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ASPECTOS DE RISCO AMBIENTAL NA PERFURAÇÃO ... - TECLIM

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UNIVERSIDA<strong>DE</strong> FE<strong>DE</strong>RAL DA BAHIA<br />

ESCOLA POLITÉCNICA<br />

<strong>DE</strong>PARTAMENTO <strong>DE</strong> HIDRÁULICA E SANEAMENTO<br />

PAULO JUVÊNCIO BERTA <strong>DE</strong> SOUZA<br />

VALDIR LUIZ <strong>DE</strong> LIMA<br />

AVALIAÇÃO DAS TÉCNICAS <strong>DE</strong> DISPOSIÇÃO <strong>DE</strong><br />

REJEITOS DA <strong>PERFURAÇÃO</strong> TERRESTRE <strong>DE</strong> POÇOS<br />

<strong>DE</strong> PETRÓLEO


PAULO JUVÊNCIO BERTA <strong>DE</strong> SOUZA<br />

VALDIR LUIZ <strong>DE</strong> LIMA<br />

AVALIAÇÃO DAS TÉCNICAS <strong>DE</strong> DISPOSIÇÃO <strong>DE</strong> REJEITOS DA<br />

<strong>PERFURAÇÃO</strong> TERRESTRE <strong>DE</strong> POÇOS <strong>DE</strong> PETRÓLEO<br />

Monografia final do curso de Especialização em<br />

Gerenciamento e Tecnologias Ambientais na<br />

Indústria, da Escola Politécnica da Universidade<br />

Federal da Bahia.<br />

Orientador : MSC Francisco Inácio Negrão<br />

Salvador<br />

2002<br />

2


A<br />

Nossas esposas e filhos, pelo apoio e compreensão nas horas de trabalho e estudo, em que<br />

não pudemos partilhar de suas companhias.<br />

3


AGRA<strong>DE</strong>CIMENTOS<br />

A Francisco Inácio Negrão, Consultor do GRH-EPUFBa, orientador sempre receptivo e<br />

atencioso, cujo conhecimento e sugestões foram fundamentais no desenvolvimento dos<br />

trabalhos.<br />

À Professora Dra. Iara Brandão, do Departamento de Hidráulica e Saneamento da EPUFBa, por<br />

sua contribuição inestimável durante a revisão final desta monografia.<br />

A Regina Santos Silva Tonini, da Gerência de Tecnologia da Informação e Documentação<br />

Técnica da Unidade de Negócios Bahia, da Petrobrás, pelo empenho e incentivo durante o<br />

processo de pesquisa.<br />

A Ana Cristina Novaes Eichin, da Gerência de Informação do Centro de Pesquisas e<br />

Desenvolvimento, da Petrobrás, por sua contribuição durante o processo de pesquisa.<br />

A todos aqueles que, de alguma forma, contribuíram para que esta monografia se tornasse uma<br />

realidade.<br />

Nosso muito obrigado por nos possibilitarem ter esta experiência enriquecedora e aberto nossas<br />

mentes para a busca de soluções aparentemente inatingíveis.<br />

4


"Esquecendo os erros do passado construímos nosso novo<br />

mundo. Talvez nos falte poesia...Talvez nos falte amor.<br />

Mas com certeza podemos dar um pouco mais, pois com<br />

certeza o amor que não damos é o mesmo que não<br />

recebemos. E talvez, mirando-nos em exemplos de<br />

coragem, trabalhando pela paz e compreensão entre os<br />

homens, possamos um dia erguer os olhos novamente".<br />

(Charles Chaplin)<br />

5


SUMÁRIO<br />

1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 08<br />

2. HISTÓRICO .......................................................... ................................................. 08<br />

3. OBJETIVOS ...................................................... ...................................................... 09<br />

4. METODOLOGIA .................................................................................................... 09<br />

5. <strong>ASPECTOS</strong> AMBIENTAIS DA <strong>PERFURAÇÃO</strong> TERRESTRE <strong>DE</strong> POÇOS<br />

<strong>DE</strong> PETRÓLEO ...................................................................................................... 10<br />

5.1 – GENERALIDA<strong>DE</strong>S .................................................................................... 10<br />

5.2 – A <strong>PERFURAÇÃO</strong> DO POÇO <strong>DE</strong> PETRÓLEO ......................................... 10<br />

5.3 – CONSTRUÇÃO DA BASE ........................................................................ 10<br />

5.4 – MÉTODOS <strong>DE</strong> <strong>PERFURAÇÃO</strong> ................................................................ 11<br />

5.5 – FLUIDOS <strong>DE</strong> <strong>PERFURAÇÃO</strong> .................................................................. 12<br />

5.6 –PRODUTOS DA <strong>PERFURAÇÃO</strong> <strong>DE</strong> POÇOS <strong>DE</strong> PETRÓLEO ............... 13<br />

5.6.1 – CASCALHOS ................................................................................. 13<br />

5.6.2 – METAIS PESADOS ................................................................ 13<br />

5.6.3 – SAIS SOLÚVEIS ............................................................................ 14<br />

5.6.4 – HIDROCARBONETOS ................................................................. 14<br />

5.7 – REVESTIMENTO DO POÇO..................................................................... 15<br />

5.8 – DISPOSIÇÃO <strong>DE</strong> REJEITOS DA <strong>PERFURAÇÃO</strong> .................................. 15<br />

6. AVALIAÇÃO DAS PRINCIPAIS TÉCNICAS <strong>DE</strong> DISPOSIÇÃO DOS<br />

REJEITOS DA <strong>PERFURAÇÃO</strong> TERRESTRE <strong>DE</strong> POÇOS <strong>DE</strong> PETRÓLEO 16<br />

6.1 – MÉTODOS FÍSICOS .................................................................................. 16<br />

6.1.1 - IMPERMEABILIZAÇÃO <strong>DE</strong> DIQUES <strong>DE</strong> <strong>PERFURAÇÃO</strong> ....... 16<br />

6.1.2 - INJEÇÃO <strong>DE</strong> CASCALHOS EM POÇOS POR<br />

FRATURAMENTO <strong>DE</strong> FORMAÇÕES ........................................ 17<br />

6.1.2.1 - INJEÇÃO CONTÍNUA VERSUS INJEÇÕES<br />

PERIÓDICAS ..................................................................... 17<br />

6.1.2.2 - TIPOS <strong>DE</strong> FORMAÇÕES PARA INJEÇÃO ..................... 19<br />

6.1.2.3 - PREPARO DA PASTA ...................................................... 19<br />

6.1.2.4 – MO<strong>DE</strong>LAGEM DA GEOMETRIA DAS FRATURAS .... 19<br />

6.1.2.5 – MONITORAMENTO ........................................................ 19<br />

6.1.2.6 – TESTE <strong>DE</strong> CAMPO ........................................................... 19<br />

6.1.3 - <strong>PERFURAÇÃO</strong> <strong>DE</strong> POÇOS <strong>DE</strong>LGADOS .................................... 20<br />

6.1.4 – ATERRO COM DILUIÇÃO .......................................................... 21<br />

6.2 – MÉTODOS QUÍMICOS E BIO-QUÍMICOS ............................................. 22<br />

6.2.1 – MICRO ENCAPSULAMENTO ..................................................... 22<br />

6.2.1.1 – FUNDAMENTOS .............................................................. 22<br />

6.2.1.2 – O PROCESSO <strong>DE</strong> ENCAPSULAMENTO ....................... 23<br />

TESTE PILOTO ................................................................. 23<br />

TESTE <strong>DE</strong> CAMPO ........................................................... 23<br />

TESTE <strong>DE</strong> LIXIVIAÇÃO .................................................. 24<br />

6.2.2 – FAZENDA <strong>DE</strong> LODO .................................................................... 24<br />

6.2.2.1 – FUNDAMENTOS .............................................................. 25<br />

6


6.3 – MÉTODOS TERMO-QUÍMICOS .............................................................. 25<br />

6.3.1 – EXTRAÇÃO COM CO 2 SUPERCRÍTICO ................................... 25<br />

6.3.1.1 – FUNDAMENTOS .............................................................. 25<br />

6.3.1.2 - REMOÇÃO <strong>DE</strong> HIDROCARBONETOS <strong>DE</strong><br />

CASCALHOS ..................................................................... 27<br />

6.3.1.3 - RESULTADOS EXPERIMENTAIS .................................. 28<br />

6.3.2 – <strong>DE</strong>SORÇÃO TÉRMICA INDIRETA ............................................ 29<br />

6.3.2.1 – FUNDAMENTOS .............................................................. 30<br />

6.3.3 – INCINERAÇÃO ............................................................................. 31<br />

7. RESULTADOS OBTIDOS 32<br />

7.1 – IMPERMEABILIZAÇÃO <strong>DE</strong> DIQUES <strong>DE</strong> <strong>PERFURAÇÃO</strong> ................... 32<br />

7.2 – INJEÇÃO <strong>DE</strong> CASCALHOS EM POÇOS POR FRATURAMENTO <strong>DE</strong><br />

FORMAÇÕES ............................................................................................ 32<br />

7.3 – <strong>PERFURAÇÃO</strong> <strong>DE</strong> POÇOS <strong>DE</strong>LGADOS ................................................ 32<br />

7.4 - ATERRO COM DILUIÇÃO ....................................................................... 33<br />

7.5 – MICRO ENCAPSULAMENTO ................................................................. 33<br />

7.6 – FAZENDA <strong>DE</strong> LODO ................................................................................ 33<br />

7.7 - EXTRAÇÃO COM CO 2 SUPERCRÍTICO ................................................. 34<br />

7.8 - <strong>DE</strong>SORÇÃO TÉRMICA INDIRETA ......................................................... 35<br />

8. CONCLUSÕES ........................................................................................................ 35<br />

9. RECOMENDAÇÕES .............................................................................................. 36<br />

10. BIBLIOGRAFIA .................................................................................................... 37<br />

