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Instituto Superior de Tecnologia de Paracambi
Petróleo de Meio Ambiente
Curso:Tecnólogo em Gestão Ambiental
Professora: Raquel Simas Pereira
Abril de 2012
Objetivo da Perfuração
As operações de perfuração visam permitir o acesso às
camadas rochosas de sub-superfície e comprovar a existência
de petróleo. Assim como, permitir uma avaliação das
potencialidades econômicas de uma jazida petrolífera, através
de um teste de formação a poço aberto.
Poço de Petróleo
CLASSIFICAÇÃO DOS POÇOS DE PETRÓLEO
Podemos classificar os poços de petróleo quanto à finalidade,
profundidade final e o percurso.
Quanto à finalidade
Um poço de petróleo, dependendo de sua finalidade, deve ser
classificado em uma das nove categorias.
Poço de Petróleo
Finalidade Categoria Classificação
Exploração
Pioneiro 1
Estratigráfico 2
Extensão 3
Pioneiro
Adjacente
4
Jazida mais rasa 5
Jazida mais
profunda
6
Explotação Desenvolvimento 7
Injeção 8
Especial 9
Poço de Petróleo
Quanto a profundidade
Os poços de petróleo podem ser classificados em rasos, médios
e profundos, já que o petróleo é encontrado em vários horizontes
nas diversas bacias sedimentares ao longo do mundo.
A título de referência podemos limitar a 1500 metros a
profundidade máxima de um poço raso é classificar um poço como
profundo quando a profundidade final a ser atingida for superior a
2500 metros.
Poço de Petróleo
Bacia Campo Profundidade
média (m)
Classificação
Sergipe/
Alagoas
Camópolis 150 Raso
Potiguar Fazenda Belém 300 Raso
Sergipe/
Alagoas
Fazenda Treme 300 Raso
Recôncavo Dom João 300 Raso
Recôncavo Fazenda Imbé 1000 Raso
Campos Namorado 2500 Profundo
Solimões Rio Urucu 2500 Profundo
Sergipe/
Alagoas
Pilar 3200 Profundo
Recôncavo Araças 3500 Profundo
Poço de Petróleo
Quanto ao Percurso (Vertical, Direcional)
Sabe-se desde do final da década de 20 que um poço de petróleo
nunca é perfeitamente vertical. São vários os fatores que
influenciam a direção do poço:
dureza das formações a serem atravessadas,
a inclinação,
direção das camadas de rocha e
características da coluna que se está empregando na perfuração.
Poço de Petróleo
Um poço é dito vertical se a sonda e o alvo estão situados na
mesma vertical. A inclinação e direção devem ser controladas para
que o poço atinja a rocha reservatório dentro do limite tolerado
pela geologia.
Se, por alguma razão, a sonda e o alvo não se situam na
mesma vertical, o poço é chamado de direcional pois deveremos
afastá-lo propositadamente da vertical passando pela sonda a fim
de atingirmos o objetivo.
Projeto de um poço de petróleo
Se perfurarmos um poço de petróleo sem interrupção, é intuitivo
que chegará uma determinada profundidade em que suas paredes
desmoronarão, mesmo sendo as camadas de sub-superfície
rochosas.
Portanto, um poço de petróleo é perfurado em fases, isto é,
perfura-se um determinado trecho e reveste-se com uma tubulação
de aço, denominada revestimento de perfuração ou “casing”.
Projeto de um Poço de Petróleo
Sistema de uma sonda
EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO
Todos os equipamentos de uma sonda rotativa responsáveis por
determinada função na perfuração de um poço são agrupados nos
chamados "sistemas" de uma sonda.
Os principais sistemas são:
Sustentação de cargas;
Geração e transmissão de energia;
Movimentação de carga;
Rotação ou torque;
Sistema de uma sonda
Circulação de fluido;
Segurança do poço;
Monitoração das operações de perfuração;
Sistema de subsuperfície (coluna de perfuração).
Sistema de uma sonda
Sistema de Suspensão
Função: sustentar e manobrar cargas (como a coluna de perfuração,
revestimentos ou quaisquer outros equipamentos) para dentro ou fora
do poço.
Responsável por realizar duas importantes operações de rotina:
acrescentar um novo tubo à coluna de perfuração (conforme o poço
vai ganhando profundidade);
remover a coluna de perfuração de dentro do poço para troca da
broca desgastada ou de um tubo danificado.
Sistema de uma sonda
Sistema Rotativo
Responsável pela rotação da coluna de perfuração, compreendendo
todos os equipamentos utilizados para girá-la
Sistema de Circulação de Lama
Responsável pela circulação e tratamento do fluido de perfuração na
sonda.
Funções principais:remover de dentro do poço os cascalhos
formados pela broca, transportando-os para a superfície junto com a
lama de perfuração e manter o equilíbrio de pressões no interior do
poço (com auxílio do fluido de perfuração).
Sistema de uma sonda
Sistema de Segurnaça do Poço
Deve ser capaz de fechá-lo em caso de kick (fluxo indesejável de
fluidos da formação para dentro do poço) ou blowout (fluência
descontrolada do poço).
