Já na primeira década do século XX, ninguém se arriscava a perfurar um poço de exploração sem uma justificação geológica prévia. Assim, junto com os produtores de petróleo, surgiu uma nova profissão - o garimpeiro.
A maioria das grandes empresas e empresas produtoras de petróleo adquiriu seus próprios serviços geológicos ou sempre recorreu à consultoria de geólogos para obter ajuda. O levantamento geológico tornou-se generalizado. Um homem com um martelo e uma mochila caminhou pela área, coletou amostras de rochas, descreveu os afloramentos característicos das camadas rochosas na superfície... E então, com base nos dados obtidos, foi compilado um mapa geológico da área, permitindo julgar não só relevo superficial terreno, mas também sobre a natureza da ocorrência de camadas montanhosas abaixo dele.
Palavras-chave: hidrocarbonetos, exploração, aproveitamento, águas profundas e tecnologias. Este trabalho fornece uma visão geral dos campos de águas profundas do mundo, especialmente aqueles em produção. Palavras-chave: hidrocarbonetos, exploração, perfuração, águas profundas e tecnologias.
Este artigo oferece uma breve exposição dos campos de águas profundas do mundo. Sem tentar cobrir todos os aspectos deste segmento indústria petrolífera, explora novas bacias de exploração e principalmente campos produtores. A nossa hipótese é que as perfurações, em particular a exploração em mares profundos, receberam um impulso tão significativo nos actuais aumentos de preços que se poderia argumentar que são um fenómeno relacionado.
E os resultados foram imediatos. Se anteriormente o petróleo era produzido, na melhor das hipóteses, por um poço em cada 10 ou mesmo em 20, então dos poços perfurados tendo em conta as previsões geológicas nos EUA, por exemplo, 85% revelaram-se produtivos.
A autoridade dos geólogos aumentou tanto que todo americano que se preze deve consultar um especialista ao comprar Lote de terreno. E isso estava longe de ser desnecessário: os proprietários de terras muitas vezes se entregavam a todo tipo de fraude para aumentar o preço dos terrenos. Por exemplo, diante dos olhos do comprador, o petróleo começou a ser bombeado do poço, manchas oleosas foram encontradas em todo o território... E somente o olhar experiente de um especialista poderia determinar que essas manchas foram feitas de propósito, e o óleo havia sido despejado no poço no dia anterior.
Um dos objetivos da nossa pesquisa é identificar pelo menos algumas das inovações que foram feitas durante o boom atual, especialmente aquelas que visam encurtar o ciclo entre a descoberta e a produção de campos profundos. Alguns avanços tecnológicos serão aplicados às jazidas no México, com consequências nefastas para a sedimentação da produção mexicana.
Apresentamos este artigo no momento em que o país debate a reforma energética e pretendemos contribuir para um debate mais informado. O estudo é apresentado em 21 tabelas estatísticas que listam descobertas e desenvolvimentos em águas profundas do mundo. No caso dos Estados Unidos, excluímos informações desagregadas porque o país possui mais da metade dos campos profundos do mundo; incluindo detalhes, duplicam a extensão do nosso texto, portanto, as informações sobre ele são generalizadas.
E hoje, apesar do desenvolvimento de novos métodos de exploração geológica, o trabalho de campo dos geólogos não perdeu seu significado prático. De ano para ano, toda primavera em países diferentes expedições geológicas são enviadas aos planetas. Em busca de minerais, eles “penteiam” os cantos mais remotos, centímetro por centímetro.
No entanto, também há exceções aqui. Novos depósitos podem ser descobertos mesmo onde parecia não haver nada para procurar. Assim, foi estabelecido que um grande campo petrolífero está localizado sob (literalmente) Paris, a capital da França.
Algumas considerações sobre critérios de busca de informação. Na indústria petrolífera não existe uma convenção internacional que defina o que deve ser entendido por campos profundos. Nos Estados Unidos, onde essas atividades começaram, o mar profundo é chamado de camadas de 1.000 pés, ou cerca de 300 metros.
Com a questão da definição fora do caminho, nossas tabelas estatísticas neste texto incluíram apenas campos com profundidades superiores a 500 metros. O número de reservas comprovadas ou outras estimativas de potencial sempre foram objeto de inúmeras questões. Ao examinar os quadros estatísticos das reservas mundiais, a conclusão é que, com poucas excepções, as descobertas e o início das operações em campo profundo não afectaram, pelo menos até agora, as estatísticas mundiais; isto é, o aumento nas reservas comprovadas de águas profundas foi insignificante.
Mas tais casos são, obviamente, raros. Na maioria das vezes, os geólogos vão para o “campo”. Tradicionalmente, é assim que se chama uma viagem a uma área desabitada, embora o “campo” possa ser taiga, tundra ou deserto….
Dia após dia, os geólogos fazem rotas, estudam cuidadosamente as rochas expostas na superfície, os restos fossilizados de animais e plantas pré-históricas, cavam covas e desobstruem valas exploratórias para que a estrutura dos estratos possa ser vista com mais clareza. Este trabalho não é romântico, mas também é muito difícil. O pão do romance muitas vezes acaba sendo preto: só por fora parece que passar a noite em barracas e jantar perto do fogo é uma atividade muito divertida. Uma coisa é sair para a natureza, fazer um piquenique, por um dia ou dois, ou no máximo por uma semana, e outra coisa é viver uma vida assim por muitos meses. E não apenas viver, mas trabalhar muito, suportar grandes esforços físicos.
Mas há exceções. Em dois ou três países da costa ocidental de África, um dos campos na Malásia e outro na Noruega, não há dúvida de que as águas profundas oferecem descobertas importantes, até mesmo campos gigantescos e surpreendentemente supergigantes, como parecem ter sido descobertos recentemente no Brasil. Pelo interesse do exposto, na situação atual de problemas de abastecimento nestes casos, anotaremos os dados relevantes.
O gráfico incluiu todo o universo: nove bacias: o Golfo do México, o Brasil e a bacia do Delta do Níger na costa África Ocidental, Costa oeste Austrália, sul da China, costas do Japão e da Índia; Mar Mediterrâneo e Atlântico contra a Noruega e o norte da Escócia. Os campos estão distribuídos em 22 países, incluindo o México.
