1. Instrutor : Bruno Bonafé E-mail: [email_address] [email_address]

6. O Petróleo O petróleo é uma substância Oleosa, inflamável, menos densa que a água, com cheiro característico e de cor variando entre o negro e o castanho escuro, de origem fóssil formado basicamente de carbono e Hidrogênio - Hidrocarbonetos Antes de Estudarmos melhor a composição do petróleo, precisamos conhecer um pouco mais o mundo da química.

7. Noções Básicas de Química Orgânica Essa parte da química, além de estudar a estrutura, propriedades, composição, reação e síntese de compostos orgânicos que, por definição, contenham carbono , pode também conter outros elementos como o oxigênio e o hidrogênio .

8. Noções Básicas de Química Orgânica O que são Hidrocarbonetos? São compostos orgânicos, ou seja possuem Carbono em sua composição ligados a moléculas de Hidrogênio. H C H H H

9. Noções Básicas de Química Orgânica HIDROCARBONETOS ALIFÁTICOS AROMÁTICOS Cadeia aberta Alcanos Alcenos Alcinos Cadeia fechada Ciclo-alcanos Ciclo-alcenos Ciclo-alcinos

10. Noções Básicas de Química Orgânica Alcanos – Hidrocarbonetos saturados de cadeia aberta e apresentam apenas ligações simples entre os seus átomos de carbono . Fórmula geral dos alcanos – C n H 2n + 2

11. Noções Básicas de Química Orgânica Alcenos – Hidrocarbonetos insaturados de cadeia aberta e apresentam uma única ligação dupla . Fórmula geral dos alcenos – C n H 2n

12. Noções Básicas de Química Orgânica Alcinos – Hidrocarbonetos insaturados de cadeia aberta e apresentam uma única ligação tripla . Fórmula geral dos alcinos – C n H 2n - 2

13. Noções Básicas de Química Orgânica Cicloalcanos – Hidrocarbonetos cíclicos que apresentam apenas ligações simples Fórmula geral dos cicloalcanos – C n H 2n

14. Noções Básicas de Química Orgânica Cicloalcenos – Hidrocarbonetos cíclicos que apresentam apenas uma ligação dupla . Fórmula geral dos cicloalcenos – C n H 2n - 2

15. Noções Básicas de Química Orgânica Cicloalcinos – Hidrocarbonetos cíclicos que apresentam apenas uma ligação tripla Fórmula geral dos cicloalcinos – C n H 2n - 4

16. Noções Básicas de Química Orgânica Hidrocarbonetos aromáticos - Hidrocarbonetos que possuem um ou mais anéis benzénicos ( aneis aromáticos ) . Benzeno – C 6 H 6

17. Noções Básicas de Química Orgânica Radicais Metil Etil Propil Butil Pentil Hexil Heptil Alcano Alceno Alcino Cicloalcano Cicloalceno Cicloalcino 1C 2C 3C 4C 5C 6C 7C

19. O Petróleo Agora que estudamos um pouco sobre os hidrocarbonetos, podemos concluir que o petróleo é uma combinação complexa destes hidrocarbonetos podendo conter também quantidades pequenas de nitrogênio, Oxigênio, compostos de enxofre e íons metálicos, principalmente Níquel e vanádio.

20. Classificação do Petróleo Classificação do petróleo segundo o Grau API O grau de API permite classificar o Petróleo em: Petróleo leve ou de base Parafínica : Possui ºAPI maior que 31,1. Contém, além de alcanos, uma porcentagem de 15 a 25% de cicloalcanos. Petróleo médio ou de base Naftênica : Possui ºAPI entre 22,3 e 31,1. Além de alcanos, contém também de 25 a 30% de hidrocarbonetos aromáticos. Petróleo pesado ou de base Aromática : Possui ºAPI menor que 22,3 e é constituído, praticamente, só de hidrocarbonetos aromáticos. Petróleo extra-pesado : Possui ºAPI menor que 10. Quanto maior o grau API, maior o valor do produto no mercado.

21. Classificação do Petróleo Formulação É obtido pela fórmula: ºAPI = (141,5 ÷ densidade da amostra à temperatura de 60°F) - 131,5 em que a densidade é medida relativamente à densidade da água A densidade , portanto, pode ser obtida por: D = ___ 141,5___ °API + 131,5

29. Resolução do Exercício 2 Contudo podemos concluir que neste exercício o melhor petróleo a ser utilizado é o da segunda amostra , pois apresenta um elevadíssimo grau API o que o torna mais leve que o primeiro, apesar de os dois serem de ótima qualidade.

30. A formação do petróleo vem da deposição , no fundo de lagos e mares, de restos de animais e vegetais mortos ao longo de milhares de anos . Estes restos iam sendo cobertos por sedimentos, e mais tarde esses sedimentos se transformaram em rochas sedimentares. Pela ação do calor e da alta pressão provocados pelo empilhamento dessas camadas, possibilitou reações complexas, formando o petróleo. Devido a essas circunstâncias em que foi formado, o petróleo encontrado em cavidades existentes entre as camadas do subsolo . Quando o petróleo é extraído, geralmente vem acompanhado de água salgada , devido ao antigo mar existente neste local. Formação do Petróleo

31. Carbono 81-88% Hidrogênio 10-14% Oxigênio 0.01-1.20% Nitrogênio 0.002-1.70% Enxofre 0.01-5.00%

32. Onde se Localiza o Petróleo Antes de sabermos onde o petróleo se encontra, temos que conhecer os diferentes tipos de rochas que compõem o solo terrestre.

