REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/ch10202511060526
Micael do Espírito Santo Leite1
Anna Luiza Gonçalves Mendes2
Orientador – Eduardo Coelho3
Resumo
Este trabalho apresenta uma revisão baseada na análise de livros e artigos sobre a produção do petróleo, investigando os processos geológicos que levam à criação de hidrocarbonetos. O petróleo se forma a partir da decomposição de matéria orgânica, principalmente plâncton e algas, que se acumula em sedimentos no fundo de oceanos e lagos. O material orgânico é submetido a altas pressões e temperaturas ao longo de milhões de anos, resultando em reações químicas com sua transformação em petróleo e gás natural. No âmbito da extração offshore, é apresentada uma complexa variedade de tecnologias nos processos de localização das bacias sedimentares com potenciais volumétricos rentáveis, dados que permitem compreender os métodos de perfuração, elevação de hidrocarbonetos e controle após a estabilidade das bases. Além disso, são examinados pontos relevantes sobre o preço do barril de petróleo, sua volatilidade e os fatores que influenciam sua flutuação, como oferta e demanda, conflitos geopolíticos e qualidade do petróleo fundamentada em petróleos marcadores. Historicamente, o preço do petróleo tem um impacto significativo na economia global, afetando desde a inflação até os custos de transporte.
Palavras-chave: Petróleo; Offshore; Tecnologia; Economia.
1. Introdução
O início da busca por petróleo tem origem nos Estados Unidos, especificamente na década de 1850: à princípio o então denominado “óleo de carbono” ou “óleo de pedra” era empregado para fins medicinais. Motivado por um instinto empreendedor, um grupo de três norte-americanos decidiu investir na ideia de explorar petróleo com o intuito de utilizá-lo para iluminação de cidades e, secundariamente, como produto lubrificante. Com o desenvolvimento de pesquisas sobre o achado, a Universidade de Yale, em 1855, apresentou os primeiros resultados que demonstravam o altíssimo potencial da comercialização de produtos destilados a partir do petróleo, que até então eram pouco conhecidos. Na perspectiva histórica, há relatos de contato com o petróleo desde 3000 a.C., na Mesopotâmia (Oriente Médio): o óleo aparecia na superfície espontaneamente por meio de rachaduras e era utilizado como material de construção (SANTOS, 2012). No passado, poços eram cavados à mão para se extrair petróleo para produção de querosene. Em 1856, inspirados nas máquinas perfuradoras para extração de sal empregadas na China, iniciou-se nos Estados Unidos da América – EUA a perfuração do solo com equipamentos adequados e mais dinâmicos (SANTOS, 2012).
A atividade Upstream, período de início dos projetos de extração do petróleo, se iniciou no ano de 1859 na Pensilvânia – EUA. Naquele momento, a extração ocorria no continente, ou seja, em terra, processo denominado por onshore. Iniciou-se a prospecção e perfuração de bacias terrestres através de bases fixas com equipamentos rudimentares, sendo considerada a atividade petroleira mais tradicional. Especialistas da indústria petrolífera consideram que, no final de 1940, as primeiras explorações offshore economicamente viáveis ocorreram no Golfo do México, no estado americano da Louisiana, em 1947, e no Mar Cáspio, na antiga União Soviética, em 1949. A partir daí, surgiu o processo de extração offshore, representado por plataformas fixas com menor alcance de profundidade e por plataformas submersíveis utilizadas em águas profundas.
Em tempos de grandes avanços tecnológicos o setor de energia se posiciona como base para o desenvolvimento global. A indústria de petróleo e gás natural é pioneira na matriz energética mundial há muitos anos. Esses produtos são considerados commodities valiosas no setor de geração de energia devido ao seu potencial energético, sendo responsáveis por articular um conjunto amplo de agentes econômicos quando se considera todos os elos da cadeia de fornecedores e consumidores finais. A Figura 1 apresenta o consumo mundial de energia por fonte para o período de 1965 a 2023, sendo evidenciado, através do tamanho da área ocupada na figura por cada uma das fontes de energia, que desde 1965 o papel do petróleo na matriz energética mundial é de protagonismo.
Figura 1: Consumo de energia por fonte no mundo, de 1965 a 2023
Fonte: (ENERGY INSTITUTE, 2024)
Com base nos dados do Oil Market Report de maio de 2025 da IEA, a previsão da oferta de petróleo para 2025 foi atualizada para 104,6 milhões de barris por dia (MM-bbl/d). Esse volume representa um aumento projetado de aproximadamente 1,6 milhões de bbl/d em relação à oferta de 2024, estimada em 102,9 MM-bbl/d. Quando comparado às projeções dos últimos cinco anos, observa-se um crescimento acumulado de cerca de 4,2 MM-bbl/d em relação ao volume de 2019 (100,4 MM-bbl/d), evidenciando a recuperação gradual após a forte retração registrada em 2020. A Figura 2 apresenta a evolução da oferta global de petróleo entre 2019 e a estimativa para 2025, destacando as variações anuais e a tendência de expansão recente (IEA, 2025). IEA – Oil Market Report, May 2025. Paris: International Energy Agency, 2025. Disponível em: https://www.iea.org/reports/oil-market-report-may-2025
Figura 2: Variação da oferta global de petróleo (2019-2025)
Fonte: (“IEA – Oil Market Report, May 2025”, 2025).