Mas esse tipo de trabalho é muito necessário. Com efeito, com base nos dados recolhidos, com base nos resultados do posterior processamento documental, os geólogos elaboram um mapa geológico no qual estão marcadas todas as ocorrências possíveis de recursos minerais. Depois, como muitas vezes acontece, pessoas de muitas outras especialidades seguem os passos do geólogo pioneiro - perfuradores e trabalhadores rodoviários, instaladores e trabalhadores de campo... lugar deserto cresce uma floresta de torres, uma aldeia ou mesmo uma cidade.
O Departamento de Energia dos EUA explicou que, embora a investigação e a avaliação tenham começado no início da década de 1990 e tenham sido feitas várias descobertas, a exploração foi adiada devido aos elevados custos associados à exploração em águas profundas. Barris de petróleo bruto diariamente. Angola parecia ser o país onde as grandes petrolíferas desenvolviam os melhores e mais numerosos projectos. Talvez estes grandes empresas consideraram as condições políticas menos desfavoráveis do que na Nigéria e talvez a geologia mais magnífica.
Foram descobertos três campos gigantes: girassóis; produzido pela Sachs e Batuk há sete anos, que mal entrou em serviço em agosto. O número de campos profundos na costa deste país já é de quase 30, e há mais campos explorados do que no Brasil. Igualmente importantes são as inovações tecnológicas que se desenvolvem neste segmento das costas africanas.
“Você pode ver tudo de cima”
“Não se vê um rosto cara a cara; vê-se o grande à distância”, disse o poeta e, como dizem, acertou em cheio. Os primeiros voos espaciais já mostraram: tendo subido várias centenas de quilômetros no ar, é possível ver algo que nunca poderemos ver sob nossos pés - a estrutura do interior da Terra, geralmente escondida sob a cobertura do solo, sob a parte superior camadas soltas.
Os três primeiros campos em águas profundas foram perfurados na segunda metade da década de 1990 e todos iniciaram a produção no ano seguinte. Como explicar esta pungência, que não encontramos em nenhum outro caso durante esses anos? Temos apenas informações incompletas e dispersas.
Isto pode ter atrasado o desenvolvimento das atividades ao largo da costa deste país. Foram descobertos dois novos campos, o mais recente dos quais foi publicado em junho. Neste país também encontramos campos de águas profundas que, apesar de terem sido descobertos desde a década de 1990, tiveram pouca ou nenhuma atividade. A produção deverá aumentar para 90 mil barris por dia, um número exagerado dados os modestos 240 milhões de barris estimados para os dois campos agora unificados para a produção offshore.
Os benefícios que isso pode trazer são demonstrados pelo menos por esse fato. O piloto-cosmonauta da URSS Oleg Makarov, indo a um encontro com os moradores de Salekhard, levou consigo como lembrança uma fotografia dos arredores desta cidade, tirada da espaçonave Soyuz-22. A reunião foi um sucesso, mas quando Makarov apresentou seu presente aos anfitriões, uma pergunta inesperada foi feita:
Talvez este seja um país que foi recentemente incluído na corrida para desenvolver depósitos profundos. Trata-se de uma pequena jazida que se destaca pela modesta produção de 15 mil barris por dia. Tal como a Mauritânia, o país está apenas a começar a perfurar e explorar os seus campos profundos.
Um estudo explica que algumas descobertas de gás foram feitas quando a falta de mercado de gás liquefeito dificultou o seu desenvolvimento. A construção de equipamentos para Eskdale e Gorgon está em andamento. Atualmente opera mais de 20 poços e produz 40 mil barris por dia. Nesta área foi construído um sistema combinado de plataformas offshore com equipamentos terrestres. Inclui uma plataforma com pernas esticadas, dois blocos flutuantes e dutos que transportam os hidrocarbonetos até a terra, até um terminal chamado Santan, onde são processados.
Quanto vale esta foto?
Makarov ficou surpreso:
De jeito nenhum. Isto é um presente.
Porém, o questionador (era um dos geólogos) não desistiu:
Uma fotografia pode ser decifrada?
Sim”, respondeu Makarov. -se quiser, você pode estabelecer exatamente quando e em que circunstâncias foi feito...
Aqui o geólogo suspirou de alívio e sorriu:
Também neste país começou a invasão de águas profundas. Um ano depois, foram descobertas extensões do mesmo local. O projeto consiste em 20 poços e inclui outros 20 injetores. Atividades em alto mar neste país recentemente. Um único acampamento foi aberto em frente às ilhas Hokkaido; os testes de produção foram bem-sucedidos, mas os novos furos de demarcação do depósito falharam.
A Índia também iniciou atividades nas águas profundas do Ha e descobriu quatro campos, mas nenhum está funcionando. Talvez porque esteja a passar por problemas, como noticiou a imprensa petrolífera internacional. Todos os produtos são destinados ao Reino Unido.
Obrigado. Você acabou de dar à nossa cidade vinte milhões de rublos!
É exactamente este o valor que custaria a fotografia aérea e a posterior descodificação das fotografias desta área, que os geólogos estavam prestes a fazer.
“A física ajuda os geólogos”
É claro que tanto a fotografia de campo quanto a espacial ajudam os especialistas a aprender muito sobre a estrutura subterrânea das rochas. Mas este conhecimento muitas vezes ainda não é suficiente para julgar com um grau de confiança suficiente se há petróleo aqui ou não? Para “sondar” melhor o subsolo, são utilizados métodos geofísicos de busca de minerais.
Ormen Lange não é encontrado no Mar do Norte, mas nas águas do norte da costa norueguesa, perto do Círculo Polar Ártico. Em temperaturas próximas ao ponto de congelamento, hidratos são formados em correntes industriais; para que não instalem o que foi considerado "o maior sistema anticongelante do mundo". Mas a principal tarefa parecia ser a construção de um gasoduto a partir de uma estação de processamento localizada na Noruega e na costa do Reino Unido.
