Técnica utiliza a ressonância magnética nuclear para impedir a paralisação da produção de petróleo

Ana Cristina Cocolo

(Imagem: Stéferson Faria / Ag. Petrobras)

Atualmente o Brasil se encontra na décima posição entre os maiores produtores de petróleo do mundo e na primeira entre os países da América Latina, graças ao pré-sal. Na geologia do petróleo, o pré-sal corresponde às reservas situadas a mais de 7 km de profundidade, entre a superfície do mar e os reservatórios, que ficam abaixo de uma extensa camada de sal.

Para se manter como grande produtor ou superar os líderes, os países precisam de tecnologias cada vez mais avançadas que forneçam informações sobre os métodos adequados de intervenção nos poços, de modo a evitar a precipitação (deposição) de asfaltenos – compostos orgânicos pesados, constituídos por componentes químicos como carbono, hidrogênio, nitrogênio e enxofre –, durante a extração do petróleo cru, e também a obstrução das tubulações de produção. Esse é um dos mais graves problemas operacionais enfrentados pela indústria de petróleo, os quais podem paralisar parcial ou totalmente a extração do “ouro negro”. 

Prof. Lucio Barbosa, coordenador do estudo

“Tais compostos são sólidos e ficam suspensos no petróleo, que é líquido. Quando certas condições, como temperatura e pressão, sofrem alterações durante o processo de extração, esses compostos tendem a ficar instáveis, o que leva à sua deposição na coluna de produção”, explica Lúcio Leonel Barbosa, químico e professor do Instituto do Mar (IMar/Unifesp) - Campus Baixada Santista. 

De acordo com ele, isso ocorre porque a temperatura na camada de rocha da qual o petróleo é extraído é muito alta, podendo ultrapassar os 100°C. Quando o óleo passa pela coluna de produção, submetido à temperatura da água do mar, normalmente de até 20°C, ocorrem as alterações nos compostos orgânicos. Estes podem, então, ficar depositados nas tubulações, cuja área útil interna é reduzida, diminuindo a taxa de vazão do petróleo. 

Um estudo coordenado por Barbosa no Laboratório de Pesquisa em Engenharia/Química de Petróleo (Labpetro) do instituto propõe, no entanto, uma nova técnica, que está em fase de patenteamento. Esse recurso é capaz de prever, in loco, exatamente em que momento a deposição pode tornar-se um risco à produção, utilizando pela primeira vez a ressonância magnética nuclear (RMN) como aliada. “Com as informações sobre a temperatura e pressão locais e a análise de cristais pela ressonância, que emprega um aparelho portátil e despende só 30 segundos para o diagnóstico, é possível ao engenheiro de petróleo tomar medidas preventivas para evitar a precipitação, mudando as condições termodinâmicas da produção”, explica. 

A RMN também permite avaliar amostras do petróleo bruto quanto ao teor de água e determinar suas propriedades físicas (viscosidade, acidez e densidade) e químicas (relativas aos compostos orgânicos). Desse modo, é possível estabelecer para qual refinaria de derivados de petróleo (piche, lubrificantes ou combustíveis) a produção deverá ser encaminhada, de acordo com a quantidade e conteúdo de asfaltenos, bem como de outros compostos químicos como parafinas e aromáticos. “A RMN apresenta inúmeras vantagens sobre os métodos convencionalmente adotados pela American Society for Testing and Materials (ASTM), que utilizam solventes tóxicos e são mais demorados e onerosos”, afirma. 

Liderança na América Latina

Estudantes do IMar/Unifesp são capacitados para entender como funcionam reservatórios subterrâneos de hidrocarbonetos por meio da análise de rochas na superfície

Lu Sudré

(Imagem: arquivo pessoal)

A exploração de reservatórios de hidrocarbonetos, substâncias orgânicas que compõem o petróleo, é um dos fatores essenciais para o desenvolvimento econômico de um país. As moléculas do principal recurso não renovável produtor de energia, formadas por carbono e hidrogênio, estão presentes nos poros mais profundos e extensos de rochas sedimentares, e, em busca de facilitar o acesso humano ao ouro negro, projetos têm sido aperfeiçoados a cada dia para otimizar o processo de extração. 

Uma formação interdisciplinar para os profissionais da área se faz cada vez mais necessária. Com esse objetivo, a docente Liliane Janikian, coordenadora do curso de Engenharia do Petróleo do Instituto do Mar (IMar/Unifesp) – Campus Baixada Santista, tem se dedicado a projetos de pesquisa com os estudantes da graduação dos cursos de Engenharia de Petróleo e Recursos Renováveis. A investigação busca identificar reservatórios complexos a partir de análises dos afloramentos (rochas expostas na superfície da Terra), com características análogas aos corpos sedimentares e estruturas subterrâneas. 