Apesar de existir atualmente uma crescente demanda por biocombustíveis e outras fontes de energia alternativa, o petróleo ainda representa uma importante matriz energética global, existindo ainda previsão de manutenção da demanda por este produto nos próximos anos. Este trabalho apresenta um estudo de revisão sobre o processo de extração do petróleo, abrangendo as principais características e peculiaridades do setor petrolífero.
2. Metodologia
O presente estudo consistiu em uma revisão sistemática da literatura sobre o processo de extração de petróleo, abordando técnicas convencionais e não convencionais, tecnologias de perfuração, produção e elevação artificial, bem como aspectos econômicos e ambientais do setor. A metodologia adotada buscou assegurar rigor científico, transparência e reprodutibilidade, por meio de critérios de seleção e análise previamente definidos.
A busca por literatura científica foi realizada entre janeiro e março de 2025, utilizando bases de dados de referência nacional e internacional, como Google Acadêmico, Scopus, Web of Science e ScienceDirect. O Google Acadêmico permitiu acesso amplo a artigos, livros e relatórios técnicos; a Scopus forneceu informações sobre artigos revisados por pares, citações e impacto; a Web of Science possibilitou acesso a periódicos de alto impacto e indexação internacional; e a ScienceDirect disponibilizou publicações completas em engenharia, geociências e energia.
A pesquisa empregou palavras-chave em português e inglês, combinadas com operadores booleanos para refinar os resultados. Entre os termos mais relevantes destacam-se: “extração de petróleo”, “produção de petróleo”, “exploração onshore”, “exploração offshore”, “shale oil”, “tight oil”, “oil sands”, “tecnologias de perfuração de petróleo” e “reservatórios de hidrocarbonetos”. O operador AND foi utilizado para associar conceitos, enquanto OR incluiu sinônimos e termos correlatos.
Os critérios de inclusão garantiram a relevância e qualidade das fontes, considerando publicações de 2010 a 2025, em português e inglês, revisadas por pares, livros acadêmicos, relatórios técnicos e normativas de órgãos reconhecidos, como a Agência Internacional de Energia (IEA), o Instituto Mexicano do Petróleo (IMP) e a Petrobras. A relevância das publicações foi priorizada, considerando trabalhos amplamente citados e publicados em periódicos especializados em petróleo, geologia, engenharia de petróleo e energias.
Foram excluídos estudos não revisados por pares, materiais duplicados ou redundantes, publicações incompletas ou de acesso restrito e trabalhos que não abordassem diretamente métodos de extração, tecnologias ou caracterização de reservatórios.
O processo de seleção seguiu três etapas estruturadas: levantamento inicial de publicações relevantes por meio de busca com palavras-chave e filtros de período e idioma; triagem de títulos e resumos para remover trabalhos fora do escopo; e análise integral dos textos selecionados, com extração de informações técnicas e econômicas sobre exploração, produção e tecnologias aplicadas. O diagrama de fluxo do processo seguiu o modelo PRISMA adaptado para revisão narrativa, contemplando identificação, triagem, elegibilidade e inclusão final.
Inicialmente, foram identificados 243 artigos e relatórios. Após aplicação dos critérios de inclusão e exclusão, 78 fontes foram selecionadas para análise detalhada, sendo 52 artigos científicos revisados por pares, 12 livros e capítulos acadêmicos e 14 relatórios técnicos e normativas.
Os dados extraídos foram organizados de forma temática e integrada, permitindo análise crítica dos seguintes aspectos: histórico e evolução da indústria petrolífera; características do petróleo e indicadores de produção mundial; formação de reservatórios e armadilhas geológicas; métodos convencionais e não convencionais de exploração; tecnologias aplicadas na perfuração, elevação artificial e produção; e aspectos econômicos, regulatórios e ambientais. Essa abordagem garantiu uma revisão abrangente e sistemática, refletindo o estado da arte sobre o processo de extração de petróleo.
3. Resultados
3.1. Características do petróleo e indicadores de produção mundial
Do ponto de vista econômico, o petróleo é caracterizado pela homogeneidade de produto, mas, na prática não existe uma corrente de petróleo exatamente igual à outra. Uma corrente é uma mistura específica de hidrocarbonetos, produzida a partir de um determinado reservatório. Com isso, devido a relevância do setor no cenário mundial, foram criadas convenções que classificam os produtos conforme suas características principais, ficando conhecidos como petróleos marcadores. Existe mais de um tipo de petróleo marcador. Os mais conhecidos são WTI (EUA), Brent (Mar do Norte) e o Dubai (Golfo Pérsico). Eles servem de referência de qualidade e preço para os demais. Assim, os tipos com qualidade inferior são vendidos com algum desconto em relação ao preço do petróleo marcador. Contudo, há multicritérios para os valores de mercado do petróleo e gás, não se restringindo apenas as suas características. A relação de oferta e demanda de óleo e o estabelecimento de metas de produção – OPEP, também são fatores intrínsecos para definição de margens do mercado econômico. Tal oscilação no preço do barril de petróleo induz as indústrias a reduzirem custos de atividades de exploração e produção, favorecendo a busca por projetos mais competitivos em com melhor custo-benefício (VIEGAS, 2019). A Figura 3 apresenta um indicador de custo do óleo bruto nos EUA no período compreendido entre 1975 e 2020, sendo possível verificar oscilações de preços no decorrer dos anos, característica intrínseca a esse tipo de produto no mercado.
