Petroleo e gas

Pós-graduação em Ciência e Engenharia de MateriaisGabriel Nunes | Scheyla Kuester

Universidade Federal de Santa CatarinaDepartamento de Engenharia mecânica e MateriaisPós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais

Fatores que influenciarão o fornecimento e a demanda de

óleo e gás no século 21

Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais

• INFORMAÇÕES GERAIS• PRODUÇÃO E DEMANDA• REQUISITOS E RESTRIÇÕES• PRÉ-SAL BRASILEIRO• IMPACTOS AMBIENTAIS• SOLUÇÕES• HIDRATOS DE METANO• ANEXOS

– A PETROBRAS– DESAFIOS DO PRÉ-SAL– DESAFIOS NA ÁREA DE ENGENHARIA DE MATERIAIS

APRESENTAÇÃO


• A indústria do petróleo moderna começou em 1859 na Pensilvânia, com Edwin L. Drake.

• Por volta de 1960 a produção de petróleo no país começou a declinar. O pico mundial de petróleo se deu por volta de 1970.

• Em 2001, a quantidade de petróleo extraído de depósitos nos EUA foi estimado em apenas um terço do valor exigido pelo país.

INFORMAÇÕES GERAIS


• Recente estudo publicado pelo Conselho Nacional do Petróleo (NPC) nos Estados Unidos previu um crescimento de 50-60% na demanda global por energia até 2030.

• Óleo, gás e carvão irão continuar sendo a principal fonte de energia durante este período.

PRODUÇÃO E DEMANDA


A Figura 1 apresenta a melhor estimativa da Agência Internacional de Energia (AIE) para o abastecimento de energia até 2030.



Tabela I lista as fontes de energia que foram fornecidas para o mundo em 2005.



• Em 2030, o NPC prevê que os combustíveis de hidrocarbonetos ainda representam 80% das fontes de energia.

• Combustíveis nucleares e renováveis aumentarão substancialmente, mas ainda serão uma pequena parte do abastecimento energético.



• A demanda global por petróleo em 2000 foi de 76 milhões de barris por dia (bbl/dia).

• Produção de petróleo é atualmente cerca de 86 milhões barris/dia ou 31,4 bilhões de barris/ano.

• O NPC estima a demanda por petróleo será 103 - 138 milhões de

bbl/dia ou 37,6 - 50,4 bilhões de bbl/ano, até 2030.

Óleo


Tabela II apresenta a longevidade de abastecimento de alguns países selecionados.

Óleo


A Figura 3 mostra o aumento das reservas de petróleo de 1994-2006.

• Estes dados mostram que a oferta mundial de petróleo continua a aumentar.

Óleo


• A situação para o fornecimento de gás natural é ainda mais otimista do que de petróleo.

• A produção mundial de gás natural em 2000 foi 6,88 bilhões metros cúbicos (bmc) por dia ou 2,51 trilhões de metros cúbicos (tmc) por ano.

• Em 2030, segundo o NPC a demanda irá aumentar para 10,0 -16,5 bmc/dia ou 3,7 - 6,0 tmc/ano.

Gás Natural


• Representam um recurso potencial a longo prazo.

• Recursos não convencionais, incluindo gás em areias impermeáveis (tight sands), metano em camada de carvão (coalbed methane “CBM”), gás de xisto (gas shales), constituem alguns dos maiores componentes dos recursos de gás natural restantes nos Estados Unidos.

• Estes recursos são particularmente atraentes para os produtores de gás natural por sua reserva de longa vida.

Gás não convencional


• De uma perspectiva global, os recursos de gás em areias impermeáveis são enormes, mas indefinidos.

• Nenhuma avaliação sistemática foi realizada em recursos globais de países emergentes.

• No entanto, as estimativas de gás não convencional a nível mundial são enormes, com algumas estimativas superiores a 910 trilhões de metros cúbicos (tmc) de gás.



• O volume de gás produzido a partir de recursos não-convencionais nos Estados Unidos aumentará ao longo dos próximos 25 anos, superando os níveis de produção de 0,25 tmc por ano.

