Atividade Petrolífera

Formação do petróleo e onde ele é encontrado

A matéria orgânica (MO) é constituída principalmente por átomos de carbono, que representam entre 45 e 55% de sua massa total, além de outros elementos como oxigênio, hidrogênio, nitrogênio, fósforo, enxofre e potássio.

A massa total de carbono na Terra é estimada em 7,5 x 107 Gt (1 Gt = 1012 kg). Aproximadamente 99% desse total está armazenado em rochas sedimentares, restando apenas cerca de 1% para os demais compartimentos do planeta. Esse 1% é o carbono que participa dos ciclos biogeoquímicos do carbono - respiração, fotossíntese, decomposição etc.

Cerca de 80% do carbono contido nas rochas sedimentares corresponde a carbono inorgânico. O restante, 20%, está na forma de carbono orgânico.

A MO, após ser incorporada nos sedimentos e submetida a pequenas profundidades e baixas temperaturas (até 1000m e 50ºC), passa por uma série de transformações denominadas de diagênese.

O produto final do processo de diagênese é o querogênio, definido como a fração insolúvel da MO presente nas rochas sedimentares. Assim, a maior parte do carbono orgânico armazenado nas rochas sedimentares corresponde ao material chamado de querogênio. Além do querogênio, também há uma fração solúvel, composta por hidrocarbonetos e não-hidrocarbonetos derivados de biopolímeros pouco alterados, denominada de betume.

Na medida em que prossegue o afundamento da bacia sedimentar, o querogênio é soterrado a maiores profundidades. O aumento de temperatura acarreta a degradação térmica do querogênio e na geração do petróleo. Portanto, é a partir de transformações naturais (i.e., mudanças na temperatura e pressão) do querogênio que são gerados o petróleo, o carvão e o gás natural.

O petróleo é uma mistura complexa de hidrocarbonetos (moléculas formadas principalmente por carbono e hidrogênio) e quantidades variáveis de não-hidrocarbonetos. Quando ocorre no estado líquido em reservatórios de subsuperfície ou em superfície, é denominado de óleo (ou óleo cru, para diferenciar do óleo refinado). Quando ocorre no estado gasoso é denominado de gás natural. Portanto, a atividade petrolífera envolve não só o petróleo, como também o gás natural.

Outra forma de ocorrência dos hidrocarbonetos são os hidratos de gás, que consistem em cristais de gelo com moléculas de gás (etano, propano e, principalmente, metano). Os hidratos de gás ocorrem em condições bastante específicas de pressão e temperatura, sendo mais comuns em depósitos rasos nas regiões polares ou em águas profundas em vários pontos do planeta.

A formação de uma acumulação de petróleo em uma bacia sedimentar requer a associação de uma série de fatores:

• A existência de rochas ricas em matéria orgânica, denominadas de rochas geradoras;
• As rochas geradoras devem ser submetidas às condições adequadas (tempo e temperatura) para a geração do petróleo;
• A existência de rochas com porosidade e permeabilidade necessárias à acumulação e produção do petróleo, denominada de rochas reservatório;
• A presença de condições favoráveis à migração do petróleo da rocha geradora até a rocha reservatório;
• A existência de uma rocha impermeável que retenha o petróleo, denominada de rocha selante ou capeadora;
• Um arranjo geométrico das rochas reservatório e selante que favoreça a acumulação de um volume significativo de petróleo. Uma acumulação comercial de petróleo é o resultado de uma associação adequada destes fatores no tempo e no espaço. A ausência de apenas um desses fatores inviabiliza a formação de uma jazida petrolífera.

Portanto, o petróleo só poderá ser encontrado em áreas onde houve acumulação de matéria orgânica e onde há rochas sedimentares. As regiões onde se acumulam os sedimentos, formando as rochas sedimentares, são as bacias sedimentares. Existem bacias sedimentares marítimas e terrestres.