Sistema de uma sonda
Sistema de Monitoramento do Poço
Registra e controla parâmetros que auxiliam na análise da perfuração,
possibilitando detectar rapidamente possíveis problemas relativos à
perfuração.
São utilizados manômetros para indicar as pressões de bombeio,
torquímetros para informar o torque na coluna de perfuração, tacômetros
para indicação da velocidade da bomba de lama e indicadores de peso e
torque sobre a broca.
Demais parâmetros monitorados incluem profundidade de perfuração,
taxa de penetração, velocidade de rotação, taxa de bombeamento,
densidade, salinidade e temperatura da lama, conteúdo de gás na lama,
conteúdo de gases perigosos no ar, nível de lama e taxa de fluxo da
lama.
Sistema de uma sonda
Sistema de Força
Permeia todos os demais, consistindo no modo como as sondas de
perfuração podem transmitir energia para seus equipamentos, por via
mecânica ou diesel-elétrica.
Os equipamentos das sondas modernas são geralmente movidos a
motores a diesel.
Perfuração no mar SONDAS MARÍTIMAS
Os principais tipos de sondas marítimas usadas nas operacões de
perfuração estão relacionadas a seguir:
Plataforma Fixa (Fixed Platform);
Plataforma Submersível (Submersible);
Plataforma Auto-elevável (Jack Up);
Plataforma Semisubmersível Ancorada (Semi Submersible/SS) e com
Posicionamento Dinâmico (SSDP);
Navio Sonda Ancorado (Drill Ship/DS) e com Posicionamento Dinâmico
(DSDP);
Tension Leg Platform (TLP);
Spar buoy.
Sondas Marítimas
Plataforma Fixa
A sonda de perfuração / completação é denominada de sonda modulada
(SM).
Perfuram somente no campo em que estão locadas.
Se o campo tiver uma área muito extensa, os poços mais afastados
serão perfurados por outros tipos de plataforma;
· Limitação de lâmina d`água em até 200 metros.
Sondas Marítimas
Plataforma Auto-elevável (Jack Up)
Possui grande mobilidade, ou seja, pode perfurar poços em vários
campos. Contudo, há limitação de LDA até 200 metros;
Apoia-se no fundo quando está na locação, através de sapatas de aço.
Quando termina a perfuração recolhe-se as pernas com as sapatas, o
casco flutua e a plataforma é transportada com auxílio de rebocadores para
a nova locação;
·
Sondas Marítimas
Possui baixo custo e grande oferta para locação no mercado;
Não é necessário compensador de movimentos, visto que se apoiam no
fundo e não respondem dinamicamente à ação das ondas;
· Em geral possui formato em planta triangular.
Plataforma Semi-submersivel
São chamadas de semi-submersivél devido ao fato de navegaram com os
pontoons (flutuadores) em parte fora da água e ao chegarem na locação, os
tanques de lastro são enchidos e a plataforma afunda parcialmente, com o
objetivo de ficarem mais estáveis à ação da onda;
São as plataformas de perfuração mais usadas;
Possui boa estabilidade à ação dinâmica das ondas, quando comparada
com os navios sonda;
Sondas Marítimas
Sondas Marítimas
Podem ser ancoradas ou com posicionamento dinâmico;
Apresentam alto custo;
Grande procura , quando o mercado está aquecido, pode
comprometer o cronograma de alguns empreendimentos;
Possuem grande mobilidade.
Sondas Marítimas
Navio sonda
Possui grande capacidade de carga para transportar os consumíveis
de perfurácão;
Não há limite de LDA, sendo este limite daddo pelos equipamentos da
sonda;
Respondem mais a ação das ondas, quando comparado as
plataformas do tipo semi-submersível;
Possuem grande mobilidade.
Sondas Marítimas
Tension Leg Platform (TLP)
É uma plataforma de produção, com facilidades para perfurar;
Devido ao seu sistema de ancoragem, tendões com alta rigidez,
apresentam baixa resposta dinâmica à ação da onda;
Não apresenta mobilidade, ou seja, é capaz de perfurar somente no
campos em que está locada.
Sondas Marítimas
Spar buoy
Assim como a TLP, também, é uma plataforma de
produção, com facilidades para perfurar;
Devido ao seu calado profundo, apresenta baixa
resposta dinâmica à ação da onda;
Não apresenta mobilidade, ou seja, é capaz de
perfurar somente no campos em que está locada.
Perfuração de um poço
Durante a perfuração de um poço de petróleo, o
fluido de perfuração circula num sistema fechado,
sendo bombeado pelo interior da coluna de
perfuração, passando pela broca, e voltando para a
superfície pelas laterais do poço, o anular.
Em seguida o fluido passa por peneiras e
centrífugas para a retirada dos cascalhos. Caso
haja a necessidade, o fluido sofre uma rápida
correção em sua formulação e volta para o tanque
de onde será novamente bombeado para o poço.
Fluido de Perfuração
São geralmente sistemas líquidos multifásicos compostos por
água, sólidos em suspensão, sais dissolvidos e materiais
orgânicos.
Para que o fluido funcione de maneira satisfatória é necessário
que ele seja pseudoplástico, ou seja, seja capaz de apresentar
alta viscosidade a baixa taxa de cisalhamento (para ser capaz de
suspender os cascalhos) e baixa viscosidade a alta taxa de
cisalhamento (para ser bombeável).
