PRH 02 Formação de Profissionais de Engenharia Civil para o Setor de Petróleo e Gás

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1 PRH 02 Formação de Profissionais de para o Setor de Petróleo e Gás Instituição Sigla Reitor Coordenadoria Endereço Universidade Federal do Rio de Janeiro UFRJ Carlos Antônio Levi da Conceição Luiz Landau Cidade Universitária, CT bloco I 2000, MM05d CEP Cidade Rio de Janeiro UF RJ Telefone (21) / Landau@lamce.ufrj.br Home Page Cursos Mestrado e Doutorado com ênfases em: Sistemas Petrolíferos, Sistemas Computacionais orientados à indústria do Petróleo e Engenharia Offshore. Objetivo(s) do Programa O Programa de Cursos que apresentamos é resultante das atividades de pesquisa aplicada que são desenvolvidas nos últimos 22 anos no Programa de da COPPE/UFRJ e que constituem na interação de três áreas acadêmicas da engenharia: 1) Engenharia Offshore; 2) Sistemas Computacionais Orientadas à Indústria do Petróleo. 3) Sistemas Petrolíferos; Está direcionado para formação de recursos humanos e desenvolvimento de pesquisas tecnológicas que auxiliem a explotação e a geração de conhecimento específico em sistemas petrolíferos. Informações detalhadas sobre o(s) curso(s) Mestrado Sistemas Petrolíferos Capacitar o aluno no uso de técnicas computacionais para descrever os fenômenos e processos naturais básicos envolvidos na formação, evolução e controle de jazidas de hidrocarbonetos nas bacias sedimentares. A modelagem científica/matemática aplicada a geração, migração, acumulação do petróleo, constitui uma das ferramentas mais importantes na compreensão das bacias sedimentares e de seus sistemas, permitindo integrar informações de diversas áreas da geociências, testar a consistência de hipóteses ou modelos geológicos, bem como extrapolar dados para regiões ainda não exploradas. O aluno será capacitado a utilizar os principais aplicativos de computação científica na cadeia de E&P e de como atuar na operação e gerenciamento dos recursos minerais das bacias sedimentares e seus sistemas petrolíferos. Além da aulas normais, estão previstas visitas, estágios e palestras de convidados externos. Doutorado Sistemas Petrolíferos Capacitar o aluno no uso de técnicas computacionais para descrever os fenômenos e processos naturais básicos envolvidos na formação, evolução e controle de jazidas de hidrocarbonetos nas bacias sedimentares. A modelagem científica/matemática aplicada a geração, migração, acumulação do petróleo, constitui uma das ferramentas mais importantes na compreensão das bacias

2 sedimentares e de seus sistemas, permitindo integrar informações de diversas áreas da geociências, testar a consistência de hipóteses ou modelos geológicos, bem como extrapolar dados para regiões ainda não exploradas (evolução termo-mecânica da bacia, história de compactação e térmica dos sedimentos, fluxo de fluido, etc.) O aluno será capacitado a utilizar os principais aplicativos de computação científica na cadeia de E&P e de como atuar na operação e gerenciamento dos recursos minerais das bacias sedimentares e seus sistemas petrolíferos. Além da aulas normais, estão previstas visitas, estágios e palestras de convidados externos. Mestrado e Doutorado Engenharia Offshore A descoberta de reservatórios de hidrocarbonetos em águas profundas tem apresentado grandes desafios tecnológicos para a indústria do petróleo no sentido de viabilizar a produção destes reservatórios. Além disso motivado pela crescente alta do preço do petróleo, apontando para um novo patamar, novos desafios deverão ser vencidos e novos profissionais formados. Como desafios na área de produção devemos destacar: Aumentar a produção de óleo no Brasil e no exterior; Transformar reservas prováveis e possíveis em provadas; Reduzir o custo de extração e o custo total do petróleo produzido. Sendo assim os alunos formados nesta ênfase serão capacitados a atuar nas seguintes áreas: Caracterização e engenharia de reservatório. Engenharia de poços Tecnologia de produção em águas profundas Além das aulas normais, estão previstas visitas, estágios e palestras de convidados externos. Mestrado Sistemas Computacionais Orientadas à Indústria do Petróleo. Os alunos serão capacitados a atuar