Desde a primeira metade da década de 90, este país abriu os primeiros campos em águas profundas nas regiões da Orla Atlântica. Depois de quase 15 anos, nenhum deles produziu. A nossa investigação permite-nos concluir que nem um único campo foi encontrado no Mar do Norte a uma profundidade de 500 metros ou mais, apenas três campos profundos estão localizados a noroeste da Escócia, perto das Ilhas Faroé.
Os geofísicos parecem ver através da Terra a uma profundidade de 5 a 6 quilômetros. Como eles fazem isso? Até certo ponto, os métodos geofísicos de exploração do subsolo podem ser comparados com a varredura de raios X do corpo humano, ou mais precisamente, com o diagnóstico por ultrassom. Um feixe de oscilações é lançado no corpo da Terra e, pela reflexão das ondas nas camadas de rocha, é julgado estrutura geológica desta área.
Imediatamente após o colapso do socialismo, este país abriu o seu sector do Mar Adriático aos concursos internacionais. O próprio governo afirmou que a descoberta não é comercial e nunca poderá ser utilizada. Inicialmente considerado “não lucrativo” devido à sua localização remota e reservas limitadas, cerca de 20 milhões de barris, foi desenvolvido com perfurações horizontais, ramo em que os italianos alcançaram importantes desenvolvimentos submarinos. Três campos profundos foram descobertos neste país.
Nada funciona. Recentemente, a American Noble Energy abriu um campo que parece ser o mais importante desta nação - Mari-B, com águas rasas e lugares profundos. Como já sugerido, o país construiu sistemas de exploração que combinam unidades de produção offshore com equipamentos de processamento terrestre, e também incluem campos petrolíferos e campos profundos em águas rasas. Assim, os campos de Siena, Símio, Escaravelho, nas profundezas e outros, rasos como Safira, pertencem a um projeto de desenvolvimento conjunto muito próximo do Delta do Nilo; A distância entre os campos e as instalações de processamento de gás, em terra, perto de Alexandria, é de 120 quilômetros.
Existem atualmente quatro métodos geofísicos principais em uso: sísmico, gravimétrico, magnético e elétrico. Vamos examiná-los em ordem.
A exploração sísmica baseia-se no estudo das características de propagação das vibrações elásticas em crosta da terrra. As vibrações elásticas (ou, como também são chamadas, ondas sísmicas) são mais frequentemente causadas artificialmente.
Este país é um exemplo semelhante à situação dos Estados Unidos causada pela escassez, a década avançada na perfuração em alto mar, e a partir do início da década de 1990 conseguiu começar a explorar as suas jazidas, como se pode verificar na tabela seguinte, o caso Marlim.
Destacamos a componente tecnológica nos resultados: os três campos estão numa antiga bacia onde já foram perfurados cerca de 100 poços, o que significa que se trata de um “replay”, com instrumentos sísmicos de melhor resolução que permitem uma melhor imagem que supera os desafios do sal corpos no subsolo.
As ondas sísmicas propagam-se nas rochas a velocidades de 2 a 8 km/s – velocidades verdadeiramente cósmicas! – dependendo da densidade da rocha: quanto maior for, maior será a velocidade de propagação das ondas.
Na interface entre dois meios com densidades diferentes, parte das vibrações elásticas é refletida e retorna à superfície terrestre. A outra parte é refratada, supera a interface e se aprofunda nas profundezas - para uma nova interface. E assim por diante até que desapareçam completamente.
Ele argumenta que sem a contribuição de novas jazidas na área mencionada é inevitável vai acontecer de novo um declínio mais acentuado na produção mexicana. Reservas totais de 4 trilhões de pés cúbicos por dia já foram descobertas nesta área. Dez no Brasil, quatro na Bacia do Níger, na África, um na Itália e um nas Filipinas. Ou seja, a exploração de petróleo em mar profundo, com exceção dos Estados Unidos e do Brasil, era rara. O grande impulso para a exploração em águas profundas é uma consequência do actual aumento dos preços do petróleo.
A África Ocidental parece ser o cenário do maior dinamismo de descobertas e novas explorações. Só Angola tem agora 30 campos profundos, um número menor mas comparável ao Brasil, que tem 38 campos profundos. O problema da recuperação de preços é uma questão especial que requer uma análise especial, não sabemos até que ponto a oferta e as questões políticas interferem nele, que é o facto de estar a surgir na indústria um novo ramo ou especialidade da indústria petrolífera.
Ondas sísmicas refletidas, atingindo superfície da Terra, são captados por receptores especiais e gravados em gravadores. Depois de decifrar os gráficos, os topógrafos sísmicos estabelecem então os limites de ocorrência de certas rochas. Com base nesses dados, são construídos mapas de relevo subterrâneo.
Este método de ondas refletidas foi proposto pelo geólogo soviético VS Voyutsky em 1923 e se espalhou por todo o mundo. Atualmente, junto com este método, também é utilizado o método de correlação de ondas refratadas. Baseia-se no registro de ondas refratadas geradas quando uma onda elástica incide na interface em um determinado ângulo crítico pré-calculado. Outros métodos também são usados na prática de exploração sísmica.
Anteriormente, as explosões eram mais frequentemente usadas como fonte de vibrações elásticas. Agora eles estão sendo substituídos por vibradores.
O vibrador pode ser instalado em um caminhão e cobrir uma área bastante grande durante um dia de trabalho. Além disso, o vibrador permite trabalhar em áreas densamente povoadas. As explosões provavelmente perturbariam os moradores das casas próximas, e as vibrações podem ser selecionadas em uma frequência tal que não são percebidas pelo ouvido humano.
A única desvantagem deste método é a pouca profundidade da pesquisa, não mais que 2 a 3 quilômetros. Portanto, para pesquisas mais aprofundadas, é utilizado um conversor de energia explosiva. A fonte das ondas aqui permanece essencialmente a mesma explosão. Mas não ocorre mais no solo, como antes, mas em uma câmara especial de explosão. O impulso explosivo é transmitido ao solo através de uma placa de aço e, em vez de explosivos, costuma-se usar uma mistura de propano e oxigênio. Tudo isso, é claro, nos permite agilizar bastante o processo de sondagem do subsolo.