Funções do
Fluido de Perfuração
Garantir a estabilidade química e mecânica do poço e estabilizar
as paredes do poço;
Controlar a penetração de filtrado na formação;
Equilibrar as pressões exercidas pelas formações;
Evitar danos à formação.
Funções do
Fluido de Perfuração
Para cumprir suas finalidades, o fluido necessita possuir a
capacidade de não reagir com as formações com as quais entre
em contato.
Dois tipos de formações podem ser encontrados:
Formações com rochas ativas: são aquelas em que as rochas, devido
às suas características argilosas, podem interagir com o fluido,
absorvendo água do mesmo e causando a hidratação das argilas ou
folhelhos, o que causa o inchamento da rocha;
Formações com rochas inertes: são aquelas em que as rochas não
sofrem interação com a água do fluido, como por exemplo os arenitos.
Fluido de Perfuração
Em conjunto com as funções citadas, é importante ainda que os
fluidos de perfuração apresentem outras características como:
Ser biodegradável e não tóxico;
Ser economicamente viável;
Não ser corrosivo.
Fluido de Perfuração
O fluido de perfuração representa de 5 a 15 % do custo da
perfuração. Uma incorreta formulação do fluido pode causar sérios
problemas durante a operação, podendo até mesmo levar à perda
do poço. Dentre os problemas relacionados à incorreta formulação,
pode-se destacar:
Erosão, inchamento, desmoronamento das paredes do poço;
Enceramento da broca;
Invasão e dano à formação;
Blowout.
Fluido de Perfuração
Base Orgânica
emulsão inversa (água em oleo)
aditivos
argilas
Tipos:
Oleo mineral:
diesel
n-parafinas
Compostos Sintéticos:
- PAO (polialfaolefinas)
- Eteres
- Esteres
- Acetais
Fluido de Perfuração
Aditivos
Os aditivos são substâncias químicas que quando adicionadas ao
fluido, conferem propriedades especiais, requeridas durante as
atividades de perfuração. Esses aditivos podem desempenhar uma
serie de funções (Baker Hughes,1995)
* Surfactantes
São adicionados para reduzir a tensão interfacial. Dependendo das
superfícies envolvidas, os aditivos podem agir como emulsificantes,
floculantes ou dispersantes e umidificantes.
Fluido de Perfuração
* Dispersantes (Defloculantes)
São usados para reduzir a atração entre as partículas de argila,
melhorando assim a capacidade de bombeamento do fluido. Vários
polifosfatos, lignita e ligno-sulfonatos são utilizados.
* Floculantes
Promovem a floculação das partículas coloidais em suspensão, formando
flocos e com isso aumentam a viscosidade para melhorar a limpeza do
poço. Os mais comuns são cal hidratada, gesso e tetrafosfato de sódio.
Fluido de Perfuração
* Lubrificantes
Estes são usados para lubrificar a coluna de perfuração e a broca,
reduzindo assim o coeficiente de atrito metal/metal e meta/rocha. São
utilizados óleos, sabão e líquidos sintéticos.
* Emulsificantes (tensoativos)
Adicionados ao fluido para criar uma emulsão de dois líquidos imiscíveis,
como por exemplo óleo e água. Dependendo do aditivo, a emulsão pode
ser catiônica (carga positiva), aniônica (carga negativa) ou não iônica
(neutra). Os mais comuns são os ácidos graxos e aminas (fluido base
óleo), e ácidos orgânicos (fluidos de base aquosa).
Fluido de Perfuração
* Redutores do filtrado
Estes são usados pra diminuir a perda de fluido durante a perfuração, isto
é, diminuir a tendência da fase liquida do fluido de perfuração de passar
através do reboco de filtração para dentro da formação. Os mais comuns
são argilas de bentonita e lignita, CMC (carboximetil celulose) e poliacrilato.
* Inibidores do inchamento de folhelhos
Reduzem a hidratação de folhelhos para prevenir o alargamento excessivo
do poço e o desabamento das paredes do poço, quando folhelhos
sensíveis à água estão sendo perfurados. São utilizados fontes de cálcio
solúvel e potássio, e sais orgânicos.
Fluido de Perfuração
* Controle de pH
Designados para controlar o grau de acidez ou alcalinidade do fluido. Os
mais comuns são soda caústica, bicarbonato de sódio e ácidos comuns.
* Redutores de cálcio
Estes são usados para impedir, reduzir e superar os efeitos da
contaminação de sulfato de cálcio.Os mais comuns são soda caústica e ,
bicarbonato de sódio e determinados polifosfatos.
Fluido de Perfuração
* Viscosificantes
Usados para aumentar a viscosidade, melhorando a limpeza do poço e
suspensão de sólidos. Os mais comuns são bentonita e
carboximetilcelulose.
* Adesantes (materiais que aumentam a densidade)
Usados para controlar as pressões de formação por possuírem alta
densidade. Os mais utilizados são barita, compostos de chumbo, óxidos de
ferro, carbonatos de cálcio e compostos similares que possuem alta
densidade.