no desenvolvimento integrados de banco de dados, algorítmos, extração de conhecimentos em banco de dados, reconhecimentos de padrões e classificação, assim como no estudo e implementação em simuladores numéricos, voltados para estabilidade de poços horizontais/direcionais, recuperação de reservatórios de petróleo, modelagem tridimensional de bacias, simulação de dispersão de contaminantes, caracterização dos reservatórios carbonáticos do pré-sal, modelagem geomecânica (interação rocha fluido). Além das aulas normais, estão previstas visitas, estágios e palestras de convidados externos. Doutorado Sistemas Computacionais Orientadas à Indústria do Petróleo. Além das capacitações descritas para os alunos de Mestrado, os de Doutorado atuarão nas seguintes áreas: Bancos de dados e sistemas de informacoes geográficas; Sensoriamento remoto para projetos de E & P e estudos ambientais; Recursos hídricos;

3 Monitoramento ambiental: costeiro, oceânico e continental; Qualidade da água: modelagem hidrodinâmica, transporte de poluentes; Sistemas de informação ambiental; Emissões Atmosféricas; Qualidade do ar em centros urbanos: modelagem da dinâmica atmosférica. Caracterização dos reservatórios carbonáticos do pré-sal, modelagem geomecânica (interação rocha fluido). Além das aulas normais, estão previstas visitas, estágios e palestras de convidados externos. Mestrado Imageamento Geofísico O objetivo do Curso de com ênfase em Imageamento Geofísico é preparar o aluno para um mercado de trabalho cada vez mais necessitado de profissionais com o entendimento dos processos de imageamento em ambientes geologicamente complexos. As recentes descobertas de hidrocarbonetos abaixo de estruturas salinas têm levado os pesquisadores das grandes empresas de petróleo a desenvolver e implementar técnicas que visam melhorar a qualidade dos dados sísmicos nestas regiões, já que os grandes contrastes de impedância tornam difícil a passagem da energia para áreas mais profundas. Outro fator relevante para a indústria do petróleo é o custo computacional associado a cada técnica de imageamento. A imensa quantidade de dados gerados em um levantamento sísmico tridimensional requer o desenvolvimento de técnicas de iluminação controlada onde o esforço computacional é otimizado, além disso, o uso de clusters de computadores se torna uma ferramenta indispensável neste cenário. Todas estas considerações farão parte da formação profissional dos alunos habilitados neste curso. O aluno terá a oportunidade de gerar dados sísmicos sintéticos através da criação de algoritmos computacionais desenvolvidos em aulas práticas, inicialmente em ambientes acústicos e posteriormente, elásticos, poros-elásticos e visco-elásticos. A partir destes dados serão implementadas diversas rotinas computacionais para a aplicação das técnicas de migração sísmica. Está prevista a possibilidade de uma parceria com a Petrobrás para regularizar uma visita anual às dependências da sua equipe sísmica (ES-26). Nesta oportunidade o aluno poderá vivenciar todas as nuances que envolvem a aquisição de dados sísmicos. A participação em congressos e eventos relacionados à geofísica também farão parte da formação do aluno oriundo deste curso. Doutorado Imageamento Geofísico O objetivo do Curso de Doutorado em com ênfase em Imageamento Geofísico é, além dos objetivos listados acima para o curso de mestrado, preparar o aluno para uma compreensão mais profunda dos métodos de imageamento e inversão dos dados sísmicos. O correto entendimento dos processos que afetam a qualidade dos dados sísmicos, a geração de um bom modelo de velocidade e a aplicação correta das técnicas de migração para cada tipo de complexidade geológica são fatores determinantes para um bom imageamento sísmico. O aluno terá a oportunidade de aprofundar seus conhecimentos dentro dos métodos numéricos aplicados à equação da onda para diversos ambientes (acústico, elástico, etc). Os alunos que estiverem desenvolvendo algoritmos em três dimensões terão a oportunidade de desenvolver códigos paralelizáveis para uso em clusters de computadores. A participação em congressos e eventos relacionados à geofísica também farão parte da formação do aluno oriundo deste curso.

