Perfil Geral

Petróleos brutos e gases naturais são misturas de moléculas de hidrocarbonetos (compostos orgânicos de átomos de carbono e hidrogênio) contendo de 1 a 60 átomos de carbono. As propriedades desses hidrocarbonetos dependem do número e arranjo dos átomos de carbono e hidrogênio em suas moléculas. A molécula básica do hidrocarboneto é 1 átomo de carbono ligado a 4 átomos de hidrogênio (metano). Todas as outras variações de hidrocarbonetos de petróleo evoluem a partir desta molécula. Hidrocarbonetos contendo até 4 átomos de carbono são geralmente gases; aqueles com 5 a 19 átomos de carbono são geralmente líquidos; e aqueles com 20 ou mais são sólidos. Além dos hidrocarbonetos, os petróleos brutos e os gases naturais contêm compostos de enxofre, nitrogênio e oxigênio, juntamente com vestígios de metais e outros elementos.

Acredita-se que o petróleo bruto e o gás natural foram formados ao longo de milhões de anos pela decomposição da vegetação e dos organismos marinhos, comprimidos sob o peso da sedimentação. Como o petróleo e o gás são mais leves que a água, eles subiram para preencher os vazios dessas formações sobrepostas. Esse movimento ascendente parou quando o petróleo e o gás atingiram estratos densos, sobrepostos e impermeáveis ​​ou rocha não porosa. O petróleo e o gás preencheram os espaços em veios de rochas porosas e reservatórios subterrâneos naturais, como areias saturadas, com o gás mais leve sobre o óleo mais pesado. Esses espaços eram originalmente horizontais, mas o deslocamento da crosta terrestre criou bolsões, chamados falhas, anticlinais, cúpulas de sal e armadilhas estratigráficas, onde o óleo e o gás se acumularam em reservatórios.

Óleo de Xisto

O óleo de xisto, ou querogênio, é uma mistura de hidrocarbonetos sólidos e outros compostos orgânicos contendo nitrogênio, oxigênio e enxofre. É extraído, por aquecimento, de uma rocha chamada xisto betuminoso, rendendo de 15 a 50 litros de óleo por tonelada de rocha.

Exploração e produção é a terminologia comum aplicada à parte da indústria do petróleo que é responsável por explorar e descobrir novos campos de petróleo e gás bruto, perfurar poços e trazer os produtos à superfície. Historicamente, o petróleo bruto, que se infiltrava naturalmente na superfície, era coletado para uso como medicamento, revestimentos protetores e combustível para lâmpadas. A infiltração de gás natural foi registrada como incêndios queimando na superfície da terra. Não foi até 1859 que métodos de perfuração e obtenção de grandes quantidades comerciais de petróleo bruto foram desenvolvidos.

Petróleo bruto e gás natural são encontrados em todo o mundo, tanto sob a terra quanto sob a água, da seguinte forma:

• Bacia Intercontinental do Hemisfério Ocidental (Costa do Golfo dos EUA, México, Venezuela)
• Oriente Médio (Península Arábica, Golfo Pérsico, Mar Negro e Mar Cáspio)
• Indonésia e Mar da China Meridional
• África do Norte e Ocidental (Saara e Nigéria)
• América do Norte (Alasca, Terra Nova, Califórnia e centro-continente dos Estados Unidos e Canadá)
• Extremo Oriente (Sibéria e China)
• Mar do Norte.

 

A Figura 1 e a Figura 2 mostram a produção mundial de petróleo bruto e gás natural em 1995.

Figura 1. Produção mundial de petróleo bruto em 1995

Figura 2. Produção mundial de líquidos das usinas de gás natural - 1995

Os nomes dos petróleos brutos muitas vezes identificam tanto o tipo de petróleo bruto quanto as áreas onde foram originalmente descobertos. Por exemplo, o primeiro petróleo bruto comercial, o Pennsylvania Crude, recebeu o nome de seu local de origem nos Estados Unidos. Outros exemplos são o Saudi Light e o Venezuelan Heavy. Dois petróleos de referência usados ​​para definir os preços mundiais do petróleo são Texas Light Sweet e North Sea Brent.

Classificação de óleos brutos

Os óleos brutos são misturas complexas contendo muitos compostos de hidrocarbonetos diferentes e individuais; eles diferem em aparência e composição de um campo de petróleo para outro e, às vezes, são até diferentes de poços relativamente próximos um do outro. Os óleos brutos variam em consistência de aquoso a sólidos semelhantes a alcatrão e em cores de transparente a preto. Um petróleo bruto “médio” contém cerca de 84% de carbono; 14% de hidrogênio; 1 a 3% de enxofre; e menos de 1% de nitrogênio, oxigênio, metais e sais. Consulte a tabela 1 e a tabela 2.

Tabela 1. Características e propriedades típicas aproximadas e potencial de gasolina de vários óleos brutos típicos.

* Números médios representativos.

 

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Tabela 2. Composição do petróleo bruto e do gás natural

Hidrocarbonetos

Parafinas: As moléculas de hidrocarbonetos (alifáticos) do tipo cadeia saturada parafínica no petróleo bruto têm a fórmula C_nH_{2n + 2}, e podem ser cadeias lineares (normais) ou cadeias ramificadas (isômeros) de átomos de carbono. As moléculas de parafina de cadeia linear mais leve são encontradas em gases e ceras de parafina. As parafinas de cadeia ramificada são geralmente encontradas em frações mais pesadas do petróleo bruto e têm números de octanas mais elevados do que as parafinas normais.

Aromatico: Aromáticos são compostos de hidrocarbonetos (cíclicos) do tipo anel insaturado. Os naftalenos são compostos aromáticos de anel duplo fundido. Os aromáticos mais complexos, polinucleares (três ou mais anéis aromáticos fundidos), são encontrados em frações mais pesadas do petróleo bruto.

Naftenos: Os naftenos são grupos de hidrocarbonetos do tipo anel saturado, com a fórmula
C_nH_2n, dispostos em forma de anéis fechados (cíclicos), encontrados em todas as frações do petróleo bruto, exceto nas mais leves. Predominam naftenos de anel único (monocicloparafinas) com 5 e 6 átomos de carbono, com naftenos de dois anéis (dicicloparafinas) encontrados nas extremidades mais pesadas da nafta.

Não hidrocarbonetos

Enxofre e compostos de enxofre: O enxofre está presente no gás natural e no petróleo bruto como sulfeto de hidrogênio (H₂S), como compostos (tióis, mercaptanos, sulfetos, polissulfetos, etc.) ou como enxofre elementar. Cada gás e petróleo bruto possui diferentes quantidades e tipos de compostos de enxofre, mas via de regra a proporção, estabilidade e complexidade dos compostos são maiores nas frações mais pesadas do petróleo bruto.

Compostos de enxofre chamados mercaptanos, que exibem odores distintos detectáveis ​​em concentrações muito baixas, são encontrados em gás, petróleo bruto e destilados. Os mais comuns são metil e etil mercaptanos. Os mercaptanos são frequentemente adicionados ao gás comercial (GNL e GLP) para fornecer um odor para detecção de vazamento.

O potencial de exposição a níveis tóxicos de H₂S existe quando se trabalha na perfuração, produção, transporte e processamento de petróleo bruto e gás natural. A combustão de hidrocarbonetos de petróleo contendo enxofre produz indesejáveis, como ácido sulfúrico e dióxido de enxofre.

Compostos de oxigênio: Compostos de oxigênio, como fenóis, cetonas e ácidos carboxílicos, são encontrados em óleos brutos em quantidades variadas.

Compostos de Nitrogênio: O nitrogênio é encontrado em frações mais leves do petróleo bruto como compostos básicos, e mais frequentemente em frações mais pesadas do petróleo bruto como compostos não básicos que também podem incluir traços de metais.

Traços de metais: Vestígios, ou pequenas quantidades de metais, incluindo cobre, níquel, ferro, arsênico e vanádio, são frequentemente encontrados em óleos brutos em pequenas quantidades.

Sais inorgânicos: Os óleos brutos geralmente contêm sais inorgânicos, como cloreto de sódio, cloreto de magnésio e cloreto de cálcio, suspensos no petróleo bruto ou dissolvidos em água contaminada (salmoura).

Dióxido de carbono: O dióxido de carbono pode resultar da decomposição de bicarbonatos presentes ou adicionados ao petróleo bruto, ou do vapor utilizado no processo de destilação.

Ácidos naftênicos: Alguns óleos brutos contêm ácidos naftênicos (orgânicos), que podem se tornar corrosivos em temperaturas acima de 232 °C quando o índice de acidez do petróleo bruto está acima de um determinado nível.

Materiais radioativos de ocorrência normal: Materiais radioativos de ocorrência normal (NORMs) estão frequentemente presentes no petróleo bruto, nos depósitos de perfuração e na lama de perfuração, e podem apresentar um perigo devido aos baixos níveis de radioatividade.

