetria na exploração para petróleo foi feito inicialmente na Europa, principalmente com o objetivo de identificar domos salinos que pudessem estar associados a acumulações de petróleo. Nos Estados Unidos, a Gravimetria só fez a sua estréia, experimentalmente, em 1922, na região do Golfo do México e, em 1924, foi responsável pela descoberta de um campo petrolífero no Texas, também associado a domo de sal. Após os resultados favoráveis iniciais, a Gravimetria passou a ser utilizada intensivamente, sendo responsável por um grande número de descobertas de petróleo em todo o mundo.

104 Métodos Geofísicos Magnetometria - Este método mede as variações do campo magnético da Terra, atribuídas a variações na estrutura da crosta ou na susceptibilidade magnética de certas rochas próximo à superfície. Emprega-se este método na prospecção de materiais magnéticos, como minérios de ferro, principalmente a magnetita.

105 Magnetometria Métodos Geofísicos O uso da Magnetometria na Geologia de Petróleo foi feito, pioneiramente, por companhias européias, primeiro em seus próprios paises e depois no restante do mundo. O aeromagnetômetro foi o grande impulso para a difusão do método na exploração para petróleo, principalmente devido ao baixo custo dos levantamentos e à possibilidade de uso em áreas de difícil acesso.

106 Magnetometria Métodos Geofísicos Entretanto, a difusão do método mostrou que não só as jazidas metálicas influenciavam nas medições. As rochas magmáticas e as sedimentares davam respostas distintas nas medições magnetométricas. Aquelas se mostravam naturalmente magnéticas, enquanto as sedimentares não. Esta diferença permitiu o uso do método para distinguir as bacias sedimentares profundas das áreas de embasamento cristalino raso. A tentativa de determinação da profundidade do embasamento magnético, nas bacias sedimentares, tornou-se então um dos usos importantes para a ferramenta.

107 Elétricos Métodos Geofísicos Os métodos elétricos possuem uma grande variedade de técnicas, que são baseadas nas diferentes propriedades elétricas e características dos materiais que compõem a crosta terrestre. A tecnologia de Perfilagem Elétrica foi uma das maiores contribuições da Geofísica para a exploração de petróleo, permitindo a correlação dos poços com grande acuidade e definindo as zonas portadoras de hidrocarbonetos, evitando a necessidade de constantes testemunhagens (coleta de uma amostra da rocha inteira,não triturada), que encareciam, sobremaneira, os poços. A evolução dos métodos de perfilagem ultrapassou a utilização exclusiva da eletricidade, e a medição de outras propriedades físicas, como a radioatividade e a propagação do som, foi introduzidacom sucesso nos poços para petróleo.graças ao método descoberto por Schlumberger puderam ser obtidos valores de saturação de óleo ou de água, porosidade e permeabilidade relativa das rochas etc.que permitiram a identificação das potenciais zonas produtoras, sem a necessidade deexaustivos e caros testes de formação, em que o poço é posto em produção temporária,causando desperdício de tempo e de dinheiro. A partir da perfilagem de poços nadécada de 30, a indústria de petróleo sofreu um enorme impulso, sendo uma dascausas do predomínio das grandes companhias de petróleo em detrimento do pequenoexplorador independente que, geralmente, não podia utilizá-la devido ao custo elevado. Magnetotelúrico usa correntes naturais no interior da Terra, são observadas quando da passagem destas correntes através dos materiais. É empregado no mapeamento de bacias sedimentares no início de uma prospecção de petróleo.

108 Perfilagem de Poços Métodos Geofísicos São usados principalmente na prospecção de petróleo e de água subterrânea.o objetivo principal, é a determinação da profundidade e a estimativa do volume da jazida de hidrocarboneto ou do aquífero.

109 Sísmicos Métodos Geofísicos Com esses resultados, os métodos geofísicos tornaram-se absolutos na exploração. Sem dúvida, graças a eles muito óleo foi descoberto, causando uma verdadeira revolução na procura do petróleo. Entretanto, apesar de toda a eficiência, a geofísica não acabou com os insucessos que continuaram rondando as campanhas exploratórias e, por outro lado, direcionou a cabeça dos exploracionistas para o geométrico, para a armadilha estrutural, fazendo com que fossem bem menos investigados outros tipos de acumulação. A partir da introdução da geofísica, as descobertas em armadilhas estratigráficas rarearam e as poucas encontradas, muitas vezes, foram feitas ao se procurarem trapas estruturais.

110 Método Sísmico Baseiam-se na emissão de ondas sísmicas artificiais em subsuperfície ou no mar (geradas por explosivos, ar comprimido, queda de pesos ou vibradores), captando-se os seus "ecos" depois de percorrerem determinada distância para o interior da crosta terrestre, serem refletidas e refratadas nas suas descontinuidades e então retornando à superfície.

111 Método Sísmico refração e de reflexão Método Sísmico de Refração registra ondas refratadas e tem grande aplicação na área de sismologia. Foi através deste método que a estrutura interior da Terra foi desvendada, bastante utilizado na década de 50 pela área de petróleo como apoio e refinamento dos resultados obtidos pelos métodos potenciais.

112 Método Refração

113 Método Sísmico Método Sísmico de Reflexão Método mais utilizado atualmente na área de petróleo, fornece alta definição das feições geologicas em subsuperfícies propícias à acumulação de hidrocarbonetos, a um custo relativamente baixo (90% dos investimentos em prospecção são aplicados em sísmica de reflexão).observa-se o comportamento das ondas sísmicas, após penetrarem na crosta, serem refletidas em contatos de duas camadas de diferentes propriedades elásticas e retornarem à superfície, sendo, então, detectadas por sensores (geofones ou hidrofones). Fornecem detalhes da estrutura da crosta, bem como de propriedades físicas das camadas que a compõem.

114 Método Reflexão

115 Onda incide sobre superfície de reflexão e retorna, sendo captada por um geofone. Processo sísmico de reflexão utilizando um dispositivo mecânico montado sobre caminhões para produzir as ondas sonoras.

116 Abertura de picadas e instalação de geofones, para aquisição de dados sísmicos

117

118 Navio Sísmico

119 Navio sísmico e disposição dos elementos da aquisição

120 Cobertura 2D

121 Exemplo de seção sísmica 2D marítima. Neste caso a resolução estratigráfica pode chegar a 40 m. Observar a reflexão do fundo do mar e as deformações resultantes de halocinese.

122 Exemplo de seção sísmica 3D marítima.

123 Fontes sísmicas terrestres Explosivas Dinamites

124 Fontes sísmicas terrestres Não-Explosivas Queda de Peso

125 Fontes Sísmicas Maritimas Modernas Canhão de ar

126 Interpretação Interpretação em Workstations

127 Interpretando Automaticamente

128 Com esses resultados, os métodos geofísicos tornaram-se absolutos na exploração. Sem dúvida, graças a eles muito óleo foi descoberto, causando uma verdadeira revolução na procura do petróleo. Entretanto, apesar de toda a eficiência, a geofísica não acabou com os insucessos que continuaram rondando as campanhas exploratórias e, por outro lado, direcionou a cabeça dos exploracionistas para o geométrico, para a armadilha estrutural, fazendo com que fossem bem menos investigados outros tipos de acumulação.