7


1. INTRODUÇÃO<br />

Durante suas operações, a indústria petrolífera produz efluentes líquidos, gasosos e<br />

resíduos sólidos que podem ser nocivos ao meio ambiente e à saúde pública. Através da adesão a<br />

leis e regulamentos, elaborados por meio de consultas a todos os envolvidos, e tendo por objetivo<br />

os padrões internacionais, os efeitos nocivos podem ser reduzidos a níveis aceitáveis. Poluentes<br />

em potencial podem deixar de ser uma preocupação quando convenientemente tratados e<br />

adequadamente dispostos ou reciclados.<br />

Ao longo das últimas décadas, a indústria petrolífera tem feito um esforço, sempre<br />

crescente, no sentido de prevenir danos ao meio ambiente e à saúde pública em todas as suas<br />

operações. Consultando o público em geral, governos e outras autoridades, a indústria petrolífera<br />

internacional tem estudado o impacto dos resíduos sobre o meio ambiente e tem apresentado<br />

propostas bem equilibradas para a forma de disposição final dos rejeitos oriundos de suas<br />

atividades.<br />

No entanto, ainda há muito a ser feito no sentido de se reduzir o impacto dos rejeitos<br />

oriundos das operações da indústria petrolífera. Processos tecnológicos apresentam inúmeras<br />

possibilidades de tratamento e recuperação de resíduos, antes de serem dispostos ao meio<br />

ambiente. E, em alguns casos, vários componentes valiosos recuperados podem vir a compensar<br />

economicamente os custos de tais processos, além de evitar a poluição.<br />

2. HISTÓRICO<br />

O registro da participação do petróleo na vida do homem remonta a tempos bíblicos. Na<br />

antiga Babilônia, os tijolos eram assentados com asfalto e o betume era largamente utilizado<br />

pelos fenícios na calafetação de embarcações. Os egípcios o usaram na pavimentação de<br />

estradas, para embalsamar os mortos e na construção de pirâmides, enquanto gregos e romanos<br />

dele lançaram mão para fins bélicos. No Novo Mundo, o petróleo era conhecido pelos índios précolombianos,<br />

que o utilizavam para decorar e impermeabilizar seus potes de cerâmica. Os incas,<br />

os maias e outras civilizações antigas também estavam familiarizados com o petróleo, dele se<br />

aproveitando para diversos fins. O petróleo era retirado de exsudações naturais encontradas em<br />

todos os continentes.<br />

O início e a sustentação do processo de busca com crescente afirmação do produto na<br />

sociedade moderna datam de 1859, quando foi iniciada a exploração comercial nos Estados<br />

Unidos, logo após a célebre descoberta do Cel. Drake, em Tittusville, Pensilvânia, com um poço<br />

de apenas 21 metros de profundidade perfurado com um sistema de percussão movido a vapor,<br />

que produziu 2 m 3 /dia de óleo. Descobriu-se que a destilação do petróleo resultava em produtos<br />

que substituíam, com grande margem de lucro, o querosene obtido a partir do carvão e o óleo de<br />

baleia, que eram largamente utilizados para iluminação. Estes fatos marcaram o início da era do<br />

petróleo. Posteriormente, com a invenção dos motores a gasolina e a diesel, estes derivados até<br />

então desprezados adicionaram lucros expressivos à atividade.<br />

Até o fim do século passado os poços se multiplicaram e a perfuração com o método de<br />

percussão viveu o seu período áureo. Neste período, entretanto, começou a ser desenvolvido o<br />

processo rotativo de perfuração. Em 1900, no Texas, o americano Anthony Lucas, utilizando o<br />

processo rotativo, encontrou óleo a uma profundidade de 354 metros. Este evento foi<br />

considerado um marco importante na perfuração rotativa e na história do petróleo.<br />

Nos anos seguintes a perfuração rotativa desenvolveu-se e progressivamente substituiu a<br />

perfuração pelo método de percussão. A melhoria dos projetos e da qualidade do aço, os novos<br />

projetos de brocas e as novas técnicas de perfuração possibilitaram a perfuração de poços com<br />

mais de 10.000 metros de profundidade.<br />

Até 1945 o petróleo produzido provinha dos Estados Unidos, maior produtor do mundo,<br />

seguido da Venezuela, México, Rússia, Irã e Iraque. Com o fim da Segunda Guerra, um novo<br />

8


quadro geopolítico e econômico se delineou e a indústria do petróleo não ficou à margem do<br />

processo. Ainda nos anos 50, os Estados Unidos continuavam detendo metade da produção<br />

mundial, mas já começava a afirmação de um novo pólo produtor potencialmente mais pujante<br />

no hemisfério oriental. Essa década marcou, também, uma intensa atividade exploratória, e<br />

começaram a se intensificar as incursões no mar, com o surgimento de novas técnicas<br />

exploratórias.<br />

Assim, ao longo do tempo, o petróleo foi se impondo como fonte de energia. Hoje, com o<br />

advento da petroquímica, além de grande utilização dos seus derivados, centenas de novos<br />

compostos são produzidos, muitos deles diariamente utilizados, como plásticos, borrachas<br />

sintéticas, tintas, corantes, adesivos, solventes, detergentes, explosivos, produtos farmacêuticos,<br />

cosméticos, etc. Com isso, o petróleo, além de produzir combustível, passou a ser imprescindível<br />

às facilidades e comodidades da vida moderna (Thomas, 2001).<br />

A história do petróleo no Brasil começou em 1858, quando o Marquês de Olinda assinou<br />

o Decreto n o 2.266 concedendo a José Barros Pimentel o direito de extrair mineral betuminoso<br />

para fabricação de querosene, em terrenos situados às margens do Rio Maraú, na então província<br />

da Bahia. O primeiro poço brasileiro com o objetivo de encontrar petróleo, porém, foi perfurado<br />

somente em 1897, por Eugênio Ferreira Camargo, no município de Bofete, no estado de São<br />

Paulo. Este poço atingiu a profundidade final de 488 metros e, segundo relatos da época,<br />

produziu 0,5 m 3 de óleo.<br />

Desde sua criação a Petrobras já descobriu petróleo nos estados do Amazonas, Pará,<br />

Maranhão, Ceará, Rio Grande do Norte, Alagoas, Sergipe, Bahia, Espírito Santo, Rio de Janeiro,<br />

Paraná, São Paulo e Santa Catarina. Cada década na Empresa tem sido marcada por fatos de<br />

grande relevância na exploração de petróleo no país. Na década de 50 foram as descobertas dos<br />

campos de petróleo de Tabuleiro dos Martins, em Alagoas, e Taquipe, na Babia. Na década de<br />

60 foram os campos de Carmópolis, em Sergipe, e Miranga, na Bahia. Ainda em Sergipe, um<br />

marco notável dessa década foi a primeira descoberta no mar, o campo de Guaricema.<br />

A produção de petróleo no Brasil cresceu de 750 m 3 /dia na época da criação da Petrobrás,<br />

em 1953, para mais de 182.000 m 3 /dia no final dos anos 90, graças aos contínuos avanços<br />

tecnológicos de perfuração e produção (Thomas, 2001).<br />

3. OBJETIVOS<br />

Este trabalho tem por finalidade identificar, descrever e avaliar as principais técnicas<br />

usadas para efetuar a disposição final dos resíduos sólidos provenientes da perfuração terrestre<br />

de poços de petróleo. São analisadas as vantagens e desvantagens dessas técnicas, em função de<br />

diversos fatores que têm influência direta nestas aplicações, de forma a priorizar os métodos<br />

mais eficazes para mitigar os impactos causados pelos fluidos e resíduos da perfuração de poços<br />

de petróleo ao meio ambiente e à saúde pública.<br />

4. METODOLOGIA<br />

Inicialmente foi feito um trabalho de pesquisa no acervo da Petrobrás e Internet com o<br />

intuito de reunir e selecionar material sobre o assunto. Foram pesquisados temas provenientes de<br />

artigos, seminários e cursos publicados por centros de pesquisa, empresas, universidades, órgãos<br />

governamentais e ONG’s. O período considerado foi de 1995 a 2001. O material selecionado foi<br />

dividido por assunto a ser descrito, tendo-se analisado o conteúdo de cada um. A seguir<br />

elaborou-se a descrição das técnicas mais utilizadas para disposição dos rejeitos da perfuração<br />

terrestre de poços de petróleo e feita uma análise comparativa entre elas, buscando evidenciar as<br />

vantagens e desvantagens de cada uma.<br />

9


Como resultado, estabeleceu-se uma priorização no uso das técnicas, de modo a elencar<br />

as aplicações mais vantajosas, do ponto de vista técnico e ambiental, que estão sendo<br />

desenvolvidas no Brasil e em outros países.<br />

5. ASPESCTOS AMBIENTAIS DA <strong>PERFURAÇÃO</strong> TERRESTRE <strong>DE</strong> POÇOS <strong>DE</strong><br />

PETRÓLEO<br />

5.1 – GENERALIDA<strong>DE</strong>S<br />

O manuseio e disposição final dos resíduos de forma efetiva e responsável são a chave de<br />

um Sistema de Gerenciamento de Risco Ambiental na perfuração de poços de petróleo. É<br />

consenso, a nível internacional, que o potencial dos resíduos provenientes das atividades<br />

industriais de causar danos à saúde e ao meio ambiente por pode ser minimizado quando um<br />

gerenciamento adequado é utilizado. O eficiente gerenciamento dos resíduos pode reduzir ainda<br />

os custos operacionais e potenciais responsabilidades futuras. O potencial de sensibilidade<br />

ecológica do local onde as operações de perfuração estiverem ocorrendo é a chave para o sistema<br />

de gerenciamento de resíduos a ser adotado. É necessária a obtenção de informações geológicas,<br />

hidrológicas, climáticas e da biota local.<br />

Os impactos ambientais que podem advir da atividade de perfuração de um poço de<br />

petróleo podem ser resumidos em: danos à fauna e flora devido à remoção da vegetação no local<br />

onde será perfurado o poço; erosão provocada pela destruição da vegetação; agressões ao meio<br />

ambiente causadas pelos resíduos dos fluidos de perfuração, fragmentos das rochas (cascalhos)<br />

perfuradas dispostos em diques de perfuração e/ou percolação de contaminantes para lençóis<br />

freáticos; e contaminação dos lençóis freáticos e aqüíferos subterrâneos, causada por perdas dos<br />

fluidos de perfuração para as formações geológicas durante a perfuração.<br />

5.2 – A <strong>PERFURAÇÃO</strong> DO POÇO <strong>DE</strong> PETRÓLEO<br />

O petróleo encontra-se na natureza ocupando os vazios de uma rocha porosa chamada<br />

rocha reservatório. O poço de petróleo é o elo de ligação entre esta rocha e a superfície. Porém,<br />

antes de se perfurar um poço de petróleo, várias ações devem ser executadas. Inicialmente, um<br />

estudo sísmico é efetuado, visando pesquisar entre as formações do subsolo aquelas com<br />

potencial para armazenar petróleo. Como visto acima, são as rochas reservatório. Além disso,<br />

esta rocha deve estar envolta em uma formação impermeável (por exemplo, folhelho), que<br />

garanta o confinamento do petróleo na rocha reservatório.<br />

Feita esta análise e definidos os prováveis pontos a serem explorados, deve ser feita uma<br />

análise de campo, nos locais definidos, a fim de se verificar a viabilidade da perfuração, em<br />

função de possíveis acidentes naturais (rios, montanhas, matas de preservação ambiental) ou não<br />

naturais (construções como pontes, edifícios, etc.). Só então, inicia-se a elaboração do projeto do<br />

poço, projeto este que poderá ser definido para um poço vertical, quando o objetivo está<br />

exatamente na linha vertical do ponto escolhido na superfície, ou direcional, quando o ponto na<br />

superfície deve ser deslocado do ponto ideal em função de algum acidente natural ou não natural.<br />