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Ensaios de petróleo bruto relativamente simples são usados ​​para classificar óleos brutos como parafínicos, naftênicos, aromáticos ou mistos, com base na proporção predominante de moléculas de hidrocarbonetos semelhantes. Os petróleos brutos de base mista têm quantidades variáveis ​​de cada tipo de hidrocarboneto. Um método de ensaio (US Bureau of Mines) é baseado na destilação, e outro método (UOP “K” factor) é baseado na gravidade e pontos de ebulição. Ensaios brutos mais abrangentes são conduzidos para determinar o valor do petróleo bruto (ou seja, seu rendimento e qualidade dos produtos úteis) e os parâmetros de processamento. Os óleos brutos são geralmente agrupados de acordo com a estrutura de rendimento, sendo a gasolina de alta octanagem um dos produtos mais desejáveis. As matérias-primas de petróleo bruto de refinaria geralmente consistem em misturas de dois ou mais óleos brutos diferentes.

Os óleos brutos também são definidos em termos de gravidade API (específica). Por exemplo, petróleos brutos mais pesados ​​têm baixa gravidade API (e alta densidade específica). Um petróleo bruto de baixa gravidade API pode ter um ponto de fulgor alto ou baixo, dependendo de suas extremidades mais leves (componentes mais voláteis). Devido à importância da temperatura e da pressão no processo de refino, os óleos brutos são ainda classificados quanto à viscosidade, pontos de fluidez e faixas de ebulição. Outras características físicas e químicas, como cor e teor de resíduos de carbono, também são consideradas. Óleos brutos com alto teor de carbono, baixo hidrogênio e baixa gravidade API são geralmente ricos em aromáticos; enquanto aqueles com baixo teor de carbono, alto hidrogênio e alta gravidade API são geralmente ricos em parafinas.

Óleos brutos que contêm quantidades apreciáveis ​​de sulfeto de hidrogênio ou outros compostos de enxofre reativos são chamados de “azedos”. Aqueles com menos enxofre são chamados de “doces”. Algumas exceções a essa regra são os petróleos brutos do oeste do Texas (que são sempre considerados “azedos”, independentemente de seu H₂Teor de S) e petróleos árabes com alto teor de enxofre (que não são considerados “azedos” porque seus compostos de enxofre não são altamente reativos).

Gás Natural Comprimido e Gases de Hidrocarbonetos Liquefeitos

A composição dos gases de hidrocarbonetos naturais é semelhante à dos óleos brutos, pois contêm uma mistura de diferentes moléculas de hidrocarbonetos, dependendo de sua fonte. Eles podem ser extraídos como gás natural (quase sem líquidos) de jazidas de gás; gás associado ao petróleo que é extraído com óleo de campos de gás e petróleo; e gás de campos de condensado de gás, onde alguns dos componentes líquidos do petróleo se convertem no estado gasoso quando a pressão é alta (10 a 70 mPa). Quando a pressão diminui (para 4 a 8 mPa), o condensado contendo hidrocarbonetos mais pesados ​​se separa do gás por condensação. O gás é extraído de poços que atingem até 4 milhas (6.4 km) ou mais de profundidade, com pressões de veio variando de 3 mPa até 70 mPa. (Veja a figura 3.)

Figura 3. Poço offshore de gás natural situado em 87.5 metros de profundidade na área de Pitas Point no Canal de Santa Bárbara, sul da Califórnia

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O gás natural contém 90 a 99% de hidrocarbonetos, que consistem predominantemente em metano (o hidrocarboneto mais simples) junto com quantidades menores de etano, propano e butano. O gás natural também contém vestígios de nitrogênio, vapor de água, dióxido de carbono, sulfeto de hidrogênio e gases inertes ocasionais, como argônio ou hélio. Gases naturais contendo mais de 50 g/m³ de hidrocarbonetos com moléculas de três ou mais átomos de carbono (C₃ ou superior) são classificados como gases “pobres”.

Dependendo de como é usado como combustível, o gás natural é comprimido ou liquefeito. O gás natural dos campos de gás e condensado de gás é processado no campo para atender a critérios de transporte específicos antes de ser comprimido e alimentado em gasodutos. Esta preparação inclui a remoção de água com secadores (desidratadores, separadores e aquecedores), remoção de óleo usando filtros coalescentes e remoção de sólidos por filtração. Sulfeto de hidrogênio e dióxido de carbono também são removidos do gás natural, para que não corroam dutos e equipamentos de transporte e compressão. Propano, butano e pentano, presentes no gás natural, também são removidos antes da transmissão para não condensarem e formarem líquidos no sistema. (Consulte a seção “Operações de produção e processamento de gás natural”.)

O gás natural é transportado por gasoduto dos campos de gás para as plantas de liquefação, onde é comprimido e resfriado a aproximadamente –162 ºC para produzir gás natural liquefeito (GNL) (ver figura 4). A composição do GNL é diferente do gás natural devido à remoção de algumas impurezas e componentes durante o processo de liquefação. O GNL é usado principalmente para aumentar o fornecimento de gás natural durante os períodos de pico de demanda e para fornecer gás em áreas remotas longe dos principais oleodutos. É regaseificado pela adição de nitrogênio e ar para torná-lo comparável ao gás natural antes de ser alimentado nas linhas de abastecimento de gás. O GNL também é usado como combustível para veículos motorizados como alternativa à gasolina.

Figura 4. A maior fábrica de GNL do mundo em Arzew, Argélia

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Os gases associados ao petróleo e os gases condensados ​​são classificados como gases “ricos” porque contêm quantidades significativas de etano, propano, butano e outros hidrocarbonetos saturados. Os gases condensados ​​e associados ao petróleo são separados e liquefeitos para produzir gás liquefeito de petróleo (GLP) por compressão, adsorção, absorção e resfriamento em plantas de processamento de petróleo e gás. Essas usinas de gás também produzem gasolina natural e outras frações de hidrocarbonetos.

Ao contrário do gás natural, gás associado ao petróleo e gás condensado, os gases de processamento de petróleo (produzidos como subprodutos do processamento da refinaria) contêm quantidades consideráveis ​​de hidrogênio e hidrocarbonetos insaturados (etileno, propileno e assim por diante). A composição dos gases de processamento de petróleo depende de cada processo específico e dos óleos brutos utilizados. Por exemplo, os gases obtidos por craqueamento térmico geralmente contêm quantidades significativas de olefinas, enquanto os obtidos por craqueamento catalítico contêm mais isobutanos. Os gases de pirólise contêm etileno e hidrogênio. A composição dos gases naturais e dos gases típicos de processamento de petróleo é mostrada na tabela 3.

Tabela 3. Composição aproximada típica de gases naturais e de processamento de petróleo (por cento em volume)

 

Gás natural combustível, com poder calorífico de 35.7 a 41.9 MJ/m³ (8,500 a 10,000 kcal/m³), é usado principalmente como combustível para produzir calor em aplicações domésticas, agrícolas, comerciais e industriais. O hidrocarboneto do gás natural também é utilizado como matéria-prima para processos petroquímicos e químicos. Gás de síntese (CO + H₂) é processado a partir do metano por oxigenação ou conversão de vapor de água e usado para produzir amônia, álcool e outros produtos químicos orgânicos. O gás natural comprimido (GNC) e o gás natural liquefeito (GNL) são usados ​​como combustível para motores de combustão interna. Os gases liquefeitos de petróleo (GLP) de processamento de petróleo têm valores caloríficos mais altos de 93.7 MJ/m³ (propano) (22,400 kcal/m³) e 122.9 MJ/m³ (butano) (29,900 kcal/m³⁾ e são usados ​​como combustível em residências, empresas e indústrias, bem como em veículos motorizados (NFPA 1991). Os hidrocarbonetos insaturados (etileno, propileno e outros) derivados dos gases do processamento de petróleo podem ser convertidos em gasolina de alta octanagem ou usados ​​como matérias-primas nas indústrias petroquímica e de processamento químico.

Propriedades dos Gases Hidrocarbonetos

De acordo com a Associação Nacional de Proteção contra Incêndios dos EUA, gases inflamáveis ​​(combustíveis) são aqueles que queimam nas concentrações de oxigênio normalmente presentes no ar. A queima de gases inflamáveis ​​é semelhante à dos vapores líquidos de hidrocarbonetos inflamáveis, pois é necessária uma temperatura de ignição específica para iniciar a reação de queima e cada um queimará apenas dentro de uma determinada faixa definida de misturas gás-ar. Líquidos inflamáveis ​​têm um ponto de inflamação (a temperatura (sempre abaixo do ponto de ebulição) na qual eles emitem vapores suficientes para a combustão). Não há ponto de fulgor aparente para gases inflamáveis, pois eles normalmente estão em temperaturas acima de seus pontos de ebulição, mesmo quando liquefeitos e, portanto, estão sempre em temperaturas bem acima de seus pontos de fulgor.

A Associação Nacional de Proteção contra Incêndios dos Estados Unidos (1976) define gases comprimidos e liquefeitos da seguinte maneira:

• “Gases comprimidos são aqueles que, em todas as temperaturas atmosféricas normais dentro de seus recipientes, existem apenas no estado gasoso sob pressão.”
• “Gases liquefeitos são aqueles que, à temperatura atmosférica normal dentro de seus recipientes, existem parte no estado líquido e parte no estado gasoso, e estão sob pressão enquanto algum líquido permanecer no recipiente.”

