VIII Jornada Científica AB3E

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1 VIII Jornada Científica AB3E Título: Desafios Tecnológicos e Regulação para Exploração de Gás Não Convencional no Brasil. Autores: Vitor Emanoel Siqueira Santos 1, Prof. Dr. Edmilson Moutinho dos Santos 2, Prof. Dra. Hirdan Katarina de Medeiros Costa Contexto A oferta de energia apresenta um desafio dos mais latentes em países latinoamericanos. Garantir uma oferta segura é um fator chave para assegurar crescimento econômico e desenvolvimento social. Nesse contexto, o gás natural ocupa importante papel nesses países como insumo para geração de energia elétrica (em usinas termoelétricas a gás) e insumo industrial (em diversos setores como indústria química, alimentícia, papel e celulose e aço). A recente corrida exploratória do gás de folhelho nos EUA levantou o debate sobre a possibilidade de uma exploração similar em outros países, como Brasil e Argentina. De acordo com a Administração de Informação de Energia dos Estados Unidos (EIA), entre os 10 países com maiores reservas tecnicamente recuperáveis do mundo, três estão na América Latina: Argentina, México e Brasil. Nessa análise, a EIA considerou apenas três bacias brasileiras: Parecis-MT, Recôncavo-BA e Parnaíba- MA/PA, somando um potencial total de 245 TCF (trilhões de pés cúbicos) ou 6,9 trilhões de m³. 1 Engenheiro de Petróleo e mestrando do Programa de Pós-graduação em Energia do Instituto de Energia e Ambiente da Universidade de São Paulo (PPGE/IEE/USP); 2 Professor no Programa de Pós-graduação em Energia do Instituto de Energia e Ambiente da Universidade de São Paulo (PPGE/IEE/USP); 3 Pesquisadora Visitante PRH04/ANP/MCTI/IEE/USP

2 Figura 1 Bacias sedimentares brasileiras (retirado de Zalán, 2004). O gás de folhelho é, entre outros, caracterizado como recurso energético não convencional pela Agência Nacional do Petróleo, Gás e Biocombustíveis (ANP), segundo a qual recursos não convencionais são: Acumulação de Petróleo e Gás Natural que, diferentemente dos hidrocarbonetos convencionais, não é afetada significativamente por influências hidrodinâmicas e nem é condicionada à existência de uma estrutura geológica ou condição estratigráfica, requerendo, normalmente, tecnologias especiais de extração, tais como poços horizontais ou de alto ângulo e fraturamento hidráulico ou aquecimento em retorta. Incluem-se nessa definição o Petróleo extrapesado, o extraído das areias betuminosas ("sand oil" ou "tar sands"), dos folhelhos oleíferos ("shale oil"), dos folhelhos ricos em matéria orgânica ("oil shale" ou xisto betuminoso) e das formações com baixíssima porosidade ("tight oil"). Consideramse, também, na definição, o gás metano oriundo de carvão mineral ("coal

3 bed methane" ou "coal seam gas") e de hidratos de metano, bem como o Gás Natural extraído de folhelhos gaseíferos ("shale gas") e de formações com baixíssima porosidade ("tight gas"). Outras reservas de gás não convencional incluem o metano das camadas de carvão (ou coalbed methane CBM), gás natural de reservatórios de baixa permeabilidade (ou tight gas) e hidratos de metano. Esta última reserva não convencional, apesar do potencial acumulador das reservas, não será considerada devido à necessidade de avanços tecnológicos nas ferramentas de exploração para que se alcance a viabilidade (MARTINS, 2003). Já o CBM é explorado comercialmente nos Estados Unidos e no Canadá e estudado em outros países, inclusive no Brasil, que tem na Bacia do Paraná a sua maior acumulação de carvão (KALKREUTH, 2008). O tight gas diferencia-se do gás de folhelho por estar disperso, geralmente em reservatórios siliciclásticos fluviais (MATOS, 2012) de baixa porosidade (menos de 10% na classificação americana) e baixa permeabilidade (abaixo de 0,1 mili-darcy na classificação americana). Apesar dessa diferença, as técnicas de exploração são similares às aplicadas ao gás de folhelho (SHELL). Devido ao maior interesse no gás de folhelho, evidente pelas consequências da corrida exploratória norte-americana e demonstrado na 12ª Rodada de Licitações dos blocos com reservas conhecidas de gás não convencional realizada pela ANP, gerando demanda por uma regulação mais específica, trataremos aqui especialmente do gás de folhelho em bacias terrestres, pois concluímos que o mesmo apresenta os mais relevantes e atuais desafios tecnológicos e regulatórios no Brasil. Logo, nosso objetivo é analisar a atual regulação de atividades de exploração de gás não convencional no Brasil e compará-la com o estado da arte encontrado em revisão bibliográfica. Paralelamente, apontaremos os desafios que esta atividade enfrentará no país.

