MENOS POÇOS E MAIS ÓLEO

E se ao invés de buscar novos poços de petróleo a gente conseguisse extrair mais óleo dos poços que já estão em operação? Essa é a ideia da recuperação avançada de petróleo. Se você nunca ouviu falar sobre isso, esse artigo1, que trata mais especificamente da recuperação microbiológica avançada do petróleo, traz alguns insights interessantes e de forma bastante estruturada e didática sobre esse assunto relativamente novo!

1SEN, RAMKRISHNA. Biotechnology in petroleum recovery: The microbial EOR. Progress in Energy andCombustion Science, v. 347, pp. 14– 724, 2008

A maior parte da matriz energética mundial ainda é baseada no petróleo. No entanto, os métodos de extração convencionais fazem com que uma parte considerável do óleo não consiga ser recuperado e permaneça no poço após a extração. Assim, a busca por processos que permitam aumentar a eficiência da extração do petróleo parecem ser uma formapromissora de aumentar a produção para suprir a demanda, sem a necessidade de buscar novas fontes de produção, mas aproveitando poços já existentes. Essas técnicas são denominadas Recuperação Avançada de Petróleo, usualmente referida como EOR (do inglês, EnhancedOil Recovery).

O petróleo é formado na chamada “rocha-mãe” e depois migra para a rocha-reservatório, uma rocha porosa. Antes da migração do óleo, estes poros são ocupados por água. Após a migração do óleo, estefica, então, contido nesses poros pequenos e estreitas fissuras e interstícios no interior das rochas, formando complexa rede capilar nos reservatórios. Um esquema simplificado na Figura 1 mostra o óleo, o gás e a água na rocha impermeável após a migração do petróleo da “rocha-mãe”.

 

Figura 1. Esquema da configuração do óleo, do gás e da água nos poros da rocha reservatório (porosa) após a migração do petróleo da “rocha-mãe”, onde é formado.

As tecnologias tradicionais de extração permitem recuperar apenas 40-45% do óleo inicialmente presente e ocorrem em duas etapas. Na primeira etapa, denominada recuperação primária, a produção de óleo e de gás se dá pela pressão natural do reservatório, que inicialmente é alta o suficiente para levar o óleo à superfície. Nessa etapa, tem-se 5 a 10% de recuperação.

Com o progresso da produção de óleo, a pressão do reservatório cai, até chegar a um limite em que é necessário promover bombeamento artificial do óleo para a superfície. Aí vem a recuperação secundária, com a injeção de fluidos que fraturam a formação producente de hidrocarbonetos para aumentar a vazão de óleo e gás para a superfície do poço. A recuperação varia de 10-40% da reserva total.Entre as técnicas utilizadas para injeção de fluido no poço as mais comuns estão a seguir:

  • Injeção de gás natural: opção cara, usualmente utilizada quando o poço tem uma camada de gás natural (“gascap”);
  • Injeção de água: mantém a pressão do reservatório próxima ao ponto de bolha. Pela Termodinâmica dos hidrocarbonetos, o óleo tem menor viscosidade no ponto de bolha e evita o bloqueio de poros por gás dissolvido. A Figura 2 esquematiza a injeção de água em um poço produtor.

 

Figura 2.Esquema da injeção de água para a recuperação secundária do petróleo (FONTE: adaptado de SEN, RAMKRISHNA. Biotechnology in petroleum recovery: The microbial EOR. Progress in Energy and Combustion Science, v. 347, pp. 14– 724, 2008).

No entanto, a recuperação do óleo é desafiante, pois o óleo fica contido em regiões do reservatório de difícil acesso. Após anos de operação do poço, o fluido injetado (gás ou água) percorrem preferencialmente camadas de grande permeabilidade, causando o by-passde áreas saturadas de óleo no reservatório e o carreamento de grande quantidade de água levada à superfície junto com o óleo, enquanto cerca de  do óleo permanecem no reservatório.