 

O principal fator que determina a pressão dentro do vaso é a temperatura do líquido armazenado. Quando exposto à atmosfera, o gás liquefeito vaporiza muito rapidamente, viajando ao longo do solo ou da superfície da água, a menos que seja disperso no ar pelo vento ou movimento mecânico do ar. Em temperaturas atmosféricas normais, cerca de um terço do líquido no recipiente irá vaporizar.

Os gases inflamáveis ​​são ainda classificados como gás combustível e gás industrial. Gases combustíveis, incluindo gás natural e gases liquefeitos de petróleo (propano e butano), são queimados com ar para produzir calor em fornos, fornalhas, aquecedores de água e caldeiras. Gases industriais inflamáveis, como o acetileno, são usados ​​em operações de processamento, soldagem, corte e tratamento térmico. As diferenças nas propriedades do gás natural liquefeito (GNL) e dos gases liquefeitos de petróleo (GLP) são mostradas na tabela 3.

Em busca de Petróleo e Gás

A busca de petróleo e gás requer conhecimentos de geografia, geologia e geofísica. O petróleo bruto é geralmente encontrado em certos tipos de estruturas geológicas, como anticlinais, armadilhas de falhas e cúpulas de sal, que se encontram sob vários terrenos e em uma ampla variedade de climas. Depois de selecionar uma área de interesse, muitos tipos diferentes de levantamentos geofísicos são realizados e medições realizadas para obter uma avaliação precisa das formações de subsuperfície, incluindo:

• Levantamentos magnetométricos. Magnetômetros pendurados em aviões medem variações no campo magnético da Terra para localizar formações rochosas sedimentares que geralmente possuem propriedades magnéticas baixas quando comparadas a outras rochas.
• Levantamentos aerofotogramétricos. Fotografias tiradas com câmeras especiais em aviões fornecem visões tridimensionais da terra que são usadas para determinar formações de terra com potenciais depósitos de petróleo e gás.
• Levantamentos gravimétricos. Como grandes massas de rocha densa aumentam a força da gravidade, os gravímetros são usados ​​para fornecer informações sobre as formações subjacentes, medindo diferenças mínimas na gravidade.
• Levantamentos sísmicos. Os estudos sísmicos fornecem informações sobre as características gerais da estrutura de subsuperfície (ver figura 5). As medições são obtidas a partir de ondas de choque geradas pela detonação de cargas explosivas em orifícios de pequeno diâmetro, do uso de dispositivos vibratórios ou de percussão tanto na terra quanto na água e de rajadas subaquáticas de ar comprimido. O tempo decorrido entre o início da onda de choque e o retorno do eco é usado para determinar a profundidade do substrato refletor. O uso recente de supercomputadores para gerar imagens tridimensionais melhora muito a avaliação dos resultados dos testes sísmicos.

 

Figura 5. Arábia Saudita, operações sísmicas

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• Levantamentos radiográficos. A radiografia é o uso de ondas de rádio para fornecer informações semelhantes às obtidas em pesquisas sísmicas.
• Levantamentos estratigráficos. A amostragem estratigráfica é a análise de núcleos de estratos rochosos subterrâneos em busca de vestígios de gás e óleo. Um comprimento cilíndrico de rocha, chamado núcleo, é cortado por uma broca oca e empurrado para dentro de um tubo (barril de núcleo) preso à broca. O barril do núcleo é trazido à superfície e o núcleo é removido para análise.

 

Quando os levantamentos e medições indicam a presença de formações ou estratos que possam conter petróleo, são perfurados poços exploratórios para determinar se existe ou não petróleo ou gás e, em caso afirmativo, se está disponível e pode ser obtido em quantidades comercialmente viáveis.

Operações Offshore

Embora o primeiro poço de petróleo offshore tenha sido perfurado no início de 1900 na costa da Califórnia, o início da perfuração marítima moderna foi em 1938, com uma descoberta no Golfo do México, a 1 km da costa dos EUA. Após a Segunda Guerra Mundial, a perfuração offshore expandiu-se rapidamente, primeiro em águas rasas adjacentes a áreas de produção terrestre conhecidas e depois para outras áreas de águas rasas e profundas em todo o mundo e em climas que variam do Ártico ao Golfo Pérsico. No início, a perfuração offshore era possível apenas em profundidades de água de cerca de 1.6 m; no entanto, as plataformas modernas agora são capazes de perfurar em águas com mais de 91 km de profundidade. As atividades offshore de petróleo incluem exploração, perfuração, produção, processamento, construção subaquática, manutenção e reparo e transporte de petróleo e gás para a costa por navio ou oleoduto.

Plataformas offshore

As plataformas de perfuração suportam plataformas de perfuração, suprimentos e equipamentos para operações offshore ou em águas interiores, e variam de barcaças e navios flutuantes ou submersíveis a plataformas fixas no local em pernas de aço usadas em águas rasas, a grandes, flutuantes, concreto armado, gravidade -tipo plataformas usadas em águas profundas. Após a conclusão da perfuração, plataformas marítimas são usadas para dar suporte aos equipamentos de produção. As maiores plataformas de produção têm acomodações para mais de 250 membros da tripulação e outro pessoal de apoio, heliportos, plantas de processamento e capacidade de armazenamento de condensado de petróleo bruto e gás (consulte a figura 6).

Figura 6. Embarcações de perfuração; navio-sonda Ben Ocean Laneer

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Normalmente, com a perfuração de plataforma flutuante em águas profundas, o equipamento da cabeça do poço é abaixado até o fundo do oceano e selado ao revestimento do poço. O uso da tecnologia de fibra óptica permite que uma grande plataforma central controle remotamente e opere plataformas de satélite menores e modelos submarinos. As instalações de produção na grande plataforma processam o petróleo bruto, o gás e o condensado das instalações satélites antes de serem enviados para terra.

O tipo de plataforma utilizada na perfuração subaquática é muitas vezes determinado pelo tipo de poço a ser perfurado (exploratório ou de produção) e pela profundidade da água (ver tabela 4).

Tabela 4. Tipos de plataforma para perfuração subaquática

 

Tipos de poços

Poços exploratórios.

Após a análise de dados geológicos e levantamentos geofísicos, são perfurados poços exploratórios, seja em terra ou no mar. Poços exploratórios que são perfurados em áreas onde nem óleo nem gás foram encontrados anteriormente são chamados de “wildcats”. Esses poços que encontram petróleo ou gás são chamados de “poços de descoberta”. Outros poços exploratórios, conhecidos como poços “step-out” ou “appraisal”, são perfurados para determinar os limites de um campo após a descoberta ou para procurar novas formações contendo óleo e gás próximas ou abaixo das já conhecidas conter produto. Um poço que não encontra óleo ou gás, ou encontra muito pouco para produzir economicamente, é chamado de “buraco seco”.

Poços de desenvolvimento.

Após uma descoberta, a área do reservatório é aproximadamente determinada com uma série de poços de avaliação. Poços de desenvolvimento são então perfurados para produzir gás e petróleo. O número de poços de desenvolvimento a serem perfurados é determinado pela definição esperada do novo campo, tanto em tamanho quanto em produtividade. Devido à incerteza de como os reservatórios são moldados ou confinados, alguns poços de desenvolvimento podem se tornar poços secos. Ocasionalmente, a perfuração e a produção ocorrem simultaneamente.

Geopressão/poços geotérmicos.

Poços de geopressão/geotérmicos são aqueles que produzem água em altíssima pressão (7,000 psi) e alta temperatura (149 ºC) que podem conter hidrocarbonetos. A água se torna uma nuvem de vapor quente e vapores em rápida expansão após a liberação para a atmosfera de um vazamento ou ruptura.

Poços de stripper.

Poços stripper são aqueles que produzem menos de dez barris de petróleo por dia de um reservatório.

Poços de completação múltiplos.

Quando múltiplas formações produtoras são descobertas ao perfurar um único poço, uma coluna separada de tubo pode ser passada para um único poço para cada formação individual. O óleo e o gás de cada formação são direcionados para suas respectivas tubulações e isolados uns dos outros por packers, que vedam os espaços anulares entre a coluna de tubulação e o revestimento. Esses poços são conhecidos como poços de completação múltipla.

Poços de injeção.

Os poços de injeção bombeiam ar, água, gás ou produtos químicos para os reservatórios dos campos produtores, seja para manter a pressão ou mover o petróleo para os poços produtores por força hidráulica ou pressão aumentada.

Poços de serviço.

Os poços de serviço incluem aqueles usados ​​para operações de pesca e cabo de aço, colocação de packer/tampão ou remoção e retrabalho. Poços de serviço também são perfurados para descarte subterrâneo de água salgada, que é separada do petróleo bruto e do gás.

Métodos de Perfuração

Equipamentos de perfuração.