O Brasil tem 35 bacias sedimentares. Das 35 bacias, 19 são terrestres (onshore) (Bacia de Almada, Bacia de Barreirinhas, Bacia de Camamu, Bacia de Campos, Bacia do Ceará, Bacia de Cumuruxatiba, Bacia do Espírito Santo, Bacia da Foz do Amazonas, Bacia do Jacuípe, Bacia do Jequitinhonha, Bacia de Mucuri, Bacia Para-Maranhão, Bacia de Pelotas, Bacia de Santos e Bacia de Sergipe) e 15 são marítimas (offshore) (Bacia do Acre, Bacia do Alagoas, Bacia do Amazonas, Bacia do Araripe, Bacia de Bragança - Vizeu, Bacia de Jatobá, Bacia de Marajó, Bacia do Pantanal, Bacia do Paraná, Bacia do Parecis - Alto Xingu, Bacia do Parnaíba, Bacia Pernambuco-Paraibá, Bacia do Reconcavo, Bacia Rio do Peixe, Bacia do São Francisco, Bacia do São Luis, Bacia Solimões, Bacia Tacutu, Bacia Tucano), além da Bacia Potiguar, que é tanto terrestre quanto marítima.

Cada bacia sedimentar pode ser subdividida e ter vários campos de petróleo, que são compostos por vários poços. Em 2021, o Brasil contava com 267 campos produtores de petróleo e 6.241 poços de petróleo.

A exploração e o desenvolvimento de petróleo e gás estão focados em áreas geográficas específicas, onde foram descobertos campos de petróleo importantes.

Em 2021, das 35 bacias sedimentares brasileiras, 13 tinham pelo menos um poço produzindo petróleo ou gás natural. São elas: Bacia do Camamu, Bacia de Campos, Bacia de Cumuruxatiba, Bacia do Espírito Santo, Bacia de Santos, Bacia de Sergipe (marítimas), Bacia Potiguar (terrestre/marítima), Bacia de Alagoas, Bacia do Amazonas, Bacia de Parnaíba, Bacia do Reconcavo, Bacia de Solimões e Bacia do Tucano (terrestres). Dessas, têm destaque as bacias de Santos e de Campos, onde se localiza a produção do Pré-sal.

Pré-sal

A província petrolífera do pré-sal é um polígono de aproximadamente 800 km de extensão por 200 km de largura (área exata definida no inciso IV do caput do art. 2º da Lei nº 12.351, de 2010) no litoral entre os estados de Santa Catarina e Espírito Santo, de profundidade ainda indeterminada. O pré-sal é uma sequência de rochas sedimentares carbonáticas formadas entre 123 a 113 milhões de anos, no espaço geográfico criado pela separação dos atuais continentes Americano e Africano, e que foram compactadas por uma espessa camada de sal - que chega a 2 mil metros. Essa camada de sal, conforme foi se depositando, compactou as rochas e a matéria orgânica acumulada, até que processos termoquímicos transformassem a camada orgânica em hidrocarbonetos (petróleo e gás natural). Portanto, o pré-sal é uma camada muito profunda, e acima dele ainda há o sal, o pós-sal e a água.

A produção do pré-sal atualmente, por exemplo, é oriunda de aproximadamente 120 poços, que geram petróleo e gás natural. O volume produzido por poço no pré-sal da Bacia de Santos está muito acima da média da indústria de óleo e gás. Dos dez poços com maior produção no Brasil, nove estão localizados nessa área. O mais produtivo deles está no campo de Tupi, com vazão média de 36 mil barris de petróleo por dia. O campo de Tupi por completo é o maior tanto em produção de petróleo como de gás natural, com média em 2021 de 948 mil barris por dia, somando todos os seus poços.

No Brasil, em 2021, dos 267 campos produtores de petróleo, 210 são terrestres (onshore) e 57 são marinhos (offshore), e dos 6.241 poços de petróleo, 5.779 são terrestres (onshore) e 462 são marinhos (offshore).

Apesar dessa grande maioria de campos e poços terrestres, em 2021, os campos marítimos produziram 97,2% do petróleo e 81,7% do gás natural. Isso significa que eles são muito mais produtivos, e que a Amazônia Azul é responsável por quase toda a produção de petróleo e gás natural do país. Esse grande número de poços em produção, nas bacias terrestres, reflete um padrão usual da indústria, pelo qual se procura compensar a baixa produtividade, com a perfuração de poços com menor exigência tecnológica e custos reduzidos. Além disso, nos últimos anos a exploração e produção marítima vêm se deslocando para águas cada vez mais profundas, para além da Zona Costeira, intensificando a busca por descobertas em áreas consideradas de nova fronteira exploratória. Soma-se a isso também as crescentes restrições ambientais para a atuação em áreas rasas.

O Brasil ocupa o 9º lugar no ranking de produção de petróleo mundial e 30º no ranking de produção de gás natural. O Brasil tinha, em 2021, uma média de produção de petróleo de mais de 3 milhões de barris por dia, sendo aproximadamente 2,2 milhões oriundos do pré-sal. Além disso, o país conta com um volume muito grande de reservas, tanto provadas, como prováveis e possíveis.

