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Parte da aula da professora Carol de PMI1563 - Introdução à Eng. de Petróleo
Tipologia: Notas de aula
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D E P A R T A M E N T O D E E N G E N H A R I A D E M I N A S E D E P E T R Ó L E O
O termo “petróleo” vem do latim – petra e oleum – e significa “pedra de óleo”, tendo sido empregado pela primeira vez por Agrícola (1546), famoso pelo seu tratado De Re Metallica sobre a tecnologia de mineração e metalurgia. É encontrado na natureza preenchendo os interstícios das rochas, que tanto podem ser os vazios existentes entre os pequenos grãos de areia, eventualmente formando grandes espessuras de rochas denominadas arenitos, fendas abertas e intercomunicáveis de pequenas dimensões ou, ainda, cavidades de dissolução (em calcários) também intercomunicáveis. Na maioria dos casos ocorre a profundidades que podem atingir mais de 6000 m.
¾ AMBIENTE DE FORMAÇÃO
Em condições normais, os restos de organismos que se depositam nos fundos dos mares são decompostos, graças à ação das bactérias, que exercem papel de suma importância no equilíbrio vital sobre toda a superfície terrestre. Caso não existissem, o acúmulo de restos mortos seria tão grande que impossibilitaria o desenvolvimento da vida normal. Graças às bactérias, a matéria orgânica volta à matéria mineral, transformando-se em água, gás carbônico e sais minerais.
No processo de formação do petróleo, bem como da hulha, torna-se imprescindível a existência de condições que impeçam a destruição dos restos mortos. O local de deposição deve ser pobre de oxigênio, de aeração, que favorecem o desenvolvimento bacteriano destrutivo. Porém, em ambos os casos (petróleo e carvão), deve haver condições propícias à vida, a fim de que sobrem os respectivos restos mortos.
Uma vez formado o petróleo, dá-se sua migração, sendo acumulado em rochas porosas e permeáveis, mais comumente os arenitos. Como estes são formados em ambiente de águas movimentadas, onde é improvável o lento acúmulo da matéria orgânica, não se admite que o petróleo tenha origem na rocha em que é encontrado.
O acúmulo da matéria orgânica verifica-se, preferencialmente, nos sedimentos de granulação fina. O seu teor relativo é de 1 para as areias finas, 2 para os siltes e 4 para as argilas, como valor médio tomado a partir de diversas análises de rochas sedimentares. A existência de matéria orgânica em maior quantidade nas argilas resulta do ambiente tranqüilo de sedimentação, onde os restos dos microorganismos acumulam-se lentamente junto às partículas finas (< 4 μm) que formam as rochas argilosas.
Verificando-se, entretanto, que a maior parte das formações petrolíferas ocorrem em sedimentos arenosos (cujo tamanho dos grãos indica ambiente de águas movimentadas), rochas nas quais o acúmulo de matéria orgânica seria difícil, conclui-se que o petróleo teria migrado do local de sua formação até a rocha reservadora, ou rocha-reservatório, onde é acumulado.
Partindo dos primórdios de sua gênese, sabe-se que, no estágio inicial, a matéria orgânica se acha misturada a detritos minerais finíssimos, entre os quais predominam a argila e grande quantidade de água. Com o decorrer do tempo, a espessura dos sedimentos poderá atingir muitas centenas de metros, a ponto de fazer com que a água, acompanhada dos produtos fluidos existentes, seja expulsa. A migração inicia-se, desta forma, ao longo dos planos de estratificação da rocha matriz, que é a direção de mais fácil escoamento. É possível que o petróleo, em vias de formação, seja carreado sob a forma emulsionada, ou melhor, como gotículas finíssimas dispersas no veículo aquoso.
À expulsão do petróleo da rocha onde foi gerado dá-se o nome de migração primária. Ao seu percurso ao longo de uma rocha porosa e permeável, até ser interceptado e contido por uma armadilha geológica, dá-se o nome de migração secundária. Grande parte dos depósitos petrolíferos está relacionada a perturbações tectônicas que determinam as estruturas acumuladoras (armadilhas). Por este motivo, admite-se que a migração seja igualmente influenciada por tais eventos geológicos, que podem ainda ser conjugados à elevação da temperatura.
Caso não exista uma estrutura capaz de acumular e reter o petróleo, dar-se-á seu escape total à superfície. Nesta condição, poderá ser oxidado e destruído por completo, ou ser levado pelas correntes aquosas e novamente conduzido ao mar. Poderá, ainda, se as condições de superfície permitirem, acumular-se e formar os chamados lagos de asfalto. Quando o petróleo não atinge a superfície, seu acúmulo se dá em profundidade. A figura 1 ilustra a diversidade de estruturas capazes de acumular o petróleo.
Uma rocha-reservatório, de maneira geral, é composta de grãos ligados uns aos outros por um material, que recebe o nome de cimento. Também existe entre os grãos outro material muito fino chamado matriz. Normalmente existe comunicação entre os poros de uma rocha. Porém, devido à cimentação, alguns poros podem ficar totalmente isolados. Chama-se “porosidade absoluta” a razão entre o volume de todos os poros e o volume total da rocha. À razão entre o volume dos poros interconectados e o volume total da rocha dá-se o nome de “porosidade efetiva”. Como os poros isolados não estão acessíveis para a produção de fluidos, o parâmetro realmente importante para a engenharia de reservatórios é a porosidade efetiva, pois representa o volume máximo de fluidos que pode ser extraído da rocha.
¾ ROCHA SELANTE
Atendidas as condições de geração, migração e reservatório, para que se dê o acúmulo do petróleo, existe a necessidade de que alguma barreira se interponha no seu caminho. Essa barreira é produzida pela rocha selante, cuja característica principal é sua baixa permeabilidade. As duas principais classes de rochas selantes são os folhelhos e os evaporitos (sal). A figura 3 esquematiza diversas situações geológicas ilustrando a migração do petróleo desde a rocha geradora até as rochas-reservatório. A disposição espacial entre rochas- reservatório e rochas selantes propicia o acúmulo do petróleo.