35. Rochas Sedimentares A palavra sedimentar tem sua origem no latim sedere (= acumular) e é uma referência ao seu processo de formação. Elas cobrem cerca de 2/3 da área dos continentes e a maior parte do fundo dos oceanos.

36. Rochas Sedimentares As rochas sedimentares são derivadas de restos e detritos de outras rochas pré-existentes. O intemperismo faz com que as rochas Magmáticas, Metamórficas ou Sedimentares estejam constantemente sendo alteradas. O material resultante é transportado pela água, vento ou gelo e finalmente depositado como um sedimento. Deve haver então, uma compactação ou cimentação do material para ele se transformar em uma rocha sedimentar.

37. Rochas Sedimentares O Brasil possui 6.430.000 km 2 de bacias sedimentares, dos quais 4.880.000 km 2 em terra e 1.550.000 km 2 em plataforma continental. No entanto, para a formação de petróleo é necessário que as bacias tenham sido formadas em condições muito específicas. Normalmente, são áreas em que sucessões espessas de sedimentos marinhos foram soterrados à grandes profundidades.

38. Rochas Sedimentares A maioria dos hidrocarbonetos explorados no mundo inteiro provêm de rochas sedimentares. Em termos de idade, praticamente 60% provêm de sedimentos cenozóicos, pouco mais de 25% de depósitos mesozóicos e cerca de 15% de sedimentos paleozóicos. No Brasil, a maior parte da produção está ligada a sedimentos mesozóicos. Na figura abaixo, podemos observar as diferentes bacias do Brasil, separadas de acordo com a sua era geológica de origem.

46. Geologia do petróleo A Origem do Petróleo

47. Geologia do petróleo Etapas Diagênese Nessa etapa a temperatura está na faixa de 65°C, predomina a atividade bacteriana que provoca a reorganização celular e transforma a matéria orgânica em querogênio. O produto gerado é o metano bioquímico. Catagênese Nessa etapa a temperatura está na faixa de até 165°C, é determinante da quebra das moléculas de querogênio e resulta na geração de hidrocarbonetos líquidos e gás.

48. Geologia do petróleo Etapas Metagênese Nessa etapa a temperatura vai até 210°C, propicia a quebra das moléculas de hidrocarbonetos líquidos e sua transformação em gás leve. Metamorfismo Ultrapassando a última etapa, o aumento de temperatura leva à degradação do hidrogênio gerado. E os produtos são: Grafite. Gás carbônico e resíduo de gás metano.

49. Migração do petróleo Para se ter uma acumulação de petróleo é necessário que, após o processo de geração, ocorra à migração e que esta tenha seu caminho interrompido pela existência de algum tipo de armadilha geológica. Do estudo dos fatores controladores da ocorrência do petróleo, a migração é o mais questionado, o menos conclusivo, e o que mais suscita polemica entre os geólogos de petróleo . O fato é que o petróleo é gerado em uma rocha dita fonte , ou geradora , e se desloca para outra, onde se acumula, dita reservatório . As formas de migração têm tido várias explicações, e na Petrobras modelos bem fundamentados têm sido propostos para explicar as acumulações existentes no país.

50. Migração do petróleo A explicação clássica para o processo atribui papel relevante à fase de expulsão da água das rochas geradoras, que levaria consigo o petróleo durante os processos de compactação. Outra explicação estaria no microfraturamento das rochas geradoras. Isto facilitaria o entendimento do fluxo através de um meio de baixíssima permeabilidade, como as rochas argilosas (folhelhos). 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. A não-contenção do petróleo em sua migração permitiria seu percurso continuado em busca de zonas de menor pressão até se perder através de exsudações, oxidação e degradação bacteriana na superfície.

51. Rocha Reservatório O petróleo, após ser gerado e ter migrado, é eventualmente acumulado em uma rocha que é chamada de reservatório. Esta rocha pode ter qualquer origem ou natureza, mas para se constituir em um reservatório deve apresentar espaços vazios no seu interior (porosidade), e que estes vazios estejam interconectados, conferindo-lhe a característica de permeabilidade . Desse modo, podem se constituir rochas-reservatório os arenitos e calcarenitos, e todas as rochas sedimentares essencialmente dotadas de porosidade intergranular que sejam permeáveis. Algumas rochas, como os folhelhos e alguns carbonatos, normalmente porosos, porém impermeáveis, podem vir a se constituir reservatórios quando se apresentam naturalmente fraturados.

52. Rocha Reservatório Uma rocha-reservatório, de uma 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. O volume total ocupado por uma rocha-reservatório é a soma do volume dos materiais sólidos (grãos, matriz e cimento) e do volume dos espaços vazios existentes entre eles. O volume de espaços vazios é também chamado de volume poroso. Portanto, a porosidade de uma rocha é definida por: Φ = Vp/Vt

53. Rocha Selante Atendidas as condições de geração, migração e reservatório , para que se dê a acumulação do petróleo, existe a necessidade de que alguma barreira se interponha no seu caminho. Esta barreira é produzida pela rocha selante , cuja característica principal é sua baixa permeabilidade . Além da impermeabilidade, a rocha selante deve ser dotada de plasticidade, característica que a capacita a manter sua condição selante mesmo depois de submetida a esforços determinantes de deformações. Duas classes de rochas são selantes por excelência: os folhelhos e os evaporitos (sal). Outros tipos de rochas também podem funcionar como tal. A eficiência selante de uma rocha não depende só de sua espessura, mas também de sua extensão.

54. Rocha Selante