As plataformas de perfuração básicas contêm uma torre (torre), um tubo de perfuração, um guincho grande para abaixar e levantar o tubo de perfuração, uma mesa de perfuração que gira o tubo de perfuração e a broca, um misturador de lama e uma bomba e um motor para acionar a mesa e guincho (ver figura 7). Pequenas plataformas de perfuração usadas para perfurar poços exploratórios ou sísmicos podem ser montadas em caminhões para movimentação de local para local. Plataformas de perfuração maiores são erguidas no local ou possuem guindastes portáteis e articulados (canivete) para facilitar o manuseio e a montagem.

Figura 7. Plataforma de perfuração na Ilha Elf Ringnes no Ártico canadense

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Percussão ou perfuração de cabo.

A técnica de perfuração mais antiga é a percussão ou perfuração por cabo. Este método de profundidade lenta e limitada, que raramente é usado, envolve esmagar a rocha levantando e soltando um cinzel pesado e uma haste na ponta de um cabo. A intervalos, a broca é retirada e as aparas são suspensas em água e removidas por lavagem ou bombeamento para a superfície. À medida que o buraco se aprofunda, ele é revestido com revestimento de aço para evitar o desmoronamento e proteger contra a contaminação das águas subterrâneas. É necessário um trabalho considerável para perfurar até mesmo um poço raso e, ao encontrar óleo ou gás, não há como controlar o fluxo imediato do produto para a superfície.

Perfuração rotativa.

A perfuração rotativa é o método mais comum e é usado para perfurar poços exploratórios e de produção em profundidades superiores a 5 milhas (7,000 m). Brocas leves, montadas em caminhões, são usadas para perfurar poços sísmicos de baixa profundidade em terra. As brocas móveis e flutuantes rotativas médias e pesadas são usadas para perfurar poços de exploração e produção. O equipamento de perfuração rotativa é montado em uma plataforma de perfuração com uma torre de 30 a 40 m de altura e inclui uma mesa rotativa, motor, misturador de lama e bomba injetora, um guincho ou guincho de cabo de aço e muitas seções de tubo, cada um com aproximadamente 27 m de comprimento. A mesa rotativa gira um kelly quadrado conectado ao tubo de perfuração. O kelly quadrado tem um giro de lama na parte superior que é conectado a preventores de explosão. O tubo de perfuração gira a uma velocidade de 40 a 250 rpm, girando uma broca que possui brocas de arrasto com arestas de corte fixas semelhantes a cinzel ou uma broca cuja broca possui cortadores rolantes com dentes endurecidos.

Perfuração de percussão rotativa.

Perfuração por percussão rotativa é um método de combinação em que uma broca rotativa usa um fluido hidráulico circulante para operar um mecanismo semelhante a um martelo, criando assim uma série de golpes de percussão rápidos que permitem que a broca simultaneamente perfure e bata na terra.

Perfuração elétrica e turbo.

A maioria das mesas rotativas, guinchos e bombas de perfuratrizes pesadas são geralmente acionadas por motores elétricos ou turbinas, o que permite maior flexibilidade nas operações e perfuração por controle remoto. Furadeira elétrica e furadeira turbo são métodos mais recentes que fornecem energia mais direta à broca conectando o motor de perfuração logo acima da broca no fundo do furo.

Perfuração direcional.

A perfuração direcional é uma técnica de perfuração rotativa que direciona a coluna de perfuração ao longo de um caminho curvo à medida que o furo se aprofunda. A perfuração direcional é usada para alcançar depósitos inacessíveis pela perfuração vertical. Também reduz custos, pois vários poços podem ser perfurados em diferentes direções a partir de uma única plataforma. A perfuração de longo alcance permite explorar reservatórios submarinos a partir da costa. Muitas dessas técnicas são possíveis usando computadores para direcionar máquinas automáticas de perfuração e tubos flexíveis (tubo espiralado), que são levantados e abaixados sem conectar e desconectar seções.

Outros métodos de perfuração.

A perfuração abrasiva usa um material abrasivo sob pressão (em vez de usar uma haste de broca e broca) para cortar o substrato. Outros métodos de perfuração incluem perfuração explosiva e perfuração por chama.

Abandono.

Quando os reservatórios de petróleo e gás não são mais produtivos, os poços são normalmente tampados com cimento para evitar fluxo ou vazamento para a superfície e para proteger os estratos subterrâneos e a água. Os equipamentos são removidos e os locais dos poços abandonados são limpos e devolvidos às condições normais.

Operações de Perfuração

Técnicas de perfuração

A plataforma de perfuração fornece uma base para os trabalhadores acoplar e desacoplar as seções do tubo de perfuração que são usadas para aumentar a profundidade da perfuração. À medida que o furo se aprofunda, comprimentos adicionais de tubo são adicionados e a coluna de perfuração é suspensa da torre. Quando uma broca de perfuração precisa ser trocada, toda a coluna de perfuração do tubo é puxada para fora do furo e cada seção é destacada e empilhada verticalmente dentro da torre. Depois que a nova broca é colocada no lugar, o processo é inverso e o tubo é devolvido ao furo para continuar a perfuração.

É necessário cuidado para garantir que o tubo da coluna de perfuração não se parta e caia no buraco, pois pode ser difícil e caro pescar e pode até resultar na perda do poço. Outro problema potencial é se as ferramentas de perfuração ficarem presas no furo quando a perfuração parar. Por esse motivo, uma vez iniciada a perfuração, ela geralmente continua até que o poço seja concluído.

Lama de perfuração

A lama de perfuração é um fluido composto de água ou óleo e argila com aditivos químicos (por exemplo, formaldeído, cal, hidrazida de sódio, barita). A soda cáustica é frequentemente adicionada para controlar o pH (acidez) da lama de perfuração e para neutralizar aditivos de lama potencialmente perigosos e fluidos de completação. A lama de perfuração é bombeada para o poço sob pressão do tanque de mistura na plataforma de perfuração, desce pelo interior do tubo de perfuração até a broca. Em seguida, ele sobe entre a parte externa do tubo de perfuração e as laterais do furo, retornando à superfície, onde é filtrado e recirculado.

A lama de perfuração é usada para resfriar e lubrificar a broca de perfuração, lubrificar o tubo e remover os fragmentos de rocha do furo. A lama de perfuração também é usada para controlar o fluxo do poço, revestindo as laterais do furo e resistindo à pressão de qualquer gás, óleo ou água que seja encontrado pela broca. Jatos de lama podem ser aplicados sob pressão no fundo do furo para auxiliar na perfuração.

Revestimento e cimentação

O invólucro é um tubo de aço pesado especial que reveste o poço. É usado para evitar o desmoronamento das paredes do furo de perfuração e proteger os estratos de água doce, evitando o vazamento do fluxo de retorno da lama durante as operações de perfuração. O invólucro também veda areias permeáveis ​​à água e zonas de gás de alta pressão. O revestimento é inicialmente usado próximo à superfície e é cimentado no local para guiar o tubo de perfuração. Uma pasta de cimento é bombeada pelo tubo de perfuração e forçada a subir através do espaço entre o revestimento e as paredes do poço. Uma vez que o cimento endurece e o revestimento é colocado, a perfuração continua usando uma broca de diâmetro menor.

Depois que o revestimento de superfície é colocado no poço, os preventores de explosão (grandes válvulas, bolsas ou êmbolos) são fixados no topo do revestimento, no que é chamado de pilha. Após a descoberta de petróleo ou gás, o revestimento é colocado no fundo do poço para manter a sujeira, pedras, água salgada e outros contaminantes fora do poço e fornecer um conduto para as linhas de extração de petróleo bruto e gás.

Operações de conclusão, recuperação aprimorada e workover

Realização

A conclusão descreve o processo de colocar um poço em produção depois que o poço foi perfurado até a profundidade em que se espera encontrar petróleo ou gás. A conclusão envolve uma série de operações, incluindo a penetração do revestimento e a limpeza da água e dos sedimentos da tubulação para que o fluxo seja desimpedido. Brocas especiais são usadas para perfurar e extrair testemunhos de até 50 m de comprimento para análise durante a operação de perfuração para determinar quando a penetração deve ser realizada. O tubo de perfuração e a broca são primeiro removidos e a coluna final do revestimento é cimentada no lugar. Uma arma de perfuração, que é um tubo de metal contendo soquetes contendo balas ou cargas explosivas moldadas, é então abaixada no poço. As cargas são descarregadas por impulso elétrico através do revestimento no reservatório para criar aberturas para que o óleo e o gás fluam para o poço e para a superfície.

O fluxo de petróleo bruto e gás natural é controlado por uma série de válvulas, chamadas de “árvores de natal”, que são colocadas no topo da cabeça do poço. Monitores e controles são instalados para operar automaticamente ou manualmente válvulas de segurança de superfície e subsuperfície, em caso de mudança de pressão, incêndio ou outra condição perigosa. Uma vez que o petróleo e o gás são produzidos, eles são separados e a água e os sedimentos são removidos do petróleo bruto.