Cumpridas as etapas acima, estará definido o local exato da perfuração, além de qual<br />

equipamento (sonda de perfuração) deverá ser utilizado, em função da profundidade do poço<br />

para alcançar a rocha reservatório. Inicia-se a fase da construção da base da sonda.<br />

5.3 – CONSTRUÇÃO DA BASE<br />

O local exato para a construção da base onde será instalada a sonda de perfuração deve<br />

ser definido de forma a minimizar os danos ambientais e atender a condições técnicas de modo<br />

que seja possível atingir, a partir da superfície, a provável jazida.<br />

10


A remoção da camada vegetal é necessária para a instalação do conjunto de equipamentos<br />

que permitirão os trabalhos de sondagem. A área a ser utilizada atinge um máximo de 8.000<br />

metros quadrados para sondas de grande porte. Esta remoção deve ser realizada de forma<br />

metódica para não causar danos significativos ao ecossistema e com possibilidades de recompor<br />

a área após os trabalhos de perfuração. Esta recomposição irá evitar futuras erosões em razão de<br />

desagregação do solo por arraste de sedimentos.<br />

5.4 – MÉTODOS <strong>DE</strong> <strong>PERFURAÇÃO</strong><br />

Dois métodos de perfuração são possíveis: a percussão e rotativo. No método a<br />

percussão, as rochas são golpeadas por uma broca pontiaguda de aço com movimentos<br />

alternados ocasionando fraturamento ou esmagamento. Periodicamente é preciso remover os<br />

detritos cortados pela broca, o que é conseguido através da descida no poço de um tubo equipado<br />

com uma alça na sua extremidade superior e uma válvula na inferior (caçamba). A válvula de<br />

fundo é alternadamente aberta e fechada por uma haste saliente que bate contra o fundo do poço<br />

quando a caçamba está sendo movimentada. Isto provoca a entrada na caçamba dos detritos, que<br />

são retirados do poço. Este processo, por suas características, é muito limitado, atingindo<br />

profundidades máximas entre 200 e 250 metros. O método rotativo emprega uma tecnologia<br />

diferente. Neste, a broca é girada e comprimida sobre as formações, que se fragmentam. Esses<br />

fragmentos são carreados por um fluido - o fluido de perfuração – que é injetado pelo interior de<br />

tubos de aço até o fundo do poço, retornando à superfície pelo espaço anular entre o poço e as<br />

paredes externas da tubulação. À medida que o poço vai sendo aprofundado, novos tubos de aço<br />

vão sendo conectados à coluna que se encontra no poço. Este é o método utilizado nos tempos<br />

modernos para a perfuração de poços de petróleo (Lima, 2001).<br />

O fluido é separado dos cascalhos em peneiras vibratórias, retornando aos tanques e, se<br />

preciso, é tratado, sendo reinjetado no poço, operando-se assim em circuito fechado (Figura 1).<br />

A análise contínua dos cascalhos permite detectar os primeiros indícios de hidrocarbonetos nas<br />

formações.<br />

Figura 1 – Sistema de circulação na perfuração de poços de petróleo (Lima, 2001)<br />

11


5.5 – FLUIDOS <strong>DE</strong> <strong>PERFURAÇÃO</strong><br />

Os fluidos de perfuração são misturas complexas de sólidos, líquidos, produtos químicos<br />

e, por vezes, até gases. Do ponto de vista químico, eles podem assumir aspectos de suspensão,<br />

dispersão coloidal ou emulsão, dependendo do estado físico dos componentes (Lima, 2001).<br />

Suas finalidades principais são: carrear os fragmentos das rochas perfuradas até a<br />

superfície; manter esses fragmentos em suspensão nas paradas de circulação de fluido no poço;<br />

resfriar e lubrificar a broca; sustentar hidraulicamente as paredes do poço; e conter os fluidos<br />

(óleo, gás ou água) no reservatório.<br />

Para cumprir suas finalidades, o fluido necessita possuir a capacidade de não reagir com<br />

as formações com as quais entre em contato. Dois tipos de formações podem ser encontrados:<br />

- Formações com rochas ativas: são aquelas em que as rochas, devido às suas características<br />

argilosas, podem interagir com o fluido, absorvendo água do mesmo e causando a hidratação<br />

das argilas ou folhelhos, o que causa o inchamento da rocha;<br />

- Formações com rochas inertes: são aquelas em que as rochas não sofrem interação com a<br />

água do fluido, como por exemplo os arenitos.<br />

A classificação de um fluido de perfuração se dá em função do constituinte principal da<br />

fase contínua ou dispersante, sendo a seguinte:<br />

a) Fluidos à base de água: a água é a fase contínua, podendo ser doce ou salgada. A principal<br />

função da água é prover o meio de dispersão para os materiais coloidais. Estes, principalmente as<br />

argilas e polímeros, controlam a viscosidade, entre outros.<br />

b) Fluidos à base de óleo: a fase contínua é o óleo, que pode conter até 45 % de água (emulsão<br />

inversa, na qual as gotas de água ficam encapsuladas pelo óleo, tendo uma maior dificuldade de<br />

interagir com as rochas ativas). As principais características dos fluidos à base de óleo, e que<br />

lhes confere vantagens sobre os fluidos à base de água, são: grau de inibição elevado em relação<br />

às rochas ativas; baixíssima taxa de corrosão; propriedades controláveis acima de 175 o C; grau<br />

de lubricidade elevado; amplo intervalo de variação de densidade (de 0,89 a 2,4 g/l); baixíssima<br />

solubilidade de sais inorgânicos.<br />

Entretanto, os fluidos à base de óleo têm algumas desvantagens, sendo as mais<br />

significativas: maior grau de poluição e maior custo inicial. Recentemente muitos progressos têm<br />

sido alcançados em relação à pesquisa de novos sistemas à base de óleo, como óleos minerais e<br />

sintéticos, menos poluentes que o óleo diesel e com grau de biodegradabilidade muito maior.<br />

A Tabela 1 apresenta os diversos componentes químicos que fazem parte da composição<br />

básica dos fluidos de perfuração.<br />

12


Tabela 1 – Aditivos de fluidos de perfuração<br />

ADITIVOS<br />

Argila ativada e polímeros<br />

Lignossulfonatos, lignitos, poliacrilatos e tanatos<br />

Amidos e polímeros<br />

Hidróxido de sódio e hidróxido de potássio<br />

Sulfato de bário e hematita<br />

Detergente<br />

Lubrificantes<br />

Poliacrilamida<br />

Bactericidas<br />

Antiespumantes<br />

Materiais granulares e laminares (mica, raspa de<br />

coco, casca de noz)<br />

Cloreto de sódio e cloreto de potássio<br />

FUNÇÃO<br />

Viscosificantes e gelificantes<br />

Dispersantes e afinantes<br />

Controladores de filtrado<br />

Alcalinizantes<br />

Adensantes<br />

Detergente<br />

Lubrificantes<br />

Inibidor de hidratação de argilas<br />

Bactericidas<br />

Antiespumantes<br />

Obturantes, controladores de perda de<br />

circulação<br />

Inibidores de hidratação de argilas<br />

5.6 – PRODUTOS DA <strong>PERFURAÇÃO</strong> <strong>DE</strong> POÇOS <strong>DE</strong> PETRÓLEO<br />

5.6.1 – CASCALHOS<br />

Como mencionado anteriormente, os fragmentos das rochas cortados pela broca<br />

(cascalhos) são carreados pelo fluido de perfuração até as peneiras vibratórias na superfície, onde<br />

são separados do fluido e descartados em um dique. Por não haver uma remoção total do fluido<br />

impregnado nos cascalhos, estes podem conter contaminantes, tais como:<br />

a) Metais pesados;<br />

b) Alta salinidade, uma vez que os fluidos, em sua maioria têm sais em sua composição,<br />

cujo objetivo é o de minimizar o inchamento das formações argilosas perfuradas,<br />

promovendo a estabilidade do poço;<br />

c) Óleos e graxas;<br />

d) Elementos que causam Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO);<br />

e) Elementos que causam Demanda Química de Oxigênio (DQO);<br />

f) Elementos que causam alcalinidade.<br />

5.6.2 – METAIS PESADOS<br />

O principal risco para o meio ambiente associado a metais pesados está em suas formas<br />

solúveis em água ou trocáveis. Essas formas, entretanto, estão presentes em quantidade mínimas<br />

nos rejeitos sólidos da perfuração, conforme demonstrado por Lemos (1997), utilizando os dados<br />

de análise dos cascalhos do poço SG-20, perfurado na Bacia do Recôncavo, Bahia (Tabela 2).<br />

13


Tabela 2 - Análise química de resíduos sólidos de perfuração (Lemos, 1997)<br />

Elemento<br />

analisado<br />

Unidade Lama à<br />

base de água<br />

Lama à base de<br />

N-Parafina<br />

Resíduos<br />

Sólidos<br />

NBR 10.004*<br />

Listagem 9 - Anexo H<br />

Cloretos mg/L 1012 1794 2712 250<br />

Óleos e Graxas % 0,045 2,8 0,92 -<br />

Alumínio mg/L 18


por cadeias com menos de oito carbonos são bem fluidos, penetrando mais profundamente no<br />

solo, com maior possibilidade de atingir aqüíferos (El-Naga e El-Sayed, 2001). Entre os<br />

compostos com baixo número de carbonos em suas moléculas estão a gasolina, benzeno, tolueno<br />

e xileno.<br />

5.7 – REVESTIMENTO DO POÇO<br />

Com o avanço da perfuração, determinadas formações necessitam ser isoladas para<br />

permitir que as operações prossigam com segurança. Este isolamento é conseguido descendo-se<br />

uma coluna de tubos de aço (coluna de revestimento) que depois de assentada é cimentada,<br />

obtendo-se assim o isolamento das formações e redução de carga na cabeça do poço. O<br />

revestimento, além de isolar as formações através de sua cimentação, serve para suportar as<br />

paredes das formações não cimentadas e possibilitar a circulação pelo seu interior, conduzindo o<br />

fluido de perfuração e cascalhos até a superfície e permitir a produção de óleo, gás e/ou água do<br />

poço (Figura 2).<br />

Figura 2 – Esquema de revestimento de um poço<br />

5.8 – DISPOSIÇÃO <strong>DE</strong> REJEITOS DA <strong>PERFURAÇÃO</strong><br />