• Depósitos de reservas de carvão estão disponíveis em quase todos os países todo o mundo. Mais de 70 países têm reservas de carvão que pode ser extraído e fornecer para a recuperação CBM potencial.



• Petróleo não convencional é encontrado em formações de baixa permeabilidade, depósitos de petróleo pesado, areias betuminosas, e xistos betuminosos.

• Tendo em conta que eles não são facilmente explorados, serão necessárias novas tecnologias para a produção.

Petróleo não convencional


• Grande parte do petróleo não convencional produzido atualmente é encontrados na América do Norte, América do Sul e Indonésia, mas volumes significativos podem ser encontrados em outras bacias em todo o mundo.

• Desenvolvimentos tecnológicos adicionais serão necessários, mas como a demanda aumenta, os incentivos para desenvolver tais tecnologias também irão crescer.

Petróleo não convencional


• Independentemente do tipo de um recurso não-convencional que se está tentando desenvolver, avanços tecnológicos são necessários em praticamente todas as categorias técnicas, incluindo:

– a avaliação de formação, – perfuração, – engenharia de reservatório– exploração do poço.

REQUISITOS DE TECNOLOGIA


• A tecnologia deve focar em reduzir os custos para encontrar e produzir o petróleo e gás.

• O desenvolvimento de melhores tecnologias de materiais e eletrônicos que possam suportar alta pressão e alta temperatura, permitirá à indústria perfurar poços mais profundos e ampliar a exploração.

REQUISITOS DE TECNOLOGIA


• A demanda e a disponibilidade de hidrocarbonetos vai continuar a aumentar muito no século 21, apesar das significativas restrições que afetarão seu progresso.

• As mais importantes são as normas sobre emissão de CO2, limitações das despesas para pesquisa e investigação, falta de mão de obra, capital financeiro e o difícil acesso à locais de perfuração.

RESTRIÇÕES PARA ATENDER A DEMANDA


• Além das questões de emissão de CO2, a indústria deve reconhecer e resolver problemas que envolvam o uso da terra e eliminação de resíduos.

• A pesquisa deve continuar de modo a buscar meios de exploração e produção de combustíveis que sejam menos degradantes ao meio ambiente.

RESTRIÇÕES PARA ATENDER A DEMANDA


• Para continuar a utilizar combustíveis de hidrocarbonetos, o mundo deve desenvolver a tecnologia, bem como o quadro jurídico e regulamentar, para permitir a captura e sequestro de carbono.

• Preocupar-se com a criação de um quadro global para gestão de carbono, incluindo um custo transparente e previsível para as emissões de CO2.

• A indústria deve reconhecer e resolver problemas que envolvam o uso da terra e eliminação de resíduos.

Restrições ambientais


• A intensidade de pesquisa é baixa em indústria de petróleo e gás

em comparação com outras indústrias, tais como produtos farmacêuticos, transporte e computadores.

Restrições da tecnologia


• Como a indústria continua a encontrar mais petróleo e gás, isto

significa que mais plataformas, mais equipamentos, mais pessoal, e mais capital serão necessários, bem como ampliar o acesso às terras potenciais onde o petróleo e gás que se encontram.

• O NPC estima que o investimento mundial em energia será 20 trilhões de dólares durante o próximos 25 anos.

Restrições de mão de obra e capital


• Nos próximos 10 anos, mais da metade dos trabalhadores atualmente na indústria serão elegível para se aposentar.

• O NPC recomenda que governos apoiem jovens, homens e mulheres que procuram a engenharia e outros cursos técnicos, tanto de graduação e pós-graduação, aumentando o financiamento para bolsas de estudo e pesquisa universidades.

• O NPC também recomenda que a legislação fiscal seja alterada para permitir que aqueles que se aposentaram possam trabalhar em tempo parcial sem perder nenhum dos seus benefícios de aposentadoria.