O método gravimétrico baseia-se no estudo das mudanças na gravidade em uma determinada área. Acontece que se houver rocha de baixa densidade sob a superfície do solo, por exemplo sal-gema, então a gravidade da Terra aqui diminui um pouco. Mas rochas densas, como basalto ou granito, ao contrário, aumentam a força da gravidade.
Essas mudanças são determinadas por um dispositivo especial - um gravímetro. Uma de suas opções mais simples é um peso suspenso por uma mola. A gravidade aumenta - a mola se estica; isso é registrado por um ponteiro na escala. A gravidade diminui e a mola se contrai de acordo.
Bem, como os depósitos de petróleo e gás afetam a gravidade? O petróleo é mais leve que a água, e as rochas saturadas de petróleo ou de seu companheiro indispensável, o gás, têm densidade menor do que se nelas fosse colocada água. E isso, naturalmente, é notado pelo gravímetro.
É verdade que tais anomalias gravitacionais podem ser causadas por outros motivos, por exemplo, a ocorrência de camadas de sal-gema, como já dissemos. Portanto, a prospecção gravitacional é geralmente complementada pela prospecção magnética.
Nosso planeta, como você sabe, é um enorme ímã em torno do qual existe um campo magnético. E esse campo pode ser efetivamente influenciado, entre outras coisas, pelas rochas que ocorrem na área. Talvez você já tenha ouvido ou lido como os depósitos minério de ferro foram abertos devido ao fato de os pilotos dos aviões que voavam aqui terem ficado surpresos comportamento estranho agulha magnética?.. Hoje em dia esse princípio é utilizado para busca de outros tipos de minerais, inclusive petróleo e gás.
O fato é que o óleo muitas vezes contém impurezas metálicas. E, claro, a presença do metal é sentida, embora não por uma “agulha magnética”, mas por dispositivos modernos altamente sensíveis - magnetômetros. Eles permitem sondar as profundezas da Terra até uma profundidade de 7 quilômetros.
Outro método geofísico de busca de minerais, a prospecção elétrica, foi desenvolvido em 1923 na França e ainda é usado hoje. Na verdade, trata-se de uma espécie de reconhecimento magnético com a única diferença de que as alterações são registradas não no campo magnético, mas no campo elétrico.
Como praticamente não existe campo elétrico natural na Terra, ele é criado artificialmente, por meio de geradores especiais, e com a ajuda deles a área desejada é sondada. Normalmente, as rochas são dielétricas, o que significa que sua resistência elétrica é alta. Mas o petróleo, como já dissemos, pode conter metais que são bons condutores. A diminuição da resistência elétrica do subsolo serve como sinal indireto da presença de petróleo.
EM últimos anos Outro método tem sido cada vez mais utilizado - a exploração eletromagnética usando geradores magnetohidrodinâmicos (MHD). Profundidades de vários quilômetros tornaram-se acessíveis às ondas eletromagnéticas quando os depósitos minerais estão sendo pesquisados; até centenas de quilômetros quando se trata de estudos gerais da crosta terrestre.
O coração de um gerador MHD moderno é um motor de foguete movido a pólvora. Mas esta pólvora não é muito comum: a condutividade elétrica do plasma que ela cria, em comparação com o combustível de foguete convencional, é 16.000 vezes maior. O plasma passa pelo canal MHD localizado entre os enrolamentos magnéticos. De acordo com as leis da magnetodinâmica, uma corrente elétrica surge em um plasma em movimento, que, por sua vez, excita um campo eletromagnético em um emissor especial - um dipolo. A Terra é sondada usando um dipolo.
Em apenas alguns segundos, a instalação MHD desenvolve uma potência de dezenas de milhões de watts. E, ao mesmo tempo, dispensa sistemas de refrigeração volumosos, o que seria inevitável ao usar fontes de radiação tradicionais. E a instalação em si é várias vezes mais leve que outros tipos de geradores elétricos.
A eficácia da instalação do MHD foi testada pela primeira vez no final dos anos 70 no Tajiquistão. Então, na área da cordilheira Peter 1, os cientistas conduziram os primeiros experimentos de sondagem MHD, tentando detectar sinais de um terremoto que se aproximava. Os sinais da poderosa instalação Pamir-1 de 20 megawatts foram registrados a uma distância de até 30 quilômetros dela.
Um pouco mais tarde, as instalações MHD foram utilizadas para busca de petróleo e campos de gás. Para começar, foi escolhida uma região petrolífera bastante conhecida - a planície do Cáspio. Graças à sondagem MHD, surgiu outra oportunidade não só para determinar a presença de camadas contendo petróleo e gás, mas também para delinear claramente os depósitos. Mas normalmente isso requer a perfuração de vários poços caros.
Tendo recebido as primeiras informações confiáveis sobre a confiabilidade do método MHD, os cientistas não se limitaram apenas à exploração da planície do Cáspio. Um novo método de exploração geofísica do subsolo foi utilizado em Península de Kola, na prateleira Mar de Barents– em áreas com espessas camadas de rochas sedimentares, onde normalmente o petróleo fica escondido. A análise dos dados obtidos mostrou que a ocorrência de petróleo aqui é bastante provável.
O objetivo da exploração de petróleo é a identificação, avaliação geológica e econômica e preparação para o desenvolvimento de jazidas de petróleo. A exploração de petróleo é realizada por meio de operações geológicas, geofísicas, geoquímicas e de perfuração em uma combinação e sequência racional.
Na primeira fase da fase de exploração, o trabalho regional é realizado em bacias com potencial de petróleo e gás desconhecido ou para estudar zonas tectónicas pouco exploradas ou níveis estruturais mais baixos em bacias com potencial de petróleo e gás estabelecido. Para o efeito são realizados levantamentos aeromagnéticos, geológicos e gravimétricos, estudos geoquímicos de águas e rochas, intersecção de perfis do território com prospeção elétrica e sísmica e perfuração de poços de referência e paramétricos. Como resultado, são identificadas áreas para futuros trabalhos de pesquisa.
