Extração e produção de óleo e gás

Extração de gás natural

O gás natural ocorre na camada externa da crosta terrestre, ou seja, na litosfera. Foi criado como resultado da transformação de substâncias orgânicas sob diferentes condições de pressão e temperatura, que já duram muitos milhões de anos. O gás natural consiste principalmente em metano (CH ₄ ) e seus homólogos (C ₃ -C ₄ ) . A sua composição depende fortemente do tipo de depósito de onde é extraído. É claro que, além do metano e seus homólogos, o gás natural também contém vários componentes indesejáveis, como nitrogênio, água, sulfeto de hidrogênio ou dióxido de carbono. Em condições naturais, o gás pode acompanhar o petróleo bruto ou ocorrer separadamente. Ocorre principalmente em duas formas: como gás livremente dissolvido em água ou óleo, ou na forma absorvida em rochas ou carvão.

Gás produzido por métodos industriais

Vários tipos de gases podem ser obtidos usando métodos industriais:

a) Gases líquidos – popularmente denominados GLP (Gás Liquefeito de Petróleo). Seus principais componentes são propano (C ₃ H ₈ ), butano e isobutano (C ₄ H ₁₀ ). São obtidos principalmente pela estabilização de gasolina bruta, petróleo bruto ou pelo processamento de gases de refinaria provenientes de processos de reforma, craqueamento e pirólise. b) Gás de cidade – obtido nas condições de carbonização do carvão em baixa e média temperatura. c) Gás de carvão – produzido no processo de desgaseificação do carvão em alta temperatura. d) Gás proveniente da gaseificação do carvão – é obtido pela atuação sobre a lenhite ou a lenhite com uma mistura de vapor de água e oxigénio a temperaturas superiores a 900°C. A sua composição depende da tecnologia de gaseificação utilizada. O factor económico mais importante é a produção de uma mistura de CO e H ₂ (o chamado gás de síntese).

Aplicação e vantagens dos combustíveis gasosos

Os combustíveis gasosos apresentam uma série de vantagens. Eles são caracterizados principalmente pela alta eficiência energética. Além disso, proporcionam uma temperatura de combustão constante, não necessitam de armazenamento para o usuário e queimam sem fumaça (sem cinzas e emissões de óxidos de enxofre). O gás natural é um valioso transportador de energia e uma importante matéria-prima na indústria: química (produção de gás de síntese), energia (motores de combustão de pistão, turbinas a gás, geradores), construção (produção, vidro, cimento e cerâmica de construção) e metalurgia (aquecimento fornos).

Extração de óleo

Escolher a localização de um novo campo petrolífero é um processo muito complicado e caro. Começa com a realização de pesquisas sísmicas para procurar estruturas geológicas adequadas que possam criar depósitos de petróleo. Dois métodos de pesquisa são usados ​​para esse fim. A primeira envolve fazer explosões subterrâneas perto do depósito e observar as reações sísmicas que permitem obter informações sobre sua localização e tamanho. O segundo método é obter esses dados a partir de ondas sísmicas que ocorrem naturalmente.