Restrições de mão de obra e capital


• Em muitas áreas, especialmente na América do Norte, o acesso ao conhecimento ou promissores depósitos de petróleo e gás é restrito por causa da preocupações ambientais ou, em muitos casos, porque os moradores simplesmente não querem ter que olhar para uma plataforma de perfuração ou mesmo um moinho de vento.

Acesso aos Recursos


• É primordial que a indústria continue a criar tecnologias para o desenvolvimento de combustíveis de alto potencial em terra e mar de forma favorável ao meio ambiente.

• Para este fim, a população deve ser educada sobre energia, sua utilização, seus benefícios e a necessidade de ter acesso a áreas que mantêm grandes volumes de petróleo, gás natural e carvão.

Acesso aos Recursos


PRÉ-SAL BRASILEIROInformações Gerais

• Localização:– Abrange os estados de SC até o ES

• Volume estimado:– Aproximadamente 33 bilhões de barris de óleo

• A Petrobras estima que em 2013 o pré-sal estará produzindo 219 mil barris de petróleo por dia.

• Em 2020, a empresa e seus parceiros podem estar produzindo 1,8 milhões de barris por dia.


• Camada pré-sal se refere aos estudos relacionados ao processo de putrefação utilizado na produção de elementos geolíticos que ficam abaixo da camada de sal do planeta.

• As formações da camada pré-sal são mais antigas, e de acesso mais difícil, que as reservas de petróleo acima da camada de sal, denominadas pós-sal.

• Acredita-se que os maiores reservatórios petrolíferos do pré-sal, todos praticamente inexplorados pelo homem, encontram-se do Nordeste ao Sul do Brasil, no Golfo do México e na costa Oeste africana.

PRÉ-SAL BRASILEIRO


• As reservas de petróleo encontradas na camada pré-sal do litoral brasileiro estão dentro da área marítima considerada zona econômica exclusiva (ZEE) do Brasil e se estende entre o litoral dos estados do Espírito Santo até Santa Catarina.

• É possível que novas reservas do pré-sal sejam encontradas ainda mais distantes do litoral brasileiro, fora da ZEE, mas ainda na área da plataforma continental, o que permitiria ao Brasil reivindicar exclusividade sobre futuras novas áreas próximas.

PRÉ-SAL BRASILEIRO


• As profundidades variam de 1000 a 2000 metros de lâmina d'água e entre quatro e seis mil metros de profundidade no subsolo, chegando portanto a até 8000m da superfície do mar, incluindo uma camada que varia de 200 a 2000m de sal.

• Apenas com a descoberta dos três primeiros campos do pré-sal, Tupi, Iara e Parque das Baleias, as reservas brasileiras comprovadas, que eram de 14 bilhões de barris, aumentaram para 33 bilhões de barris. Além destas, existem reservas possíveis e prováveis de 50 a 100 bilhões de barris.

PRÉ-SAL BRASILEIRO


PRÉ-SAL BRASILEIROEconomia

• A Petrobras recém aprovou um plano de negócios que prevê investimentos de 224,7 bilhões dólares EUA em 2015. Dando maior importância para a exploração e produção, e de forma significativa para o pré-sal.


IMPACTO AMBIENTAL

• Derivados do petróleo constituem uma das fontes mais comuns de degradação ambiental no mundo industrializado.

• Petróleo também contém pequenas quantidades de enxofre e compostos de nitrogênio, que são perigosos por si mesmos e podem reagir com o meio ambiente produzindo produtos secundários/químicos venenosos.


• A primeira fonte mais visível de poluição por petróleo foi o catastrófico petroleiro Exxon Valdez, com o derramamento de 250 mil barris em águas oceânicas em 1989 - em Prince William Sound, Alaska.

• ATÉ 2010 ESTA TINHA SIDO CONSIDERADA A MAIOR TRAGÉDIA CAUSADA PELO PETRÓLEO.

• Em 20 de abril de 2011 o desastre no Golfo do México com a explosão da plataforma Deepwater Horizon, da empresa British Petroleum (BP), superou o marco anterior despejando ao mar durante um período de 86 dias o total de 4,9 MILHÕES DE BARRIS.