Impactos Ambientais
A atividade de Perfuração tem duração variável em função do
número de poços a serem perfurados.
Uma única licença pode permitir a perfuração de vários poços
(até mais de 10), com a utilização de mais de uma plataforma, e a
licença pode ter validade de mais de um ano.
Considera-se que os impactos ambientais se elevam de acordo
com a quantidade de poços, devido ao fato de que um número
maior de poços perfurados resulta em aumento nos volumes de
resíduos gerados pela atividade, principalmente cascalho e fluido
de perfuração.
Impactos Ambientais
Os impactos ambientais que podem advir da atividade de
perfuração de um poço de petróleo podem ser resumidos em:
danos à fauna e flora devido à remoção da vegetação no local onde será
perfurado o poço;
erosão provocada pela destruição da vegetação;
agressões ao meio ambiente causadas pelos resíduos dos fluidos de
perfuração, fragmentos das rochas (cascalhos) perfuradas dispostos em
diques de perfuração e/ou percolação de contaminantes para lençóis
freáticos;
e contaminação dos lençóis freáticos e aqüíferos subterrâneos, causada
por perdas dos fluidos de perfuração para as formações geológicas durante
a perfuração.
Produtos da Perfuração de
Poços de Petróleo Cascalhos
Os fragmentos das rochas cortados pela broca (cascalhos) são
carreados pelo fluido de perfuração até as peneiras vibratórias na
superfície, onde são separados do fluido e descartados em um dique.
Por não haver uma remoção total do fluido impregnado nos cascalhos,
estes podem conter contaminantes, tais como:
a) Metais pesados;
b) Alta salinidade, uma vez que os fluidos, em sua maioria têm sais em
sua composição, cujo objetivo é o de minimizar o inchamento das
formações argilosas perfuradas, promovendo a estabilidade do poço;
Produtos da Perfuração de
Poços de Petróleo c) Óleos e graxas;
d) Elementos que causam Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO);
e) Elementos que causam Demanda Química de Oxigênio (DQO);
f) Elementos que causam alcalinidade.
Metais Pesados
Principal risco para o meio ambiente: associado a metais pesados
está em suas formas solúveis em água ou trocáveis.
Essas formas, entretanto, estão presentes em quantidade mínimas
nos rejeitos sólidos da perfuração.
Produtos da Perfuração de
Poços de Petróleo Sais Solúveis
Sais solúveis, como cloreto de sódio e cloreto de potássio, fazem
parte da composição básica dos fluidos de perfuração de poços de
petróleo.
A disposição desses sais no solo, dissolvidos nos resíduos da
perfuração, pode trazer conseqüências graves ao meio ambiente.
Produtos da Perfuração de
Poços de Petróleo A concentração excessiva de sal solúvel no solo aumenta o potencial
osmótico, que é a causa principal do dano e morte das plantas.
O potencial osmótico é a força com que os constituintes dissolvidos
tentam reter as moléculas de água, ou seja, o sal no solo compete com
as plantas pelas moléculas de água.
Excesso de sal no solo faz com que as plantas tenham,
prematuramente, stress por secura, mesmo que quantidades
substanciais de água estejam disponíveis.
Além disso, a lixiviação desse sal (por exemplo, pela chuva) pode vir a
transportá-lo até lençóis de água doce subterrâneos, alterando a
qualidade dessas águas.
Produtos da Perfuração de
Poços de Petróleo Hidrocarbonetos
Quando derramados na superfície, penetram a diferentes
profundidades, dependendo do tipo de solo.
Devido à baixa permeabilidade dos solos argilosos, os
hidrocarbonetos não penetram tão profundamente nestes solos, como o
fazem em solos arenosos.
Alteração da qualidade de água
e do sedimento
Esgotos sanitários tratados, águas oleosas provenientes do
sistema de drenagem, resíduos alimentares triturados podem
resultar em:
alteração das características físico-químicas da água,
contaminação pelos produtos químicos presentes na composição do
fluido,
diminuição do oxigênio dissolvido e
diminuição da incidência de raios solares.
Alteração da qualidade do ar
Operação da sonda de perfuração e das embarcações de apoio
resultam na:
emissão atmosférica de uma quantidade de poluentes (incluindo CO2,
CO, hidrocarbonetos, SO2, fuligem e óxidos de nitrogênio) associados à
queima de gás no teste de formação e à combustão do óleo diesel usado
na geração de energia para o funcionamento das embarcações.
Disposição dos Rejeitos da
Perfuração
Durante a perfuração do poço, os resíduos são armazenados em
diques.
Além dos cascalhos, os diques recebem também os efluentes
líquidos oriundos das operações (restos de lama, água contaminada na
área operacional da sonda, restos de cimento oriundos das
cimentações).
Diques de perfuração devem ser impermeabilizados para garantir que
não ocorra a percolação de contaminantes que venham a ser neles
depositados durante a perfuração.
Com o término dos trabalhos de perfuração, esses rejeitos devem
receber uma disposição adequada, a fim de minimizar a agressão ao
meio ambiente.
Técnicas de Disposição de
Rejeito Várias técnicas de disposição dos rejeitos (cascalhos) são
empregadas pelas empresas que operam com perfuração de
poços de petróleo, visando minimizar o impacto gerado pelos
mesmos ao meio ambiente e à saúde pública.