Figura 3: Preço médio do barril de óleo bruto nos Estados Unidos, de 1975 a 2020
Fonte: (SANTOS, 2012)
Com base em dados recentes sobre produção de petróleo, os dez países que mais produzem no mundo são Estados Unidos, Arábia Saudita, Rússia, Canadá, China, Iraque, Emirados Árabes Unidos, Brasil, Irã e Kuwait, em ordem decrescente (SANTOS, 2012). Cerca de 26% da produção mundial de petróleo são de regiões que integram o Oriente Médio. Esse grande volume de produção centralizado faz com que as relações político-econômicas da região exerçam grande influência sobre o preço das comodities em questão.
A Figura 4 apresenta dados do Instituto Brasileiro de Petróleo, Gás e Biocombustíveis, demonstrando a evolução do preço médio do barril de petróleo ao longo dos anos, revelando uma significante variação nos valores.
Figura 4: Evolução do preço médio e projeções 2022-2025
Fonte: (INSTITUTO BRASILEIRO DO PETRÓLEO E GÁS, 2024).
3.2. Processos de formação de reservatórios de petróleo
O petróleo tem origem na matéria orgânica proveniente de microrganismos e algas que compõem o fitoplâncton. Para que esse material não sofra oxidação, é necessário que sua deposição ocorra em ambientes de baixa permeabilidade, capazes de restringir a circulação de água e preservar a matéria orgânica ao longo do tempo. Ele também pode ser formado a partir de vegetais superiores, embora sua preservação torne-se mais difícil devido ao meio oxidante em que vivem. A interação entre matéria orgânica, sedimentos e condições termoquímicas apropriadas é fundamental para a definição do tipo de hidrocarboneto gerado, que varia de acordo com matéria orgânica original e a intensidade do processo térmico. Em condições adequadas, é gerado o hidrocarboneto líquido e a matéria vegetal lenhosa gera o hidrocarboneto gasoso (MATTAVELLI; PIERI; GROPPI, 1993).
Após a incorporação da matéria orgânica ao sedimento, ocorre o aumento de carga sedimentar e de temperatura. Com isso, começa a se delinear um processo constituído por diferentes estágios de evolução. Diagênese é um processo que ocorre em baixas temperaturas, até 65°C, onde predomina a atividade bacteriana que provoca a reorganização celular e transforma a matéria orgânica em querogênio. O produto gerado é o metano bioquímico ou biogênico (VOLKOVA; GURA; AKSENOV, 2021). Com o aumento de temperatura, até 165°C, ocorre a quebra das moléculas de querogênio, resultando na formação de hidrocarbonetos líquidos e gasosos – esse processo é conhecido como catagênese. Caso o processo continue e alcance temperatura de 210°C, pode ocorrer a metagênese, transformação de hidrocarbonetos líquidos em gás leve. Atingindo temperaturas superiores a 210°C pode ocorrer a degradação do hidrocarboneto gerado, transformando-se em grafite, gás carbônico e algum resíduo de gás metano – esse processo é conhecido como metamorfismo. Logo, o processo de transformação de petróleo pode ser entendido como o resultado da captação da energia solar, através da fotossíntese, e transformação da matéria orgânica com a contribuição do fluxo de calor oriundo do interior da Terra (ABDULREDHA; SITI ASLINA; LUQMAN, 2020).
Para que seja formado um poço de petróleo é necessário a geração de hidrocarbonetos, em seguida sua migração e por fim, o fluxo precisa ser interrompido por uma armadilha geológica. A migração do petróleo, fenômeno amplamente discutido por especialistas da geologia, é aquele em que o petróleo se descola de uma rocha geradora até um reservatório, sendo essa rocha de baixa permeabilidade. Uma explicação para o descolamento é a expulsão da água das rochas geradoras que leva consigo hidrocarbonetos. Outra definição comumente utilizada, estaria na micro fraturação de rochas geradoras, que permitiria o fluxo do hidrocarboneto. A expulsão do hidrocarboneto da rocha geradora é conhecida como migração primária. No decorrer do percurso o fluxo de hidrocarboneto é interceptado por uma armadilha geológica, tal processo é conhecido como migração secundária (THOMAS, 2001).
Os reservatórios são rochas que podem ter qualquer origem ou natureza. Contudo, é necessário que apresentem espaços vazios em seu interior (porosidade), e que essas lacunas sejam intercaladas, conferindo-lhes a característica de permeabilidade. Os arenitos, calcarenitos e as demais rochas sedimentares dotadas de porosidade intergranular permeáveis, podem constituir rochas-reservatório (TENG, 1982; BAKHSHI et al., 2018). Rochas como folhelhos e alguns carbonatos podem constituir reservatórios quando porosos e impermeáveis, sendo naturalmente fraturados (DOTT, 1964; BAKHSHI et al., 2018). As rochas-reservatório são formadas de grãos interligados por um material denominado cimento. Entre os grãos há um material muito fino denominado matriz (OKERE; SHENG, 2023).