As reservas provadas são aquelas em que, com base na análise de dados geológicos e de engenharia, sabe-se que existam reservatórios e que  se estima, com elevado grau de certeza, que sejam extraíveis de forma economicamente viável. Já as reservas totais representam a soma das reservas provadas, prováveis e possíveis.

Um estudo realizado em 2015 pelo Instituto Nacional de Óleo e Gás da Universidade Estadual do Rio de Janeiro (Uerj), estimou o potencial de recursos ainda não descobertos em ao menos 176 bilhões de barris.

História da exploração no Brasil

A história da exploração de petróleo no Brasil tem início no século XIX. As primeiras tentativas de encontrar petróleo ocorreram em 1864, mas apenas em 1897, na região de Bofete (SP), foi perfurado o que foi considerado o primeiro poço petrolífero do país, embora apenas dois barris tenham sido extraídos. Décadas mais tarde, em 1939, em um município chamado Lobato, no Recôncavo Baiano, a perfuração de um poço liberou os primeiros 70 litros de óleo bruto do país, embora o poço não tenha se mostrado promissor. A descoberta, porém, levou a novos trabalhos exploratórios nas imediações, resultando em 1941 na primeira produção comercial de petróleo no Brasil, no campo de Candeias, a menos de 50 km de distância.

O êxito obtido em Lobato motivou o país a minimizar sua dependência em relação às importações de petróleo. Consequentemente, ainda em 1939, o governo de Getúlio Vargas instalou o Conselho Nacional do Petróleo (CNP), com a primeira lei do petróleo do país, para estruturar e regularizar as atividades envolvidas, desde o processo de exploração de jazidas até a importação, exportação, transporte, distribuição e comércio de petróleo e derivados. Este decreto tornou o petróleo patrimônio da União.

Nos anos 50, a pressão da sociedade e a demanda por petróleo se intensificaram com os movimentos de partidos políticos de esquerda, que lançaram a campanha "O petróleo é nosso". Assim, em outubro de 1953, o governo Getúlio Vargas cria a Petrobras, e assina a Lei n° 2004, que a institui como monopólio estatal a pesquisa, lavra, refino e transporte do petróleo e seus derivados. Em 1962, o governo estendeu o monopólio também às operações de importação de óleo e gás.

Após a criação da Petrobras, as áreas de exploração foram se expandindo, com a descoberta de novos campos de petróleo. Na década de 70, a Petrobras passou a investir fortemente no desenvolvimento tecnológico, e ao mesmo tempo, a companhia assinou contratos de risco com petrolíferas estrangeiras, marcando a primeira flexibilização em seu monopólio.

Com isso, após certo tempo, passou a fazer parte da vanguarda tecnológica da produção offshore, desenvolvendo tecnologias de sensoriamento remoto, robótica submarina e técnicas de perfuração horizontal, que permitiram a produção em águas profundas. No final dos anos 1980, a companhia tornou-se a primeira no mundo a produzir petróleo em águas abaixo de 500 m. Os investimentos em desenvolvimento tecnológico no país se intensificaram, resultando em recordes significativos de produção em grande profundidade. Portanto, a Petrobras tem a tecnologia de ponta e foi pioneira na exploração de águas profundas, podendo tais conhecimentos serem aproveitados até para outros fins, como adaptação para o setor de mineração marinha.

A Lei do petróleo, nº 9.478 de 1997, inicia uma nova fase na indústria petrolífera brasileira. Entre as mudanças está a criação da Agência Nacional do Petróleo (ANP), que substituiu a Petrobras nas responsabilidades de ser o órgão executor do gerenciamento do petróleo no país, e na nova tentativa de internacionalização do petróleo no Brasil. Esta lei permitiu a formação de parcerias com empresas interessadas em participar do processo de abertura do setor, numa tentativa de trazer novos investimentos para o país.

Atualmente, a Petrobras é uma empresa de capital aberto, cujo acionista majoritário é o Governo do Brasil, sendo, portanto, uma empresa estatal de economia mista.

O Brasil tem direito exclusivo de exploração do petróleo presente na Amazônia Azul, assim como dos outros recursos naturais, no sentido de que, se não explorá-los ou não aproveitá-los, nenhum outro pode, sem o expresso consentimento do Estado.

Cadeia produtiva

A atividade petrolífera é o processo que envolve toda a cadeia produtiva do petróleo e do gás natural, incluindo as fases de exploração, perfuração, extração, transporte, refino e distribuição.