4 Geoengenharia de reservatórios A ênfase em geoengenharia de Reservatórios objetiva o estudo das propriedades petrofísicas das rochas reservatório e das propriedades dos fluidos da formação produtora de óleo e gás; estimativa da reserva; acompanhamento, planejamento e desenvolvimento de campos; interpretação de resultados de testes de pressão; simulação e previsão de comportamento de reservatórios de óleo e gás; métodos de recuperação. econômicas. Formação profissional com conhecimentos politécnicos, nas áreas de geo-engenharia de reservatórios, engenharia de poço, processo de produção, tecnologia para explotação de petróleo no mar, economia do petróleo e meio ambiente. Multidisciplinaridade Integração dos alunos em Engenharia de poço A ênfase em Engenharia de Poço compreende a Perfuração que contempla as atividades de relacionadas ao projeto e perfuração, propriamente dita, do poço que faz a comunicação do reservatório com a superfície. O projeto do poço determina as várias fases de perfuração, envolvendo a seleção da técnica apropriada (para a perfuração, cimentação e revestimento do poço), do tipo de sonda, da unidade de perfuração, dos vários equipamentos (brocas, colunas de perfuração e revestimento, ferramentas de monitoração e controle de trajetória do poço, ferramentas de perfilagem, etc.) e dos fluidos de perfuração. No projeto e execução do poço são considerados os fatores econômicos e, principalmente, os aspectos de segurança inerentes à operação. A Completação trata da preparação do poço para produção, envolvendo técnicas de isolamento das zonas produtoras e testes de vazão e pressão do poço. Dependendo-se do potencial produtor do reservatório, vinculado às propriedades petrofísicas da rocha e das propriedades dos fluidos do reservatório, há necessidade da utilização de técnicas de estimulação química (acidificação), mecânica (fraturamento hidráulico) ou químico-mecânica, para se aumentar a produtividade do poço. econômicas. Formação profissional com conhecimentos politécnicos, nas áreas de geoengenharia de reservatórios, engenharia de poço, processo de produção, tecnologia para explotação de petróleo no mar, economia do petróleo e meio ambiente. Multidisciplinaridade Integração dos alunos em Processo de produção A ênfase em Processo de Produção envolve o projeto, monitoração e garantia do fluxo de óleo/gás, do reservatório até a superfície, na planta de superfície, e o envio para os sistemas externos de transporte, ou armazenagem. Na linha de produção, são estudadas as propriedades de fluidos e comportamento de fases, fluxo de óleo e/ou gás no reservatório, escoamento multifásico no poço e nos dutos de produção, instalações de produção terrestres e marítimas, separação de óleo, gás e água, métodos de elevação artificial (bombeio de petróleo no caso de poços sem surgência natural), automação e controle de processos, sistemática de projeto de desenvolvimento de campo e gestão de produção.

5 econômicas. Formação profissional com conhecimentos politécnicos, nas áreas de geo-engenharia de reservatórios, engenharia de poço, processo de produção, tecnologia para explotação de petróleo no mar, economia do petróleo e meio ambiente. Multidisciplinaridade Integração dos alunos em Tecnologia para explotação de petróleo no mar A ênfase em Tecnologia para Explotação de Petróleo no Mar trata do desenvolvimento de métodos e ferramentas para a definição, caracterização, dimensionamento e avaliação de sistemas flutuantes (navios, plataformas, estruturas oceânicas flutuantes, embarcações especiais, etc.) ou submarinos, utilizados para a exploração e produção de petróleo no mar. econômicas. Formação profissional com conhecimentos politécnicos, nas áreas de geoengenharia de reservatórios, engenharia de poço, processo de produção, tecnologia para explotação de petróleo no mar, economia do petróleo e meio ambiente. Multidisciplinaridade Integração dos alunos em Saúde, segurança no trabalho, meio ambiente e economia do petróleo A ênfase em Saúde, Segurança no Trabalho, Meio Ambiente e Economia do Petróleo visa entender e diagnosticar a dinâmica de evolução das indústrias de petróleo e gás no Brasil e no Mundo, nas dimensões