A partir da necessidade de aumento da produção para suprir a demanda e tendo como foco a recuperação do óleo contido em poços já em exploração, surgiu a ideia da recuperação avançada, também chamada de recuperação terciária do petróleo. A ideia é a extração do óleo residual após as fases de recuperação primária e secundária.

A recuperação terciária do petróleo baseia-se na modificação das propriedades do óleo ou das características das rochas, que basicamente alteram as condições de miscibilidade entre o óleo e a água. A seguir estão alguns dos parâmetros que podem ser modificados:

  • Redução da tensão interfacial entre óleo e água
  • Redução da viscosidade do óleo
  • Aumento da viscosidade do fluido de injeção, tornando-o mais viscoso que o óleo

A Figura 3 a seguir resume esquematicamente os tipos de recuperação avançada do petróleo que podem empregadas:

Figura 3. Principais tipos de recuperação avançada do petróleo (FONTE: adaptado de SEN, RAMKRISHNA. Biotechnology in petroleum recovery: The microbial EOR. Progress in Energy and Combustion Science, v. 347, pp. 14– 724, 2008).

Vamos falar brevemente sobre os principais?

Recuperação térmica:

Mais utilizada para recuperação de óleos pesados, essa técnica se baseia no fornecimento de energia térmica ao reservatório. Majoritariamente, ocorre através da injeção de vapor, isto é, vapor saturado é injetado no reservatório. A condensação do vapor transfere energia ao óleo e reduz sua viscosidade, permitindo a liberação do gás dissolvido. Também pode ser realizada através da combustão in situ, que consiste na queima de parte do reservatório e deslocamento do óleo restante no reservatório para os poços produtores. Mas esse é um processo de grande complexidade, não sendo muito aplicado.

Injeção de gás:

Baseia-se na redução da tensão interfacial entre o fluido injetado (solventes ou gás) eo óleo até próximo de zero, permitindo total miscibilidade entre o fluido injetado e o óleo e gerando uma única fase móvel homogênea.

Métodos químicos:

Adição de substâncias químicas à água de injeção, alterando as propriedades físico-químicas da água ou do óleo. Na recuperação química avançada, os seguintes agentes são comumente utilizados:

  • Surfactantes: utilizados para reduzir a tensão superficial entre óleo e água e entre a interface entre o óleo e as rochas.
  • Polímeros: utilizados para aumentar a viscosidade da água injetada nos poços
  • Ácidos, gases e solventes: utilizados para aumentar a permeabilidade através da rede de poros e re-pressurizar o reservatório.

No entanto, como todos esses agentes utilizados são derivados do petróleo e oriundos dos chamados processos downstream, o uso desses agentes começou a criar um círculo vicioso, pois são utilizados como forma de aumentar a produção de sua própria matéria-prima. Por isso, esse método de recuperação avançada começou a se tornar pouco atrativo.

Recuperação biotecnológica:

Por isso, surgiu o interesse na recuperação microbiológica avançada do petróleo, definida como um conjunto de técnicas de recuperação avançada evolvendo o uso de consórcio microbiano e seus produtos metabólicos – biopolímeros, ácidos, solventes, gases e até enzimas para aumentar a recuperação de óleo, aumentando a vida útil dos poços. Essa recuperação microbiológica do petróleo pode ser realizada de diversas formas:

  • Através do estímulo de micro-organismos autóctones (micro-organismos existentes no próprio reservatório)
  • Seleção das bactérias naturalmente existentes no reservatório, modificando-as para a produção de metabólitos específicos para aumentar a recuperação do óleo. Depois, o consórcio microbiano selecionado é reinjetado no poço;
  • Injeção de fluidos com agentes de recuperação produzidos ex- situ(por fermentação realizada por micro-organismos fora dos reservatórios).

 

A ideia da recuperação microbiológica é que os micro-organismos podem contribuir de duas formas. Primeiramente, com os agentes que irão modificar as propriedades do óleo e facilitar a sua recuperação e, em segundo lugar, alguns desses agentes podem auxiliar no bloqueio dos canais de alta permeabilidade, isto é, dos canais em que não há mais óleo, evitando que a água injetada siga os caminhos preferenciais criados durante a recuperação secundária.