A partir dos conhecimentos da área de Geologia, os futuros profissionais aprendem a analisar as dimensões do material em diversas escalas, suas relações espaciais, e a reconhecer descontinuidades estruturais difíceis de serem imageadas nos reservatórios profundos. Quando estes dados são utilizados de forma complementar aos dados de subsuperfície dos reservatórios, coletados por métodos geofísicos e pelos dados obtidos diretamente nos poços de petróleo, é possível planejar o posicionamento de poços com maior assertividade para uma produção do óleo mais efetiva.

Liliane Janikian, coordenadora do curso de Engenharia do Petróleo do Instituto do Mar

Adquiridas por meio de drones e visitas a campo, as informações - que também são coletadas por pós-graduandos da Universidade de São Paulo (USP), orientados pela docente - são usadas pelos estudantes para a aplicação de diversas técnicas que visam obter uma correlação entre a permeabilidade e as diversas fácies (c0mposição mineral) e elementos arquiteturais das rochas, gerados em bacias sedimentares de distintas idades. Os dados são posteriormente aplicados em um software para criar um modelo geológico análogo ao de subsuperfície. Os pesquisadores trabalham com materiais de unidades sedimentares depositadas em ambientes fluviais, depósitos gerados por rios, mas o conhecimento pode ser aplicado em outras áreas de exploração do hidrocarboneto. 

“O objetivo é treinar o futuro pesquisador e profissional da indústria do petróleo para lidar com todas as etapas de aquisição dos dados e as escalas de estudo de reservatórios de hidrocarbonetos, que é um trabalho bastante complexo", afirma Janikian. “As pesquisas auxiliam na criação de modelos geológicos que podem ser utilizados na indústria, mas, principalmente, permitem que os estudantes aprendam a previsibilidade de reconhecimento de camadas menos permeáveis ou mais permeáveis no reservatório análogo ao ambiente que está sendo estudado”. 

A docente comenta que, geralmente, os engenheiros da indústria petrolífera são treinados somente quando iniciam no mercado, ao passo que os estudantes da Unifesp já recebem este conhecimento ao longo do curso, além de obterem um conhecimento interdisciplinar mais amplo, e consequentemente iniciam suas carreiras com uma diferença de know-how muito relevante. 

“Quanto mais abrangência o profissional tiver em uma formação multidisciplinar, mais chance terá de desenvolver novas tecnologias”, explica a pesquisadora. “Os estudos têm resultados lentos, que às vezes são caros, mas são necessários e compensam. Se conseguirmos uma previsibilidade de uma característica do reservatório que aumente 2% da recuperação do petróleo, já é um grande ganho econômico”.

Estudantes em campo para coleta de amostras dos afloramentos com o objetivo de mapear e descrever suas características (imagens: Arquivo pessoal)

Brasil desconhece “cinturão solar” como fonte energética

Lu Sudré

(imagem: Designed by evening_tao / Freepik)

Apesar de o Brasil receber uma insolação superior a de outros países, graças à sua extensão e localização geográfica, a energia solar ainda tem participação incipiente em sua matriz energética: representa apenas 0,2% da produção de eletricidade, de acordo com dados disponíveis no Banco de Informações de Geração da Agência Nacional de Energia Elétrica (BIG/Aneel). Com o intuito de contribuir para o planejamento do setor, a segunda edição do Atlas Brasileiro de Energia Solar, publicado no primeiro semestre de 2017, disponibilizou uma base de dados pública com informações cientificamente embasadas sobre o potencial e a variabilidade espacial e temporal do recurso energético solar no território brasileiro.

A partir de informações levantadas ao longo de 17 anos, o estudo foi produzido pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), com a participação de pesquisadores de várias universidades brasileiras. Fernando Ramos Martins, docente adjunto do Instituto do Mar (Imar/Unifesp) – Campus Baixada Santista, participa do projeto desde a década passada, quando ainda atuava no Centro de Ciência do Sistema Terrestre, no Inpe, e trouxe a pesquisa para a Unifesp. 

O atlas indica que há um grande potencial de geração de energia solar não explorado. Martins explica que mesmo a região no país com menor disponibilidade dessa energia, a região litorânea de Santa Catarina e Paraná, ainda apresenta maior disponibilidade que as consideradas melhores regiões da Alemanha, país onde a energia solar tem grande participação na matriz energética e um mercado consolidado.

“O nordeste brasileiro é a região com maior disponibilidade de energia solar, em razão das características climáticas no semiárido. No entanto, grande parte do território que cobre o nordeste, sudeste e centro-oeste do país apresenta recursos de energia solar muitos favoráveis. Essa região vem sendo denominada como o Cinturão Solar do Brasil”, afirma Martins. Mais especificamente, a área vai do nordeste ao Pantanal, incluindo o norte de Minas Gerais, o sul da Bahia e o norte e o nordeste de São Paulo.