Durante a perfuração do poço, os resíduos são armazenados em diques. Esses diques de<br />

perfuração possuem uma dimensão compatível com a profundidade final a ser alcançada no<br />

poço, sendo normalmente entre 1,0 e 1,5 m 3 por metro de poço perfurado. Além dos cascalhos,<br />

os diques recebem também os efluentes líquidos oriundos das operações (restos de lama, água<br />

contaminada na área operacional da sonda, restos de cimento oriundos das cimentações). Diques<br />

de perfuração devem ser impermeabilizados para garantir que não ocorra a percolação de<br />

contaminantes que venham a ser neles depositados durante a perfuração. Com o término dos<br />

trabalhos de perfuração, esses rejeitos devem receber uma disposição adequada, a fim de<br />

minimizar a agressão ao meio ambiente.<br />

15


Várias técnicas podem ser empregadas a depender da região em que foi perfurado o poço<br />

(proximidade de rios, lagos, locais com lençol freático aflorante ou de pequena profundidade,<br />

solo argiloso ou arenoso), da Legislação local, da viabilidade técnico-econômica do método de<br />

disposição a ser empregado e da disponibilidade de recursos e materiais necessários à disposição<br />

final.<br />

6. AVALIAÇÃO DAS PRINCIPAIS TÉCNICAS <strong>DE</strong> DISPOSIÇÃO DOS REJEITOS DA<br />

<strong>PERFURAÇÃO</strong> TERRESTRE <strong>DE</strong> POÇOS <strong>DE</strong> PETRÓLEO<br />

Várias técnicas de disposição dos rejeitos (cascalhos) são empregadas pelas empresas que<br />

operam com perfuração de poços de petróleo, visando minimizar o impacto gerado pelos<br />

mesmos ao meio ambiente e à saúde pública. Estas técnicas podem ser divididas em três grupos<br />

de métodos, a saber: físicos, químicos e bio-químicos e termo-químicos. A seguir, será feita uma<br />

descrição das principais técnicas dentro de cada método.<br />

6.1 – MÉTODOS FÍSICOS<br />

Nestes métodos, os cascalhos são dispostos sem haver a influência de processos químicos<br />

ou térmicos. Somente são levados em conta a técnica e o local onde serão dispostos. Em uma das<br />

técnicas a ser apresentada, é avaliada a condição de se reduzir a quantidade de resíduos gerados<br />

no ato da perfuração dos poços, tal como a perfuração de poços delgados.<br />

6.1.1 - IMPERMEABILIZAÇÃO <strong>DE</strong> DIQUES <strong>DE</strong> <strong>PERFURAÇÃO</strong><br />

Nos processos normais de perfuração terrestre, os cascalhos, após serem separados do<br />

fluido de perfuração, são deslocados para um dique, onde permanecem com os rejeitos líquidos<br />

até o final da perfuração. Estes resíduos, a depender do tipo de fluido de perfuração utilizado,<br />

podem conter produtos tóxicos, conforme visto anteriormente. Sem uma proteção adequada,<br />

estes rejeitos que possuem produtos químicos, metais pesados e sais, com o tempo podem<br />

percolar através da formação, indo atingir o lençol freático.<br />

A técnica da impermeabilização consiste em forrar os diques com uma manta de<br />

polietileno de alta densidade (PEAD), com espessura entre 0,8 e 1,0 mm, antes do início das<br />

operações de perfuração. Esta é a técnica empregada atualmente pela Petrobrás na perfuração de<br />

poços terrestres de petróleo na Bahia (Figura 3).<br />

Figura 3 – Exemplo de dique impermeabilizado (durante a perfuração de um poço pela Petrobrás<br />

no campo de Água Grande, na Bahia)<br />

16


Após o final dos trabalhos de perfuração é feita a remoção da parte líquida desses<br />

resíduos enviando-a para tratamento em estações, e os cascalhos são aterrados com a parte<br />

pastosa dos rejeitos no próprio local. Neste caso, poços de monitoramento ao redor do dique<br />

devem ser construídos com a finalidade de se verificar periodicamente o comportamento de uma<br />

possível infiltração no solo, ao redor do dique aterrado.<br />

6.1.2 - INJEÇÃO <strong>DE</strong> CASCALHOS EM POÇOS POR FRATURAMENTO <strong>DE</strong><br />

FORMAÇÕES<br />

Injeção em poços é uma tecnologia desenvolvida pela indústria do petróleo para descarte<br />

de resíduos líquidos e sólidos, tratados ou não, em formações geológicas situadas abaixo dos<br />

aqüíferos de água potável, de tal maneira que os líquidos e sólidos injetados não entram em<br />

contato com estes mananciais ou recursos minerais, seja por meios naturais ou por processos<br />

induzidos pela injeção. Normalmente são utilizadas formações rochosas permeáveis com<br />

centenas de metros de profundidade em bacias geológicas confinadas por camadas impermeáveis<br />

e não fraturáveis.<br />

A escolha das formações que irão armazenar estes cascalhos é um cuidado a ser tomado,<br />

pois a geometria e dimensão das fraturas são a chave para minimizar riscos ambientais<br />

associados com estas operações. Tais formações deverão possuir boa permeabilidade e<br />

porosidade e possuir uma pressão de formação baixa para suportar o volume a ser injetado. Por<br />

isso é um método com aplicação limitada. Em alguns locais como Texas e Louisiana, a<br />

legislação faz exigências rígidas quanto à profundidade do revestimento final do poço, limitações<br />

das formações a serem fraturadas e distância desses poços a formações de aqüíferos de água<br />

doce.<br />

6.1.2.1 - INJEÇÃO CONTÍNUA VERSUS INJEÇÕES PERIÓDICAS<br />

As duas mais importantes estratégias de injeção de cascalhos são a injeção contínua e a<br />

periódica.<br />

Injeção contínua (Figura 4) implica em não permitir que a fratura formada se feche<br />

durante as operações. O termo “contínua” refere-se, entretanto, ao contínuo crescimento da<br />

fratura e não necessariamente à operação de bombeiro contínuo. Quando a fratura é mantida<br />

aberta, a pressão é transmitida mais efetivamente à extremidade da fratura e isso favorece a<br />

criação de uma fratura simples. Múltiplas fraturas podem também ser criadas durante a injeção<br />

contínua por efeito de bifurcação, especialmente em uma formação pouco consolidada<br />

(Moschovidis et al, 1998).<br />

17


Figura 4 – Injeção contínua (Thomas, 2001)<br />

Nas injeções periódicas (Figura 5) volumes iguais são injetados (baseados nas<br />

propriedades da Formação) sendo o poço fechado após cada injeção, permitindo o fechamento da<br />

fratura. Neste caso os sólidos permanecem dentro da fratura e o fluido dispersa-se pelas camadas<br />

permeáveis de Formações adjacentes. Injeções periódicas podem limitar o crescimento da fratura<br />

e facilitar a criação de múltiplas fraturas com diferentes orientações em pequenas regiões ao<br />

redor do poço.<br />

Um volume bem maior de cascalhos pode ser depositado em uma formação por injeções<br />

periódicas do que através de uma simples fratura (injeção contínua) de mesmo raio (Moschovidis<br />

et al, 1998).<br />

Figura 5 – Injeções periódicas com fraturas múltiplas (Thomas, 2001)<br />

18


6.1.2.2 - TIPOS <strong>DE</strong> FORMAÇÕES PARA INJEÇÃO<br />

Os cascalhos podem ser injetados em vários tipos de Formação, mas dois tipos são usados<br />

preferencialmente: folhelhos com cobertura de arenito ou arenitos inconsolidados limitados por<br />

formações de folhelhos.<br />

Os arenitos são normalmente bem porosos e têm pouca coesão entre suas partículas.<br />

Nesses casos, o processo de injeção pode resultar em uma fratura distinta ou em uma área de<br />

mistura de areia desagregada e cascalhos. Esse tipo de formação favorece a injeção contínua.<br />

Já no caso dos folhelhos, a tendência é de formação de fraturas de menor comprimento,<br />

às vezes com bifurcações. Aqui, o uso das injeções periódicas tem maior eficiência. Segundo<br />

Moschovidis et al (1998), experiências com injeções periódicas realizadas em folhelhos da<br />

Formação Atoka, nos Estados Unidos, revelaram fraturas com uma propagação de até 50 metros.<br />

6.1.2.3 - PREPARO DA PASTA<br />

Os cascalhos retirados do poço perfurado, após passarem pela peneira de separação de<br />

sólidos e líquidos, são transportados para uma unidade trituradora, onde são triturados de forma a<br />

atingirem um tamanho adequado e uniforme (cerca de 0,5 a 1,0 mm de diâmetro). A seguir, são<br />

misturados a um líquido (lama ou água) que lhe conferirá propriedades reológicas adequadas<br />

para manter a fluidez e a manutenção dos resíduos em suspensão durante a operação de injeção.<br />

6.1.2.4 – MO<strong>DE</strong>LAGEM DA GEOMETRIA DAS FRATURAS<br />

É muito importante fazer-se uma previsão de geometria da fratura, com certo grau de<br />

precisão, para se garantir que possa haver uma disposição de resíduos dentro de limites seguros<br />

com relação a aqüíferos, falhas e outros poços que possam haver na área. Um software que faça<br />

uma simulação tridimensional de fratura hidráulica é necessário para uma previsão confiável da<br />

geometria da fratura. O TERRA FRAC é um software capaz de simular uma fratura hidráulica<br />

3D baseado na elasticidade tridimensional e fluxo de fluido bidimensional entre superfícies<br />

fraturadas, elaborado por Clifton e Sayed (1979).<br />

Segundo Moschovidis et al (1998) a modelagem matemática de fraturas, através de<br />

programas de computador, é um tanto quanto incerta porque repetidas injeções podem criar um<br />

complexo sistema de fraturas que não pode ser previsto por simulações de fraturas hidráulicas.<br />

6.1.2.5 - MONITORAMENTO<br />

O acompanhamento da operação de injeção durante e após sua conclusão poderá fornecer<br />

dados importantes quanto à eficácia do processo. Através de perfilagem do poço de injeção,<br />

monitoramento sísmico (com o uso de sensores em várias profundidades em poços de<br />

monitoramento e um sistema receptor e analisador na superfície), poços de monitoramento<br />

laterais e outros, é possível analisar-se a extensão das fraturas e o comportamento dos líquidos<br />

usados na pasta injetada.<br />

Segundo Moschovidis et al (1998), o monitoramento através da pressão de injeção é tido<br />

como adequado. Porém uma maior confiabilidade pode ser obtida pela verificação através de<br />

sofisticadas técnicas (por exemplo, microssísmica ou perfilagem). Contudo, devido aos altos<br />

custos, há redução dos benefícios econômicos.<br />

6.1.2.6 – TESTE <strong>DE</strong> CAMPO<br />

Segundo Campos e Almeida (1998), foi realizada a injeção de 10260 m 3 de resíduo<br />

líquido com alto teor de sólidos em um poço, no campo de Taquipe, São Sebastião do Passe,<br />

Bahia. Os sólidos variavam, em granulometria, do silte a areia. A injeção se deu na formação<br />