A indústria petrolífera é comumente dividida em três setores principais: upstream, midstream e downstream. O upstream engloba as atividades de exploração, perfuração e extração; o midstream são as atividades de refinamento, onde ocorre a transformação da matéria-prima; e o downstream faz referência à logística da produção, incluindo distribuição e transporte dos produtos da refinaria até o consumo.

O ponto de partida na busca do petróleo é a exploração, que realiza os estudos preliminares para a localização de uma jazida. Nesta fase é necessário analisar o solo e o subsolo, mediante aplicações de conhecimentos de geologia e de geofísica, entre outros. A geologia realiza estudos na superfície que permitem um exame detalhado das camadas de rochas onde possa haver acumulação de petróleo. Quando se esgotam as fontes de estudos e pesquisas de geologia, iniciam-se, então, as explorações geofísicas no subsolo. A geofísica, mediante o emprego de certos princípios da física, faz uma “radiografia” do subsolo.

Feitos os estudos geológicos e delineado o local de melhor probabilidade de existência de petróleo, vem a seguir a perfuração de um poço de petróleo - o poço pioneiro - para averiguar essa existência. A perfuração é feita utilizando-se uma sonda (ou torre de perfuração). As sondas são classificadas em duas categorias: as terrestres, que são todas semelhantes, e as marítimas, que podem ser divididas em cinco tipos básicos, cada um designado para perfurar em um meio marítimo específico (barcaças, auto-eleváveis, fixas, semi-submersíveis e navios-sonda). Esse trabalho é feito através de uma torre que sustenta a coluna de perfuração, formada por vários tubos. Na ponta do primeiro tubo encontra-se a broca, que, triturando a rocha, abre o caminho das camadas subterrâneas.

Comprovada a existência de petróleo, outros poços são perfurados para se avaliar a extensão da jazida. Essa avaliação é que vai determinar se é comercialmente viável, ou não, produzir o petróleo descoberto. Caso positivo, o número de poços perfurados forma um campo de petróleo.

Revelando-se comercial, começa a fase da extração naquele campo.

Elevação é o termo utilizado na indústria petrolífera para caracterizar o processo de ascensão do fluido contido em um reservatório até a superfície. Essa elevação pode ocorrer naturalmente ou de forma artificial. A elevação natural ocorre quando a pressão do reservatório é suficiente para que o fluido alcance livremente a superfície, utilizando a própria energia do reservatório, não sendo necessária uma energia adicional para que isto aconteça. Neste caso diz-se que o poço é surgente. Quando há necessidade de uma energia auxiliar para que os fluidos sejam conduzidos até a superfície, chamamos de elevação artificial. Para esse processo, utilizam-se diversos métodos, dentre eles, os mais conhecidos são estes:

• Gás-lift
• Bombeio Mecânico com Hastes (BM)
• Bombeio Centrífugo Submerso (BCS)
• Bombeio por Cavidades Progressivas (BCP)

Mesmo na elevação natural, faz-se uso de técnicas de elevação artificial, como forma de complementar a energia do reservatório, aumentando sua vazão.

Os trabalhos em mar seguem os mesmos critérios aplicados em terra, mas utilizam equipamentos especiais de perfuração e produção, como  as plataformas e os navios-Sonda.

Junto à descoberta do petróleo pode ocorrer, também, a do gás natural. O gás natural pode ser encontrado junto com o petróleo, o chamado gás associado, ou em campos onde há apenas o gás, chamado de não-associado. No Brasil, a maior parte do extraído é de gás associado ao petróleo, em campos localizados no mar. Quando o gás está associado e dissolvido, posteriormente ocorre a separação deles durante as operações de produção.

Frequentemente não se extrai todo o petróleo e o gás descobertos no poço. Assim, uma parte deles fica em disponibilidade para futuras extrações.

Ao longo de toda a história de exploração de petróleo no Brasil, até o ano de 2022, já foram perfurados mais de 30.000 poços de petróleo. Desses, atualmente, aproximadamente 5.700 estão produzindo petróleo, gás natural, ou ambos. Tais poços, estão distribuídos entre as 13 bacias sedimentares que tem produção, mencionadas anteriormente.