econômica, tecnológica e institucional. Compreende também o estudo dos instrumentos analíticos necessários para formular políticas e estratégias de ação para as empresas e outras instituições ligadas a estas indústrias. Algumas das competências relacionadas a Economia do Petróleo incluem: administração financeira, administração da produção, gerenciamento de projetos, controle de qualidade, análise de risco, otimização de sistemas. A compatibilização entre a garantia da produção de petróleo e gás e as necessidades de um desenvolvimento sustentável conduz à necessidade de considerar como atores importantes o Homem e o Meio Ambiente. Esta área trata das questões relacionadas ao estudo de fatores humanos e a análise ergonômica do trabalho bem como da gestão ambiental da produção de petróleo e gás. econômicas. Formação profissional com conhecimentos politécnicos, nas áreas de geoengenharia de reservatórios, engenharia de poço, processo de produção, tecnologia para explotação de petróleo no mar, economia do petróleo e meio ambiente. Multidisciplinaridade Integração dos alunos em Temáticas para 2013 Geoengenharia de Reservatórios Pertinência: Corresponde ao estudo das propriedades petrofísicas das rochas reservatório e das propriedades dos fluidos da formação produtora de óleo e gás; estimativa da reserva; acompanhamento, planejamento e desenvolvimento de campos; interpretação de resultados de

6 testes de pressão; simulação e previsão de comportamento de reservatórios de óleo e gás; métodos de recuperação. Interesse: O estudo dos reservatórios, seja de suas propriedades petrofísicas, seja do processo de fluxo é essencial para o desenvolvimento dos campos de petróleo. Pesquisas neste assunto são determinantes para aumentar os fatores de recuperação dos reservatórios Engenharia de Poço Pertinência: Contempla as atividades de Perfuração e Completação de poços, incluindo as atividades relacionadas ao projeto e perfuração, propriamente dita, do poço que faz a comunicação do reservatório com a superfície. Inclui também as atividades da preparação do poço para produção, envolvendo técnicas de isolamento das zonas produtoras e testes de vazão e pressão do poço. No projeto, execução e completação do poço são considerados os fatores econômicos e, principalmente, os aspectos de segurança inerentes à operação. Interesse: Pesquisas no tema Engenharia de Poço tem por objetivo estudar formas mais econômicas eficientes e seguras de construir poços permitindo desde o aproveitamento de campos marginais, campos maduros até campos de lâmina d água ultra-profunda. Processo de Produção Pertinência: Envolve o projeto, monitoração e garantia do fluxo de óleo/gás, do reservatório até a superfície, na planta de superfície, e o envio para os sistemas externos de transporte, ou armazenagem, São estudadas as propriedades de fluidos e comportamento de fases na linha de produção, as instalações de produção terrestres e marítimas, os métodos de elevação artificial, além da automação e controle de processos, Interesse: Dentro desta ênfase podem ser abordados temas de elevado interesse da indústria, tais como garantia de escoamento, separação submarina, bombas multifásicas, dentre outros. Tecnologia para Explotação de Petróleo no Mar Pertinência: Trata do desenvolvimento de métodos e ferramentas para a definição, caracterização, dimensionamento e avaliação de sistemas flutuantes (navios, plataformas, estruturas oceânicas flutuantes, embarcações especiais, etc.) ou submarinos, utilizados para a exploração e produção de petróleo no mar. Interesse: A maior parte (mais de 80%) do petróleo descoberto e produzido no Brasil se situa no mar. A fronteira exploratória, e em seguida a fronteira de produção caminha para lâminas d água cada vez mais profundas, o que justifica o interesse em tratar deste tema. Saúde, Segurança no Trabalho e Meio Ambiente e Economia do Petróleo Pertinência: A compatibilização entre a produção de petróleo e gás e as necessidades de um desenvolvimento sustentável conduz à necessidade de considerar como atores importantes o Homem e o Meio Ambiente. Esta área trata das questões relacionadas ao estudo de fatores humanos, da gestão