19


Taquipe, no intervalo de 887,5 a 897,5 metros, que atendia aos condicionantes técnicos e de<br />

meio ambiente descritos anteriormente. A operação foi desenvolvida de forma eficiente com<br />

vazão de bombeio de 95,4 m 3 /h e pressão de 1200 psi. O volume injetado no poço foi bombeado<br />

em 54 etapas, a intervalos de 6 horas, não tendo sido feitas injeções à noite, por motivos de<br />

segurança. Foram necessários 40 dias para a conclusão da injeção, já computados os tempos para<br />

manutenção corretiva dos equipamentos de bombeio.<br />

Apesar da parte sólida dos resíduos ter granulometria menor que a dos cascalhos<br />

triturados, os resultados obtidos confirmam o sucesso da técnica, com um custo total de US$<br />

5.30/m 3 . No caso de injeção com sólidos maiores, em função da necessidade de unidades de<br />

bombeio mais robustas, este custo passaria para cerca de US$ 10.00/m 3 de resíduo injetado no<br />

poço.<br />

6.1.3 - <strong>PERFURAÇÃO</strong> <strong>DE</strong> POÇOS <strong>DE</strong>LGADOS<br />

Esta técnica de minimização do impacto produzido pelos rejeitos da perfuração de poços<br />

petrolíferos busca reduzir a quantidade de resíduos (cascalhos e efluentes) gerados no ato da<br />

perfuração.<br />

Em um poço convencional, para se instalar os revestimentos de superfície e<br />

intermediário, o poço deve ser perfurado com um diâmetro de 3 a 6 polegadas a mais que o do<br />

revestimento.<br />

A técnica de poços delgados permite manter uma polegada de diferença entre o diâmetro<br />

do poço e o diâmetro externo do revestimento, em qualquer das fases da perfuração (Figura 6).<br />

De acordo com Ferrari et al (2000), as principais vantagens do uso da técnica de poços<br />

delgados são a redução do volume de cascalhos gerados (menor volume de rochas perfuradas)<br />

em aproximadamente 56% (Figura 7), a redução do consumo de fluido de perfuração e<br />

conseqüentemente dos produtos químicos utilizados em sua fabricação e a redução do tempo<br />

total de perfuração em mais de 40% e conseqüentemente das emissões e geração de resíduos<br />

provenientes das operações de perfuração.<br />

Entretanto, a perfuração de poços delgados tem restrições de ordem técnica que devem<br />

ser bem analisadas em função de problemas de ordem operacional e segurança de poço, tais<br />

como a restrição de somente poder ser usada na perfuração de poços verticais e com<br />

equipamentos que garantam esta verticalidade, o fato de que as formações devem ser bem<br />

conhecidas e possuírem uma excelente estabilidade durante a perfuração e de que o fluido de<br />

perfuração deve ser de excelente qualidade para dar boas condições mecânicas ao poço durante<br />

as operações.<br />

Figura 6 – Comparação entre poço convencional e poço delgado (Ferrari et al, 2000)<br />

20


Segundo Calderoni et al (1999), a técnica da perfuração de poços delgados foi testada<br />

com sucesso no Campo de Monte Enoc, na área de Val d’Agri, Itália, em 1999, pela empresa<br />

Agip, com uma redução de 50% no volume de cascalhos e 40% na redução total do tempo de<br />

perfuração. Nessa operação, para manter uma rígida verticalidade do poço, foi usada uma<br />

ferramenta denominada Straight-hole Drilling Device (SDD).<br />

Figura 7 - Redução do volume de cascalho em poços delgados (Ferrari et al, 2000)<br />

6.1.4 – ATERRO COM DILUIÇÃO<br />

Técnica de disposição dos rejeitos sólidos na qual utiliza-se solo sem contaminação,<br />

misturado aos resíduos sólidos contaminados, para reduzir a concentração desses contaminantes<br />

a níveis aceitáveis. Essa mistura é então enterrada em trincheiras tendo pelo menos 1,5 metros de<br />

solo não contaminado cobrindo-a. A diluição e a alteração química são os processos utilizados<br />

para redução dos níveis agressivos dos contaminantes. No entanto, a biodegradação é reduzida,<br />

devido à criação de um ambiente com grande deficiência de oxigênio, elemento fundamental à<br />

atividade das bactérias aeróbicas. Por isso essa técnica não deve ser aplicada a cargas de<br />

hidrocarbonetos no resíduo maiores que 3% em peso, antes do enterro.<br />

Para essa técnica os limites para carga de sal são menos estritos e a área necessária para<br />

tratamento menor. Tem grande aplicação para terras agriculturáveis, uma vez que as raízes não<br />

penetrarão as áreas remediadas, pois, como foi mencionado anteriormente,haverá uma camada<br />

de solo de 1,5 metros de solo não contaminado na superfície. A profundidade do lençol freático<br />

para a aplicação dessa tecnologia é crítica e deve ser pelo menos 6 metros abaixo da superfície<br />

do solo. O fundo da trincheira deve estar 1,5 metros acima da água subterrânea e o topo da<br />

mistura do resíduo pelo menos 1,5 metros abaixo da superfície do solo. Nestes termos a<br />

trincheira deve ser cavada com uma espessura mínima de cerca de 3 metros.<br />

Segundo Garcia e Vaqueiro (2001), após um estudo efetuado do uso desta técnica nos<br />

cascalhos gerados na perfuração de um poço de petróleo na Bahia, ficou constatado que o aterro<br />

com diluição aplica-se de forma eficaz, desde que o solo receptor não tenha umidade superior a<br />

50%. Neste estudo, o volume de cascalho contaminado gerado foi de 63 m 3 .<br />

21


Tabela 3 – Resultados da aplicação da técnica de aterro com diluição (Garcia e Vaqueiro, 2001)<br />

PARÂMETRO<br />

Condutividade<br />

Elétrica<br />

(mmhos/cm)<br />

CASCALHO<br />

CONTAMI<strong>NA</strong>DO<br />

CASCALHO<br />

MISTURADO<br />

E<br />

ENTERRADO<br />

PADRÃO<br />

GLC*<br />

VOLUME <strong>DE</strong> SOLO<br />

SEM CONTAMI<strong>NA</strong>ÇÃO<br />

PARA DILUIÇÃO <strong>DE</strong> 63<br />

m 3 <strong>DE</strong> CASCALHOS<br />

14,35 2,35 < 12 12,51 m 3<br />

pH 9,9 6,7 6 – 9 40 m 3<br />

*GLC – limites para os constituintes do solo (Guidelines for Limiting Constituints) editado no<br />

Estado de Louisiana, Estados Unidos, e utilizados como referência.<br />

Observa-se na Tabela 3 que o volume de solo sem contaminação a ser misturado ao solo<br />

contaminado (63 m 3 ) para se atingir valores abaixo do limite estipulado pelo GLC é maior para o<br />

caso de diluição de pH (40 m 3 ). Portanto, este volume é o limitante do processo e é a quantidade<br />

mínima de solo não contaminado que deverá ser usada. Porém, a quantidade de solo deslocada<br />

do dique durante sua construção (cerca de 1000 m 3 para um poço com 1000 metros de<br />

profundidade) é bem maior. Se todo este solo não contaminado inicialmente retirado do dique for<br />

usado na diluição do cascalho contaminado, o teor de contaminantes cairá ainda mais após a<br />

mistura, favorecendo os bons resultados desta técnica.<br />

6.2 – MÉTODOS QUÍMICOS E BIO-QUÍMICOS<br />

Nas duas técnicas aqui analisadas, os cascalhos são tratados de forma a reduzir o grau de<br />

poluição dos contaminantes neles impregnados. Em uma das técnicas utilizam-se elementos<br />

químicos em condições especiais de temperatura e pressão e na outra a ação de bactérias é a<br />

principal componente de redução dos contaminantes.<br />

6.2.1 – MICRO ENCAPSULAMENTO<br />

Os cascalhos impregnados oriundos de perfurações terrestres e marítimas executadas com<br />

fluidos base óleo ou sintéticos , têm sua disposição no meio ambiente proibida por lei em muitas<br />

partes do mundo. Assim sendo, desenvolveu-se esta técnica relativamente simples que permite<br />

uma disposição segura dos rejeitos.<br />

6.2.1.1 - FUNDAMENTOS<br />

A técnica de micro-encapsulamento resume-se a dois estágios. O primeiro consiste na<br />

aplicação de um emulsificante, que vai separar o hidrocarboneto em gotículas menores que 10<br />

microns. No segundo estágio, é feita uma aplicação de um silicato alcalino ao óleo emulsificado.<br />

Uma reação instantânea tipo ácido-base ocorrerá produzindo uma cápsula de sílica inerte ao<br />

redor das micro-gotas de óleo.<br />

22


Figura 8 - Diagrama esquemático de processo de micro-encapsulação (Quintero et al, 2000)<br />

6.2.1.2 – O PROCESSO <strong>DE</strong> ENCAPSULAMENTO<br />

TESTE PILOTO<br />

Cascalhos impregnados, em bateladas de 300gr e apresentando diferentes concentrações<br />

de óleo foram tratados usando um misturador portátil Hamilton Beach de baixa rotação. O<br />

primeiro estágio envolveu a aplicação de um emulsificante, seguido de um segundo estágio que<br />

consistiu na adição de um silicato reativo alcalino ao óleo emulsificado, induzindo uma reação<br />

instantânea ácido/base entre o silicato reativo e o ácido produzindo sílica amorfa e sólida que<br />

envolve e aprisiona as gotículas de óleo emulsionado.<br />

Objetivando selecionar o nível ótimo de tratamento, a concentração de ácido,<br />

emulsificante e silicato reativo foi variada e o produto avaliado. O efeito da razão óleo/água foi<br />

também avaliado para determinar a mínima quantidade de água necessária para obtenção de uma<br />

boa emulsificação. Para avaliar a eficiência do processo de encapsulamento em laboratório, os<br />

cascalhos tratados foram colocados em água salgada simulando condições marítimas. O óleo<br />

livre, não encapsulado, pode ser detectado visualmente usando-se um corante solúvel em óleo e<br />

quantificado usando-se extração líquido-líquido seguida de cromatografia gasosa/espectrometria<br />

de massa (Tabela 4).<br />

Tabela 4 - Resultado do teste piloto (Quintero et al, 2000)<br />

N o da Amostra<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

5<br />

6<br />

Óleo nos cascalhos antes do<br />

tratamento ( % peso/peso)<br />

7<br />

7<br />

7<br />

12<br />

12<br />

12<br />

% de óleo livre após<br />

tratamento<br />

0,001<br />

0,025<br />

0,034<br />

0,051<br />

0,024<br />

0,016<br />

TESTE <strong>DE</strong> CAMPO<br />

Foram utilizados cascalhos em um poço a diferentes profundidades e com diferentes frações de<br />