Segundo o pesquisador, a energia solar é temporalmente intermitente (ocorre com interrupções) e apresenta elevada variabilidade em razão de sua relação com condições meteorológicas locais, como a cobertura de nuvens, concentração de gases atmosféricos e sistemas sinóticos, que é a área da Meteorologia que descreve, analisa e faz a previsão do tempo em grande escala. Fatores astronômicos associados aos movimentos orbitais e de rotação da Terra também influenciam na variabilidade temporal, e, por isso, estudos como o do atlas, que apresenta informações confiáveis sobre esses aspectos, são imprescindíveis para dar suporte ao desenvolvimento de projetos que visem o aproveitamento dessa fonte de energia. 

O atlas foi elaborado com informações de um modelo computacional chamado Brasil-SR, que está adaptado para simular as condições atmosféricas e ambientais típicas observadas no Brasil. O modelo utiliza imagens digitais do satélite geoestacionário Goes, posicionado sobre a América do Sul para estimar a nebulosidade do território brasileiro. O modelo também precisa de dados sobre a topografia e informações meteorológicas que incluem a temperatura da superfície terrestre e umidade relativa do ar.

Martins contribuiu para o aprimoramento da modelagem numérica dos processos físicos da atmosfera para o território brasileiro, assim como no processo de obtenção das informações da nebulosidade a partir das imagens de satélite, etapas fundamentais para a redução das incertezas no aproveitamento da energia solar brasileira.

As dificuldades para o crescimento do uso dessa fonte energética envolvem o custo de investimento e o desconhecimento sobre a disponibilidade da variabilidade temporal do recurso e das tecnologias disponíveis para a conversão da energia solar. De acordo com Martins, os custos estão sendo reduzidos drasticamente com o desenvolvimento tecnológico e o crescimento do mercado a nível internacional. “Acredita-se que em mais dois a cinco anos o custo da energia solar estará equivalente ao da eletricidade produzida pela queima de combustíveis fósseis. O atlas contribui para a disseminação de conhecimento sobre o recurso disponível e fornece dados para elaboração de cenários de uso e estudo de viabilidade econômica do aproveitamento da energia solar”, ressalta o pesquisador.

Além de atender às demandas da própria Baixada Santista, estudos multi e interdisciplinares promovidos pelo IMar contemplam as áreas biológica, ambiental e social em uma fronteira do conhecimento que é, cada vez mais, fundamental para o desenvolvimento do país

Fábio dos Santos Motta, professor do IMar/Unifesp e um dos coordenadores do Laboratório de Pesquisa em Ecologia e Conservação Marítima (LabecMar), realizando censo visual de peixes em Abrolhos (BA) / (imagem: Leo Francini)

A criação do Instituto de Saúde e Sociedade (ISS/Unifesp) em 2004, no Campus Baixada Santista, expandiu a área de atuação e abrangência da Unifesp. A partir de 2012, quando o Departamento de Ciências do Mar (DCMar) é criado, a Unifesp passa a ocupar uma posição de vanguarda, alinhada com a Política Nacional para os Recursos do Mar (PNRM).

A implementação do Instituto do Mar (IMar/Unifesp), prevista para 2018, ampliará a atuação interdisciplinar na região e consolidará sua atuação pioneira como a primeira instituição federal de ensino superior a instalar-se na costa litorânea do Estado de São Paulo. As ações de ensino, pesquisa e extensão em Ciências do Mar do instituto estão alinhadas estrategicamente às demandas da região e, principalmente, contribuindo com o desenvolvimento do país na formação de pessoal e na produção do conhecimento, tecnologias e inovação. Além dos 3 cursos de graduação já reconhecidos, com avaliação de excelência pelo MEC, o futuro instituto já conta com o Programa de Pós-graduação em Biodiversidade e Ecologia Marinha e Costeira, recentemente aprovado com conceito 4 da Capes e um Programa Interdisciplinar em Ciência e Tecnologia do Mar aguardando parecer da Capes.

As pesquisas multidisciplinares desenvolvidas no IMar/Unifesp contemplam as questões sociais, ambientais e biológicas de grande relevância para a Região Metropolitana da Baixada Santista, que possui o maior porto da América Latina e 39º do mundo por movimentação de contêineres. 

A presença do IMar/Unifesp na região é importante também em razão da cidade explorar os setores de turismo, serviços, pesca e desenvolver extensa prospecção da camada pré-sal de petróleo e gás na Bacia de Santos. Estas são as principais atividades que movimentam a economia da cidade, que ocupa o 6º lugar no ranking de qualidade de vida (IDH) entre os municípios brasileiros. 

Nas páginas seguintes, apresentamos uma pequena parte do trabalho que é produzido por pesquisadores do IMar/Unifesp.