IMPACTO AMBIENTAL


• Derrames de petroleiros, oleodutos e poços de petróleo são exemplos de fontes pontuais de poluição. Eles representam vazamentos catastróficos de um grande volume de poluentes em um curto período de tempo.

• 70% do óleo liberado pela atividade humana nos oceanos em todo o mundo é o resultado de pequenos derrames durante o consumo de petróleo.

– Navios mercantes– Barcos de recreio

IMPACTO AMBIENTAL


• Existe uma correlação entre as décadas nas quais houve maiores vazamentos de óleo, com os maiores preços já pagos por barris de petróleo.

IMPACTO AMBIENTAL


• Pode-se haver derramamento de óleo onde o mesmo é extraído, como no caso de uma explosão como a Ixtoc em seu poço exploratório em 1979.

• A explosão é um dos principais riscos da perfuração de petróleo. Ela ocorre quando a pressão do gás aprisionado no interior do depósito é tão grande, que o óleo é jogado para fora do poço como um gêiser.

• Um grande vazamento de óleo no oceano aberto pode trazer menos danos ao ecosistema que um derrame pequeno perto da costa. O desastre Exxon Valdez criou uma enorme catástrofe ecológica não por causa do volume de óleo derramado, mas por causa da quantidade de costa afetada, a sensibilidade e abundância de organismos na área.

IMPACTO AMBIENTAL


IMPACTO AMBIENTAL

• Veículos movidos a “petróleo”, motores e os processos industriais produzem diretamente a grande maioria das emissões de CO e NOx na atmosfera.

• Estes veículos são a principal fonte de hidrocarbonetos gasosos (VOCs), que combinam com NOx na luz do sol para criar O3.

• Quantidades excessivas de dióxido de carbono, metano e NOx, entre outros gases, aprisionam o calor na atmosfera e criam o efeito estufa.


IMPACTO AMBIENTAL

• A gasolina com chumbo é um grande colaborador para a fonte deste elemento na atmosfera.

• Usinas de energia movidas queima de carvão e transporte movidos a petróleo a são consideradas as principais causas do aquecimento global.

• Dióxido de enxofre é um componente do petróleo bruto e pode causar chuva ácida quando liberado no ar em refinarias ou usinas de petróleo.


IMPACTO AMBIENTAL

• De acordo com a AEO 2011 (Annual Economic Outlook) as emissões de CO2 crescem lentamente, com uma média de 0,2 %/ano 2005-2035, em comparação com 0,9 %/ano de 1980 a 2005.

• As razões para a menor taxa de crescimento incluem o uso crescente de combustíveis renováveis e tecnologias melhor de eficiência.


SOLUÇÕES

• O processo de biorremediação se dá pelo fato de microrganismos, como as bactérias, se alimentarem de substratos orgânicos e inorgânicos. Desta forma, convertendo os contaminantes em CO2 (dióxido de carbono) e H2O (água);

• Biorremediação atua em muitos casos, por exemplo em limpeza de sítios contaminados por petróleo. Sendo um investimento imobiliário lucrativo para os desenvolvedores de terra.

• Plantas para captação de hidrocarbonetos;

• Tecnologia para bombeamento de hidrocarbonetos em forma líquida para solo poroso.


HIDRATOS DE METANO

• Quando as bactérias digerem a matéria orgânica, no fundo do mar, liberam moléculas de CH4 (metano).

• Estas moléculas acabam "aprisionadas" por cristais de água, formando os hidratos ou, ainda, se combinam com o limo e o barro do fundo do oceano, formando bolhas de gás entre densas camadas de barro.

• Uma estrutura normal de hidrato de metano contém 46 moléculas de água e 8 moléculas de metano. Sua aparência é como o gelo mas, entretanto, é estável somente a altas pressões e baixas temperaturas. Não existe ligação covalente entre a água e o metano; o hidrato, quando se funde, libera água líquida e gás metano.