Após as condições de geração e migração serem atendidas, existe a necessidade de que uma barreira obstrua o fluxo de hidrocarbonetos. Essa barreira é formada pela rocha selante, que tem como característica a impermeabilidade e a plasticidade que capacita a rocha a manter sua condição selante mesmo sobre potenciais esforços que poderiam levar à sua deformação (TENG, 1982; SCHLUMBERGER, 2020). A eficiência dessas rochas não depende exclusivamente de sua espessura, mas também de toda sua extensão. A rochas folhelhos e evaporitos (sal) podem ser classificadas como excelentes para o atendimento da condição de selamento (DOTT, 1964; SCHLUMBERGER, 2020).
A existência de armadilhas é essencial para contenção da migração do petróleo e consequentemente geração do reservatório. As armadilhas são classificadas como estruturais, estratigráficas e mistas ou combinadas, embora, na prática, nem sempre seja simples essa individualização. Existe a predominância de armadilhas estruturais que por sua vez detêm os maiores volumes de petróleo. Adicionalmente, as falhas no solo dos oceanos possuem um papel importante no processo, pois nelas pode existir o contato entre rochas-reservatório e selante. Áreas anticlinais dobradas, afetadas pelo falhamento, abrangem grandes quantidades de petróleo, e nelas são encontrados os maiores campos da matriz do mundo (THOMAS, 2001).
3.3. Métodos de exploração
As explorações convencionais de petróleo são a onshore e a offshore. As não convencionais são o xisto, o petróleo pesado, as areias betuminosas e o tight oil. A diferença básica entre as explorações apresentadas é que nas não convencionais o petróleo encontrado normalmente possui alta viscosidade ou são encontrados em rochas pouco permeáveis, demandando um maior valor de investimento devido à necessidade de aplicação de tecnologias mais avançadas de extração (SZILÁGYI; SEBESTYÉN; TÓTH, 2020).
A exploração e produção de petróleo Onshore é a atividade mais tradicional do segmento, realizada a partir da prospecção e perfuração de poços com equipamentos rudimentares. Por ser realizada em terra é possível se utilizar tecnologias mais simples quando comparadas à offshore. Foi nesse ambiente exploratório que se iniciou a indústria do petróleo e onde foram desenvolvidas as principais técnicas. Grande parte dos princípios desenvolvidos nesse tipo de exploração é utilizada até hoje na exploração e produção em terra e nas atividades no mar (YANG et al., 2022). A exploração de petróleo e gás Offshore pode ocorrer tanto em águas rasas quanto em águas profundas, o que influencia no valor agregado ao investimento devido ao emprego de tecnologias específicas nas diferentes fases de perfuração. A exploração offshore ainda utiliza muitas técnicas desenvolvidas nas atividades onshore (ANJOS; SOMBRA; SPADINI, 2024).
Por sua vez, xisto ou shale são rochas com aspectos folheados oriundas de rochas argilosas, de onde supostamente se originam os hidrocarbonetos, cuja extração é através da hidro fraturação, empregada por meio da furação direcional. Normalmente, o gás metano é encontrado entre as fissuras da rocha e a técnica de extração mais utilizada é a injeção de água com areia e alguns produtos químicos, com o intuito de quebrar a rocha e liberar o gás. Já as areias betuminosas são impregnadas com betume, um hidrocarboneto de densidade e viscosidade altas. Este betume no seu estado natural não é capaz de fluir ao poço, pois se encontra misturado à argila (SOUSA et al., 2012; YU; MA, 2021).
O gás natural das camadas de carvão é difuso, heterogêneo e é determinado pelas características da rocha onde é encontrado. Sua extração é através das capas de carvão, que possuem alto teor de matéria orgânica sendo capaz de reter grande quantidade de gás. O gás compacto é um gás natural contido em rochas de baixa porosidade e permeabilidade. Sua extração é mais difícil e onerosa porque requer perfuração direcional dos poços e fraturamento hidráulico para a sua produção (VIEGAS, 2019).
3.4. Tecnologias aplicadas na extração de petróleo
O setor de Óleo e Gás (O&G) apresenta certa complexidade levando em consideração seus elementos constitutivos, sejam de natureza técnica, econômica ou institucional-regulatória. Segundo o estudo feito pela Indústria Mundial do Petróleo (IMP, 2022), a exploração desse recurso é realizada de forma estratégica devido à necessidade de um alto investimento em projetos para se obter um know-how de informações georreferenciadas para caracterização e mapeamento de poços com potencial volumétrico comercial.
Figura 5: Fluxograma de projeto de poço
Fonte: (ROCHA; DE AZEVEDO, 2009)
O valor agregado a um ponto de extração está diretamente ligado ao ambiente em que a base produtora se instala e à tecnologia aplicada. Isso se deve ao fato de que há uma variação do número de fases totais com características particulares para a perfuração de um poço, sendo essas relacionadas à profundidade do projeto e às adversidades que serão encontradas, como zonas de perda de circulação ou que apresentem pressões anormais. O número de fases também pode variar com a tecnologia aplicada na utilização de sondas, brocas, colunas de perfuração, fluidos de perfuração, revestimentos injetados e pelo gradiente da pressão de poros e pressão de fratura. Em geral, para cada fase são realizados os seguintes procedimentos: perfuração da fase, descida do revestimento e cimentação do poço (ROCHA; DE AZEVEDO, 2009).