4 2. Metodologia 2.1 Revisão bibliográfica das bacias brasileiras com potencial conhecido e de suas principais características A literatura técnica está repleta de estudos que abordam as características e o potencial petrolífero das bacias sedimentares brasileiras. A definição das mais relevantes para este estudo vem do potencial apontado por essa pesquisa e do interesse expresso pelo mercado e pela ANP (vide blocos oferecidos na 12ª rodada de licitações). Dentre as bacias de idade Paleozoica, destacam-se a do Paraná e do Parnaíba. Além destas há a do Solimões e do Amazonas, porém estas últimas encontram-se em regiões afastadas de infraestrutura e com alto risco de severos impactos ambientais, sendo, portanto desconsideradas (SILVA ET. AL, 2003). Dentre as bacias com originárias no período Cretáceo a bacia do Recôncavo foi analisada por apresentar as características mais relevantes e estar localizada em zona com infraestrutura de serviços de produção e transporte e próxima a zonas de demanda de gás natural. Por fim, as bacias sedimentares do Parecis e do São Francisco, com rochas de idade Pré-cambriana, também foram analisadas. Apesar de bacias com essas características normalmente não apresentarem reservatórios comercialmente viáveis, as empresas vencedoras da 7ª e da 10ª rodadas de licitações realizadas pela ANP reportaram reservas comerciais de gás na bacia do São Francisco. O interesse na bacia do Parecis vem do trabalho da EIA, que a considerou (além das bacias do Recôncavo e do Parnaíba) na estimativa do potencial brasileiro. 2.2 Revisão da regulação técnica norte-americana, especialmente no Estado da Pensilvânia A segunda parte do trabalho também envolveu revisão bibliográfica, porém desta vez o foco foi a regulação dos Estados Unidos acerca das operações de fraturamento hidráulico, principalmente no Estado da

5 Pensilvânia. Este Estado foi escolhido por apresentar, no julgamento dos autores, uma regulação mais robusta e abrangente. Mesmo assim, alguns parâmetros serão apresentados para outros Estados para comparação. A regulação analisada é proveniente do Escritório de Administração de Óleo e Gás do Departamento de Proteção Ambiental do Estado da Pensilvânia. Os pontos fortes e sugestões de melhorias foram analisados (STRONGER, 2010) bem como a atualização (Act 13, 2012), que resultou em padrões de desempenho ambiental mais elevados. 2.3 Análise da regulação brasileira e comparação com a norte-americana A Resolução 21 de 10/04/2014 da ANP é a referência para fraturamento hidráulico em reservatórios não convencionais. Uma leitura desse documento e sua comparação com os padrões normativos norte-americanos foi realizada e as conclusões e sugestões de atualizações estão descritas nos capítulos seguintes. A essa análise, seguiu-se uma série de considerações sobre a natureza das bacias brasileiras e os limites regulatórios que poderiam incentivar o início da atividade exploratória. 3. Resultados 3.1 Bacias sedimentares terrestres brasileiras com potencial As reservas prováveis brasileiras foram estimadas em mais de 200 TCF (trilhões de pés cúbicos) com a análise de apenas três bacias sedimentares: Parecis, Parnaíba e Recôncavo (EIA, 2013). Para tanto, foi feita a premissa de que os folhelhos dessas bacias são análogos aos da formação de Barnett nos Estados Unidos (COLELA, 2013). O folhelho de Barnett análogo utilizado nas estimativas tem km³ e contém 30 TCF. Com isso, comparou-se essa reserva com os volumes das bacias brasileiras. Os resultados são apresentados na tabela a seguir:

6 Volumes Recuperáveis de Gás de Folhelho Estimados em Bacias Brasileiras Bacia Volume (km³) Volume de Gás Recuperável (TCF) Parnaíba Parecis Recôncavo Tabela 1 Estimativa do potencial de produção de gás de folhelho em três bacias brasileiras. As dimensões dos volumes estão diferentes para melhor apresentação dos números (Adaptado de COLELA, 2013). Além destas três bacias, a bacia do Paraná também tem a atenção dos reguladores e das operadoras. Com reservas de gás no folhelho negro da Formação Ponta Grossa estimadas em 81 TCF (EIA, 2013), essa bacia está próxima de centros urbano consumidores com usinas termelétricas e gasodutos. Somadas, as reservas estimadas dessas quatro bacias resultam em 289 TCF. Embora já tenha havido processos de licitação de blocos para exploração e estudos exploratórios com linhas sísmicas nas bacias do Paraná e do São Francisco (ANP), há a necessidade de mais estudos para levantamento não apenas do potencial de produção, mas também das fragilidades ambientais do fraturamento hidráulico (por exemplo definindo padrões de fraturamento de folhelhos da Formação Irati na Bacia do Paraná). Este esforço está em andamento na área acadêmica através da USP em parceria com outras universidades (Rede GASBRAS). Esse potencial é uma aproximação razoável. Porém há questões relevantes a serem considerados. Por um lado o volume tecnicamente recuperável pode ser maior, ao considerarmos mais bacias. Por outro lado pode-se estar superestimando o volume por considerar um fator de recuperação similar ao norte-americano, quando se sabe que fatores locais como proximidade de comunidades sensíveis, alto risco de impactos à fauna e à flora e risco de contaminação de aquíferos (como o aquífero Guarani) podem restringir a área de exploração, e, portanto a viabilidade econômica de blocos.

7 3.2 Análise da regulação norte-america e da Resolução 21 de 10/04/2014 da ANP A lei do petróleo (Nº 9.478/97) é a mais importante referência para regulação da atividade exploratória de gás no Brasil, porque é responsável por implementar, em bases econômicas, a utilização de gás natural e estabelecer as regras para seu uso como insumo em processos industriais. Qualquer atividade exploratória de gás não convencional deve atender aos requisitos técnicos, legais e econômicos estabelecidos no artigo 25 da lei do petróleo. Contudo, a lei do petróleo não descreve regras especificas para exploração, desenvolvimento e produção do gás de folhelho, pois o interesse nesse recurso é recente em comparação ao ano de publicação da lei. Logo, para regular atividades relacionadas a gás natural a ANP fez a Resolução 21/2014, a qual trata dos recursos de gás não convencional e do fraturamento hidráulico. A 12ª rodada de licitações da ANP aconteceu em novembro de Após cinco meses, em abril de 2014, a Agência publicou a resolução Nº 21, a qual trata de aspectos técnicos e responsabilidades na operação de fraturamento hidráulico. Essa operação é essencial para a exploração de gás não convencional (especialmente gás de folhelho e tigh gás). Dois meses após o lançamento da resolução Nº 21, em junho, o Diário Oficial da União publicou o aviso de suspensão dos efeitos da licitação em blocos no Estado do Paraná. A ANP concedeu blocos para as empresas Petra Energia e Petrobras no Estado do Paraná, com distribuição segundo o mapa abaixo:

8 Figura 2 Blocos licitados na 12ª rodada cujo resultado foi suspensão por ação do Ministério Público (fonte: ANP, 2014). A informação da suspensão e a razão da mesma encontram-se no sítio da ANP da seguinte forma: O Ministério Público Federal de Cascavel/PR ajuizou ação civil pública, distribuída na 1ª vara federal de Cascavel/PR sob o n , que objetiva a suspensão dos efeitos decorrentes da 12ª rodada de licitações realiza pela anp, que ofereceu a exploração de gás de folhelho, conhecido como gás de xisto, na modalidade fracking (fraturamento hidráulico), na bacia do rio Paraná, no setor spar-cs, em razão dos potenciais riscos ao meio ambiente, à saúde humana e à atividade econômica regional, além dos vícios que nulificam o procedimento licitatório. Sendo a questão ambiental preponderante aqui, analisaremos a legislação norte-americana e faremos uma comparação com a Resolução Nº 21 nesse aspecto. A regulação da exploração, inclusive da atividade envolvendo o fraturamento hidráulico no Estado da Pensilvânia é proveniente do Escritório de Administração de Óleo e Gás do Departamento de Proteção Ambiental do Estado da Pensilvânia. Esse Estado é relevante no cenário nacional por, entre