Estas técnicas podem ser divididas em três grupos de
métodos:
físicos,
químicos e
bio-químicos e termo-químicos.
Métodos Físicos
Nestes métodos, os cascalhos são dispostos sem haver a
influência de processos químicos ou térmicos.
Somente são levados em conta a técnica e o local onde serão
dispostos.
Em uma das técnicas é avaliada a condição de se reduzir a
quantidade de resíduos gerados no ato da perfuração dos
poços.
Métodos Físicos Impermeabilização de Diques de Perfuração
Nos processos de perfuração, os cascalhos após serem separados
do fluido de perfuração, são deslocados para um dique, onde
permanecem com os rejeitos líquidos até o final da perfuração.
Estes resíduos dependendo do tipo de fluido de perfuração utilizado,
podem conter produtos tóxicos.
Sem uma proteção adequada, estes rejeitos que possuem produtos
químicos, metais pesados e sais, com o tempo podem percolar através
da formação, atingindo o lençol freático.
Métodos Físicos
A técnica da impermeabilização consiste em forrar os diques com
uma manta de polietileno de alta densidade (PEAD), com espessura
entre 0,8 e 1,0 mm, antes do início das operações de perfuração.
Esta é a técnica empregada atualmente pela Petrobrás na perfuração
de poços terrestres de petróleo na Bahia.
Métodos Físicos
Após o final dos trabalhos de perfuração é feita a remoção da parte
líquida desses resíduos enviando-a para tratamento em estações, e os
cascalhos são aterrados com a parte pastosa dos rejeitos no próprio local.
Neste caso, poços de monitoramento ao redor do dique devem ser
construídos com a finalidade de se verificar periodicamente o
comportamento de uma possível infiltração no solo, ao redor do dique
aterrado.
Métodos Físicos
Vantagens:
a) Baixo custo: aproximadamente US$ 7.50/m3 de cascalhos;
b) Rápida instalação da manta de polietileno de alta densidade:máximo
de 2 dias, para diques com área de 450 m2;
c) Rejeitos sólidos do poço (cascalhos) são jogados diretamente no
dique, dispensando remoção e transporte;
d) Dique é aterrado com os cascalhos, sendo removida somente a parte
líquida.
Métodos Físicos
Desvantagens
a) Possibilidade de contaminação do subsolo, caso haja problemas com
a manta;
b) Necessidade de acompanhamento através de poços de
monitoramento construídos próximos ao dique;
c) Não há recuperação, reciclagem ou reuso dos contaminantes ou
cascalhos.
Métodos Físicos
Injeção de cascalhos em poços por fraturamento de formações
É uma tecnologia desenvolvida pela indústria do petróleo para descarte
de resíduos líquidos e sólidos, tratados ou não, em formações geológicas
situadas abaixo dos aqüíferos de água potável, de tal maneira que os
líquidos e sólidos injetados não entram em contato com estes mananciais
ou recursos minerais, seja por meios naturais ou por processos induzidos
pela injeção.
Normalmente são utilizadas formações rochosas permeáveis com
centenas de metros de profundidade em bacias geológicas confinadas
por camadas impermeáveis e não fraturáveis.
Métodos Físicos
A escolha das formações que irão armazenar estes cascalhos é um
cuidado a ser tomado, pois a geometria e dimensão das fraturas são a
chave para minimizar riscos ambientais associados com estas
operações.
Tais formações deverão possuir boa permeabilidade e porosidade e
possuir uma pressão de formação baixa para suportar o volume a ser
injetado.
Por isso é um método com aplicação limitada .
Métodos Físicos
Tipos de formação para a injeção
• Os cascalhos podem ser injetados em vários tipos de Formação, mas
dois tipos são usados preferencialmente: folhelhos com cobertura de
arenito ou arenitos inconsolidados limitados por formações de folhelhos.
• Os arenitos são normalmente bem porosos e têm pouca coesão entre
suas partículas. Nesses casos, o processo de injeção pode resultar em
uma fratura distinta ou em uma área de mistura de areia desagregada e
cascalhos. Esse tipo de formação favorece a injeção contínua.
• Já no caso dos folhelhos, a tendência é de formação de fraturas de
menor comprimento, às vezes com bifurcações. Aqui, o uso das
injeções periódicas tem maior eficiência .
Métodos Físicos
Preparo da Pasta
• Os cascalhos retirados do poço perfurado, após passarem pela
peneira de separação de sólidos e líquidos, são transportados para
uma unidade trituradora, onde são triturados de forma a atingirem um
tamanho adequado e uniforme (cerca de 0,5 a 1,0 mm de diâmetro).
•A seguir, são misturados a um líquido (lama ou água) que lhe conferirá
propriedades reológicas adequadas para manter a fluidez e a
manutenção dos resíduos em suspensão durante a operação de
injeção.
Métodos Físicos Monitoramento
• O acompanhamento da operação de injeção durante e após sua
conclusão poderá fornecer dados importantes quanto à eficácia do
processo.