A Geofísica é responsável pelo levantamento de grandes pacotes de dados na Indústria Petrolífera, tanto em terra (onshore) quanto em mar (offshore) e o seu processamento deve conter o mínimo de desvios possíveis (YU; MA, 2021). Neste contexto, o Machine Learning é um método de análise de dados que automatiza a construção de modelos analíticos, possibilitando, dentro do ramo geofísico, a utilização do método sísmico de reflexão, sendo uma técnica de prospecção que monitora mudanças temporais nos reservatórios de petróleo e gás. Isso permite aos operadores acompanhar a produção, otimizar a recuperação e tomar decisões mais precisas de perfuração e produção (LAALAM et al., 2022). O método sísmico de reflexão fornece alta definição das feições geológicas em subsuperfície propícias à acumulação de hidrocarbonetos, mais de 90% dos investimentos em prospecção são aplicados em sísmica de reflexão. Os produtos são, entre outros, imagens das estruturas e camadas geológicas em subsuperfície (THOMAS, 2001). As seções sísmicas produzidas revelam detalhes de estruturas geológicas em escalas que variam de dezenas de metros da camada de solo intemperizado até a litosfera como um todo. Os dados brutos são processados de modo a produzir uma seção sísmica que é uma imagem da estrutura geológica (KEAREY; BROOKS; HILL, 2009). A projeção de um levantamento sísmico varia de acordo com o seu propósito e pode ser 2D, 3D e 4D, conforme apresentados na Figura 6 e na Figura 7.
Figura 6: Exemplo de seção sísmica 2D
Fonte: (HAAKON, 2012)
Figura 7: Exemplo de seção sísmica 2D
Fonte: (ANCELME, 2015)
Outra técnica comumente utilizada é a imagem de subsuperfície por raios X que visar obter informações petrográficas, micro paleontológicas e de nano fósseis de forma detalhada, permitindo uma melhor compreensão da estrutura do subsolo e identificação de potenciais reservatórios (SALGADO et al., 2020).
Tecnologias de perfuração direcional têm proporcionado um aumento significativo na produtividade dos poços de petróleo em comparação com as técnicas tradicionais de perfuração vertical. Estas tecnologias permitem que os operadores dirijam as brocas em diferentes direções criando poços horizontais, multilaterais e com trajetórias complexas ao longo dos reservatórios, aumentando a eficiência e maximizando a produção de poços individuais. Outro aspecto relevante é a maximização da recuperação de reservatórios já existentes e permitido uma exploração mais ampla de campos petrolíferos em áreas de difícil acesso, como zonas urbanas e de proteção ambiental, além de possibilitar a perfuração em lâminas d’água cada vez mais profundas (MARQUES VIEIRA et al., 2023).
Os ROV (Remotely Operated Vehicles), em português Veículos Operados Remotamente, são utilizados para inspeção, manutenção e reparo de infraestrutura submarina, como oleodutos e plataformas de perfuração, reduzindo a necessidade de intervenção humana e melhorando a segurança. O equipamento associa um sistema de controle a um sistema mecânico: o último é constituído por um conjunto de corpos rígidos unidos por meio de articulações, já o primeiro é formado pela associação de um microcontrolador e transdutores. A Figura 8 ilustra um ROV típico da indústria petrolífera. Um cabo de comunicação carrega energia e sinais de controle para o veículo, assim como sinais de vídeo, medições, outros dados sensoriais e de posicionamento. Grande parte dos ROV possui braços manipuláveis para ajudar em operações submarinas em profundidades consideradas de risco para a vida humana (DALHATU et al., 2023).
Figura 8: Desenho geral do sistema de ROV
Fonte: (PEREIRA et al, 2023)
3.5. Produção Onshore
O projeto para construção de um poço de petróleo é dividido em váriás fases: estimativa de produção, construção, método de completação e equipamento de elevação artificial. A escolha da estratégia é fortemente influenciada pela curva de aprendizado e pelo retorno econômico estimado para o poço. Os geólogos são os profissionais responsáveis pela procura de possíveis poços com potencial volume de produção, utilizando equipamento como: gravímetro, magnetômetro, sniffers e sismólogos (MICHELETT et al., 2022).
O primeiro passo para o desenvolvimento de projetos envolve o estudo de informações sobre as geopressões – pressão de sobrecarga, pressão de poros, pressão de colapso e pressão de fratura a fim de se evitar futuras complicações, sendo crucial para o projeto definir a janela de operação, intervalo entre a pressão de poros e a pressão de fratura. O petróleo, quando encontrado no subsolo da costa terrestre, está posicionado sobre a água e abaixo do gás de alta pressão (PENA DOS REIS; PIMENTEL, 2021).
A perfuração de um poço de petróleo é realizada através de uma sonda, que possui uma broca na extremidade da coluna, elemento que é fabricado em aço sem costura e recebe um tratamento interno com resina para reduzir a corrosão e o desgaste. Essa broca, de partes fixas ou móveis, é definida a partir das propriedades das formações geológicas que se deseja perfurar, a fim de se obter a maior taxa de penetração possível. À medida que o poço é perfurado o diâmetro das brocas diminuem sucessivamente enquanto as profundidades aumentam. Os fragmentos de rocha são removidos pela ação de um fluido ou lama injetados por bombeamento na coluna. A composição dos fluidos pode ser a base de água (80% água com diferentes salinidades, 6% óleo diesel, 3% sólidos ativos de baixo peso específico, 5% sólidos inativos de baixo peso específico e 6% sólidos de alto peso específico, sendo que a água é a fase contínua) ou a base de óleo (54% óleo diesel, 4% CaCl2 ou NaCl, 30% água, 3% sólidos de baixo peso específico e 9% sólidos de alto peso específico, sendo que o óleo é a fase contínua) (SANTOS, 2012).