9 outras propriedades, apresentar o 3º maior número de poços em 2011 (EIA, 2013), próximo a Nos Estados Unidos cada Estado tem sua base regulatória e alguns são bem diferentes de outros. Mas há também leis federais que versam sobre atividades de exploração de recursos naturais, mesmo que indiretamente. Entre elas estão: Lei da Água Limpa: EPA s National Pollutant Discharge Elimination System Programa através do qual a Agência de Proteção Ambiental (EPA) controla a poluição da água regulando fontes poluidoras que descarregam em corpos d água. Operações de construção e operação de poços e acessos rodoviários podem ser reguladas dessa maneira (Stormwater Permits Program); Lei do Ar Limpo: Como evidenciado por Howarth (Howarth ET. AL, 2011) e outros, a exploração e produção (atividades upstream) do gás de folhelho implica em vazamentos de metano e outros gases de efeito estufa. A Lei do Ar Limpo faz parte de um esforço da EPA para regulamentar essas emissões. Atualmente a maioria dos compostos orgânicos voláteis originados do gás de folhelho não possuem regulamentação; Lei de Água Potável Segura; Lei de Recuperação e Conservação dos Recursos; Lei Abrangente de Reação Ambiental, Compensação e Responsabilidade: trata de informação e responsabilidade por vazamentos e contaminação a partir de hidrocarbonetos; Lei de Política Nacional do Meio Ambiente; Lei de Planejamento de Emergência e do Direito a Saber da Comunidade; A Lei de Segurança Ocupacional e Saúde; Lei das Espécies Ameaçadas e Tratado - Lei de Aves Migratórias. As leis estaduais variam nos Estados. Os mapas a seguir mostram essa variação para alguns parâmetros identificados como essenciais pra comparação:

10 Figura 3 Restrições de recuo para edifícios. Retirado de ARAÚJO, 2014 adaptado de RICHARDSON ET AL., 2013.

11 Figura 4 Restrições de recuo para corpos hídricos. Retirado de ARAÚJO, 2014 adaptado de RICHARDSON ET AL., Figura 5 Laudo para corpos hídricos pré perfuração. Retirado de ARAÚJO, 2014 adaptado de RICHARDSON ET AL., 2013.

12 A tabela a seguir faz a comparação de alguns parâmetros importantes entre os limites regulatórios de alguns Estados norte-americanos e o Brasil. Tabela 2 Comparação de limites regulatórios entre EUA e Brasil (Adaptado de ARAÚJO, 2014). Os seguintes artigos da Resolução Nº 21 da ANP serão analisados adiante: Art. 23. Durante as etapas de canhoneio e estágios de fraturamento, o Operador deverá empregar microssísmica ou outros métodos comprovadamente equivalentes para demonstrar que os limites inferior e superior das fraturas geradas obedecem às simulações do Fraturamento Hidráulico em Reservatório Não Convencional. Simulação de fraturas Art. 12. O Operador deverá aplicar método de modelagem utilizando dados geomecânicos, alinhado com as melhores práticas de engenharia, para realizar a simulação das operações de fraturamento. Parágrafo único. O Operador somente poderá dar continuidade ao projeto caso