• Através de perfilagem do poço de injeção, monitoramento sísmico
(com o uso de sensores em várias profundidades em poços de
monitoramento e um sistema receptor e analisador na superfície),
poços de monitoramento laterais e outros, é possível analisar-se a
extensão das fraturas e o comportamento dos líquidos usados na pasta
injetada.
Métodos Físicos
Vantagens;
a) Eliminação dos diques após concluídos os trabalhos de perfuração;
b) Disposição efetiva e final de rejeitos sólidos e líquidos dos diques em
reservatórios que não requerem tratamento prévio de
impermeabilização;
c) Não há necessidade de área na superfície para a disposição dos
cascalhos;
d) Baixo custo operacional: US$ 10.00/m3 de rejeitos injetados.
Métodos Físicos Desvantagens
a) Necessidade de análise prévia das formações a serem usadas como
reservatório dos rejeitos quanto à sua capacidade de receber os
materiais e quanto a seu isolamento de aqüíferos;
b) Disponibilidade de poços para efetuar a injeção;
c) Necessidade de preparo prévio dos rejeitos sólidos (redução do
tamanho dos grãos);
d) Necessidade de transporte dos rejeitos até o local de injeção;
e) Disponibilidade de unidade de bombeio para efetuar a injeção;
f) Necessidade de monitoramento da injeção e do comportamento do
poço após a injeção quanto a possíveis canalizações das fraturas para
formações permeáveis;
g) Restrições impostas pela legislação local.
Métodos Físicos
Aterro com diluição
Técnica de disposição dos rejeitos sólidos na qual utiliza-se solo sem
contaminação, misturado aos resíduos sólidos contaminados, para
reduzir a concentração desses contaminantes a níveis aceitáveis.
Essa mistura é então enterrada em trincheiras tendo pelo menos 1,5
metros de solo não contaminado cobrindo-a.
A diluição e a alteração química são os processos utilizados para
redução dos níveis agressivos dos contaminantes.
Métodos Físicos
A biodegradação é reduzida, devido à criação de um ambiente com
grande deficiência de oxigênio, elemento fundamental à atividade das
bactérias aeróbicas.
Por isso essa técnica não deve ser aplicada a cargas de
hidrocarbonetos no resíduo maiores que 3% em peso, antes do enterro.
Para essa técnica os limites para carga de sal são menos estritos e a
área necessária para tratamento menor.
Métodos Físicos
Tem grande aplicação para terras agriculturáveis, uma vez que as
raízes não penetrarão as áreas remediadas, pois, como foi mencionado
anteriormente,haverá uma camada de solo de 1,5 metros de solo não
contaminado na superfície.
A profundidade do lençol freático para a aplicação dessa tecnologia é
crítica e deve ser pelo menos 6 metros abaixo da superfície do solo.
O fundo da trincheira deve estar 1,5 metros acima da água
subterrânea e o topo da mistura do resíduo pelo menos 1,5 metros
abaixo da superfície do solo. Nestes termos a trincheira deve ser
cavada com uma espessura mínima de cerca de 3 metros.
Métodos Físicos
Vantagens
a) Necessidade de área reduzida para a disposição dos rejeitos;
b) Possibilidade de uso do próprio dique de perfuração para a
confecção das valas;
c) Baixo custo de implementação dessa técnica: US$ 11.00/m3;
d) Devido à profundidade das valas com os rejeitos (topo das valas a
1,5 metro abaixo da superfície), não há contato dos contaminantes com
as raízes das plantas ali colocadas;
e) Monitoramento posterior desnecessário.
Métodos Físicos
Desvantagens
a) Necessidade que o lençol freático esteja a pelo menos 6 metros de
profundidade;
b) Carga de hidrocarbonetos na mistura solo/rejeitos contaminados
deve ser inferior a 3% em peso, uma vez que a biodegradação é
reduzida em função da ambiente anóxico criado após o enterro da
mistura;
c) Não há recuperação, reciclagem ou reuso dos contaminantes ou
cascalhos.
Métodos Químico e
Bio-químicos Micro encapsulamento
A técnica resume-se a dois estágios:
Primeiro: consiste na aplicação de um emulsificante, que vai separar
o hidrocarboneto em gotículas menores que 10 microns.
Segundo: é feita uma aplicação de um silicato alcalino ao óleo
emulsificado. Uma reação instantânea tipo ácido-base ocorrerá
produzindo uma cápsula de sílica inerte ao redor das micro-gotas de
óleo.
Métodos Químico e
Bio-químicos Vantagens
a) Permite a imobilização de rejeitos com qualquer tipo e quantidade de
contaminantes;
b) Possibilidade de reutilização em sub-base de estradas e cobertura
de aterros sanitários.
Desvantagens
a) Alto custo operacional: US$ 112.00/m3;
b) Necessidade de transporte até o local da reutilização;
c) Existem dúvidas sobre os efeito da lixiviação a longo prazo (tempo
superior a 50 anos).
Métodos Químico e
Bio-químicos Fazenda de Lodos
Os hidrocarbonetos presentes nos fluidos de perfuração à base
de óleo podem ser biodegradados em H2O e CO2 por intermédio
de processos biológicos naturais, sendo a técnica da Fazenda
de Lodos uma das mais utilizadas para tratamento de resíduos
oleosos e, portanto, aplicável aos cascalhos impregnados com
fluidos de perfuração à base de óleo.