A primeira etapa da extração do petróleo é fazer um buraco profundo no solo. A seguir, um invólucro (tubo de aço) é colocado no furo perfurado, garantindo a estabilidade de toda a estrutura. Na etapa seguinte, são feitos mais furos para permitir maior fluxo do óleo extraído. Para dissolver os poluentes no poço perfurado, é frequentemente utilizado ácido clorídrico , que acidifica eficazmente as formações de carbonato e cal e remove depósitos de incrustações, ferrugem e carbonite. O ácido clorídrico também é usado para remover o cimento residual remanescente após o processo de perfuração. Na próxima etapa, uma instalação especial é colocada no topo do poço, às vezes chamada de “árvore de Natal”. É um conjunto de válvulas, tubos e conexões combinadas projetadas para regular a pressão e o fluxo de petróleo e gás. Após a conexão de todo o aparelho, ocorre a etapa de recuperação primária. Para extrair o óleo neste processo, são utilizados diversos mecanismos naturais, por exemplo, a drenagem por gravidade. A taxa de recuperação na fase primária geralmente não excede 15%. Com a extração adicional, a pressão subterrânea cai e torna-se insuficiente para continuar a deslocar o petróleo para a superfície. Neste ponto começa a etapa de recuperação secundária. Existem muitas técnicas para a recuperação secundária de petróleo. Geralmente envolvem o fornecimento de energia externa ao depósito através da injeção de fluidos (por exemplo, água) ou gases (por exemplo, ar, dióxido de carbono) para aumentar a pressão subterrânea. A taxa média de recuperação após operações de recuperação primária e secundária de petróleo geralmente não excede 45%. A última etapa do processo de extração é a chamada recuperação de terceira ordem, que pode ser obtida por meio de diversas técnicas. O primeiro deles reduz a viscosidade do óleo através do aquecimento térmico. A segunda é a injeção de gás no depósito (injeção de dióxido de carbono). O último método é chamado de inundações químicas. Consistem em misturar polímeros densos e insolúveis com água e injetá-los no subsolo. A recuperação terciária permite um adicional de 15 %da produção de petróleo do depósito. Devido ao esgotamento das reservas de depósitos terrestres de petróleo, iniciou-se a busca por seus recursos no fundo do mar. Para isso estão sendo construídas plataformas de perfuração, o que é um processo complicado, caro e demorado – a construção da plataforma de mineração costuma durar 2 anos. Podem ser fixados permanentemente ao fundo (profundidade até 90 m) ou derivados em flutuadores especiais, fixados com sistema de ancoragem. As plataformas de perfuração offshore geralmente estão conectadas a uma rede de várias dezenas de poços que extraem petróleo em rochas porosas. Além de extrair o petróleo na plataforma de perfuração, ele também é separado do gás. A matéria-prima assim obtida é transportada através de um sistema de dutos até uma refinaria ou até um navio de mineração e transbordo. Em seguida, o petróleo e o gás são enviados para o navio-tanque, que os transporta para terra. É claro que a quantidade de petróleo recuperada não depende apenas das técnicas de perfuração utilizadas. Os factores-chave neste caso são aspectos geológicos, como a permeabilidade da rocha, a resistência dos impulsos naturais, a porosidade do depósito ou a viscosidade do próprio petróleo.

Processamento de petróleo bruto

O petróleo bruto extraído é processado em refinarias para obtenção de combustíveis, óleos, lubrificantes, asfaltos e outros produtos. Na maioria das vezes, o petróleo bruto é separado em frações sem alteração química de seus componentes. Desta forma, são eliminados gases de refinaria voláteis à temperatura ambiente, éter de petróleo com ponto de ebulição de 35-60°C, gasolina leve e pesada, querosene, gasóleo com diferentes pontos de ebulição e mazut (ou seja, um resíduo com ponto de ebulição superior a 350°C). ) são obtidos. O petróleo bruto passa por vários processos, tais como:

a) Craqueamento – consiste na decomposição de hidrocarbonetos alifáticos longos encontrados em frações pesadas de mazut e petróleo, em compostos de cadeias mais curtas encontrados na gasolina e no óleo diesel. Além dos hidrocarbonetos alifáticos de cadeia curta, também são formados no processo metano, GLP, hidrocarbonetos insaturados e coque. O craqueamento pode ser iniciado por métodos térmicos, catalíticos ou de radiação. b) Reforma – é um processo aplicado a frações leves de petróleo ou produtos obtidos do craqueamento para obtenção de combustíveis com alto índice de octanas. O processo é realizado na presença de hidrogênio usando catalisadores de platina muito caros. O processo de reforma produz hidrogênio, gás de refinaria, GLP, bem como isobutano e n-butano. c) Destilação – tem como objetivo separar o petróleo bruto em frações que fervem em diversas faixas de temperatura. Graças a este processo são obtidas frações básicas, tais como: gás seco e úmido, gasolina leve e pesada, querosene, óleo diesel, mazut e gudron. d) Alquilação – é a reação das olefinas com o isobutano, resultando na formação de isoparafinas com maior peso molecular e índice de octanas. No processo de alquilação, o ácido sulfúrico pode ser usado como catalisador. e) Pirólise – processo de degradação realizado sem oxigênio em temperaturas muito elevadas. É usado para decompor frações pesadas de petróleo em gasolina pirolítica, óleos e alcatrão.