ambiental da produção de petróleo e gás. Visa também entender as indústrias de petróleo e gás no Brasil e no Mundo, nas dimensões econômica, tecnológica e institucional. Interesse: Nesta ênfase são tratadas as questões relacionadas ao contexto (seja social, ambiental ou econômico) da indústria do petróleo. Para a sustentabilidade da indústria estes temas são tão importantes quanto os temas mais tecnológicos abordados nas demais ênfases. Mestrado Ênfase em Imageamento Geofísico: Os alunos atuarão prioritariamente em áreas ligadas à modelagem em geofísica computacional nas seguintes áreas: Modelagem e simulação de propagação de ondas sísmicas em meios acústicos, elásticos e visco-elásticos em meios 2 e 3-D; Desenvolvimento e implementação de algoritmos computacionais voltados para a extrapolação do campo de onda registrado em superfície; Desenvolvimento e implementação de técnicas voltadas para o imageamento sísmico abaixo de estruturas complexas, como domos salinos; Implementação computacional das diversas técnicas de migração de dados sísmicos; Comparação entre as diversas técnicas de discretização da equação da onda; Análise da variação de amplitude com o ângulo, parâmetro do raio (p) e/ou offset; Desenvolvimento e implementação de técnicas de iluminação controlada; Implementação computacional de algoritmos para melhora da imagem sísmica como remoção de múltiplas, criação de novas condições de imagem etc. Programação computacional para cálculo de equações diferenciais utilizando métodos numéricos; Atenção Especial será dada ao imageamento dos objetivos do pré-sal.:

7 Processamento voltado para o adequado imageamento dos objetivos pré-sal: estaqueamento, migração em tempo, migração em profundidade, análise de velocidades, atributos do traço sísmico, anomalias e seu significado. Interpretação (2D, 3D e 4D) dos refletores das camadas pré-sal em tempo e em profundidade. Mapas de atributos e anomalias sísmicas. Mapeamento estrutural em profundidade, mapeamento dos reservatórios, presença de hidrocarbonetos. Mapas simoestratigráficos do pré-sal. Modelagem e inversão. Transferência e desenvolvimento de tecnologia para a caracterização e a visualização e o mapeamento dos objetivos pré-sal, em profundidade. Visualização imersiva (3D) dos dados sísmicos em profundidade. Ênfase em Sistemas Petrolíferos: Os alunos selecionados irão atuar prioritariamente em: investigação quantitativa de produtos e processos estruturais e estratigráficos usando a modelagem numérica em duas e três dimensões associada a técnicas de visualização; Gerenciamento de informação; Sensoriamento Remoto; Simulação Físicas e Numéricas & Processos Geológicos; Modelagem (2D e 3D) dos processos de geração, de migração, de acumulação e de preservação das jazidas do pré-sal. Ênfase em Engenharia Offshore: Estudo, desenvolvimento e projetos envolvendo o comportamento estrutural e hidrodinâmico de novas concepções de sistemas de produção no que diz respeito ao estudo de viabilidade técnico de risers flexíveis, risers rígidos de aço (SCR) em plataformas semi-submersíveis de produção, FPSOs, TLPs e Spar-Buoy em águas profundas e ultra-profundas. Ênfase em Sistemas Computacionais Orientados à Indústria do Petróleo: Os alunos atuarão no desenvolvimento integrados de banco de dados, algorítmos, extração de conhecimentos em banco de dados, reconhecimentos de padrões e classificação. Atuarão também no estudo e implementação em simuladores numéricos, voltados para estabilidade de poços horizontais/direcionais, recuperação de reservatórios de petróleo, caracterização dos reservatórios carbonáticos do pré-sal, modelagem geomecânica (interação rocha fluido) modelagem tridimensional de bacias, simulação de dispersão de contaminantes. Doutorado Ênfase em Imageamento Geofísico: Linhas de pesquisas que estão relacionadas com o estudo do imageamento e inversão de dados sísmico: Parametrização de levantamento sísmico 2 e 3-D; Inversão dos dados sísmicos utilizando técnicas lineares e não lineares; Extrapolação de dados sísmicos tridimensionais; Entendimentos dos processos de geração e registros dos dados sísmicos; Acoplamento das técnicas de discretização da equação da onda e suas