Na segunda etapa, é realizado um estudo mais detalhado das zonas de petróleo e gás por meio de exploração gravitacional detalhada, levantamento geológico estrutural, exploração elétrica e sísmica e perfuração estrutural.
É feita uma comparação de imagens nas escalas 1:100.000 – 1:25.000. a avaliação das previsões de conteúdo de petróleo e gás é esclarecida e, para estruturas com conteúdo comprovado de petróleo e gás, são calculadas reservas promissoras.
Na terceira etapa, são perfurados poços exploratórios para descoberta de jazidas. Os primeiros poços exploratórios estão sendo perfurados em profundidade máxima. Normalmente o andar superior é explorado primeiro, seguido pelos mais profundos. O resultado é uma estimativa preliminar das reservas.
A etapa de exploração é a etapa final do processo de exploração geológica. O objetivo principal é a preparação para o desenvolvimento. Durante o processo de exploração, os depósitos devem ser delineados, a composição litológica, a espessura e a saturação de óleo e gás devem ser determinadas. Após a conclusão dos trabalhos de exploração, são calculadas as reservas e feitas recomendações sobre o desenvolvimento do campo. A eficiência da busca depende da taxa de descoberta de campo - a relação entre o número de áreas produtivas e o número total de áreas perfuradas por perfuração exploratória.
Produção de óleo
Quase todo o petróleo do mundo é extraído através de furos sustentados por tubos de aço de alta pressão. Para elevar o petróleo e o gás e a água que o acompanham à superfície, o poço possui um sistema vedado de tubos de elevação, mecanismos e acessórios, projetado para trabalhar com pressões comparáveis às pressões do reservatório. A extração de petróleo por meio de perfuração de poços foi precedida de métodos primitivos: coleta na superfície de reservatórios, beneficiamento de arenito ou calcário impregnado de petróleo por meio de poços.
Coleta de óleo da superfície dos reservatórios- este é obviamente o primeiro método de extração usado na Média, na Babilônia e na Síria antes de nossa era. A coleta de petróleo na Rússia da superfície do rio Ukhta já começou F.S. Priadunov em 1745. Em 1858, na Península de Cheleken, o petróleo foi coletado em valas por onde fluía a água do lago. Na vala foi feita uma barragem de tábuas com água passando pela parte inferior: óleo acumulado na superfície.
Desenvolvimento de arenito ou calcário impregnado de óleo, e a extração de petróleo dele, foram descritas pela primeira vez por um cientista italiano
F. Ariosto no século XV. Não muito longe de Modena, na Itália, esses solos contendo óleo eram triturados e aquecidos em caldeiras. O óleo foi então espremido em sacos por meio de uma prensa. Em 1833-1845 óleo foi extraído da areia da costa Mar de Azov. A areia foi colocada em covas com fundo inclinado e regada. O óleo retirado da areia foi coletado da superfície da água com tufos de grama.
Extração de petróleo de poços foi produzido em Kissia, região antiga entre a Assíria e a Média no século V a.C. usando uma cadeira de balanço à qual estava amarrado um balde de couro. Um naturalista alemão deu uma descrição detalhada da produção de petróleo em Baku E. Kaempfer . A profundidade dos poços chegava a 27 m, suas paredes eram revestidas de pedra ou reforçadas com madeira.
Produção de petróleo através de poços começou a ser amplamente utilizado na década de 60 do século XIX. No início, junto com fontes abertas e coleta de óleo em covas de terra cavadas próximas aos poços, o petróleo também era extraído por meio de baldes cilíndricos com válvula no fundo. Os métodos mecanizados de operação foram introduzidos pela primeira vez em 1865 nos EUA. operação de bombeamento profundo, que foi usado em campos de petróleo na Geórgia em 1874 e em Baku em 1876. Em 1886 V.G. Shukhov oferecido produção de óleo de compressor, que foi testado em Baku em 1897. Uma maneira mais avançada de extrair petróleo de um poço é elevador de gás- proposto em 1914 MILÍMETROS. Tikhvinsky .
O processo de produção de petróleo, desde o seu escoamento pelo reservatório até o fundo dos poços e até o bombeamento externo do óleo comercial do campo, pode ser dividido em 3 etapas.
ü O movimento do petróleo através do reservatório até os poços devido à diferença de pressão criada artificialmente no reservatório e no fundo dos poços.
ü O movimento do petróleo do fundo dos poços até a boca na superfície - a operação dos poços de petróleo.
ü Coleta de petróleo e gás acompanhante e água na superfície, sua separação, remoção de sais minerais do petróleo, tratamento de água produzida, coleta de gás de petróleo associado.
O desenvolvimento de um campo de petróleo refere-se ao processo de movimentação de líquidos e gases em formações para poços de produção. O controle do processo de movimentação de líquidos e gases é feito através da colocação de poços de petróleo, injeção e controle no campo, número e ordem de seu comissionamento, modo de operação dos poços e balanço de energia dos reservatórios. O sistema de desenvolvimento adotado para uma determinada jazida predetermina os indicadores técnicos e econômicos. Antes de perfurar um depósito, um sistema de desenvolvimento é projetado. Com base nos dados de exploração e operação experimental, são estabelecidas as condições sob as quais a operação ocorrerá: sua estrutura geológica, propriedades do reservatório das rochas (porosidade, permeabilidade, grau de heterogeneidade), propriedades físicas dos fluidos no reservatório (viscosidade, densidade) , saturação de rochas petrolíferas com água e gás, pressão do reservatório. Com base nesses dados, é feita uma avaliação econômica do sistema e selecionado o ideal.
Em reservatórios profundos, a injeção de gás de alta pressão no reservatório é usada com sucesso em alguns casos para melhorar a recuperação de petróleo.
O petróleo é extraído dos poços por fluxo natural sob a influência da energia do reservatório ou usando um dos vários métodos mecanizados de elevação de fluido. Normalmente, no estágio inicial de desenvolvimento, a produção fluida opera e, à medida que o fluxo enfraquece, o poço é transferido para um método mecanizado: gas lift ou air lift, bombeamento profundo (usando haste, pistão hidráulico e bombas helicoidais).