óleo. Os cascalhos foram colocados em tanques com agitadores para aplicação do emulsificante<br />

23


e a seguir do silicato. Os agitadores tinham rotação de 50 RPM e a mistura final foi agitada por<br />

10 minutos. A análise das amostras através de cromatrografia gasosa e espectrometria de massa<br />

indicaram uma porcentagem total de óleo livre após o tratamento menor que 0,01% (Tabela 5).<br />

Tabela 5 - Resultado de campo (Quintero et al, 2000)<br />

Amostra<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

5<br />

6<br />

Profundidade<br />

(m)<br />

4061<br />

4087<br />

4415<br />

4668<br />

4685<br />

4700<br />

Óleo nos cascalhos<br />

antes do<br />

tratamento (% peso/peso)<br />

12<br />

12<br />

16<br />

15<br />

17<br />

17<br />

pH após<br />

tratamento<br />

6,41<br />

6,80<br />

7,18<br />

6,46<br />

6,83<br />

6,17<br />

% óleo livre<br />

após tratamento<br />

0,0022<br />

0,0036<br />

0,0026<br />

0,0046<br />

0,0031<br />

0,0097<br />

TESTE <strong>DE</strong> LIXIVIAÇÃO<br />

Após a aplicação da técnica do micro-encapsulamento em cascalhos impregnados com<br />

7% de óleo, a mistura passou por um teste de lixiviação, em laboratório, constatando-se uma<br />

quantidade de óleo lixiviado menor do que 0,01% (Figura 9).<br />

Figura 9 – Óleo lixiviado de cascalhos com micro encapsulamento com sílica (Quintero et al,<br />

2000)<br />

6.2.2 – FAZENDA <strong>DE</strong> LODOS<br />

Os hidrocarbonetos presentes nos fluidos de perfuração à base de óleo podem ser<br />

biodegradados em H 2 O e CO 2 por intermédio de processos biológicos naturais, sendo a técnica<br />

da Fazenda de Lodos uma das mais utilizadas para tratamento de resíduos oleosos e, portanto,<br />

aplicável aos cascalhos impregnados com fluidos de perfuração à base de óleo.<br />

24


6.2.2.1 – FUNDAMENTOS<br />

A técnica da Fazenda de Lodos consiste em espalhar os cascalhos sobre o solo em<br />

camadas de até 90 cm, estimulando a atividade micro-bacteriana aeróbica através da aeração<br />

e/ou adição de minerais, nutrientes e controle da umidade.<br />

As bactérias requerem uma fonte de carbono para o crescimento celular que é fornecido<br />

pelo poluente. Necessita também de nitrogênio e fósforo para o desenvolvimento assim como de<br />

um agente oxidante que funcione como receptor de elétrons. Para aumentar a população de<br />

bactérias e proporcionar nutrientes complementares, adiciona-se “in loco” solo enriquecido com<br />

culturas de microorganismos e esterco animal de galinha ou gado. As bactérias heterotróficas,<br />

por utilizarem os constituintes dos hidrocarbonetos como fonte de carbono, e as aeróbicas, que<br />

consomem oxigênio para obter energia, são as de maior importância neste processo de<br />

degradação.<br />

Quanto mais pesado for o derivado, isto é, quanto menores frações voláteis possuir, mais<br />

eficaz será o processo de biodegradação. Derivados leves e portanto mais voláteis como a<br />

gasolina, tendem a evaporar durante a etapa de aeração, que é feita por intermédio da aragem dos<br />

resíduos e solo. Isto pode levar à necessidade de controlar a emissão de compostos orgânicos<br />

voláteis durante o processo através de dispositivos adicionais.<br />

A eficiência da Fazenda de Lodos depende ainda de outros fatores (OUST, 1995), tais<br />

como:<br />

- Características do solo: a permeabilidade, o teor de umidade, o peso específico e o grau de<br />

compactação devem ser observados na escolha do terreno. Solos argilosos devem ser<br />

evitados por serem de difícil aeração e por reterem água;<br />

- Natureza do poluente: derivados leves como a gasolina, nos quais o mecanismo de<br />

volatilização prevalece sobre o de biodegradação, podem encarecer o processo pela<br />

necessidade de adoção de dispositivos de controle da emissão de compostos orgânicos<br />

voláteis durante a aplicação da técnica;<br />

- Condições climáticas: sendo as instalações típicas descobertas, ficam expostas à chuva,<br />

ventos e variação de temperatura, tornando o controle da umidade um fator extremamente<br />

importante para manter a integridade física e biológica do processo;<br />

- Lixiviação do solo: as chuvas podem ainda causar a lixiviação de contaminantes até os<br />

aqüíferos.<br />

6.3 – MÉTODOS TERMO-QUÍMICOS<br />

Nesses métodos são empregadas técnicas onde os cascalhos são aquecidos para a<br />

extração dos contaminantes. Após aquecidos, os contaminantes são capturados e tratados e os<br />

cascalhos podem, então, ser reciclados, por exemplo, na pavimentação de estradas (Saintpere e<br />

Morillon, 2000).<br />

6.3.1 – EXTRAÇÃO COM CO 2 SUPERCRÍTICO<br />

O tratamento de cascalhos impregnados de hidrocarbonetos através da remoção pelo CO 2<br />

Supercrítico (CO 2 SC), embora em fase experimental, constitui-se no maior avanço tecnológico<br />

nesta área nos últimos tempos, e é possível que o desenvolvimento desta técnica torne-a<br />

competitiva com outras técnicas em uso.<br />

6.3.1.1 – FUNDAMENTOS<br />

Fluido supercrítico é qualquer fluido que esteja a uma temperatura acima da sua<br />

temperatura crítica e da sua pressão crítica. A Figura 10 mostra o diagrama de fases Pressão<br />

25


versus Temperatura para o CO 2 , que pode ser utilizado para exemplificar o comportamento<br />

qualitativo de um fluido qualquer. Na zona supercrítica, as propriedades físico-químicas de um<br />

fluido assumem valores intermediários relativos aos estados líquido e gasoso. Isto proporciona<br />

aos solventes supercríticos características tais como a capacidade de solubilização e densidade<br />

próximas à de um líquido e as de transporte como alta difusividade e baixa viscosidade<br />

semelhantes às de um gás. A extração supercrítica consiste em comprimir e aquecer o agente<br />

extratante até o estado supercrítico, no qual este consegue solubilizar rapidamente uma<br />

substância ou família de substâncias presentes numa mistura. O material solubilizado é levado a<br />

um setor de separação, onde por redução de pressão e/ou de temperatura, reduz-se o poder de<br />

solubilização do fluido supercrítico, o que permite a fácil separação soluto / solvente.<br />

Figura 10 - Zona supercrítica acima da pressão crítica (Saintpere e Morillon, 2000)<br />

Além dos parâmetros temperatura e pressão, a adição de outros produtos ou co-solventes<br />

ao fluido supercrítico podem ajustá-lo para a extração de certos tipos de moléculas de<br />

determinadas soluções. Gases inertes nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP),<br />

são normalmente usados como solventes supercríticos. Isto os torna ecologicamente muito mais<br />

adequados do que os solventes orgânicos, como por exemplo etileno, propano e amoníaco,<br />

altamente poluidores e inflamáveis nas CNTP.<br />

O gás inerte mais utilizado como solvente no estado supercrítico é o CO 2 por ser barato,<br />

não explosivo, não inflamável, atóxico e estável, possuindo valores de pressão e temperatura<br />

críticas bastante convenientes (73,8 bar e 31ºC), além de ser aceito por qualquer legislação<br />

ambiental, já que não causa danos ao meio ambiente, uma vez que é usado em processo fechado.<br />

Uma comparação do CO 2 com outras substâncias pode ser observada na Figura 11.<br />

26


Figura 11 - Alguns solventes e suas propriedades críticas (Saintpere e Morillon, 2000)<br />

6.3.1.2 - REMOÇÃO <strong>DE</strong> HIDROCARBONETOS DOS CASCALHOS<br />

O processo geral de remoção de hidrocarbonetos de cascalhos de fluidos base óleo por<br />

CO 2 SC é conceitualmente simples (Figura 12). Os cascalhos vêm para o processamento com um<br />

teor de 6 a 13% de hidrocarbonetos, a depender de sua origem e da eficiência do equipamento de<br />

separação de sólidos da sonda e são colocados num cilindro pré aquecido e pressurizado (100 bar<br />

e 35ºC). O CO 2 SC é bombeado para dentro do cilindro e dissolve o óleo que impregna os<br />

cascalhos. Em seguida o CO 2 SC é liberado através de uma válvula redutora de pressão que<br />

promove sua expansão dentro de um separador. Neste estágio, o CO 2 não está mais em condições<br />

supercríticas e há a imediata separação entre óleo e CO 2 . O óleo é recuperado por gravidade e o<br />

CO 2 retorna ao processo.<br />

Figura 12 - Remoção de hidrocarbonetos de cascalhos por CO 2 SC (Saintpere e Morillon, 2000)<br />

27


6.3.1.3 - RESULTADOS EXPERIMENTAIS<br />

Vários testes de laboratório têm sido executados para uma análise mais detalhada da<br />

técnica do CO 2 SC. Segundo Saintpere e Morillon (2000), a empresa Total Drilling, desde 1995,<br />

vem executando testes em seu laboratório na Grã Bretanha com CO 2 SC, com as seguintes<br />

características:<br />

- O cilindro onde se dá a solubilização é dimensionado para uma pressão e temperatura máximas<br />

de 500 bar e 250º C, respectivamente;<br />

- O sistema de circulação permite que o CO 2 circule de modo contínuo no cilindro. Uma válvula<br />

de alívio ajustável regula a pressão de extração. A vazão máxima de circulação do CO 2 é de 6<br />

kg/h;<br />

- A separação é feita num hidrociclone.<br />

O processo demonstrou tanta eficiência que foi difícil medir o teor de óleo residual<br />

(TOR) após o tratamento, uma vez que este valor ficou abaixo de 1%. A avaliação do teor de<br />

óleo foi executada por diferentes métodos analíticos, ou seja, o teor de óleo inicial (TOI) medido<br />

pelo método da retorta (destilação) e o teor de óleo final (TOR) pelo método de detecção por<br />

chama ionizada. As condições de extração foram variadas pelo processamento de cascalhos<br />

impregnados com diferentes fluidos de perfuração, porém os resultados com relação à taxa de<br />

remoção mantiveram-se inalterados. As condições de extração, ou seja, 100 bar e 35ºC são<br />

suficientes para assegurar uma remoção eficaz em praticamente todos os tipos de fluidos de<br />

perfuração à base de óleo. Estes fatos podem ser observados na Figura 13, onde o efeito do<br />

aumento da temperatura acima de 35º C ou o incremento da pressão além de 105 bar não<br />

aumenta significativamente a eficiência do processo.<br />

Figura 13 – Teor de óleo residual (TOR) na remoção por CO 2 SC (Saintpere e Morillon, 2000)<br />