HIDRATOS DE METANO

• Diversas empresas norte-americanas já investem milhões de dólares na pesquisa para a tecnologia de extração de metano do fundo do mar.

• Embora o material seja abundante, a extração não é um processo fácil: Estes hidratos são muitos instáveis; vários acidentes já aconteceram, na tentativa de retirar este gás.


HIDRATOS DE METANO

• O U.S. Geological Survey (USGS) estima que a quantidade de metano hidratado existente somente nas águas norte-americanas chegam a 600 trilhões de metros cúbicos de gás, suficiente para abastecer toda a nação (EUA) por mais de 2000 anos.

• Mais de 50% de todo o carbono existente no planeta está no fundo do mar, sob a forma de hidratos de metano. É mais do que todas as reservas de materiais fósseis, todos os seres vivos e todas as minas de carvão somadas.


• Tendo em conta a necessidade crescente da sociedade em energia e o preço cada vez mais elevado do petróleo, a exploração desta nova fonte de energia é tentadora, e arriscada, acarretando problemas ambientais difíceis de resolver.

• A desestabilização e rejeição na atmosfera do metano imobilizado nos hidratos são vistas como uma ameaça para o futuro do clima do planeta.

HIDRATOS DE METANO


ANEXOS

– A PETROBRAS– DESAFIOS DO PRÉ-SAL– DESAFIOS NA ÁREA DE ENGENHARIA DE MATERIAIS


NÍVEL MUNDIAL DE PRODUÇÃO

E CONSUMO DE PETRÓLEO

• O World Energy Outlook da Agência Internacional de Energia (AIE) apresenta como estimativa que a produção mundial de petróleo em 2010 tenho sido de 96 mbd.

• A AIE apresentou no relatório de agosto de 2011 a estimativa da demanda mundial de petróleo em 2011 em 89,5 milhões de barris diários (mbd), com aumento de 1,2 mbd (+1,4%) na comparação com 2010.


A Petrobras


A Petrobras


Evolução da Produção x Consumo


A Petrobras no Mundo


Plano de Investimentos 2008-2012


Estratégia Corporativa


SISTEMA TECNOLÓGICO PETROBRAS






Pesquisa e Materiais


Corrosão por Cloretos e Oxigênio


Mecanismos de Falha – Corrosão pelo Cl- e O2


Corrosão por H2S


Biocorrosão


Corrosão por CO2


Corrosão por CO2


Interação Corrosão-Fadiga


Interação Corrosão-Fadiga


Corrosão-Erosão


Corrosão sob Tensão


Fragilização por hidrogênio






Fragilização por hidrogênio Exemplo


Desafios relacionados com Biodiesel


Corrosão Naftênica


Transporte de GNC e GNL


Ligas Resistentes a Corrosão


Revestimentos Orgânicos - Vasos


Revestimentos Orgânicos - Poço


Conclusões


REFERÊNCIAS

• Crude Impact - James Jandak Wood – Documentário - 2006 - 97 min• O desafio de Pré-Sal – Discovery Channel – Documentário - 2011 -

44min• IX Seminário Brasileiro do Aço Inoxidável - Desafios na Seleção de Materiais na Indústria do Petróleo - Carlos Cunha Dias Henriques Petrobras/Cenpes• http://www.pollutionissues.com• www.ceg.ul.pt/finisterra/numeros/2007-83/83_05.pdf• www.eia.gov/environment/• www.mrs.org/bulletin - MRS BULLETIN - Volume 33 - April 2008 –Harnessing Material for Energy• www.presalt.com• www.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/hidratos_metano.html• www.slb.com/services/additional/carbon.aspx?entry=ad_google_carbon&gclid=CMfGqsHYpaoCFYgW2godcXC7Wg• www.youtube.com/watch?v=wFOcduIYL7A• www.coppe.ufrj.br - Coppe UFRJ - Corrida para o mar: Os desafios tecnológicos e ambientais do pré-sal

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