O petróleo cru - uma mistura complexa composta principalmente por carbono e hidrogênio - não possui muitas utilidades. Assim, é necessário seu refino. Refinar petróleo é separar suas frações, processá-lo, transformando-o em produtos de grande utilidade: os derivados de petróleo. Quanto maior for a proporção hidrogênio/carbono, melhor será para a refinaria, já que assim terá um menor custo de processamento. É necessário identificar a classificação do petróleo em relação a seus constituintes; a quantidade das frações que podem ser obtidas e as características físicas e químicas, pois dependendo de suas propriedades ele será encaminhado para uma determinada refinaria.

Portanto, das plataformas de petróleo, o petróleo é transportado para terminais na costa brasileira, e de lá segue para as refinarias. O transporte até a refinaria pode ser feito, dependendo da distância, por oleodutos, gasodutos, rodovias (por caminhões-tanque), ferrovias (por trens adaptados com vagões de aço) ou hidrovias (pelos denominados navios-tanque).

Instalados estrategicamente em diversos pontos do país, a Petrobras dispõe de oito terminais, uma rede de dutos e uma ampla frota de navios petroleiros.

A instalação de uma refinaria obedece a diversos fatores técnicos, dos quais destacam-se a sua localização nas proximidades de uma região onde haja grande consumo de derivados e/ou nas proximidades das áreas produtoras de petróleo. A infraestrutura e a logística de processamento e de movimentação de petróleo e derivados do país foram projetadas e instaladas em função do refino do petróleo importado por via marítima. Portanto, em função da otimização dos custos de transporte, tanto na distribuição de derivados, quanto no abastecimento das refinarias, grande parte da capacidade de refino encontra-se próxima ao litoral, nas regiões com maior concentração de mercado consumidor.

A Petrobras possui 15 refinarias instaladas no Brasil, das quais oito estão localizadas na zona costeira.

Depois dos vários processos de refino, uma refinaria pode gerar diversos produtos finais através do petróleo, tais como gás liquefeito de petróleo, gasolinas de aviação e automotiva, solventes em geral, querosene para aviação (QAV), querosene comum, óleo combustível destilado, óleo diesel combustível, lubrificantes, graxas e parafinas.

Impactos da atividade petrolífera

47% do petróleo encontrado no ambiente marinho é de origem natural e 53% de origem antrópica. Destes 53%, 72% são devido ao consumo (descarga operacionais, drenagem terrestre e rios), transporte (derrame petroleiros) e durante processo de extração (água de produção, deposição atmosférica etc).

A atividade petrolífera pode apresentar impactos no meio marinho nos seus três principais setores: upstream, midstream e downstream.  

Além da contaminação de origem nas operações com navios, e nos acidentes com navios petroleiros, ocorre também a contaminação pelos resíduos do processo de refino, uma vez que as refinarias apresentam uma demanda muito grande pelo uso de água, e também, despejam uma enorme quantidade no final do processo. A quantidade e qualidade dos efluentes efluentes líquidos variam muito de acordo com o tipo de petróleo processado, com a forma de processamento que compõe a refinaria e forma de operações das unidades, mas em alguns casos, impactos como a transmissão de doenças, assoreamento dos mananciais, desequilíbrio ecológico e na atividade pesqueira podem ser observados.

Ademais, existem impactos na cadeia produtiva do petróleo que afetam indiretamente os mares e oceanos. O petróleo é matéria prima de combustíveis fósseis que, ao serem queimados, contribuem para o aquecimento global e, consequentemente para a acidificação dos oceanos, aumento do nível do mar, desequilíbrio ecológico, entre outros. O petróleo também é matéria prima dos plásticos, que atualmente são um dos principais poluidores dos mares.

Essa contaminação por  hidrocarbonetos pode causar diversos efeitos negativos nos ecossistemas e nos organismos. Estudos indicam que, dos vários tipos de hidrocarbonetos que existem, tem alguns que apresentam maior toxicidade ao ambiente, sendo inclusive considerados potencialmente carcinogênicos. Um exemplo são os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA). Há fortes evidências que os HPAs são capazes de causar câncer em peixes e moluscos, danos nas células sanguíneas, no fígado, no sistema nervoso, além de causar irritações e dermatite na pele, mucosa e olhos, entre outros.

Por sua vez, existe a grande parte de hidrocarbonetos encontrados no meio marinho mas que tem origem natural, e escoa para o mar sem qualquer intervenção humana, através de infiltrações naturais, nas margens continentais. Entretanto, autores defendem esse não seria um fator de grande preocupação, pois existem organismos que evoluíram para utilizar o petróleo como alimento, e assim, podem degradar os hidrocarbonetos.