A oferta do Grupo PCC para a indústria mineira

Para melhorar a extração e o processamento do petróleo, o uso de diversos produtos químicos é de fundamental importância. A soda cáustica é usada no refino de petróleo bruto, óleos minerais, piche e betume e na extração de gás de xisto. O hidróxido de sódio do Grupo PCC é produzido por processo de eletrólise de membrana e fornecido na forma de solução com concentração de aprox. 50%. Outra aplicação do hidróxido de sódio na indústria de mineração é o tratamento de esgoto e produtos de coque líquidos.

Um importante grupo de produtos de grande utilização na extração e produção de petróleo e gás são os surfactantes. Os surfactantes reduzem a tensão interfacial entre o petróleo bruto e a rocha. Isto reduz as forças de adesão e óleo adicional pode ser liberado do campo petrolífero. Os surfactantes também são usados ​​como meio de reduzir os danos ecológicos resultantes da lixiviação de petróleo e outros petróleos. Também podem ser utilizados para limpeza de tanques e embarcações necessários ao transporte da matéria-prima extraída.

Um dos grupos mais importantes de surfactantes utilizados em preparações de limpeza são os alquil éter sulfatos oferecidos pelo Grupo PCC na série SULFOROKAnol . Esses produtos, devido ao seu caráter aniônico, funcionarão bem em formulações com outros surfactantes aniônicos, não iônicos e anfotéricos. Suas propriedades lavantes, emulsificantes e espumantes os tornam úteis como ingredientes em fórmulas que limpam diversas superfícies. O ácido alquilbenzenossulfônico (ABS) e seus sais, por exemplo, ABSNa , também têm uso semelhante. Oácido ABS/1 pertence ao grupo dos surfactantes aniônicos. Devido à sua solubilidade no petróleo bruto, pode ser um elemento de agentes auxiliares utilizados na extração e processamento de petróleo. Além disso, o ácido ABS/1 , graças às suas propriedades detergentes, é utilizado em processos de limpeza e desengorduramento, por exemplo, de tanques e navios. Os produtos de limpeza usados ​​na indústria do petróleo também podem incluir a série de produtos ROKAmid . Eles são caracterizados pela capacidade de criar espuma densa e estável, mesmo em pequenas concentrações. Graças à sua forma líquida, os produtos ROKAmid facilitam significativamente todas as operações relacionadas com o seu armazenamento, transporte e distribuição. O próximo grupo de produtos necessários nos processos de extração de petróleo e gás são os emulsificantes. Eles são usados ​​em métodos industriais de desidratação e dessalinização de óleo. Esses processos dependem do aquecimento do óleo com adição de emulsificantes em um dispositivo denominado eletrodesidratador. A mistura assim aquecida é forçada através do espaço do sistema de eletrodos concêntricos. As gotas de água deformam-se, perdem a carga e são mais fáceis de combinar entre si, separando-se do óleo. O petróleo bruto desidratado e dessalinizado pode ser submetido a processamento adicional. Ideais como emulsificantes em processos industriais de desidratação e dessalinização são os produtos ROKAnol . São surfactantes não iônicos pertencentes ao grupo dos alcóxi álcoois graxos. Os produtos ROKAnol podem ser usados ​​em uma ampla faixa de temperaturas, bem como em ambientes ácidos, neutros e levemente alcalinos. Também podem fazer parte de agentes de limpeza desengordurantes utilizados na indústria petrolífera. Propriedades emulsificantes muito boas também são exibidas por derivados de éster de sorbitano etoxilado, como ROKwinol 60 e ROKwinol 80 . Esses produtos podem ser componentes de fluidos de perfuração utilizados na produção de petróleo. Por outro lado, ésteres de sorbitano, como ROKwin 60 e ROKwin 80 , podem ser utilizados no vazamento de substâncias petrolíferas para águas como agentes dispersantes.