Outra conclusão importante a que se pode chegar e está ilustrada na Figura 14, refere-se à<br />

relação entre as massas de CO 2 e de cascalhos que devem ser utilizadas durante a remoção dos<br />

contaminantes. A relação ideal gira em torno de 1 (massa de CO 2 / massa de cascalhos = 1),<br />

sendo que o incremento desta relação não aumenta a eficiência do processo.<br />

28


0,6<br />

0,5<br />

TOR (%)<br />

0,4<br />

0,3<br />

0,2<br />

0,1<br />

0<br />

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8<br />

RAZÃO MASSA CO2 / CASCALHOS<br />

Figura 14 - Teor de óleo residual versus massa CO 2 / massa de cascalhos (Saintpere e Morillon,<br />

2000)<br />

A presença de água nos cascalhos também deve ser limitada à faixa de 15 a 20%. A partir<br />

daí a eficiência do processo diminui, aumentando o teor de óleo residual nos cascalhos,<br />

conforme exposto na Figura 15.<br />

2,5<br />

2<br />

TOR (%)<br />

1,5<br />

1<br />

0,5<br />

0<br />

0 5 10 15 20 25 30<br />

ÁGUA NOS CASCALHOS (%)<br />

Figura 15 - Influência da água dos cascalhos na eficiência de extração por CO 2 SC (Saintpere e<br />

Morillon, 2000)<br />

6.3.2 – <strong>DE</strong>SORÇÃO TÉRMICA INDIRETA<br />

Buscando alternativas para a disposição dos cascalhos, a indústria do petróleo tem<br />

desenvolvido novas técnicas de descontaminação desses rejeitos sólidos tais como as plantas de<br />

desorção térmica indireta.<br />

Dependendo do local onde se vá efetivar a disposição final dos cascalhos, as plantas de<br />

desorção térmica são necessárias em função de problemas, tais como:<br />

- Necessidade de se dispor de formações adequadas para reinjeção de cascalhos;<br />

- Tempo relativamente longo para biodegradação e necessidade de extensas áreas para o<br />

uso da técnica da fazenda de lodo;<br />

29


- Incertezas sobre o resultado de lixiviação, com o decorrer dos anos, sofrida por material<br />

contaminado encapsulado com complexos argilo-minerais.<br />

6.3.2.1 – FUNDAMENTOS<br />

A técnica de desorção térmica indireta é um processo de separação térmica em dois estágios<br />

(Figura 16). No primeiro estágio, é feita uma aplicação de calor de forma indireta em uma<br />

câmara contendo os resíduos contaminados por óleo. Quando a temperatura na câmara atinge o<br />

ponto de evaporação dos hidrocarbonetos há a volatilização dos mesmos separando-os dos<br />

cascalhos. No segundo estágio, inicialmente a fase gasosa é filtrada em filtro de manga para<br />

remoção de partículas ultrafinas, que serão incorporadas posteriormente aos cascalhos<br />

processados. A seguir a fase gasosa é direcionada para um compartimento onde é condensada e<br />

passa por um separador de óleo e água. O óleo recuperado é reutilizado no processo como fonte<br />

de energia ou reciclado na confecção de fluidos de perfuração. A água é reutilizada no<br />

arrefecimento do sistema.<br />

Figura 16 - Esquema de processo de separação térmica de fases (Swaco, 2002)<br />

Segundo Wood e Rojas (2000), a empresa Britsh Petroleum vem operando na Colômbia<br />

com este processo (Figura 17), exclusivamente para lama à base de óleo, obtendo uma redução<br />

média por poço perfurado de US$ 2,000,000.00. Isto se deve ao fato de que a lama à base de óleo<br />

permite perfurar o poço com melhor estabilidade das formações (praticamente sem inchamento<br />

das argilas), em menor tempo e com um custo de tratamento do fluido de perfuração bem menor.<br />

Além disso, o óleo diesel, recuperado no processo de desorção térmica indireta, pode ser<br />

reutilizado.<br />

30


Figura 17 – Exemplo de estação de desorção térmica no campo<br />

A unidade de desorção térmica colombiana processa 7.600 a 8.000 ton por mês de<br />

cascalhos impregnados com 25 a 30% de óleo e 20 a 25% de água (em volume) sem usar prédiluição<br />

no tratamento. Não se utiliza água adicional no processo, pois a que é extraída dos<br />

cascalhos é reutilizada em circuito fechado na refrigeração e remoção de particulados na<br />

descarga. Os cascalhos processados apresentam um teor de hidrocarbonetos residual (TOR)<br />

abaixo de 10 ppm, podendo atingir teor menor que 5% a depender da temperatura e do tempo de<br />

permanência na câmara de aquecimento. A legislação local exige que o teor de óleo residual seja<br />

menor que 300 ppm e que o óleo recuperado tenha menos de 2% de teor de sólidos.<br />

Para cada tonelada de cascalhos processados na Colômbia, o sistema recupera<br />

aproximadamente 0,6 barril de óleo diesel, cotado localmente a US$ 42.00 por barril. Para uma<br />

média de processamento por volta de 260 ton/dia, o operador tem um retorno de US$ 6,552.00<br />

diários.<br />

Os custos e benefícios para este tipo de técnica vão depender das condições de operação e<br />

de logística locais.<br />

6.3.3 - INCINERAÇÃO<br />

Técnica na qual o cascalho é aquecido a alta temperatura em um incinerador, a céu<br />

aberto. Apesar do uso de filtros para gases, a incineração não é empregada atualmente em função<br />

do grau de toxicidade dos gases gerados na queima dos contaminantes existentes no cascalho e<br />

das restrições severas impostas pelos órgãos ambientais.<br />

31


7. RESULTADOS OBTIDOS<br />

A partir da análise das principais técnicas de disposição de rejeitos da perfuração de<br />

poços de petróleo existentes na literatura especializada, são apresentados os resultados obtidos a<br />

partir da graduação entre as vantagens e desvantagens de cada técnica anteriormente descrita.<br />

7.1 – IMPERMEABILIZAÇÃO <strong>DE</strong> DIQUES <strong>DE</strong> <strong>PERFURAÇÃO</strong><br />

VANTAGENS :<br />

a) Baixo custo: aproximadamente US$ 7.50/m 3 de cascalhos;<br />

b) Rápida instalação da manta de polietileno de alta densidade: máximo de 2 dias, para<br />

diques com área de 450 m 2 ;<br />

c) Rejeitos sólidos do poço (cascalhos) são jogados diretamente no dique, dispensando<br />

remoção e transporte;<br />

d) Dique é aterrado com os cascalhos, sendo removida somente a parte líquida.<br />

<strong>DE</strong>SVANTAGENS<br />

a) Possibilidade de contaminação do subsolo, caso haja problemas com a manta;<br />

b) Necessidade de acompanhamento através de poços de monitoramento construídos<br />

próximos ao dique;<br />

c) Não há recuperação, reciclagem ou reuso dos contaminantes ou cascalhos.<br />

7.2 – INJEÇÃO <strong>DE</strong> CASCALHOS EM POÇOS POR FRATURAMENTO <strong>DE</strong> FORMAÇÕES<br />

VANTAGENS<br />

a) Eliminação dos diques após concluídos os trabalhos de perfuração;<br />

b) Disposição efetiva e final de rejeitos sólidos e líquidos dos diques em reservatórios que<br />

não requerem tratamento prévio de impermeabilização;<br />

c) Não há necessidade de área na superfície para a disposição dos cascalhos;<br />

d) Baixo custo operacional: US$ 10.00/m 3 de rejeitos injetados.<br />

<strong>DE</strong>SVANTAGENS<br />

a) Necessidade de análise prévia das formações a serem usadas como reservatório dos<br />

rejeitos quanto à sua capacidade de receber os materiais e quanto a seu isolamento de<br />

aqüíferos;<br />

b) Disponibilidade de poços para efetuar a injeção;<br />

c) Necessidade de preparo prévio dos rejeitos sólidos (redução do tamanho dos grãos);<br />

d) Necessidade de transporte dos rejeitos até o local de injeção;<br />

e) Disponibilidade de unidade de bombeio para efetuar a injeção;<br />

f) Necessidade de monitoramento da injeção e do comportamento do poço após a injeção<br />

quanto a possíveis canalizações das fraturas para formações permeáveis;<br />

g) Restrições impostas pela legislação local.<br />

7.3 – <strong>PERFURAÇÃO</strong> <strong>DE</strong> POÇOS <strong>DE</strong>LGADOS<br />

VANTAGENS<br />

a) Redução dos rejeitos sólidos (cascalhos) gerados na perfuração;<br />

32


) Redução da área do dique;<br />

c) Redução na geração de resíduos líquidos;<br />

d) Redução no custo com revestimentos em função dos menores diâmetros.<br />

<strong>DE</strong>SVANTAGENS<br />

a) Necessidade de uso de equipamentos e ferramentas especiais durante a perfuração para<br />

manter a verticalidade do poço;<br />

b) Uso de fluidos de perfuração com qualidades especiais para garantir boas condições<br />

mecânicas do poço;<br />

c) Alto custo operacional: US$ 98.00 por metro perfurado;<br />

d) Necessidade de uma segunda técnica de disposição para os rejeitos gerados;<br />

e) Aumento do tempo operacional de perfuração em razão da necessidade de controle de<br />

direção do poço.<br />

7.4 - ATERRO COM DILUIÇÃO<br />

VANTAGENS<br />

a) Necessidade de área reduzida para a disposição dos rejeitos;<br />

b) Possibilidade de uso do próprio dique de perfuração para a confecção das valas;<br />

c) Baixo custo de implementação dessa técnica: US$ 11.00/m 3 ;<br />

d) Devido à profundidade das valas com os rejeitos (topo das valas a 1,5 metro abaixo da<br />

superfície), não há contato dos contaminantes com as raízes das plantas ali colocadas;<br />

e) Monitoramento posterior desnecessário.<br />

<strong>DE</strong>SVANTAGENS<br />

a) Necessidade que o lençol freático esteja a pelo menos 6 metros de profundidade;<br />

b) Carga de hidrocarbonetos na mistura solo/rejeitos contaminados deve ser inferior a 3%<br />

em peso, uma vez que a biodegradação é reduzida em função da ambiente anóxico criado<br />

após o enterro da mistura;<br />

c) Não há recuperação, reciclagem ou reuso dos contaminantes ou cascalhos.<br />

7.5 – MICRO ENCAPSULAMENTO<br />

VANTAGENS<br />

a) Permite a imobilização de rejeitos com qualquer tipo e quantidade de contaminantes;<br />

b) Possibilidade de reutilização em sub-base de estradas e cobertura de aterros sanitários.<br />