Métodos Químico e
Bio-químicos A técnica da Fazenda de Lodos consiste em espalhar os cascalhos
sobre o solo em camadas de até 90 cm, estimulando a atividade micro-
bacteriana aeróbica através da aeração e/ou adição de minerais,
nutrientes e controle da umidade.
As bactérias requerem uma fonte de carbono para o crescimento
celular que é fornecido pelo poluente.
Necessita também de nitrogênio e fósforo para o desenvolvimento
assim como de um agente oxidante que funcione como receptor de
elétrons.
Métodos Químico e
Bio-químicos
Para aumentar a população de bactérias e proporcionar nutrientes
complementares, adiciona-se “in loco” solo enriquecido com culturas de
microorganismos e esterco animal de galinha ou gado.
As bactérias heterotróficas, por utilizarem os constituintes dos
hidrocarbonetos como fonte de carbono, e as aeróbicas, que
consomem oxigênio para obter energia, são as de maior importância
neste processo de degradação.
Métodos Químico e
Bio-químicos Quanto mais pesado for o derivado, isto é, quanto menores frações
voláteis possuir, mais eficaz será o processo de biodegradação.
Derivados leves e portanto mais voláteis como a gasolina, tendem a
evaporar durante a etapa de aeração, que é feita por intermédio da
aragem dos resíduos e solo.
Isto pode levar à necessidade de controlar a emissão de compostos
orgânicos voláteis durante o processo através de dispositivos
adicionais.
Métodos Químico e
Bio-químicos A eficiência da Fazenda de Lodos depende ainda de outros fatores
tais como:
• Características do solo: a permeabilidade, o teor de umidade, o peso específico
e o grau de compactação devem ser observados na escolha do terreno. Solos
argilosos devem ser evitados por serem de difícil aeração e por reterem água;
•Natureza do poluente: derivados leves como a gasolina, nos quais o
mecanismo de volatilização prevalece sobre o de biodegradação, podem
encarecer o processo pela necessidade de adoção de dispositivos de controle
da emissão de compostos orgânicos voláteis durante a aplicação da técnica;
Métodos Químico e
Bio-químicos
• Condições climáticas: sendo as instalações típicas descobertas, ficam
expostas à chuva, ventos e variação de temperatura, tornando o controle da
umidade um fator extremamente importante para manter a integridade física e
biológica do processo;
• Lixiviação do solo: as chuvas podem ainda causar a lixiviação de
contaminantes até os aqüíferos.
Métodos Químico e
Bio-químicos Vantagens:
a) Relativamente fácil de projetar e implementar;
b)Efetivo para constituintes orgânicos com baixas taxas de
biodegradação;
c) Baixo custo operacional: média de US$ 45.00/m3 de material a ser
tratado;
d) Tempo de tratamento biológico curto: de 6 meses a 2 anos, sob
condições controladas.
Métodos Químico e
Bio-químicos Desvantagens:
a)Constituintes voláteis tendem a evaporar antes da biodegradação,
poluindo a atmosfera;
b) Requer extensas áreas;
c) Pode não ser eficaz caso haja alta concentração de metais pesados
nos hidrocarbonetos a serem tratados (> 2.500 ppm), o que inibe o
desenvolvimento dos microorganismos;
d) Pode não ser eficiente para cascalhos com altas concentrações de
hidrocarbonetos (> 50.000 ppm);
e) Necessidade de controle da umidade em função da possibilidade de
lixiviação dos contaminantes antes da biodegradação.
Métodos Termo -Químicos
Nesses métodos são empregadas técnicas onde os cascalhos
são aquecidos para a extração dos contaminantes.
Após aquecidos, os contaminantes são capturados e tratados e
os cascalhos podem, então, ser reciclados, por exemplo, na
pavimentação de estradas.
Métodos Termo -Químicos
Extração com CO2 supercrítico
O tratamento de cascalhos impregnados de hidrocarbonetos através da
remoção pelo CO2 Supercrítico (CO2SC), embora em fase experimental,
constitui-se no maior avanço tecnológico nesta área nos últimos
tempos, e é possível que o desenvolvimento desta técnica torne-a
competitiva com outras técnicas em uso.
Métodos Termo -Químicos
Fluido supercrítico é qualquer fluido que esteja a uma temperatura
acima da sua temperatura crítica e da sua pressão crítica.
Na zona supercrítica, as propriedades físico-químicas de um fluido
assumem valores intermediários relativos aos estados líquido e gasoso.
Isto proporciona aos solventes supercríticos características tais como
a capacidade de solubilização e densidade próximas à de um líquido e
as de transporte como alta difusividade e baixa viscosidade
semelhantes às de um gás.
Métodos Termo -Químicos
A extração supercrítica consiste em comprimir e aquecer o agente
extratante até o estado supercrítico, no qual este consegue solubilizar
rapidamente uma substância ou família de substâncias presentes numa
mistura.
O material solubilizado é levado a um setor de separação, onde por
redução de pressão e/ou de temperatura, reduz-se o poder de
solubilização do fluido supercrítico, o que permite a fácil separação
soluto / solvente.