Entre as principais vantagens da recuperação microbiológica quando comparada a outras técnicas de recuperação avançada do petróleo estão o pequeno gasto de energia para produzir os agentes de recuperação e o fato de que o preço desses agentes de recuperação não depende do preço internacional do petróleo cru porque esses agentes são produzidos através de fermentação, tanto fora quando dentro dos reservatórios e para sua produção podem ser utilizadas matérias-primas renováveis, inclusive matérias-primas oriundas de resíduos agroindustriais, como melaço. Por essa razão, o processo de produção desses agentes é mais limpo.

Atualmente, o uso de biossurfactantes tem se mostrado como uma das técnicas mais promissoras de recuperação avançada. Normalmente, os biossurfactantes são produzidos por fermentação ex-situ e injetados no poço junto com a água de injeção.

Os biopolímeros, por sua vez, atuam principalmente através do bloqueio seletivo das zonas de alta permeabilidade, redirecionando a água de injeção para os canais ricos em óleo. Da mesma forma que os biossurfactantes, normalmente são utilizados como adjuntos na operação de injeção de água. O biopolímero mais comumente utilizado é a goma xantana. Apesar da alta eficiência que esse polímero confere à recuperação do óleo, seu processo de produção é caro e geralmente exige o uso de outras substâncias associadas porque a goma xantana é suscetível à degradação.

No caso de gases, além de aumentar a pressão em reservatórios de baixa pressão, eles também podem dissolver o óleo, reduzindo sua viscosidade e facilitando seu deslocamento.

No entanto, nem tudo são flores, e alguns tipos de bactérias naturalmente presentes nos poços de petróleo, ao invés de auxiliarem no processo de recuperação, têm um papel extremamente negativo na extração do óleo. É o caso das bactérias redutoras de sulfato, comumente conhecidas como BRS, que causam acidificação e corrosão das estruturas, entupimentos por FeS2, levando a prejuízos financeiros e pondo em risco a saúde de trabalhadores.

Apesar da injeção de biocidas à água de injeção, muitas vezes as BRS são resistentes aos biocidas. Por isso, uma outra alternativa que já foi testada e cujo sucesso foi relato é o uso de bactérias que, além de produzirem compostos capazes de facilitar a extração do óleo também inibam a produção de sulfito pelas BRS.

Apesar da grande perspectiva em relação à recuperação microbiológica avançada, alguns entraves ainda permanecem. O principal problema é a dificuldade de extrapolar processos com organismos vivos, por ser difícil prever e garantir constância no seu comportamento, especialmente sob diferentes condições. Além disso, apesar de diversos testes já terem sido realizados e finalizados em campos em operação, muitos apontam que o tempo desses testes é insuficiente para garantir o comportamento a longo prazo.

Entretanto, é preciso pensar que novas tecnologias sempre enfrentam resistências dos mais pessimistas e a empresa BioTech, Inc. está aí para provar que a alternativa biotecnológica para a recuperação terciária é viável. A empresa, fundada em 1988 nos Estados Unidos é líder no uso de micro-organismos para solucionar problemas diversos relacionados ao petróleo.

 

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

BioTech, Inc. Disponível em: <http://www.biotechinc.org/>. [Acesso em 07 de abril de 2017].

Hamid Rashedi, FatemehYazdian and SiminNaghizadeh. Microbial Enhanced Oil Recovery, Introduction to Enhanced Oil Recovery (EOR) Processes and Bioremediation of Oil-Contaminated Sites (2012). Disponível em: <http://www.intechopen.com/books/introduction-to-enhanced-oil-recovery-eor-processes-and-bioremediationof-oil-contaminated-sites/microbial-enhanced-oil-recovery>.

SEN, RAMKRISHNA. Biotechnology in petroleum recovery: The microbial EOR. Progress in Energy and Combustion Science, v. 347, pp. 14– 724, 2008.

 

Clarissa Alves Biscainho

Assessora do setor acadêmico da BetaEQ e estudante da IFP School – França

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