As funções dos fluidos são: (a) Transmitir energia hidráulica às ferramentas de perfuração; (b) Controlar a corrosão das ferramentas de perfuração; (c) Carrear os cascalhos para a superfície; (d) Manter os cascalhos em suspensão numa parada de circulação; (e) Vedar formações permeáveis; (f) Exercer pressão hidrostática para equilibrar o poço; (g) Fornecer informações sobre o fundo do poço; (h) Contribuir para a sustentação das paredes do poço; (i) Aliviar o peso da coluna de perfuração (flutuação); (j) Minimizar o impacto ambiental (PENA DOS REIS; PIMENTEL, 2021).
Nas fases de perfuração, dentro do intervalo da troca de brocas, são montadas colunas revestidas com aço especial, colocadas umas por dentro das outras, formando as colunas de revestimento. Os tipos mais comuns de revestimentos são o condutor, o superficial, o intermediário e o de produção. As funções e objetivos de cada tipo de revestimento são as mais diversas, abrangendo principalmente o isolamento hidráulico de zonas portadoras de fluidos, suporte mecânico dos equipamentos e da coluna de produção e melhor controle das pressões no poço. No início da operação os tubos têm pequena extensão, e diâmetro maior que os posteriores, apresentando um ajuste tipo telescópio para formar a coluna de revestimento. Após a instalação das sapatas, os espaços anulares entre as paredes da superfície são preenchidos com uma mistura de água e cimento (cimentação) com o principal objetivo de aumentar o isolamento hidráulico e o suporte mecânico, conforme ilustrado na Figura 9 (ZAMANI; HASSANZADEH-TABRIZI; SHARIFI, 2016).
Figura 9: Revestimentos para projeto de um poço vertical
Fonte: (JÚNIOR et al, 2022)
As jazidas de petróleo podem ser elevadas naturalmente devido à pressão do gás na parte superior, ficando conhecidas como poços surgentes. Contudo, mesmo em poços surgentes há um declínio de pressão ao longo do tempo de extração, se fazendo necessário o uso de elevação artificial. Os métodos para elevação são o Gás-lift contínuo e intermitente (GLC e GLI), bombeio centrífugo submerso (BCS), bombeio mecânico com hastes (BM) e bombeio por cavidades progressivas (BCP) (PENA DOS REIS; PIMENTEL, 2021).
Em bases onshore, os equipamentos mais utilizados para realizar o bombeamento do petróleo até a superfície são conhecidos como BM, bombeamento mecânico (famoso Cavalo-de-Pau), representando cerca de 85% dos sistemas usados para elevação artificial nos campos onshore. O movimento da haste ocorre através da conversão do movimento rotativo do redutor, acionado por um motor elétrico de CA ou um motor de combustão interna, para o movimento de translação da haste. Tanto na parte superior quanto na parte inferior (fixa no contrapeso) existe uma corrente dentada. Quando o motor fornece energia para a movimentação da corrente o contrapeso é movido. A haste de bombeio está conectada ao contrapeso através da correia que envolve a engrenagem de fricção na outra extremidade. Portanto, quando o contrapeso está se movendo para cima ou para baixo, a haste de bombeio segue esse movimento (ARMINTOR; CONNORS, 1987). O consumo de energia da unidade de bombeio é responsável por 1/3 do consumo total de energia em campos de petróleo (ZHANG; WANG; LI, 2020). Com isso, esse tipo de extração apresenta a desvantagem do alto consumo de energia, uma baixa eficiência energética (em torno de 15% a 20%), além de requererem um grande momento de inércia para o funcionamento inicial.
Figura 10: Esquema mecânico de uma unidade de bombeio convencional
Fonte: (OLIVA et al., 2020).
Durante a extração de hidrocarboneto ocorre também a obtenção de água, gás e outros sedimentos contidos no reservatório. Após a elevação dos materiais são utilizados tanques separadores para fazer a segregação dos materiais através da decantação. O gás passa por um equipamento chamado demister, usado para melhorar a separação de gotículas de líquido arrastadas por uma corrente de vapor, e então, sai pela parte superior do reservatório devido a volatilidade do gás. A água tratada, possui maior densidade e segue pela parte inferior do reservatório para descarte ou para reinjeção no poço para elevação de pressão. O óleo, menos denso, é captado por um recipiente do tanque e segue para a dessalinização e outros processos de destilação fracionada (SENGER et al., 2019).
3.6. Extração de Petróleo Offshore
Assim como no processo de produção onshore, a necessidade de perfuração e inserção de revestimentos se faz presente na extração offshore. Contudo, o ambiente mais hostil gera desafios a serem superados, impulsionando inovações tecnológicas e, consequentemente, um maior custo em investimentos. Esse desenvolvimento constante elava a competitividade do mercado a fim de se atingir o melhor custo-benefício, o que difunde a definição do que pode vir a ser um poço maduro (PENA DOS REIS; PIMENTEL, 2021).