aplicações; Controle de qualidade do dado sísmico; Inversão de dados sísmicos; Desenvolvimento de técnicas voltadas para o imageamento sísmico em áreas com altos contrastes de impedância em ambientes bi e tridimensionais; Desenvolvimento e implementação computacional de algoritmos voltados para propagação de ondas sísmicas em meios elásticos, visco e poro-elásticos; Entendimento do fluxo de processamento dos dados sísmicos. Implementação de procedimentos de processamento paralelo para análise de grande porte. Atenção Especial será dada ao imageamento dos objetivos pré-sal.: Processamento voltado para o adequado imageamento dos objetivos pré-sal: estaqueamento, migração em tempo, migração em profundidade, análise de velocidades, atributos do traço sísmico, anomalias e seu significado. Interpretação (2D, 3D e 4D) dos refletores das camadas pré-sal em tempo e em profundidade. Mapas de atributos e anomalias sísmicas. Mapeamento estrutural em profundidade, mapeamento dos reservatórios, presença de hidrocarbonetos. Mapas simoestratigráficos do pré-sal. Modelagem e inversão. Transferência e desenvolvimento de tecnologia para a caracterização e a visualização e o

8 mapeamento dos objetivos pré-sal, em profundidade. Visualização imersiva (3D) dos dados sísmicos em profundidade. Ênfase em Sistemas Petrolíferos: Linhas de pesquisa relacionadas ao estudo de bacias sedimentares e sistemas petrolíferos: investigação quantitativa de produtos e processos estruturais e estratigráficos usando a modelagem numérica em duas e três dimensões associada a técnicas de visualização; Gerenciamento de informação; Sensoriamento Remoto; Simulação Físicas e Numéricas & Processos Geológicos; Modelagem (2D e 3D) dos processos de geração, de migração, de acumulação e de preservação das jazidas do pré-sal. Ênfase em Engenharia Offshore: A descoberta de reservatórios de hidrocarbonetos em águas profundas tem apresentado grandes desafios tecnológicos para a indústria do petróleo no sentido de viabilizar a produção destes reservatórios. Além disso motivado pela crescente alta do preço do petróleo, apontando para um novo patamar, novos desafios deverão ser vencidos e novos profissionais formados. Desta forma os alunos de Doutorados irão atender os seguintes desafios: Aumentar a produção de óleo no Brasil e no exterior; Transformar reservas prováveis e possíveis em provadas; Reduzir o custo de extração e o custo total do petróleo produzido. Exploração e Produção do pré-sal. Para vencer estes desafios, podemos citar algumas atividades de P & D e de formação de R & H nas seguintes áreas: 1) Caracterização e engenharia de reservatório. Modelagem integrada; Visualização 3D; Acompanhamento de perfuração de poços em tempo real; Caracterização e modelagem de falhas e fraturas; Caracterização da arquitetura deposicional ; Integração de dados sísmicos; Riscos e incertezas na caracterização de reservatórios e previsão de produção. Reservatórios carbonáticos do pré-sal. 2) Engenharia de poços Poços de longo trecho horizontal; Poços de grande afastamento horizontal; Predição e controle de produção de areia. Modelagem e simulação de perfuração de poços em espessas camadas de sal; Poços direcionais na camada de sal; Modelagem e simulação de perfuração no pré-sal em condições de alta pressão e temperatura (HPHT). 3) Tecnologia de produção em aguas profundas Risers e dutos rígidos; Sistemas de risers desacoplados; Garantia de integridade de dutos instalados. Ênfase em Sistemas Computacionais Orientados à Indústria do Petróleo: Além das atividades descritas para os alunos de Mestrado, os de Doutorado atuarão nas seguintes áreas: Caracterização de riscos geológicos geotécnicos; Bancos de dados e sistemas de informacoes geográficas; Sensoriamento remoto para projetos de E & P e estudos ambientais; Recursos hídricos; Monitoramento ambiental: costeiro, oceânico e continental; Qualidade da água: modelagem hidrodinâmica, transporte de poluentes; Sistemas de informação ambiental;

9 Emissões Atmosféricas; Qualidade do ar em centros urbanos: modelagem da dinâmica atmosférica; Modelagem Computacional na área de mecânica das rochas aplicadas a exploração e à produção do pré-sal.