Desafios Tecnológicos para a Elevação de Óleos Pesados - Rhamany Santana

Especialistas dizem que até 2025, os óleos pesados serão a principal fonte energética mundial. Até lá, as empresas deverão investir mais em tecnologias que possibilitem explotar, produzir, transportar, escoar e refinar esses óleos. Os óleos pesados são aqueles que apresentam densidade entre 10 e 20° API e rica em hidrocarbonetos de cadeia mais longa que o pentano. Essas características dificultam a separação óleo-água nos separadores bifásicos de superfície e faz com que o refino desses óleos, com as tecnologias atuais, resulte em menores quantidades de GLP, gasolina, querosene e diesel, o que reduz o seu valor comercial. Além disso, os óleos pesados apresentam-se com elevada viscosidade – de 100 a 10000 vezes a viscosidade da água, na superfície – o que torna difícil e cara e muitas vezes inviabilizam sua movimentação desde o reservatório até a superfície, etapa denominada produção.

À medida que as reservas de óleo convencional (leve) vão se esgotando, a importância dos óleos pesados tende a crescer rapidamente, como se observa nos dados: os recursos mundiais de óleo pesado e extra-pesado (densidade API inferior a 10) in place somam 6 trilhões de barris, volume cerca de três vezes maior que o total de óleo convencional, do qual aproximadamente metade já foi produzido. No ano de 2000, do total de 25 bilhões de barris produzidos no mundo, os óleos pesados responderam por apenas 3 bilhões.

Visando a necessidade de se recuperar esse tipo de óleo, o CTPetro, a Petrobras junto com a ANP tem investido cada vez mais em programas de desenvolvimento tecnológico especifico.

São muitos os desafios nesse setor, podendo ser sintetizados em:

Recuperação: visa remover o maior volume possível do óleo na rocha reservatório. A maior dificuldade se encontra na alta viscosidade desse tipo de óleo. A injeção de água fria nesse tipo de reservatório não é muito utilizada, pois há possibilidade de aumento da viscosidade. Na prática, é comum o emprego de métodos térmicos como a injeção de gás miscível ou gás pobre a alta pressão, sendo um dos mais eficiente a injeção de banco miscível de GLP.

Poços: as atividades de perfuração e completação de um poço em ambiente offshore de águas profundas/ultra profundas, envolve grandes investimentos por parte das empresas exploradoras, sendo necessário um grande número de estudos afim de se evitar um poço seco. Para isso são perfurados poços direcionais aumentando o contato entre o poço e o reservatório. As jazidas de óleo pesados são geralmente de arenitos friáveis e relativamente pouco espessas, mostrando dificuldades na perfuração e na produção, logo que o óleo carrega grandes quantidades de areias. O desafio é criar novas tecnologias que permitam a exploração desse óleo, sem que este carregue quantidades expressivas de areia.

Elevação Artificial: a explotação de óleo pesados requer a adição de energia ao escoamento. A essa intervenção damos o nome de elevação artificial, onde se emprega um dos métodos de elevação para elevar o fluido do reservatório a unidade de tratamento de superfície. Os métodos mais comuns são o bombeio mecânico, bombeio hidráulico, bombeio centrifugo submerso (BCS), gas-lift e bombeio elétrico por cavidades progressivas. Com exceção deste ultimo, a eficiência energética dos demais métodos decresce rapidamente com a viscosidade do óleo, requerendo potências bem mais elevadas dos dispositivos de acionamento. Já o bombeio por cavidades progressivas apresenta limitações de vazão e vida útil do rotor. A utilização do gas-lift torna necessária a disponibilidade de quantidades significativas de gás nas proximidades, dado que a quantidade de gás liberada pelo óleo pesado na superfície é bem menor que a dos óleos convencionais, portanto insuficiente para operações de gás-lift.

Escoamento: Dentre as principais técnicas utilizadas para a produção em águas profundas pode-se destacar: o controle de temperatura, do padrão de escoamento e a diluição com óleo leve. O aumento exponencial da viscosidade com o inverso da temperatura e o aparecimento de fenômenos químicos indesejáveis como a formação de hidratos, impõem a necessidade de um eficaz controle de temperatura, que pode ser obtido através de isolamento térmico e/ou aquecimento da linha, com elevação significativa do custo das linhas. O controle do padrão de escoamento tem por objetivo evitar que o óleo viscoso entre em contato direto com a parede do duto, e isto se podem obter induzindo um padrão de escoamento tendo a água como fase contínua, via escoamento assistido com água, ou utilização de surfactantes para criar uma emulsão de óleo em água, com conseqüências que irão se manifestar na separação óleo-água. A adição de diluentes ao óleo pesado requer a existência de uma fonte de óleo leve nas proximidades e uma boa compatibilidade dos fluidos que serão misturados.Todas essas técnicas requerem intenso esforço de pesquisa.

Separação: A separação de fases – óleo, gás, água e areia – constitui a última etapa da produção, realizada em separadores bifásicos e trifásicos. O volume de água produzida junto com o óleo pesado, em ambiente offshore tende a ser maior que no óleo convencional, pois a água está naturalmente presente no reservatório, ou por causa da injeção no reservatório ou no tubo de produção. Parte dessa água produzida encontra-se livre e a outra parte se dispersa na forma de micro gotículas junto ao óleo pesado, formando uma emulsão, provavelmente relacionada à turbulência do escoamento até a superfície. Ocorre que, devido à pequena diferença de densidades entre o óleo pesado e a água, à alta viscosidade do óleo e à presença de agentes tenso-ativos naturais neste último, tais emulsões tornam-se difíceis de serem separadas (quebradas) em um separador gravitacional convencional, cujo tamanho seria, assim, proibitivo. Possíveis soluções para este tipo de problema são a utilização da fase gasosa para aquecimento do óleo no separador e emprego de agentes desemulsificantes (surfactantes). Além disso, o desenvolvimento de outras geometrias e métodos de separação de emulsões, tais como separadores centrífugos, eletrostáticos, etc., torna-se vital.

Caracterização:

A caracterização dos óleos pesados envolve três áreas:

• as propriedades e o comportamento reológico das emulsões óleo-água;
• a curva PEV (ponto de ebulição verdadeiro) e a acidez do óleo;
• o comportamento das misturas de óleo pesado com óleo leve.

A primeira área é de fundamental importância para o projeto de linhas de escoamento bem como o dimensionamento dos separadores bifásicos para emulsões de água em óleo. A segunda é vital para o projeto das instalações de refino adequadas para o recebimento de óleos pesados. A terceira área é importante para o projeto de linhas de escoamento e tanques de estocagem, visando evitar fenômenos indesejáveis, tal como a deposição de componentes insolúveis.

Nota-se que há um grande leque de temas relacionado aos desafios da produção deste tipo de óleo. Os programas tecnológicos planejados ou já em andamento pelo CTPetro e pela Petrobrás, com a criação da rede temática de óleos pesados, apontam para o investimento de recursos significativos, da ordem de dezenas de milhões de reais, nas universidades e centros de pesquisa, ao longo dos próximos anos.

Por: Rhamany Santana - QG do Petróleo