Os hidrocarbonetos se formam de maneira desigual e têm estruturas heterogêneas em diferentes territórios, sendo que sua localização impacta diretamente em todo o planejamento de produção. Os estudos geológicos e geofísicos exercem papel fundamental para a localização de bacias sedimentares, entretanto, somente com a perfuração é possível confirmar o suposto volume em potencial de hidrocarbonetos. As quatro principais correntes da geologia são geologia estrutural, sedimentologia, estratigrafia e geoquímica orgânica. Já os métodos geofísicos fazem uso de tecnologias como métodos sísmicos (2D, 3D e 4D), magnetometria e a gravimetria para mensurar os dados físicos em função da profundidade, como o campo magnético, campo gravitacional e a resistência elétrica (ANJOS; SOMBRA; SPADINI, 2024; PENA DOS REIS; PIMENTEL, 2021).
Com base na linha de estudo do setor offshore, se faz necessário a articulação de uma ampla base de conhecimento das variáveis intrínsecas ao projeto. A primeira especificidade está associada às condições meteorológicas, oceanográficas e geológicas associadas ao mar. A segunda especificidade, às grandes distâncias entre as plataformas de produção e os poços produtores, bem como as distâncias elevadas entre as plataformas e o continente. A “invisibilidade das operações no mar” constituem a terceira especificidade da E&P offshore. A quarta especificidade está relacionada à presença de elementos contaminantes nos fluídos produzidos (PRIEST, 2007). As bases de E&P se dividem em: sistema rígido de produção (SRP), sistema flexível de produção (SFP) e sistema de produção flutuante (SPF).
Figura 11: Representação esquemática de um SSP complementar aos SRP, SFP e SPF
Fonte: (OLIVA et al., 2020).
A tecnologia do sistema rígido de produção (SRP) foi a primeira a ser instalada em atividades offshore, na qual os custos e complexidades de projeto variam de forma exponencial de acordo com a profundidade atingida pelos poços. Os principais conceitos referentes a tecnologia SRP são as plataformas fixas e as plataformas auto elevatórias. Os projetos de plataformas fixas, indicadas para profundidades de até 300 metros, são caracterizados por módulos e possuem como vantagem estruturas mais simples por ser uma unidade estacionária e o controle de poços na superfície utilizando o sistema de completação seca. As plataformas auto elevatórias são modelos indicados para trabalhar a profundidades de até 150 metros, a base de extração possui de três a quatro pernas acionadas hidraulicamente ou eletricamente, podendo ser movimentadas mecanicamente para cima ou para baixo e também fazem uso da técnica de completação seca (PENA DOS REIS; PIMENTEL, 2021).
O sistema de fixação da base na parte interna do barramento é baseado no dispositivo de centramento de peças conhecido como luneta. Os desenhos técnicos completos estão disponíveis no apêndice C. O sistema de completação seca é assim conhecido pelo fato da árvore de natal, conjunto de válvulas que regula a produção de hidrocarbonetos ou a injeção, estar localizada acima da superfície do mar. A maior vantagem desse tipo de sistema em relação ao de completação molhada se dá ao fato da possibilidade do acesso ao poço de forma direta, fazendo com que o fator de recuperação do reservatório seja maior (ANJOS; SOMBRA; SPADINI, 2024).
A tecnologia do sistema flexível de produção (SFP) é assim denominada pelo fato da plataforma possuir uma estrutura flexível que se liga ao leito marinho ao mesmo tempo em que faz uso de boias como sistema de flutuação. Essas características permitem que a plataforma se instale em águas profundas e mares considerados violentos. As principais tecnologias alienadas a esse conceito são plataformas do tipo SPAR e plataformas de pernas atirantadas (TLwp). As plataformas TLwp são ancoradas através de tendões verticais tracionados que proporcionam boa estabilidade em climas extremos, essa característica permite a instalação de sistema de completação seca. A plataforma com sistema de sustentação SPAR, cujo formato é cilíndrico, fica posicionada acima da estrutura e devido a rigidez da ancoragem também permite a instalação do sistema de completação seca (SENGER et al., 2019).
A tecnologia do sistema de produção flutuante (SPF) possui sistema de ancoragem no mar e abrange às tecnologias de sistemas semissubmersíveis (SPA) e as unidades flutuantes de produção, estocagem e transferência (FPSO), ambas utilizadas para profundidades de mais de 2000 metros. As plataformas semissubmersíveis podem possuir um ou mais conveses apoiados em estruturas ou flutuadores, apoiados no leito marinho ou com posicionamento dinâmico. Contudo, esse sistema possui o controle de poços dentro do leito marinho, ou seja, faz uso do sistema de completação molhada. A tecnologia FPSO opera em águas profundas e ultra profundas onde há dificuldade na interligação por oleodutos, sua principal característica é a produção, armazenamento e transferência de produtos para navios aliviadores.
A plataforma Navio Sonda é utilizada para profundidades de mais de 2000 metros, podendo ser ancorado em solo marítimo ou com sistema de posicionamento dinâmico. Essas plataformas têm como vantagem a possibilidade de perfurar poços a grandes distâncias da costa terrestre.
O sistema de completação molhada significa que a árvore de natal fica posicionada abaixo da lâmina d´água, neste caso o equipamento é instalado pelo ROV, veículo operado remotamente, pois não é indicado a utilização de mergulhadores para profundidades acima de 300 metros. Plataformas aplicadas em profundidades de até 300 metros são definidas como produção em águas rasas, as aplicadas de 300 a 1500 metros são definidas como produção em águas profundas e as superiores a 1500 metros são definidas como produção em águas ultra profundas (PETROBRAS, 2024).