13 seja insignificante a possibilidade de que as fraturas geradas ou que a reativação de eventuais falhas preexistentes se estenda até intervalos não permitidos, tais como Corpos Hídricos Subterrâneos e poços adjacentes. A consideração de insignificante sobre o risco de propagação das fraturas está muito superficial. Essa limitação é encontrada em outros pontos da Resolução. 4. Conclusões Os principais desafios tecnológicos do gás não convencional no Brasil envolvem a avaliação apropriada do potencial geológico e a garantia de práticas seguras para as técnicas comuns a essa exploração. Evitar vazamentos de gases nocivos, garantir cimentação segura e isolamento apropriado de corpos hídricos superficiais são prioridade. A respeito da comparação com a revisão da literatura sobre a regulação no Estado da Pensilvânia, percebemos uma ligeira superficialidade na Resolução 21/2014. Como afirmado por Speed e Len (2014), a abordagem, prioridades e ferramentas para a governança apropriada e efetiva de gás não convencional varia entre países e até mesmo dentro do mesmo país, dependendo do contexto cultural, político, legal, econômico e geográfico. Impactos sociais e ambientais devem ser considerados ao impor limites regulatórios a essa atividade. Embora o potencial completo brasileiro não seja inteiramente conhecido atualmente, assume-se que o regime regulatório deva definir parâmetros para as bacias mais conhecidas, baseando-se em padrões já explorados em campos ativos, para que o mesmo atraia e motive investimentos para o desenvolvimento de uma indústria de gás de folhelho no país Portanto, nossa recomendação é a criação de regras em pontos necessários e importantes para prescrever como as empresas poderão administras suas atividades utilizando as práticas tecnológicas mais modernas sem consequências permanentes ao ambiente.

14 Referências EIA; Technically Recoverable Shale Oil and Shale Gas Resources: An Assessment of 137 Shale Formations in 41 Countries Outside the United States; junho 2013; L. R. Martins; Gravel; Hidratos de Metano: um interesse crescente; janeiro 2003; Nº1, , Porto Alegre; Wolfgang Kalkreuth, Michael Holz, ET. AL.; O Potencial de Coalbed Methane (CBM) na jazida da Santa Terezinha modelagem 3D e avaliação do poço de exploração CBM001-ST-RS; Revista Brasileira de Geociências; 38(2 - suplemento): 3-17, junho de 2008; RESOLUÇÃO ANP Nº 47, DE DOU Shell gás não convencional; disponível em: < acessado em 17/11/14; MATOS, Renato Darros de; Desafios Tecnológicos para E&P em reservatórios não convencionais; apresentação feita em 2012 (sem local definido), Imetame Energia, Cemes Petróleo, ONIP, IBP FIEMG; Zalán, Pedro V.; 2004, Evolução da Obra de Fernando Flávio Marques de Almeida; Beca Produções Culturais Ltda.; São Paulo; p ; Augusto J. Pedreira da Silva, Ricardo da Cunha Lopes, Antônio Maurílio Vasconcelos, Ruy B. C. Bahia; CPRM Serviço Geológico do Brasil; Bacias Sedimentares Paleozóicas e Meso-Cenozóicas Interiores; Geologia, Tectônica e Recursos Minerais do Brasil; L. A. Bizzi, C. Schobbenhaus, R. M. Vidotti e J. H. Gonçalves (eds.) CPRM, Brasília, 2003; cap. I; Pennsylvania Hydraulic Fracturing State Review; setembro 2010, Department of Environmental Protection; STRONGER (State Review of Oil & Gas Environmental Regulations); Department of Environmental Protection (DEP) Pennsylvania; Act 13 e outras regulações; disponível em < acessado em 20/11/2014;

15 Olavo Colela; National Oil and Gas Agency (ANP), Reservas Brasileiras de Gás Convencional e Potencial Para Gás Não Convencional, abril 14, 2013; Speed, Philip Andrews; Len, Christopher; The legal and commercial determinants of unconventional gas production in East Asia; Journal of World Energy Law & Business; 2014; Agência Nacional do Petróleo (ANP); 12ª RODADA DE LICITAÇÕES - AÇÃO CIVIL PÚBLICA MPF/PR; disponível em >; acessado em 19/11/2014; Agência de Proteção Ambiental do Estados Unidos (EPA); disponível em: acessado em 19/11/2014; Robert W. Howarth; Renee Santoro; Anthony Ingraffea; Methane and the greenhouse-gas footprint of natural gas from shale formations; Climatic Change (2011) 106: ; Nathan Richardson; Madeline Gottlieb; Alan Krupnick; Hannah Wiseman; The State of State Shale Gas Regulation; RFF Report; junho 2013; Araújo, Renata Rodrigues de; Regulação do desenvolvimento de shale gas análise comparativa dos EUA e Brasil; Apresentação realizada em palestra na disciplina PEN Regulação e Política do Petróleo e Gás Natural; Instituto de Energia e Ambiente IEE USP; 2014.