<strong>DE</strong>SVANTAGENS<br />

a) Alto custo operacional: US$ 112.00/m 3 ;<br />

b) Necessidade de transporte até o local da reutização;<br />

c) Existem dúvidas sobre os efeito da lixiviação a longo prazo (tempo superior a 50 anos).<br />

7.6 – FAZENDA <strong>DE</strong> LODOS<br />

VANTAGENS<br />

a) Relativamente fácil de projetar e implementar;<br />

33


) Efetivo para constituintes orgânicos com baixas taxas de biodegradação;<br />

c) Baixo custo operacional: média de US$ 45.00/m 3 de material a ser tratado;<br />

d) Tempo de tratamento biológico curto: de 6 meses a 2 anos, sob condições controladas.<br />

<strong>DE</strong>SVANTAGENS<br />

a) Constituintes voláteis tendem a evaporar antes da biodegradação, poluindo a atmosfera;<br />

b) Requer extensas áreas;<br />

c) Pode não ser eficaz caso haja alta concentração de metais pesados nos hidrocarbonetos a<br />

serem tratados (> 2.500 ppm), o que inibe o desenvolvimento dos microorganismos;<br />

d) Pode não ser eficiente para cascalhos com altas concentrações de hidrocarbonetos (><br />

50.000 ppm);<br />

e) Necessidade de controle da umidade em função da possibilidade de lixiviação dos<br />

contaminantes antes da biodegradação.<br />

7.7 - EXTRAÇÃO COM CO 2 SUPERCRÍTICO<br />

VANTAGENS<br />

a) A extração é eficiente para diversos fluidos à base de óleo associados a vários tipos de<br />

cascalhos;<br />

b) Com a adição de co-surfactantes as propriedades do CO 2 SC podem ser estendidas a<br />

compostos formados por moléculas polares (sais);<br />

c) As condições de utilização, 35º C e 100 bar (cerca de 1450 psi de pressão), são<br />

alcançadas sem maiores problemas;<br />

d) Não há alteração na composição do óleo recuperado, assim como na dos ésteres<br />

utilizados em fluidos de perfuração sintéticos, permitindo reutilização sem tratamento<br />

adicional;<br />

e) Relação entre a massa CO 2 circulante e a massa de cascalhos a serem tratados é igual a 1<br />

(relação 1 : 1);<br />

f) Reutilização do CO 2 no processo, sem emissão de poluentes para a atmosfera (sistema<br />

fechado);<br />

g) Possibilidade de reuso dos cascalhos na indústria da construção civil (tijolos e prémoldados);<br />

h) Baixo custo operacional: US$ 24.00/m 3 ;<br />

i) Pequena área para implantação da unidade (cerca de 100 m 2 ).<br />

<strong>DE</strong>SVANTAGENS<br />

a) A presença de água nos cascalhos acima de 30% afetará a eficiência do processo<br />

negativamente. Para que isto seja evitado é necessário o funcionamento adequado do<br />

sistema de separação de sólidos da sonda;<br />

b) As unidades experimentais trabalham pelo princípio de batelada. Para adequação ao nível<br />

industrial, necessitar-se-á da associação de inúmeras pequenas células de extração para<br />

que o funcionamento se assemelhe ao de um processo contínuo;<br />

c) Alto custo de implantação do projeto;<br />

d) Necessidade de transporte dos cascalhos até a unidade de tratamento;<br />

e) Necessidade de se transportar os cascalhos tratados até o ponto de destinação final, bem<br />

como transportar o óleo recuperado até o ponto de reutilização.<br />

34


7.8 - <strong>DE</strong>SORÇÃO TÉRMICA INDIRETA<br />

VANTAGENS<br />

a) Permite a recuperação do hidrocarboneto e seu reuso;<br />

b) Possibilita a reciclagem da água ou sua reutilização no processo;<br />

c) Baixo custo operacional: US$ 24.00/m 3 ;<br />

d) Possibilidade de utilização dos cascalhos tratados em pavimentação de estradas ou na<br />

indústria cimenteira;<br />

e) Pequena área para implantação da unidade (cerca de 900 m 2 ).<br />

<strong>DE</strong>SVANTAGENS<br />

a) Utilização de equipamento tipo “fim de tubo”(filtro de manga);<br />

b) Emissão de particulados, NOx e SOx devido à combustão de gás ou óleo no processo;<br />

c) Pode alterar a composição dos hidrocarbonetos recuperados;<br />

d) Alto custo de implantação do projeto;<br />

e) Necessidade de transporte dos cascalhos até a unidade de tratamento;<br />

f) Necessidade de transportar os cascalhos tratados até o ponto de destinação final;<br />

8. CONCLUSÕES<br />

Na tomada de decisão sobre qual técnica de disposição final dos resíduos da perfuração<br />

terrestres de poços de petróleo será empregada, necessariamente deverá haver uma conjugação<br />

dos fatores econômico e técnico.<br />

Nem sempre a melhor técnica do ponto de vista ambiental será a ideal se os custos<br />

envolvidos no projeto, instalação e operação forem inviáveis. Analogamente, o melhor projeto,<br />

do ponto de vista econômico, poderá não atender as exigências ambientais. E vários fatores têm<br />

influência nesta decisão, tais como: capacidade de investimentos, situação geográfica do local de<br />

implantação do projeto, condições meteorológicas locais, legislação ambiental aplicável na<br />

região, comunidades próximas, etc.<br />

Das técnicas analisadas neste trabalho, o Aterro com Diluição é o que melhores<br />

condições apresenta para atendimento das imposições técnicas e ambientais, de um modo geral.<br />

É de fácil aplicação, no próprio local da geração, mantendo as propriedades do solo dentro dos<br />

limites legais atuais. Sua principal restrição está na profundidade do lençol freático no local de<br />

sua implantação, como visto anteriormente.<br />

A técnica mais segura e completa, do ponto de vista ambiental, é a do CO 2 Supercrítico.<br />

Apesar de só haverem estudos a nível de laboratório para sua aplicação com cascalhos, os<br />

resultados mostraram-se altamente positivos, inertizando por completo os cascalhos e<br />

possibilitando a segregação dos contaminantes. Com isso, a disposição final, reciclagem e reuso<br />

das partes é perfeitamente aplicável e de forma definitiva. Entretanto, carece ainda de<br />

aprofundamento dos estudos com relação aos resultados em escala industrial, principalmente<br />

com relação aos custos de implantação e operação.<br />

A técnica de Injeção de Cascalhos em Poços por Fraturas também resolve por definitivo o<br />

problema da disposição final dos resíduos, uma vez que os mesmos são confinados em<br />

reservatórios pré-selecionados e que devem possuir o adequado isolamento. A logística de<br />

transporte do local de geração até o local de tratamento e depois até o poço de injeção e a<br />

preparação desses resíduos, além das severas restrições ambientais, é que podem inviabilizar seu<br />

uso.<br />

A técnica de Impermeabilização de Diques, apesar de seu baixo custo de implantação e<br />

operação, é caracterizada por ser um processo no qual os rejeitos são dispostos sem nenhum<br />

35


tratamento e seu uso deve ser limitado aos casos em que outras técnicas sejam inviáveis em<br />

função da possibilidade de contaminação do solo, caso a manta de polietileno expandido venha a<br />

sofrer alguma avaria. Cria-se a necessidade de monitoramento constante do solo próximo ao<br />

dique e corre-se o risco de haver necessidade de intervenções futuras no mesmo, caso haja<br />

alteração no nível de restrições em futuras leis ambientais.<br />

A técnica do Micro Encapsulamento, em princípio, inertiza os cascalhos contaminados,<br />

possibilitando seu reuso, por exemplo, em bases de estradas. Porém, devido ao seu alto custo<br />

operacional e por ser uma técnica relativamente recente, na qual ainda não se tem idéia do<br />

comportamento dos contaminantes encapsulados a médio e longo prazo, testes mais<br />

aprofundados e prolongados devem ser executados para confirmar sua efetividade.<br />

O ponto forte da técnica de Perfuração de Poços Delgados é a redução da geração de<br />

resíduos na fonte. Suas restrições, como visto anteriormente, são de ordem técnica e econômica,<br />

devido ao rígido controle operacional do poço. Além disso, por si só, ela não resolve o problema<br />

dos resíduos gerados, ainda que em menor quantidade. Portanto, seu uso deverá ser associado a<br />

uma das outras técnicas descritas neste trabalho.<br />

A técnica da Desorção Térmica Indireta emprega um processo que não opera em sistema<br />

fechado, ou seja, há a emissão de poluentes para a atmosfera, provenientes do combustível<br />

utilizado para o aquecimento indireto dos rejeitos, na primeira fase do processo. A remoção de<br />

óleo é eficiente, entretanto outros contaminantes, como metais e sais, ainda permanecerão nos<br />

cascalhos, exigindo ainda cuidados especiais na disposição desses rejeitos. A conjugação com<br />

uma das técnicas dos métodos físicos ou reutilização na indústria cimenteira seriam soluções<br />

complementares possíveis.<br />

A técnica da Fazenda de Lodos, para ser aplicada aos rejeitos da perfuração de poços de<br />

petróleo, requer cuidados especiais quanto ao monitoramento da área utilizada. Os resíduos,<br />

como já visto anteriormente, possuem outros contaminantes além do óleo (sais e metais), que<br />

podem, por lixiviação, vir a contaminar o solo. Em locais com alto índice pluviométrico, o<br />

problema se agrava, com a possibilidade de contaminação do lençol freático. Dois outros pontos<br />

a serem analisados são o tempo necessário à biodegradação do óleo e a extensão de terreno<br />

necessário à disposição dos cascalhos, que variarão em função da quantidade de rejeitos<br />

aplicados sobre o solo.<br />

9. RECOMENDAÇÕES<br />

Atualmente a Petrobras, na Bahia, vem utilizando a técnica da Impermeabilização de<br />

Diques para a disposição final dos cascalhos gerados na perfuração terrestre de poços de<br />

petróleo, em função de seu baixo custo e disposição imediata.<br />

A adoção da técnica do Aterro com Diluição certamente traria um ganho quanto aos<br />

resultados ambientais em função de manter o solo que recebe os cascalhos dentro das condições<br />

ambientais aceitáveis, sem elevação significativa do custo, que é um fator importante na tomada<br />

de decisão de qualquer empreendimento.<br />

Paralelamente, na busca da otimização de resultados, a Petrobrás, através de seu Centro<br />

de Pesquisas, em conjunto com a Universidade Federal da Bahia/<strong>TECLIM</strong>, poderia desenvolver<br />

pesquisas com CO 2 SC, a fim de viabilizar a aplicação desta tecnologia mais limpa no tratamento<br />

de seus rejeitos oleosos, não só da perfuração, como também da produção e refino.<br />

36


10. BIBLIOGRAFIA<br />

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