Produção e conservação de petróleo e gás bruto

A produção de petróleo é basicamente uma questão de deslocamento por água ou gás. No momento da perfuração inicial, quase todo o petróleo bruto está sob pressão. Essa pressão natural diminui à medida que o óleo e o gás são removidos do reservatório, durante as três fases da vida do reservatório.

• Durante a primeira fase, descarga de produção, o fluxo é governado pela pressão natural no reservatório que vem do gás dissolvido no óleo, gás preso sob pressão acima do óleo e pressão hidráulica da água presa sob o óleo.
• A elevação artificial, a segunda fase, envolve o bombeamento de gás pressurizado para o reservatório quando a pressão natural é gasta.
• A fase três, stripper ou produção marginal, ocorre quando os poços produzem apenas de forma intermitente.

 

Originalmente, havia pouca compreensão das forças que afetavam a produção de petróleo e gás. O estudo do comportamento dos reservatórios de petróleo e gás começou no início do século 20, quando se descobriu que bombear água para um reservatório aumentava a produção. Naquela época, a indústria estava recuperando entre 10 e 20% da capacidade do reservatório, em comparação com taxas de recuperação recentes de mais de 60% antes dos poços se tornarem improdutivos. O conceito de controle é que uma taxa de produção mais rápida dissipa mais rapidamente a pressão no reservatório, reduzindo assim a quantidade total de óleo que pode ser eventualmente recuperado. Duas medidas utilizadas para conservar os reservatórios de petróleo são a unitização e o espaçamento dos poços.

• Unitização é a operação de um campo como uma unidade para aplicar métodos de recuperação secundária e manter a pressão, mesmo que vários operadores diferentes possam estar envolvidos. A produção total é alocada de forma equitativa entre os operadores.
• Bem espaçamento é a limitação e localização adequada dos poços de forma a atingir a produção máxima sem dissipar um campo devido ao excesso de perfuração.

 

Métodos de Recuperação de Produto Adicional

A produtividade dos reservatórios de petróleo e gás é melhorada por uma variedade de métodos de recuperação. Um método é abrir passagens química ou fisicamente nos estratos para permitir que o petróleo e o gás se movam mais livremente através dos reservatórios até o poço. Água e gás são injetados em reservatórios para manter a pressão de trabalho por deslocamento natural. Métodos de recuperação secundária, incluindo deslocamento por pressão, elevação artificial e inundação, melhoram e restauram a pressão do reservatório. A recuperação aprimorada é o uso de vários métodos de recuperação secundária em combinações múltiplas e diferentes. A recuperação aprimorada também inclui métodos mais avançados de obtenção de produto adicional de reservatórios esgotados, como a recuperação térmica, que usa calor em vez de água ou gás para forçar a saída de mais petróleo bruto dos reservatórios.

acidificante

A acidificação é um método de aumentar a produção de um poço bombeando ácido diretamente para um reservatório de produção para abrir canais de fluxo através da reação de produtos químicos e minerais. Ácido clorídrico (ou regular), foi usado pela primeira vez para dissolver formações de calcário. Ainda é mais comumente usado; no entanto, vários produtos químicos são agora adicionados ao ácido clorídrico para controlar sua reação e prevenir a corrosão e a formação de emulsões.

Ácido fluorídrico, ácido fórmico e ácido acético também são usados, juntamente com ácido clorídrico, dependendo do tipo de rocha ou minerais do reservatório. O ácido fluorídrico é sempre combinado com um dos outros três ácidos e foi originalmente usado para dissolver o arenito. Muitas vezes é chamado de “ácido de lama”, pois agora é usado para limpar perfurações que foram obstruídas com lama de perfuração e para restaurar a permeabilidade danificada perto do furo do poço. Os ácidos fórmico e acético são usados ​​em reservatórios profundos e ultraquentes de calcário e dolomita e como ácidos de decomposição antes da perfuração. O ácido acético também é adicionado aos poços como um agente tampão neutralizante para controlar o pH dos fluidos de estimulação do poço. Quase todos os ácidos possuem aditivos, como inibidores para evitar a reação com os invólucros metálicos e surfactantes para evitar a formação de lodo e emulsões.

Fraturamento

Fraturamento descreve o método usado para aumentar o fluxo de óleo ou gás através de um reservatório e em poços por força ou pressão. A produção pode diminuir porque a formação do reservatório não é permeável o suficiente para permitir que o óleo flua livremente em direção ao poço. As forças de fraturamento abrem canais subterrâneos bombeando um fluido tratado com agentes de escoramento especiais (incluindo areia, metal, pelotas químicas e conchas) no reservatório sob alta pressão para abrir fissuras. Nitrogênio pode ser adicionado ao fluido para estimular a expansão. Quando a pressão é liberada, o fluido se retira e os agentes de escoramento permanecem no lugar, mantendo as fissuras abertas para que o óleo possa fluir mais livremente.

Fratura maciça (fratura em massa) envolve o bombeamento de grandes quantidades de fluido em poços para criar hidraulicamente fissuras com milhares de pés de comprimento. O fraturamento maciço é normalmente usado para abrir poços de gás onde as formações do reservatório são tão densas que nem mesmo o gás pode passar por elas.

Manutenção de pressão

Duas técnicas comuns de manutenção de pressão são a injeção de água e gás (ar, nitrogênio, dióxido de carbono e gás natural) em reservatórios onde as pressões naturais são reduzidas ou insuficientes para a produção. Ambos os métodos requerem a perfuração de poços auxiliares de injeção em locais designados para obter os melhores resultados. A injeção de água ou gás para manter a pressão de trabalho do poço é chamada de deslocamento natural. O uso de gás pressurizado para aumentar a pressão no reservatório é chamado de elevador artificial (gás).

Inundação de água

O método de recuperação secundária aprimorada mais comumente usado é bombear água para um reservatório de petróleo para empurrar o produto para os poços produtores. No inundação de água de cinco pontos, quatro poços injetores são perfurados para formar um quadrado com o poço produtor no centro. A injeção é controlada para manter um avanço uniforme da frente de água através do reservatório em direção ao poço produtor. Parte da água utilizada é água salgada, obtida do petróleo bruto. No inundação de água de baixa tensão, um surfactante é adicionado à água para auxiliar o fluxo de óleo através do reservatório, reduzindo sua adesão à rocha.

inundação miscível

Fluidos miscíveis e inundações de polímeros miscíveis são métodos de recuperação aprimorados usados ​​para melhorar a injeção de água, reduzindo a tensão superficial do petróleo bruto. Um fluido miscível (aquele que pode ser dissolvido no petróleo) é injetado em um reservatório. Isso é seguido por uma injeção de outro fluido que empurra a mistura de fluido bruto e miscível em direção ao poço produtor. Inundação de polímero miscível envolve o uso de um detergente para lavar o óleo bruto dos estratos. Um gel ou água espessa é injetado atrás do detergente para mover o petróleo bruto em direção ao poço produtor.

inundação de fogo

inundação de incêndio, ou no local (no local) combustão, é um método caro de recuperação térmica em que grandes quantidades de ar ou gás contendo oxigênio são injetadas no reservatório e uma porção do petróleo bruto é inflamada. O calor do fogo reduz a viscosidade do petróleo bruto pesado para que ele flua mais facilmente. Os gases quentes, produzidos pelo fogo, aumentam a pressão no reservatório e criam uma frente de queima estreita que empurra o petróleo mais fino do poço injetor para o poço produtor. O petróleo bruto mais pesado permanece no local, fornecendo combustível adicional à medida que a frente de chama avança lentamente. O processo de queima é monitorado e controlado de perto, regulando o ar ou gás injetado.

injeção de vapor

A injeção de vapor, ou inundação de vapor, é um método de recuperação térmica que aquece o petróleo bruto pesado e reduz sua viscosidade injetando vapor superaquecido no estrato mais baixo do reservatório relativamente raso. O vapor é injetado durante um período de 10 a 14 dias, e o poço é fechado por mais uma semana ou mais para permitir que o vapor aqueça completamente o reservatório. Ao mesmo tempo, o aumento do calor expande os gases do reservatório, aumentando assim a pressão no reservatório. O poço é então reaberto e o petróleo bruto aquecido e menos viscoso flui para dentro do poço. Um método mais recente injeta vapor de baixo calor a pressão mais baixa em seções maiores de duas, três ou mais zonas simultaneamente, desenvolvendo uma “caixa de vapor” que espreme o óleo em cada uma das zonas. Isso proporciona um maior fluxo de óleo para a superfície, usando menos vapor.

Produção de Gás Natural e Operações de Processamento

Existem dois tipos de poços produtores de gás natural. Os poços de gás úmidos produzem gás que contém líquidos dissolvidos, e os poços de gás secos produzem gás que não pode ser facilmente liquefeito

Depois que o gás natural é retirado dos poços produtores, ele é enviado para as usinas de gás para processamento. O processamento de gás requer um conhecimento de como a temperatura e a pressão interagem e afetam as propriedades de fluidos e gases. Quase todas as plantas de processamento de gás lidam com gases que são misturas de várias moléculas de hidrocarbonetos. O objetivo do processamento do gás é separar esses gases em componentes de composição semelhante por diversos processos, como absorção, fracionamento e ciclagem, para que possam ser transportados e utilizados pelos consumidores.

processos de absorção

A absorção envolve três etapas de processamento: recuperação, remoção e separação.