O método gas lift traz acréscimos significativos ao esquema tecnológico usual do campo, pois requer uma estação compressora de gas lift com distribuidor de gás e tubulações de coleta de gás.
Um campo de petróleo é um complexo tecnológico composto por poços, oleodutos e instalações para diversos fins, com o auxílio dos quais o petróleo é extraído das entranhas da Terra no campo.
Nos campos desenvolvidos com inundação artificial, é construído um sistema de abastecimento de água com estações elevatórias. A água é retirada de reservatórios naturais por meio de estruturas de captação de água.
No processo de produção de petróleo, um lugar importante é ocupado pelo transporte in-field de produtos de poços, realizado por meio de oleodutos. Dois sistemas de transporte interno são usados: pressão e gravidade. Com sistemas de pressão, a autopressão na cabeça do poço é suficiente. No caso de fluxo gravítico, o movimento ocorre devido à elevação da marca da cabeça do poço acima da marca do ponto de coleta do grupo.
Durante o desenvolvimento Campos de petróleo, confinados às plataformas continentais, estão a ser criados campos petrolíferos offshore.
Refinaria de oléo
A primeira refinaria de petróleo foi construída na Rússia em 1745, durante o reinado de Elizaveta Petrovna, no campo petrolífero de Ukhta. Naquela época, em São Petersburgo e Moscou, usavam-se velas, e nas cidades pequenas usavam-se farpas. Mas mesmo assim, lâmpadas inextinguíveis queimavam em muitas igrejas. Neles foi derramado óleo de guarnição, que nada mais era do que uma mistura de petróleo refinado e óleo vegetal. Comerciante Nabatov foi o único fornecedor de óleo refinado para catedrais e mosteiros.
No final do século XVIII, a lâmpada foi inventada. Com o advento das lâmpadas, a demanda por querosene aumentou.
O refino de petróleo é a remoção de componentes indesejáveis dos produtos petrolíferos que afetam negativamente as propriedades de desempenho dos combustíveis e óleos.
Limpeza químicaé produzido pela ação de diversos reagentes sobre os componentes removidos dos produtos purificados. O método mais simples é a purificação com ácido sulfúrico 92-92% e oleum, usado para remover hidrocarbonetos insaturados e aromáticos.
Limpeza físico-química produzido usando solventes que removem seletivamente componentes indesejados do produto que está sendo purificado. Solventes apolares (propano e butano) são utilizados para remover hidrocarbonetos aromáticos de resíduos de refino de petróleo (alcatrão) (processo de desasfaltagem). Solventes polares (fenol, etc.) são usados para remover carbonos aromáticos policíclicos com cadeias laterais curtas, compostos de enxofre e nitrogênio de destilados de petróleo.
No purificação de adsorção Hidrocarbonetos insaturados, resinas, ácidos, etc. são removidos dos produtos petrolíferos.A purificação por adsorção é realizada pelo contato do ar aquecido com adsorventes ou filtrando o produto através de grãos adsorventes.
Purificação catalítica– hidrogenação em condições amenas, utilizada para remover compostos de enxofre e nitrogênio.
Destilação de óleo
Os irmãos Dubinin foram os primeiros a criar um dispositivo para destilação de petróleo. Desde 1823, os Dubinins começaram a exportar fotógeno (querosene) em muitos milhares de libras de Mozdok para a Rússia. A fábrica dos Dubinins era muito simples: uma caldeira no fogão, um cano vai da caldeira através de um barril de água até um barril vazio. Um barril de água é uma geladeira, um barril vazio é um recipiente para querosene.
Na América, os primeiros experimentos de destilação de petróleo foram realizados em 1833 por Silliman.
Em uma fábrica moderna, em vez de uma caldeira, é instalado um falso forno tubular. Em vez de um tubo para condensação e separação de vapores, são construídas enormes colunas de destilação. E para receber os produtos da destilação, são construídas cidades inteiras de tanques.
O óleo consiste em uma mistura de várias substâncias (principalmente hidrocarbonetos) e, portanto, não possui um ponto de ebulição específico. Nos tubulares, o óleo é aquecido a 300-325 o. A esta temperatura, as substâncias mais voláteis do óleo transformam-se em vapor.
Os fornos das refinarias de petróleo são especiais. Na aparência parecem casas sem janelas. Os fogões são feitos dos melhores tijolos refratários. Por dentro, ao longo e transversalmente, os canos se estendem. O comprimento dos tubos nos fornos chega a um quilômetro.
Quando a usina está em operação, o óleo passa por essas tubulações em alta velocidade – até dois metros por segundo. Neste momento, uma chama sai de um bico poderoso para o forno. O comprimento das chamas chega a vários metros.
A uma temperatura de 300-325 ° C, o óleo não é completamente destilado. Se a temperatura de destilação aumentar, os hidrocarbonetos começam a se decompor.
Os petroleiros encontraram uma maneira de destilar o petróleo sem decompor os hidrocarbonetos.
A água ferve a 100 o quando a pressão é igual à da atmosfera, ou 760 mm. Rt. Arte. Mas pode ferver, por exemplo, a 60 o. Para fazer isso, basta diminuir a pressão. A uma pressão de 150 mm, o termômetro mostrará apenas 60 o.
Quanto menor a pressão, mais cedo a água ferve. A mesma coisa acontece com o petróleo. Muitos hidrocarbonetos fervem apenas a 500°C sob pressão atmosférica. Conseqüentemente, a 325 o esses hidrocarbonetos não fervem.
E se você reduzir a pressão, eles ferverão em temperatura mais baixa.
A destilação no vácuo, isto é, sob pressão reduzida, baseia-se nesta lei. Nas refinarias modernas, o petróleo é destilado ou pressão atmosférica, ou sob vácuo, na maioria das vezes as plantas consistem em duas partes - atmosférica e vácuo. Essas plantas são chamadas de plantas de vácuo atmosférico. Essas plantas produzem simultaneamente todos os produtos: gasolina, nafta, querosene, gasóleo, óleos lubrificantes e betume de petróleo. Durante essa destilação, permanecem muito menos partes não evaporadas do que durante a destilação atmosférica.