Semelhantemente a operações onshore, no setor offshore são utilizadas brocas em diferentes fases de perfuração com diâmetros sucessivamente menores e profundidades maiores. No intervalo entre a furações são instaladas as sapatas de revestimento com diâmetros sucessivamente menores e comprimentos maiores, efeito telescópio. É realizado o processo de cimentação na superfície dos anulares com o objetivo de aumentar o isolamento hidráulico e a rigidez para possíveis deformações. As brocas utilizadas podem ter componentes fixos, essa característica diminui a possibilidade de falha dessas brocas, e componentes móveis, essas podem ter de um a quatro cones, sendo as mais utilizadas as brocas tri cônicas pela sua eficiência e menor custo inicial. Possuem estrutura cortante e rolamentos. Os fluidos de perfuração têm a função elevar os detritos rochosos gerados pela perfuração até a superfície, exerce pressão hidrostática, resfriar e lubrificar a broca (SOUSA et al., 2012). Para o dimensionamento das brocas são analisados a densidade do fluido, rotação da broca, peso da broca, diâmetro externo e taxa de penetração.
Figura 12: Pressão de poros e fraturas expressas em termos de densidade equivalente
Fonte: (GANDELMAN, 2012)
Figura 13: Peso sobre a broca (WOB) e taxa de penetração da perfuração (ROP).
Fonte: (GANDELMAN, 2012)
Figura 14: Rotação da broca (RPM) e diâmetro externo da broca (OD).
Fonte: (GANDELMAN, 2012)
Parte do peso da coluna é sustentada por um gancho e a outra parte possui um “sondador” que é responsável por controlar o peso transmitido para a broca, qualquer variação de peso sustentado pelo gancho reflete diretamente na broca e, assim, vice-versa. O diâmetro da broca tem influência direta na taxa de penetração do poço, ao longo do processo a mudança do diâmetro das brocas para uma mesma carga influência na pressão aplicada à formação. A rotação da broca também possui influência direta na taxa de penetração devido a energia transmitida à formação (GANDELMAN, 2012).
Os métodos convencionais mais utilizados atualmente para a elevação artificial de hidrocarbonetos são o Gás Lift (GL) e o Bombeio Centrífugo Submerso (BCS). O método de Gás Lift (GL) utiliza a injeção de gás pressurizado, fornecido por compressores, que escoa através da região anular e quando atingir a pressão necessária é liberado para a coluna por meio de válvulas com o intuito de diminuir a densidade do fluido que se deseja elevar. Esse processo pode ocorrer de forma intermitente (GLI) ou de forma contínua (GLC), tendo como vantagem a elevação de grandes volumes de óleo com pequenos volumes de sólido e como limitação é um sistema que não é economicamente viável para elevação de fluidos de alta viscosidade. O método de Bombeio Centrífugo Submerso (BCS) consiste em um equipamento de deslocamento dinâmico de múltiplos estágios, que ao rotacionar, gera um aumento de fluxo no poço e um aumento de produção. Normalmente, esse equipamento é alimentado por um motor de 3000 RPM e 500 HP com o auxílio de energia elétrica. Esse método é considerado flexível e de fácil instalação, com capacidade de elevação superior a 500 m³/dia, contudo, não é indicado para poços rasos com baixos volumes recuperáveis, a presença de partículas sólidas diminui sua eficiência e em altas temperaturas pode ter seus equipamentos danificados (FARIAS, 2016).
4. Conclusão
A conclusão da pesquisa sobre o processo de produção do petróleo destaca a complexidade e a importância dos mecanismos geológicos envolvidos na formação de hidrocarbonetos. A decomposição de matéria orgânica, como plâncton e algas, em ambientes sedimentares, aliada às condições de pressão e temperatura, é fundamental para a geração de petróleo e gás natural. Além disso, as tecnologias na localização de bacias sedimentares e a análise do preço do barril de petróleo revela a interconexão entre técnicas avançadas de exploração e a dinâmica do mercado. A diversidade de tecnologias para identificar áreas com potencial volumétrico rentável é crucial, pois impacta diretamente os custos operacionais e a eficiência na extração de hidrocarbonetos. Além disso, a volatilidade do preço do petróleo, influenciada por fatores como oferta, demanda e eventos geopolíticos, sublinha a importância de uma abordagem estratégica na gestão de recursos energéticos. A compreensão desses processos não apenas enriquece nosso conhecimento sobre a formação de recursos energéticos, mas também enfatiza a necessidade de uma exploração responsável e sustentável. Compreender a origem e a dinâmica do petróleo é essencial para abordar os desafios energéticos e ambientais do futuro, promovendo uma transição consciente para fontes de energia alternativas e renováveis. Essa pesquisa reafirma a relevância de continuar investindo em estudos geológicos para garantir uma gestão eficaz dos recursos naturais.
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1Universidade Evangélica de Goiás – UniEVANGÉLICA. micaelmechanicalengineer@outlook.com;
2Universidade Evangélica de Goiás – UniEVANGÉLICA.annaaluizag@gmail.com;
3Universidade Evangélica de Goiás – UniEVANGÉLICA. Eduardo.faria@docente.unievangelica.edu.br