Recuperação.

Remove gases residuais indesejáveis ​​e algum metano por absorção do gás natural. A absorção ocorre em um vaso de contrafluxo, onde o gás do poço entra no fundo do vaso e flui para cima através do óleo de absorção, que está fluindo para baixo. O óleo de absorção é “pobre” quando entra no topo do recipiente e “rico” quando sai do fundo, pois absorveu os hidrocarbonetos desejáveis ​​do gás. O gás que sai do topo da unidade é chamado de “gás residual”.

A absorção também pode ser realizada por refrigeração. O gás residual é usado para pré-resfriar o gás de entrada, que então passa por uma unidade de resfriamento de gás em temperaturas de 0 a –40 ºC. O óleo absorvedor pobre é bombeado através de um resfriador de óleo, antes de entrar em contato com o gás frio na unidade absorvedora. A maioria das fábricas usa propano como refrigerante nas unidades de refrigeração. O glicol é injetado diretamente no fluxo de gás de entrada para misturar com qualquer água no gás, a fim de evitar o congelamento e a formação de hidratos. A mistura de glicol-água é separada do vapor de hidrocarboneto e do líquido no separador de glicol e, em seguida, reconcentrada pela evaporação da água em uma unidade regeneradora.

Remoção.

A próxima etapa no processo de absorção é a remoção ou desmetanização. O metano restante é removido do óleo rico em usinas de recuperação de etano. Este é geralmente um processo de duas fases, que primeiro rejeita pelo menos metade do metano do óleo rico, reduzindo a pressão e aumentando a temperatura. O óleo rico restante geralmente contém etano e propano suficientes para tornar a reabsorção desejável. Se não for vendido, o gás de sobrecarga é usado como combustível da planta ou como pré-saturador, ou é reciclado para o gás de entrada no absorvedor principal.

Separação

A etapa final do processo de absorção, a destilação, usa vapores como meio para retirar os hidrocarbonetos desejáveis ​​do rico óleo de absorção. Os alambiques úmidos usam vapores de vapor como meio de decapagem. Nos alambiques secos, os vapores de hidrocarbonetos, obtidos da vaporização parcial do óleo quente bombeado através do refervedor do destilador, são usados ​​como meio de decapagem. O destilador controla o ponto de ebulição final e o peso molecular do óleo pobre e o ponto de ebulição da mistura final de hidrocarbonetos.

Outros Processos

Fracionamento.

É a separação da mistura desejável de hidrocarbonetos das plantas de absorção, em produtos específicos, individuais e relativamente puros. O fracionamento é possível quando os dois líquidos, denominados produto superior e produto inferior, têm pontos de ebulição diferentes. O processo de fracionamento possui três partes: uma torre para separar os produtos, um refervedor para aquecer a entrada e um condensador para retirar o calor. A torre possui uma abundância de bandejas para que ocorra muito contato com vapor e líquido. A temperatura do refervedor determina a composição do produto de fundo.

Recuperação de Enxofre.

O sulfeto de hidrogênio deve ser removido do gás antes de ser enviado para venda. Isso é realizado em plantas de recuperação de enxofre.

Ciclagem de gás.

A ciclagem de gás não é um meio de manutenção da pressão nem um método secundário de recuperação, mas é um método de recuperação aprimorado usado para aumentar a produção de líquidos de gás natural a partir de reservatórios de “gás úmido”. Depois que os líquidos são removidos do “gás úmido” nas usinas de ciclagem, o restante do “gás seco” é devolvido ao reservatório por meio de poços de injeção. À medida que o “gás seco” recircula pelo reservatório, ele absorve mais líquidos. Os ciclos de produção, processamento e recirculação são repetidos até que todos os líquidos recuperáveis ​​tenham sido removidos do reservatório e reste apenas o “gás seco”.

Desenvolvimento de Sites para Produção de Campos de Petróleo e Gás

O desenvolvimento extensivo do local é necessário para colocar um novo campo de petróleo ou gás em produção. O acesso ao local pode ser limitado ou restringido por condições climáticas e geográficas. Os requisitos incluem transporte; construção; manutenção, habitação e instalações administrativas; equipamento de separação de óleo, gás e água; transporte de petróleo bruto e gás natural; instalações de eliminação de água e resíduos; e muitos outros serviços, instalações e equipamentos. A maioria deles não está prontamente disponível no local e deve ser fornecida pela empresa de perfuração ou produção ou por contratados externos.

Atividades do contratante

Os contratados são normalmente usados ​​por empresas de exploração e produção de petróleo e gás para fornecer alguns ou todos os seguintes serviços de suporte necessários para perfurar e desenvolver campos de produção:

• Preparação do local - limpeza de mato, construção de estradas, rampas e passarelas, pontes, áreas de pouso de aeronaves, porto marítimo, cais, docas e desembarques
• Montagem e instalação - equipamentos de perfuração, energia e utilidades, tanques e tubulações, habitações, edifícios de manutenção, garagens, hangares, edifícios de serviços e administração
• Trabalho subaquático - instalação, inspeção, reparo e manutenção de equipamentos e estruturas subaquáticas
• Manutenção e reparação - manutenção preventiva de equipamentos de perfuração e produção, veículos e barcos, maquinaria e edifícios
• Serviços contratados - serviço de alimentação; serviço de limpeza; proteção e segurança de instalações e perímetros; atividade de zeladoria, recreação e apoio; armazenamento e distribuição de equipamentos de proteção, peças sobressalentes e suprimentos descartáveis
• Engenharia e técnica - testes e análises, serviços de informática, inspeções, laboratórios, análises não destrutivas, armazenamento e manuseio de explosivos, proteção contra incêndio, licenças, meio ambiente, médico e saúde, higiene e segurança industrial e resposta a derramamentos
• Serviços externos - telefone, rádio e televisão, esgoto e lixo
• Equipamento de transporte e manuseio de materiais - aeronaves e helicópteros, serviços marítimos, construção pesada e equipamentos de manuseio de materiais

 

Utilidades

Quer as operações de exploração, perfuração e produção ocorram em terra ou no mar, energia, eletricidade leve e outras utilidades de suporte são necessárias, incluindo:

• Geração de energia - gás, eletricidade e vapor
• Água - abastecimento de água doce, purificação e tratamento e água de processo
• Esgoto e drenagem - águas pluviais, tratamento sanitário e tratamento e disposição de águas residuais (oleosas)
• Comunicações - telefone, rádio e televisão, computador e comunicação por satélite
• Utilitários - luz, calor, ventilação e refrigeração.

 

Condições de Trabalho, Saúde e Segurança

O trabalho em plataformas de perfuração geralmente envolve uma equipe mínima de 6 pessoas (primária e secundária perfuradores, três perfuradores assistentes ou ajudantes (jagunços) E um cabeça de gato pessoa) reportando-se a um supervisor ou capataz do local (empurrador de ferramentas) que é responsável pela progressão da perfuração. Os perfuradores primários e secundários têm responsabilidade geral pelas operações de perfuração e supervisão da equipe de perfuração durante seus respectivos turnos. Os sondadores devem estar familiarizados com as capacidades e limitações de suas equipes, pois o trabalho pode progredir tão rápido quanto o membro mais lento da equipe.

Os perfuradores assistentes estão estacionados na plataforma para operar equipamentos, ler instrumentos e realizar trabalhos de manutenção e reparo de rotina. A pessoa cathead deve subir perto do topo da torre quando o tubo de perfuração estiver sendo alimentado ou retirado do poço e auxiliar na movimentação das seções do tubo para dentro e para fora da pilha. Durante a perfuração, o cathead também opera a bomba de lama e fornece assistência geral à equipe de perfuração.

As pessoas que montam, colocam, descarregam e recuperam armas de perfuração devem ser treinadas, familiarizadas com os perigos dos explosivos e qualificadas para manusear explosivos, cordão de escorva e cápsulas de detonação. Outros funcionários que trabalham em campos de petróleo e ao redor incluem geólogos, engenheiros, mecânicos, motoristas, pessoal de manutenção, eletricistas, operadores de oleodutos e trabalhadores.

Os poços são perfurados 8 horas por dia, em turnos de 12 ou XNUMX horas, e os trabalhadores exigem experiência, habilidade e resistência consideráveis ​​para atender às rigorosas exigências físicas e mentais do trabalho. Sobrecarregar uma tripulação pode resultar em um acidente ou lesão grave. A perfuração requer trabalho em equipe e coordenação para realizar as tarefas de maneira segura e oportuna. Devido a esses e outros requisitos, deve-se levar em consideração o moral, a saúde e a segurança dos trabalhadores. Períodos adequados de descanso e relaxamento, alimentação nutritiva e higiene e alojamento apropriados, incluindo ar condicionado em climas quentes e úmidos e aquecimento em áreas de clima frio, são essenciais.