O óleo evapora mais rapidamente quando o vapor é introduzido na instalação.
A operação de uma coluna de destilação é complexa e interessante. Nesta coluna, não apenas ocorre a separação das substâncias de acordo com seus pontos de ebulição, mas ao mesmo tempo ocorre uma ebulição repetida adicional do líquido de condensação.
As colunas são muito altas - até 40 m, e no seu interior são separadas por divisórias horizontais - placas - com furos. As tampas são instaladas sobre os orifícios.
A mistura de vapores de hidrocarbonetos do forno entra na parte inferior da coluna.
Vapor superaquecido é fornecido para atender o resíduo de óleo não evaporado do fundo da coluna. Este vapor aquece o resíduo não evaporado e carrega consigo todos os hidrocarbonetos leves pela coluna. O resíduo pesado, óleo combustível, livre de hidrocarbonetos leves, flui para a parte inferior da coluna, e os vapores superam placa após placa, tendendo para o topo da coluna.
Primeiro, os vapores com altos pontos de ebulição se transformam em líquidos. Esta será uma fração solar que ferve em temperaturas acima de 300 o. O solário líquido preenche a placa até os furos. O vapor que sai do forno agora precisa borbulhar através de uma camada do solário.
A temperatura do vapor é superior à temperatura do óleo diesel e o óleo diesel ferve novamente.
Dele saem hidrocarbonetos fervendo em temperaturas abaixo de 300 o e voam pela coluna até a seção das placas de querosene.
Portanto, não há gasolina ou querosene no óleo diesel que sai da coluna.
As colunas contêm 30-40 placas, divididas em seções. Os vapores passam por todas as placas, em cada uma borbulham através de uma camada de vapor condensado e nos intervalos entre elas encontram gotas de excesso de condensado que não foi removido da placa superior caindo da placa superior.
Fluxograma esquemático de uma instalação para destilação de óleo atmosférico a vácuo. Unidades 1, 3 – colunas de destilação atmosférica; 2 - fornos para aquecimento de óleo e óleo combustível; 4 - coluna de destilação a vácuo; 5 – condensadores – refrigeradores; 6 – trocadores de calor.
Linhas: I – óleo; II – gasolina leve; III – óleo extraído; IV – gasolina pesada; V – querosene e gasóleo; VI – vapor d’água; VII – óleo combustível; VIII – gases de decomposição;
IX – frações petrolíferas; X – alcatrão.
Um trabalho complexo e meticuloso é constantemente realizado na coluna. Os hidrocarbonetos são coletados em seções de acordo com os pontos de ebulição. Cada grupo de hidrocarbonetos na coluna possui suas próprias seções e saída própria.
Os hidrocarbonetos se agruparão em sua seção somente quando não houver hidrocarbonetos de outros pontos de ebulição neles.
Quando eles se juntam, eles saem da coluna para a geladeira e da geladeira para o receptor.
Não é a gasolina que vem das seções superiores da coluna, mas o vapor da gasolina, uma vez que a temperatura no topo da coluna é superior à temperatura das partes da gasolina que fervem facilmente. O vapor da gasolina vai primeiro para o condensador.
Aqui eles são convertidos em gasolina, que também é enviada para a geladeira e depois para o receptor.
Craqueamento de produtos petrolíferos
O rendimento da gasolina a partir do petróleo pode ser aumentado significativamente (até 65-70%) dividindo os hidrocarbonetos de cadeia longa contidos, por exemplo, no óleo combustível, em hidrocarbonetos com peso molecular relativo mais baixo. Este processo é denominado cracking (do inglês Crack - to split).
Rachaduraé o processo de divisão dos hidrocarbonetos contidos no petróleo, o que resulta na formação de hidrocarbonetos com menos átomos de carbono na molécula.
O cracking foi inventado por um engenheiro russo V.G. Shukhov em 1891 Em 1913 invenção Shukhova começou a ser usado na América. Atualmente, nos Estados Unidos, 65% de toda a gasolina é produzida em fábricas de cracking.
Referência histórica. Vladimir Grigorievich Shukhov (1853-1939). Construtor e mecânico, petroleiro e engenheiro de aquecimento, engenheiro hidráulico e construtor naval, cientista e inventor. Mais de 500 pontes de aço foram construídas de acordo com os projetos de Shukhov. Shukhov foi o primeiro a propor o uso de conexões simples com rebites em vez de dobradiças complexas. O trabalho de Shukhov na construção de conchas de malha metálica é extremamente interessante. Craqueamento de óleo inventado. Os oleodutos por onde o petróleo é bombeado também são feitos de acordo com suas fórmulas. Os tanques de armazenamento de petróleo também são sua conquista.
Os nossos trabalhadores petrolíferos falam frequentemente sobre a batalha legal entre duas empresas americanas. Há cerca de 25 anos, a empresa americana Cross foi a tribunal com uma queixa de que a empresa Dabbs se apropriou da sua invenção - o cracking. A empresa Cross exigiu de outra uma grande quantia em dinheiro pelo uso “ilegal” da invenção. O tribunal ficou do lado de Cross. Mas no julgamento, o advogado da empresa Dabbs disse que o cracking não foi inventado por uma ou outra empresa, mas por um engenheiro russo Shukhov .Shukhov estava vivo então. Os americanos foram procurá-lo em Moscou e perguntaram como ele poderia provar que o cracking foi inventado por ele. Shukhov tirou documentos da mesa, dos quais ficou claro que sua quebra Shukhov patenteou-o há 35 anos, antes do litígio entre estas duas empresas.
O equipamento das plantas de craqueamento é basicamente o mesmo da destilação de petróleo. Estes são fornos e colunas. Mas o modo de processamento é diferente. As matérias-primas também são diferentes. O processo de divisão é realizado a temperaturas mais elevadas (até 600 0 C), muitas vezes a pressão elevada. A tais temperaturas, grandes moléculas de hidrocarbonetos são decompostas em moléculas menores.