Métodos Termo -Químicos
Vantagens
a) A extração é eficiente para diversos fluidos à base de óleo
associados a vários tipos de cascalhos;
b) Com a adição de co-surfactantes as propriedades do CO2SC podem
ser estendidas a compostos formados por moléculas polares (sais);
c) As condições de utilização, 35º C e 100 bar (cerca de 1450 psi de
pressão), são alcançadas sem maiores problemas;
d) Não há alteração na composição do óleo recuperado, assim como na
dos ésteres utilizados em fluidos de perfuração sintéticos, permitindo
reutilização sem tratamento adicional;
Métodos Termo -Químicos
e) Relação entre a massa CO2 circulante e a massa de cascalhos a
serem tratados é igual a 1 (relação 1 : 1);
f) Reutilização do CO2 no processo, sem emissão de poluentes para a
atmosfera (sistema fechado);
g) Possibilidade de reuso dos cascalhos na indústria da construção civil
(tijolos e pré-moldados);
h) Baixo custo operacional: US$ 24.00/m3;
i) Pequena área para implantação da unidade (cerca de 100 m2).
Métodos Termo -Químicos
Desvantagens
a) A presença de água nos cascalhos acima de 30% afetará a eficiência
do processo negativamente. Para que isto seja evitado é necessário o
funcionamento adequado do sistema de separação de sólidos da
sonda;
b) As unidades experimentais trabalham pelo princípio de batelada.
Para adequação ao nível industrial, necessita-se da associação de
inúmeras pequenas células de extração para que o funcionamento se
assemelhe ao de um processo contínuo;
Métodos Termo -Químicos
c) Alto custo de implantação do projeto;
d) Necessidade de transporte dos cascalhos até a unidade de
tratamento;
e) Necessidade de se transportar os cascalhos tratados até o ponto de
destinação final, bem como transportar o óleo recuperado até o ponto
de reutilização.
Métodos Termo -Químicos
Desorção Térmica Indireta
Buscando alternativas para a disposição dos cascalhos, a
indústria do petróleo tem desenvolvido novas técnicas de
descontaminação desses rejeitos sólidos tais como as plantas
de desorção térmica indireta.
Métodos Termo -Químicos
Dependendo do local onde se vá efetivar a disposição final
dos cascalhos, as plantas de desorção térmica são necessárias
em função de problemas, tais como:
Necessidade de se dispor de formações adequadas para re-injeção
de cascalhos;
Tempo relativamente longo para biodegradação e necessidade de
extensas áreas para o uso da técnica da fazenda de lodo;
Incertezas sobre o resultado de lixiviação, com o decorrer dos anos,
sofrida por material contaminado encapsulado com complexos argilo-
minerais.
Métodos Termo -Químicos
A técnica de desorção térmica indireta é um processo de
separação térmica em dois estágios:
Primeiro estágio: é feita uma aplicação de calor de forma indireta em
uma câmara contendo os resíduos contaminados por óleo. Quando a
temperatura na câmara atinge o ponto de evaporação dos
hidrocarbonetos há a volatilização dos mesmos separando-os dos
cascalhos.
Métodos Termo -Químicos
Segundo estágio: inicialmente a fase gasosa é filtrada para remoção
de partículas ultrafinas, que serão incorporadas posteriormente aos
cascalhos processados.
A seguir a fase gasosa é direcionada para um compartimento onde é
condensada e passa por um separador de óleo e água.
O óleo recuperado é reutilizado no processo como fonte de energia ou
reciclado na confecção de fluidos de perfuração.
A água é reutilizada no arrefecimento do sistema.
Métodos Termo -Químicos
Vantagens
a) Permite a recuperação do hidrocarboneto e seu reuso;
b) Possibilita a reciclagem da água ou sua reutilização no processo;
c) Baixo custo operacional: US$ 24.00/m3;
d) Possibilidade de utilização dos cascalhos tratados em pavimentação
de estradas ou na indústria cimenteira;
e) Pequena área para implantação da unidade (cerca de 900 m2).
Métodos Termo -Químicos
Desvantagens:
a) Utilização de equipamento tipo “fim de tubo”(filtro de manga);
b) Emissão de particulados, NOx e SOx devido à combustão de gás ou
óleo no processo;
c) Pode alterar a composição dos hidrocarbonetos recuperados;
d) Alto custo de implantação do projeto;
e)Necessidade de transporte dos cascalhos até a unidade de
tratamento;
f)Necessidade de transportar os cascalhos tratados até o ponto de
destinação final.
Métodos Termo -Químicos
Incineração
Técnica na qual o cascalho é aquecido a alta temperatura em um
incinerador, a céu aberto.
Apesar do uso de filtros para gases, a incineração não é empregada
atualmente em função do grau de toxicidade dos gases gerados na
queima dos contaminantes existentes no cascalho e das restrições
severas impostas pelos órgãos ambientais.
TERMO DE REFERÊNCIA PARA
ELABORAÇÃO DO RELATÓRIO DE
CONTROLE AMBIENTAL – RCA, PARA A
ATIVIDADE DE PERFURAÇÃO MARÍTIMA