Mês: abril 2023

História da indústria do petróleo

Atualmente, petróleo e gás constituem uma indústria multimilionária internacional, mas onde, quando e como a indústria começou? Neste artigo, vamos contar um pouco da história desta indústria.

História antiga

Petróleo e gás já haviam sido usados em alguma capacidade, como em lâmpadas ou como material de construção, por milhares de anos antes da era moderna, uma vez que os primeiros poços de petróleo conhecidos foram perfurados na China em 347 DC.

Petróleo em exsudação – Fonte: Reuters

Pequenas ocorrências superficiais de hidrocarbonetos na forma de vazamentos de gás natural e óleo são conhecidas desde os tempos antigos. Os antigos sumérios, assírios e babilônios usavam petróleo bruto, betume e asfalto (“piche”) coletados de grandes infiltrações em Tuttul (atual Iraque), próximo ao Rio Eufrates, para muitos propósitos há mais de 5.000 anos.

Os produtos petrolíferos eram valorizados como armas de guerra no mundo antigo. Os persas usaram flechas incendiárias envoltas em fibras embebidas em óleo no cerco de Atenas em 480aC. Por volta do séc. I, os árabes e os persas destilavam petróleo bruto para obter produtos inflamáveis para fins militares. Provavelmente como resultado da invasão árabe na Espanha, a arte industrial da destilação em iluminantes tornou-se disponível na Europa Ocidental no século XII.

Vários séculos depois, exploradores espanhóis descobriram exsudações de hidrocarbonetos onde atualmente localizam-se Cuba, México, Bolívia e Peru. As abundantes infiltrações de óleo na América do Norte também foram observadas pelos primeiros exploradores no que hoje são Nova York e Pensilvânia, onde os indígenas americanos teriam usado o óleo para fins medicinais.

História Moderna

A história moderna da indústria de petróleo e gás começou em 1847, com uma descoberta feita pelo químico escocês James Young. Ele observou a infiltração natural de hidrocarbonetos na mina de carvão de Riddings na Inglaterra e, a partir dessa infiltração, destilou um óleo leve e fino, adequado para lâmpadas, e um óleo mais espesso, adequado para lubrificação.

Após essas destilações bem-sucedidas, Young experimentou ainda mais o carvão e foi capaz de destilar vários líquidos, incluindo uma forma inicial de petróleo. Ele patenteou esses óleos e parafina, também destilados do carvão, em 1850, e, mais tarde naquele ano, formou uma parceria com o geólogo Edward William Binney. Assim, os sócios formaram a primeira refinaria verdadeiramente comercial do mundo, fabricando óleo e cera de parafina a partir de carvão extraído localmente.

Young não foi o único cientista a fazer descobertas sobre o carvão no século XIX. Em 1846, o geólogo canadense Abraham Pineo Gesner refinou um líquido de carvão: xisto betuminoso e betume, que era mais barato e queimava de forma mais limpa do que outros óleos. Ele apelidou esse líquido de “querosene” e fundou a Kerosene Gaslight Company em 1850, usando o óleo para iluminar as ruas de Halifax no Canadá e, posteriormente, dos Estados Unidos. Dentro dessa perspectiva, criou se a ideia que existiam diferentes tipos de petróleo, o que posteriormente foi classificado em:

Tipos de petróleo

  • Brent: é petróleo na sua forma bruta (cru) sem passar pelo sistema de refino. É produzido na região do mar do Norte.
  • Light: óleo leve, sem impurezas, que já passou pelo sistema de refino. É mais valioso, porque produz mais gasolina.
  • Naftênico: petróleo com grande quantidade de hidrocarbonetos naftênicos.
  • Parafínico: petróleo com grande concentração de hidrocarbonetos parafínicos.
  • Aromático: óleo com grande concentração de hidrocarbonetos aromáticos.

Poços modernos de petróleo

A partir das descobertas iniciais, novos negócios foram criados, já que a indústria do carvão agora também buscava criar os óleos desenvolvidos por Young e Gesner.

O engenheiro polonês Ignacy Łukasiewicz aprimorou o método de Gesner para destilar mais facilmente querosene e petróleo em 1852, abrindo a primeira mina de ‘óleo de rocha’ em Bóbrka, na Polônia, em 1854.

O primeiro poço de petróleo perfurado foi na cidade de La Brea, Trinidad e Tobago, em 1857. Foi perfurado a uma profundidade de 85m pela American Merrimac Company.

Poços de petróleo em La Brea – Fonte: homesteadmuseum

O final do século 18 e o início do século 19 marcaram a criação de grandes empresas de petróleo que ainda hoje dominam a indústria de petróleo e gás.

Nos EUA, John D. Rockefeller fundou a Standard Oil Company em 1865, tornando-se o primeiro barão do petróleo do mundo. A Standard Oil rapidamente se tornou a mais lucrativa em Ohio, controlando cerca de 90% da capacidade de refino dos Estados Unidos e vários de seus sistemas de coleta e oleodutos. A ExxonMobil, uma das sucessoras da Standard após sua dissolução em 1911, é hoje a nona maior empresa do mundo em receita.

Refinaria de petróleo da Standard Oil Company em Richmond, Califórnia. Fonte: Climate2014

Na Rússia, a família Rothschild contratou petroleiros do comerciante britânico Marcus Samuel para expandir suas operações de petróleo e alcançar mais clientes no exterior. O primeiro navio de Samuel, o Murex – em homenagem a um caracol marinho – tornou-se o primeiro petroleiro a passar pelo Canal de Suez, ligando o Mar Mediterrâneo ao Mar Vermelho. O Murex tornou-se o navio principal da Shell Transport and Trading, que eventualmente se fundiu com a Royal Dutch Petroleum para se tornar a Royal Dutch Shell. Hoje, a Royal Dutch Shell é a quinta maior empresa do mundo no setor de petróleo e gás.