Os principais riscos ocupacionais associados às operações de exploração e produção incluem doenças decorrentes da exposição a elementos geográficos e climáticos, estresse devido a viagens de longa distância sobre a água ou terrenos acidentados e ferimentos pessoais. Problemas psicológicos podem resultar do isolamento físico dos locais de exploração e seu afastamento dos acampamentos-base e dos longos períodos de trabalho exigidos em plataformas de perfuração offshore e em locais remotos em terra. Muitos outros perigos específicos das operações offshore, como mergulho subaquático, são abordados em outras partes deste enciclopédia.

O trabalho offshore é sempre perigoso, tanto dentro quanto fora do trabalho. Alguns trabalhadores não conseguem lidar com o estresse de trabalhar offshore em um ritmo exigente, por longos períodos de tempo, em relativo confinamento e sujeitos a condições ambientais em constante mudança. Os sinais de estresse em trabalhadores incluem irritabilidade incomum, outros sinais de sofrimento mental, consumo excessivo de álcool ou fumo e uso de drogas. Problemas de insônia, que podem ser agravados por altos níveis de vibração e ruído, têm sido relatados por trabalhadores em plataformas. A confraternização entre os trabalhadores e as frequentes folgas em terra podem reduzir o estresse. O enjôo e o afogamento, bem como a exposição a condições climáticas severas, são outros perigos do trabalho offshore.

Doenças como doenças do trato respiratório resultam da exposição a climas severos, infecções ou doenças parasitárias em áreas endêmicas. Embora muitas dessas doenças ainda careçam de estudo epidemiológico em trabalhadores de perfuração, sabe-se que os trabalhadores do petróleo apresentaram periartrite do ombro e da escápula, epicondilite umeral, artrose da coluna cervical e polineurite dos membros superiores. O potencial para doenças decorrentes da exposição a ruídos e vibrações também está presente nas operações de perfuração. A gravidade e a frequência dessas doenças relacionadas à perfuração parecem ser proporcionais ao tempo de serviço e à exposição a condições adversas de trabalho (Duck 1983; Ghosh 1983; Montillier 1983).

Lesões durante o trabalho em atividades de perfuração e produção podem resultar de várias causas, incluindo escorregões e quedas, manuseio de tubos, levantamento de tubos e equipamentos, uso indevido de ferramentas e manuseio incorreto de explosivos. As queimaduras podem ser causadas por vapor, fogo, ácido ou lama contendo produtos químicos, como hidróxido de sódio. Dermatite e lesões na pele podem resultar da exposição a petróleo bruto e produtos químicos.

Existe a possibilidade de exposição aguda e crônica a uma ampla variedade de materiais e produtos químicos prejudiciais à saúde que estão presentes na perfuração e produção de petróleo e gás. Alguns produtos químicos e materiais que podem estar presentes em quantidades potencialmente perigosas estão listados na tabela 2 e incluem:

• Petróleo bruto, gás natural e gás sulfídrico durante a perfuração e explosões
• Metais pesados, benzeno e outros contaminantes presentes no petróleo bruto
• Amianto, formaldeído, ácido clorídrico e outros produtos químicos e materiais perigosos
• Materiais radioativos de ocorrência normal (NORMs) e equipamentos com fontes radioativas.

 

Segurança

A perfuração e a produção ocorrem em todos os tipos de clima e sob condições climáticas variadas, desde selvas e desertos tropicais até o Ártico congelado, e de terra seca até o Mar do Norte. As equipes de perfuração precisam trabalhar em condições difíceis, sujeitas a ruído, vibração, intempéries, riscos físicos e falhas mecânicas. A plataforma, a mesa rotativa e os equipamentos geralmente são escorregadios e vibram com o motor e a operação de perfuração, exigindo que os trabalhadores façam movimentos deliberados e cuidadosos. Existe o risco de escorregões e quedas de altura ao subir na plataforma e na torre, e há risco de exposição a petróleo bruto, gás, lama e fumaça de escapamento do motor. A operação de desconectar e reconectar rapidamente o tubo de perfuração requer treinamento, habilidade e precisão dos trabalhadores para ser realizada com segurança sempre.

As equipes de construção, perfuração e produção que trabalham offshore precisam lidar com os mesmos riscos que as equipes que trabalham em terra e com os riscos adicionais específicos do trabalho offshore. Estes incluem a possibilidade de colapso da plataforma no mar e provisões para procedimentos de evacuação especializados e equipamentos de sobrevivência em caso de emergência. Outra consideração importante ao trabalhar offshore é a exigência de instalação, manutenção e inspeção de equipamentos tanto para mergulho em águas profundas quanto em águas rasas.

Incêndio e Explosão

Sempre existe o risco de estouro ao perfurar um poço, com liberação de uma nuvem de gás ou vapor, seguida de explosão e incêndio. Existe potencial adicional para incêndio e explosão em operações de processamento de gás.

Os trabalhadores de plataformas offshore e plataformas de perfuração devem ser cuidadosamente avaliados após um exame físico completo. A seleção de tripulantes offshore com histórico ou evidência de doenças pulmonares, cardiovasculares ou neurológicas, epilepsia, diabetes, distúrbios psicológicos e dependência de drogas ou álcool requer consideração cuidadosa. Como se espera que os trabalhadores usem equipamentos de proteção respiratória e, em particular, aqueles treinados e equipados para combater incêndios, eles devem ser avaliados física e mentalmente quanto à capacidade de realizar essas tarefas. O exame médico deve incluir uma avaliação psicológica que reflita os requisitos específicos do trabalho.

Os serviços médicos de emergência em plataformas de perfuração offshore e plataformas de produção devem incluir provisões para um pequeno dispensário ou clínica, com pessoal médico qualificado a bordo em todos os momentos. O tipo de serviço médico prestado será determinado pela disponibilidade, distância e qualidade dos serviços disponíveis em terra. A evacuação pode ser feita por navio ou helicóptero, ou um médico pode se deslocar até a plataforma ou fornecer orientação médica por rádio ao médico a bordo, quando necessário. Um navio médico pode ser estacionado onde várias plataformas grandes operam em uma área pequena, como o Mar do Norte, para estar mais prontamente disponível e prestar serviço rapidamente a um trabalhador doente ou ferido.

Pessoas que não trabalham em plataformas ou plataformas de perfuração também devem receber exames médicos periódicos e pré-emprego, especialmente se forem empregados para trabalhar em climas anormais ou sob condições adversas. Esses exames devem levar em consideração as exigências físicas e psicológicas específicas do trabalho.

Proteção pessoal

Um programa de monitoramento e amostragem de higiene ocupacional, em conjunto com um programa de vigilância médica, deve ser implementado para avaliar sistematicamente a extensão e o efeito de exposições perigosas aos trabalhadores. O monitoramento de vapores inflamáveis ​​e exposições tóxicas, como sulfeto de hidrogênio, deve ser implementado durante as operações de exploração, perfuração e produção. Praticamente nenhuma exposição ao H₂S deve ser permitido, especialmente em plataformas offshore. Um método eficaz de controlar a exposição é usar lama de perfuração adequadamente ponderada para manter H₂S de entrar no poço e adicionando produtos químicos à lama para neutralizar qualquer H aprisionado₂S. Todos os trabalhadores devem ser treinados para reconhecer a presença de H₂S e tome medidas preventivas imediatas para reduzir a possibilidade de exposição tóxica e explosões.

As pessoas envolvidas em atividades de exploração e produção devem ter disponível e usar equipamentos de proteção individual adequados, incluindo:

• Proteção da cabeça (capacetes e forros à prova de intempéries)
• Luvas (luvas de trabalho resistentes a óleo e antiderrapantes, isoladas contra fogo ou térmicas quando necessário)
• Proteção de braço (mangas compridas ou manoplas à prova de óleo)
• Proteção para pés e pernas (botas de segurança impermeáveis ​​a óleo, com biqueira de aço e solado antiderrapante)
• Proteção para os olhos e face (óculos de segurança, óculos de proteção e protetor facial para manuseio de ácidos)
• Proteção da pele contra o calor e o frio (pomada protetor solar e máscaras faciais para o frio)
• Roupas climatizadas e à prova de intempéries (parkas, capa de chuva)
• Quando necessário, equipamento de combate a incêndio, roupas resistentes a chamas e aventais ou roupas resistentes a ácidos.

 

Salas de controle, alojamentos e outros espaços em grandes plataformas offshore são geralmente pressurizados para evitar a entrada de atmosferas nocivas, como gás sulfídrico, que pode ser liberado na penetração ou em caso de emergência. A proteção respiratória pode ser necessária no caso de falha de pressão e quando houver possibilidade de exposição a gases tóxicos (sulfeto de hidrogênio), asfixiantes (nitrogênio, dióxido de carbono), ácidos (fluoreto de hidrogênio) ou outros contaminantes atmosféricos ao trabalhar fora de áreas pressurizadas .

Ao trabalhar em torno de poços de geopressão/geotérmicos, luvas isoladas e trajes completos de proteção contra calor e vapor com suprimento de ar respirável devem ser considerados, pois o contato com vapores e vapores quentes pode causar queimaduras na pele e nos pulmões.

