O Tratamento do Água Produzida

Universidade Federal do Rio de Janeiro[pic 1][pic 2]

Escola Politécnica

Tratamento da água produzida em campos de petróleo marítimos e terrestres para reinjeção ou descarte

Disciplina: Instalação de superfície produtoras de petróleo
Professor: Ilson Paranhos Pasqualino
Alunos: Adriano Barros, Kalil Marques, Nara do Nascimento

Março de 2016

Introdução

A água produzida (AP) é a água proveniente da formação subterrânea que é trazida à superfície juntamente com o petróleo e o gás natural produzidos durante a atividade de produção desses fluidos.

A configuração inicial simplificada de um reservatório de hidrocarbonetos é mostrada na figura 1. No entanto, a configuração real apresenta maior complexidade devido a características físicas e petrofísicas da rocha, como porosidade, permeabilidade, distribuição da geometria dos poros, pressão capilar,molhabilidade, etc. Tal complexidade faz com que os fluidos dispostos na rocha não estejam perfeitamente separados como demonstrado na figura, mas sim misturados, de modo que ao produzirmos “óleo”, estamos produzindo ao mesmo tempo água e gás associados a ele.

[pic 3]

Figura 1 - Configuração inicial simplificada de um reservatório

Com o objetivo de transformar o óleo e o gás em produtos comerciais, evitar problemas operacionais, otimizar o dimensionamento das plantas de tratamento, minimizar os gastos com o tratamento de fluidos de baixo (gás) ou nenhum valor comercial (água) e, consequentemente, maximizar o lucro, as três fases distintas são separadas para que recebam o devido tratamento. A AP pode, então, ter três destinos: descarte, injeção e reuso. Em todos os casos há necessidade de tratamento específico para atender as demandas ambientais, operacionais ou da atividade produtiva que a utilizará como insumo (DA MOTTA, et al. 2013). No presente trabalho, nos concentraremos apenas nas opções de injeção e descarte.  

É de suma importância ressaltar que a AP representa a corrente de efluentes líquidos de maior volume das atividades de produção de petróleo (AMINI et al. 2012), portanto o aumento da demanda e da produção mundial de petróleo fazem com que o devido tratamento e destino deste resíduo sejam assuntos de grandes preocupações devido aos potenciais impactos ambientaisgerados pelo seu mau gerenciamento.

Caracterização da AP

        A água produzida é uma mistura de produtos orgânico e inorgânico, sendo que suas propriedades são afetadas pela profundidade, formação geológica, vida útil do campo e tipo de hidrocarboneto produzido (AHMADUN, PENDASHTEH, et al., 2009). Na sua vida útil um campo produz aproximadamente dez vezes mais água do que óleo. Assim é importante analisar os componentes presentes nesta para um melhor tratamento químico. Os componentes mais encontrados na água produzida são óleo dissolvido e disperso, sais,  metais pesados, compostos radioativos, produtos químicos. (STEPHENSON, 1992)

       O óleo dissolvido são frações orgânicos solúveis na água. O pH e a temperatura aumentam a solubilidade desses componentes, a temperatura altera a razão de C na água. A pressão eleva a concentração do material dissolvido. E por fim a salinidade não interfere na solubilidade. O óleo disperso são pequenas gotas de hidrocarbonetos suspensas na AP. (AHMADUN, PENDASHTEH, et al., 2009) A sua quantidade depende da densidade do óleo, da forma e tamanho das gotículas e da tensão superficial entre os fluidos, sendo que quanto menor for a tensão mais difícil de ocorrer a coalescência e separação das gotas de óleo. É importante salientar que o uso de produtos químicos tende a reduzir a tensão entre os fluidos, dificultando a separação. Por fim, os componentes presentes na água dependem do tipo do óleo que esta sendo produzido. (STEPHENSON, 1992)

      A presença de sais catiônicos e aniônicos na AP afetam a salinidade, principalmente o cloro e sódio (cátions) e cálcio, magnésio e potássio (ânions). Enquanto que os cátions aumentam a salinidade, os ânions decrescem. A concentração desses sais pode variar entre 1000-250.000mg/l de água (AHMADUN, PENDASHTEH, et al., 2009)

      Em relação aos metais pesados, os mais encontrados são Bário, Cromo, Cádmio, Chumbo, Cobre, Mercúrio, Prata, Zinco. A sua presença ocorre de acordo com a idade do poço e a formação geológica (AHMADUN, PENDASHTEH, et al., 2009). A Figura 2 abaixo mostra as concentrações médias encontrada nos campos. (STEPHENSON, 1992)

[pic 4]

Figura 2- Concentrações de metais pesados.

      O material radioativo mais abundante na AP é o rádio, principalmente Ra226 e Ra228 e sua principal fonte são íons radioativos. Existe uma relação entre a concentração de Bário e a de isótopos de Rádio (AHMADUN, PENDASHTEH, et al., 2009).

  Os componentes de tratamentos químicos mais usados são aqueles para tratamentos de produção, processamento de gás, estimulação e workover.  Os usados na produção são coagulantes, inibidos de emulsões, inibidores de corrosão, biócidas, floculantes, e anti-espumantes. Aqueles usados no processamento do gás são basicamente inibidores de hidratos e por fim, os de estimulação e workover são aditivos, ácidos e salmouras (STEPHENSON, 1992).

    Finalmente os componentes sólidos são formados por pedaços da formação, corrosão, bactérias e asfaltenos. As bactérias mais presentes são as Gram Positive, causadores de corrosão nos dutos e equipamentos. Sua concentração varia entre 50-100mg de microorganismos por ml (AHMADUN, PENDASHTEH, et al., 2009).

Gerenciamento da AP

A escolha da medida de tratamento e alocação da água produzida (AP) depende diretamente de alguns fatores, tais como: localização da base de produção, legislação, viabilidade técnica, custos edisponibilidade de infraestrutura e deequipamentos (MOTTA et al, 2013)

Dentre as reais possibilidades consideradas para a água produzida, neste trabalho, atenta-se para as de maior relevância, podendo citar:

• Descarte no mar;
• Descarte no subsolo;
• Água de injeção.

Descarte no mar: tem sido amplamente usado por empresas, de acordo com critérios locais e nem sempre seguinte as regras e legislação devida. O teor de óleos e graxas (TOG) é um dos principais parâmetros para instalações onshore e offshore (MOTTA et al, 2013).

Para o caso offshore, o descarte no mar pode ser utilizado dependendo de cada local em particular, seguindo as normas e legislações vigentes. De acordo com Allen & Robinson (1993), o descarte de AP no mar abrange desde a inexistência de efeitos nocivos, em ambientes onde haja a possibilidade para diluição dos poluentes, até os rejeitos de pequena concentração de poluentes, que a longo prazo pode representar danos ambientais próximo ao local de despejo.