O óleo combustível é espesso e pesado, sua gravidade específica é próxima da unidade. Isso ocorre porque é composto de moléculas grandes e complexas de hidrocarbonetos. Quando o óleo combustível é craqueado, alguns de seus hidrocarbonetos constituintes se decompõem em outros menores, e os produtos petrolíferos leves - gasolina e querosene - são feitos de pequenos hidrocarbonetos.
Ao quebrar, o óleo sofre alterações químicas. A estrutura dos hidrocarbonetos muda. Reações químicas complexas ocorrem em plantas de craqueamento. Estas reações são potencializadas quando catalisadores são introduzidos no equipamento.
Um desses catalisadores é a argila especialmente tratada. Essa argila finamente triturada - na forma de pó - é introduzida nos equipamentos da planta. Hidrocarbonetos em estado de vapor combinam-se com partículas de pó de argila e são esmagados em sua superfície. Este tipo de fissuração é denominado fissuração pulverizada. Este tipo de fissura é generalizado.
O catalisador é então separado dos hidrocarbonetos. Os hidrocarbonetos seguem para a retificação e refrigeradores, e o catalisador segue para seus reservatórios, onde suas propriedades são restauradas.
O processo de craqueamento ocorre com a ruptura das cadeias de hidrocarbonetos e formação de hidrocarbonetos saturados e insaturados mais simples, por exemplo:
C 16 H 34 C 8 H 18 + C 8 H 16
hexadecano octano octeno
as substâncias resultantes podem se decompor ainda mais:
C 8 H 18 C 4 H 10 + C 4 H 8
octano butano buteno
C 4 H 10 C 2 H 6 + C 2 H 4
butano etano etileno (eteno)
O etileno liberado durante o processo de craqueamento é amplamente utilizado para a produção de polietileno e álcool etílico.
A quebra das moléculas de hidrocarbonetos ocorre através de um mecanismo radical. Primeiro, os radicais livres são formados:
CH 3 – (CH 2) 6 – CH 2:CH 2 – (CH 2) 6 – CH 3 t
T CH 3 – (CH 2) 6 – CH 2 . + . CH 2 – (CH 2) 6 – CH 3
Os radicais livres são quimicamente muito ativos e podem participar de diversas reações. Durante o processo de craqueamento, um dos radicais remove um átomo de hidrogênio (a), e o outro adiciona (b):
a) CH 3 – (CH 2) 6 – CH 2 . CH 3 – (CH 2) 5 – CH=CH 2 + H O
b) CH 3 – (CH 2) 6 – CH 2 . + CH 3 – (CH 2) 6 – CH 3
Existem 2 tipos de craqueamento: térmico e catalítico.
Fissuração térmica
A quebra das moléculas de hidrocarbonetos ocorre em mais Temperatura alta(470-550°C). O processo prossegue lentamente, formando-se hidrocarbonetos com uma cadeia não ramificada de átomos de carbono.
A gasolina obtida como resultado do craqueamento térmico, juntamente com os hidrocarbonetos saturados, contém muitos hidrocarbonetos insaturados. Portanto, esta gasolina tem maior resistência à detonação do que a gasolina destilada pura.
A gasolina termicamente craqueada contém muitos hidrocarbonetos insaturados, que oxidam e polimerizam facilmente. Portanto, esta gasolina é menos estável durante o armazenamento. Quando queima, várias partes do motor podem ficar obstruídas. Para eliminar esse efeito nocivo, agentes oxidantes são adicionados a essa gasolina.
Craqueamento catalítico
A divisão das moléculas de hidrocarbonetos ocorre na presença de catalisadores e em temperatura mais baixa (450-500 0 C).
O foco principal está na gasolina. Eles estão tentando obter mais e sempre de melhor qualidade. O craqueamento catalítico surgiu precisamente como resultado da luta persistente e de longo prazo dos trabalhadores do petróleo para melhorar a qualidade da gasolina. Comparado ao craqueamento térmico, o processo é muito mais rápido, e ocorre não apenas a divisão das moléculas de hidrocarbonetos, mas também sua isomerização, ou seja, hidrocarbonetos com uma cadeia ramificada de átomos de carbono são formados.
A gasolina craqueada cataliticamente tem ainda maior resistência à detonação, porque contém hidrocarbonetos com uma cadeia ramificada de átomos de carbono.
A gasolina do cracking catalítico contém menos hidrocarbonetos insaturados e, portanto, não ocorrem processos de oxidação e polimerização. Este tipo de gasolina é mais estável durante o armazenamento.
Reformando
Reforma - (do inglês Reforming - refazer, melhorar) processo industrial de processamento de gasolina e frações de nafta do petróleo para obtenção de gasolina e hidrocarbonetos aromáticos de alta qualidade. Neste caso, as moléculas de hidrocarbonetos principalmente não são quebradas, mas transformadas. A matéria-prima é a fração da nafta de petróleo.
Até a década de 30 do século XX, a reforma era uma espécie de craqueamento térmico e era realizada a 540 0 C para produzir gasolina com índice de octanas de 70-72.
Desde a década de 40, a reforma tem sido um processo catalítico, cuja base científica foi desenvolvida N. D. Zelinski, e DENTRO E. Karzhev, B.L.
Moldávio. Este processo foi realizado pela primeira vez em 1940 nos EUA.
É realizado em instalação industrial que possui forno de aquecimento e pelo menos 3-4 reatores a uma temperatura de 350-520 0 C, na presença de diversos catalisadores: platina e polimetálicos, contendo platina, rênio, irídio, germânio, etc. para evitar a desativação do catalisador pelo coque produto de compactação, a reforma é realizada sob alta pressão de hidrogênio, que circula pelo forno de aquecimento e pelos reatores. Como resultado da reforma das frações de petróleo da gasolina, são obtidos 80-85% de gasolina com índice de octanas de 90-95, 1-2% de hidrogênio e o restante de hidrocarbonetos gasosos. De um forno tubular sob pressão, o óleo é alimentado na câmara de reação, onde fica o catalisador, daqui vai para uma coluna de destilação, onde é separado em produtos.
A reforma é de grande importância para a produção de hidrocarbonetos aromáticos (benzeno, tolueno, xileno, etc.). Anteriormente, a principal fonte destes hidrocarbonetos era a indústria do coque.