Cintos de segurança e cabos salva-vidas devem ser usados ​​em passarelas e passarelas, especialmente em plataformas offshore e em condições climáticas adversas. Ao escalar plataformas e guindastes, devem ser usados ​​arneses e cabos salva-vidas com um contrapeso acoplado. Cestos de pessoal, carregando quatro ou cinco trabalhadores usando dispositivos de flutuação pessoais, são frequentemente usados ​​para transferir tripulações entre barcos e plataformas offshore ou plataformas de perfuração. Outro meio de transferência é por “cordas de balanço”. As cordas usadas para balançar dos barcos para as plataformas são penduradas diretamente acima da borda dos desembarques dos barcos, enquanto as das plataformas para os barcos devem ficar penduradas a 3 ou 4 pés da borda externa.

Disponibilizar lavatórios para trabalhadores e roupas e seguir práticas de higiene adequadas são medidas fundamentais para o controle de dermatites e outras doenças de pele. Onde necessário, lava-olhos de emergência e chuveiros de segurança devem ser considerados.

Medidas de proteção de segurança

Os sistemas de desligamento de segurança de plataformas de petróleo e gás usam vários dispositivos e monitores para detectar vazamentos, incêndios, rupturas e outras condições perigosas, ativar alarmes e interromper operações em uma sequência lógica e planejada. Quando necessário devido à natureza do gás ou petróleo bruto, métodos de teste não destrutivos, como ultrassom, radiografia, partícula magnética, líquido penetrante ou inspeções visuais, devem ser usados ​​para determinar a extensão da corrosão da tubulação, tubos de aquecimento, tratadores e embarcações usadas na produção e processamento de petróleo bruto, condensado e gás.

Válvulas de fechamento de segurança de superfície e subsuperfície protegem instalações onshore, poços individuais em águas rasas e plataformas de produção e perfuração offshore multipoços em águas profundas e são ativadas automaticamente (ou manualmente) em caso de incêndio, mudanças críticas de pressão, falha catastrófica na cabeça do poço ou outra emergência. Eles também são usados ​​para proteger pequenos poços de injeção e poços de elevação de gás.

A inspeção e cuidado de guindastes, guinchos, tambores, cabos de aço e acessórios associados é uma importante consideração de segurança na perfuração. A queda de uma coluna de dutos dentro de um poço é um incidente grave, que pode resultar na perda do poço. Lesões e, às vezes, fatalidades podem ocorrer quando o pessoal é atingido por um cabo de aço que se rompe sob tensão. A operação segura da plataforma de perfuração também depende de uma operação de tração suave e bem mantida, com catheads e sistemas de frenagem devidamente ajustados. Ao trabalhar em terra, mantenha os guindastes a uma distância segura das linhas de energia elétrica.

O manuseio de explosivos durante as operações de exploração e perfuração deve estar sob o controle de uma pessoa especificamente qualificada. Algumas precauções de segurança a serem consideradas ao usar uma pistola de perfuração incluem:

• Nunca bata ou deixe cair uma pistola carregada, nem deixe cair canos ou outros materiais em uma pistola carregada.
• Limpe a linha de fogo e evacue o pessoal desnecessário do piso da plataforma de perfuração e do piso abaixo enquanto a pistola de perfuração é abaixada e recuperada do poço.
• Controle o trabalho na boca do poço ou ao redor dele enquanto a arma estiver no poço.
• Restrinja o uso de rádios e proíba a soldagem a arco enquanto a pistola estiver conectada ao cabo para evitar a descarga de um impulso elétrico inadvertido.

 

O planejamento e os exercícios de preparação para emergências são importantes para a segurança dos trabalhadores em plataformas de perfuração e produção de petróleo e gás e plataformas offshore. Cada tipo diferente de emergência potencial (por exemplo, incêndio ou explosão, liberação de gás inflamável ou tóxico, condições climáticas incomuns, trabalhador ao mar e necessidade de abandonar uma plataforma) deve ser avaliado e planos de resposta específicos desenvolvidos. Os trabalhadores precisam ser treinados nas ações corretas a serem tomadas em emergências e familiarizados com os equipamentos a serem utilizados.

A segurança e a sobrevivência do helicóptero em caso de queda na água são considerações importantes para operações de plataformas offshore e preparação para emergências. Pilotos e passageiros devem usar cinto de segurança e, quando necessário, equipamento de sobrevivência durante o voo. Os coletes salva-vidas devem ser usados ​​o tempo todo, tanto durante o voo quanto na transferência do helicóptero para a plataforma ou navio. É necessária atenção cuidadosa para manter corpos e materiais abaixo do caminho da pá do rotor ao entrar, sair ou trabalhar em torno de um helicóptero.

O treinamento de trabalhadores onshore e offshore é essencial para uma operação segura. Os trabalhadores devem ser obrigados a participar de reuniões de segurança agendadas regularmente, abrangendo assuntos obrigatórios e outros. Regulamentos estatutários foram promulgados por agências governamentais, incluindo a Administração de Segurança e Saúde Ocupacional dos EUA, a Guarda Costeira dos EUA para operações offshore e equivalentes no Reino Unido, Noruega e outros lugares, que regulam a segurança e a saúde dos trabalhadores de exploração e produção, tanto onshore quanto offshore. O Código de Prática da Organização Internacional do Trabalho Segurança e Saúde na Construção de Instalações Fixas Offshore na Indústria Petrolífera (1982) fornece orientação nesta área. O American Petroleum Institute tem uma série de normas e práticas recomendadas que cobrem segurança e saúde relacionadas às atividades de exploração e produção.

Medidas de prevenção e proteção contra incêndio

A prevenção e proteção contra incêndios, especialmente em plataformas de perfuração offshore e plataformas de produção, é um elemento importante na segurança dos trabalhadores e operações continuadas. Os trabalhadores devem ser treinados e educados para reconhecer o triângulo do fogo, conforme discutido no Fogo capítulo, conforme se aplica a líquidos, gases e vapores de hidrocarbonetos inflamáveis ​​e combustíveis e os perigos potenciais de incêndios e explosões. A conscientização sobre a prevenção de incêndios é essencial e inclui o conhecimento das fontes de ignição, como soldagem, chamas abertas, altas temperaturas, energia elétrica, faíscas estáticas, explosivos, oxidantes e materiais incompatíveis.

Ambos os sistemas de proteção passiva e ativa contra incêndio são usados ​​onshore e offshore.

• Os sistemas passivos incluem proteção contra incêndio, layout e espaçamento, projeto de equipamentos, classificação elétrica e drenagem.
• São instalados detectores e sensores que ativam alarmes, podendo também acionar sistemas automáticos de proteção, ao detectar calor, chama, fumaça, gás ou vapores.
• A proteção ativa contra incêndio inclui sistemas de água contra incêndio, abastecimento de água contra incêndio, bombas, hidrantes, mangueiras e sistemas fixos de sprinklers; sistemas automáticos de pó químico e extintores manuais; sistemas de halon e dióxido de carbono para áreas confinadas ou fechadas, como salas de controle, salas de informática e laboratórios; e sistemas de água de espuma.

 

Os funcionários que devem combater incêndios, desde pequenos incêndios em estágios incipientes até grandes incêndios em espaços fechados, como em plataformas offshore, devem ser devidamente treinados e equipados. Os trabalhadores designados como líderes de brigada de incêndio e comandantes de incidentes precisam de capacidades de liderança e treinamento especializado adicional em técnicas avançadas de combate a incêndios e controle de incêndios.

Proteção ambiental

As principais fontes de poluição do ar, da água e do solo na produção de petróleo e gás natural são derramamentos de petróleo ou vazamentos de gás em terra ou no mar, sulfeto de hidrogênio presente no petróleo e no gás escapando para a atmosfera, produtos químicos perigosos presentes na lama de perfuração contaminando a água ou o solo e produtos de combustão de incêndios em poços de petróleo. Os potenciais efeitos na saúde pública da inalação de partículas de fumaça de incêndios em larga escala em campos de petróleo têm sido motivo de grande preocupação desde os incêndios em poços de petróleo que ocorreram no Kuwait durante a Guerra do Golfo Pérsico em 1991.

Os controles de poluição normalmente incluem:

• Separadores API e outras instalações de tratamento de água e resíduos
• Controle de derramamento, incluindo barreiras para derramamento na água
• Contenção de derramamento, diques e drenagem para controlar derramamentos de óleo e desviar água oleosa para instalações de tratamento.

 

A modelagem de dispersão de gás é conduzida para determinar a área provável que seria afetada por uma nuvem de escape de gás ou vapor tóxico ou inflamável. Estudos do lençol freático são conduzidos para projetar a extensão máxima da poluição da água caso ocorra contaminação por óleo.

Os trabalhadores devem ser treinados e qualificados para fornecer resposta de primeiros socorros para mediar derramamentos e vazamentos. Empreiteiros especializados em remediação de poluição geralmente são contratados para gerenciar grandes respostas a derramamentos e projetos de remediação.

 

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