Atualmente

No final do século 20, as mudanças no mercado de hidrocarbonetos transformaram a influência de áreas geralmente consumidoras de petróleo, como os EUA e a Europa, para os países produtores de petróleo.

Irã, Iraque, Kuwait, Venezuela e Arábia Saudita formaram a Organização dos Países Exportadores de Petróleo (OPEP) em 1960 em resposta às multinacionais, incluindo ExxonMobil (na época dividida em Esso e Mobil), Shell e BP, que são operadas a partir de países consumidores de petróleo.

Hoje, a OPEP tem 15 países membros, respondendo por aproximadamente 44% da produção global de petróleo e 81,5% das reservas mundiais de petróleo.

A indústria de petróleo e gás ainda está prosperando hoje, apesar da concorrência de fontes renováveis de energia, embora em um estado mais volátil do que nunca, devido a eventos mundiais.


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Rocha reservatório

Já falamos um pouco sobre a origem do petróleo e da sua importância para humanidade atualmente. Dentre os elementos que compõem o sistema petrolífero temos a rocha reservatório, que é responsável por armazenar o hidrocarboneto advindo da rocha geradora. Entretanto, será que todas as rochas reservatórios são iguais? Venha aprender um pouco mais sobre isso nesse artigo.

Reservatório convencional x reservatório não convencional

A rocha reservatório pode apresentar qualquer origem ou natureza. Importante salientar que as rochas reservatório podem ser classificadas em duas maneiras, a rocha reservatório convencional e a não convencional. Os reservatórios convencionais deve apresentar espaços vazios em seu interior (porosidade) e é necessário que estes vazios estejam interconectados, conferindo-lhe a característica de permeabilidade. Deste modo, podem se constituir como rochas reservatório os arenitos e carbonatos, além de todas as rochas que sejam permeáveis e essencialmente dotadas de qualquer tipo de porosidade .

Essa característica permite que o hidrocarboneto possa ser extraído por processos de recuperação primária e secundária. Em sua maioria sendo constituído por reservatórios porosos e permeáveis, de identificável interface com a água, de baixa viscosidade e de densidade baixa e média, como a maioria dos arenitos e calcarenitos. Contudo, essa característica não depende somente do elemento rochoso, mas também da qualidade do hidrocarboneto ali aprisionado, uma vez que, quanto mais denso o petróleo, maior a dificuldade do mesmo percolar entre as porosidades do reservatório e consequentemente de ser extraído.

Alguns exemplos de reservatórios considerados não convencionais são:

  • Metano em camadas de Carvão (Coalbed Methane)
  • Arenitos com baixa permeabilidade (Tight Sands)
  • Hidratos de Metano (Methane Hydrates)
  • Óleo pesado (Heavy Oil)
  • Folhelhos com Óleo (Shale Oil)
  • Folhelhos com Gás (Shale Gas)
Reservatório. Fonte: Researchgate

Importante destacar que cada um desses exemplos apresenta determinadas peculiaridades que dificulta a extração do hidrocarboneto in loco. Todavia, além de todas essas características, há detalhes intrínsecos à natureza de formação rochosa, as quais devem ser observadas e implicam diretamente em parâmetros da produção, os quais são denominados mecanismos de produção.

Mecanismos de produção

Mecanismo de produção é o processo físico que faz o fluido existente no reservatório ser produzido. Para a produção, é necessária energia (natural ou primária) para vencer as resistências. Existe uma Manifestação mais sensível da energia do reservatório devido à Pressão. Também é necessária a substituição do espaço poroso ocupado pelos fluidos produzidos por outro material.

Os principais mecanismos de produção encontrados nas rochas reservatórios são: o Mecanismo de Gás em Solução (Reservatório de óleo), Mecanismo de Capa de Gás (Reservatório de óleo), Mecanismos Influxo de Água (Reservatório de óleo ou de gás), Mecanismo Combinado (Reservatório de óleo), Mecanismo de Segregação Gravitacional (Reservatório de óleo).

Cada um desses mecanismos de produção influencia diferentemente na pressão dos reservatórios, bem como nos parâmetros que são analisados na produção, dentre os quais temos:

  • Razão Gás/Óleo (RGO): Quociente entre as vazões instantâneas de gás e de óleo, medidas em condições-padrão.
  • Razão Água/Óleo (RAO): Quociente entre as vazões instantâneas de água e de óleo, medidas em condições-padrão.
  • “Cut” (Corte) de Água: Fração ou porcentagem definida pelo quociente entre as vazões instantâneas de água e de líquidos (óleo + água), medidas em condições-padrão.
  • BSW (“Basic Sediments and Water”): Fração ou porcentagem definida pelo quociente entre as vazões instantâneas de água mais os sedimentos que eventualmente estejam sendo produzidos e de líquidos mais sedimentos (óleo + água + sedimentos), medidas em condições-padrão.
  • Fator de Recuperação: Fração ou porcentagem do volume original de hidrocarbonetos (medido em condições-padrão) recuperada durante a vida produtiva de um reservatório de petróleo.

Curiosidade

No Canadá, as areias betuminosas (reservatório não convencional) de Alberta representam a maior reserva de petróleo bruto do país. As atividades relacionadas ao petróleo bruto incluem exploração, perfuração, produção e processamento preliminar de petróleo, além do armazenamento e transporte de petróleo. Contudo, grande parte desse processo é feito com maquinários não-usuais no segmento petrolífero, tais como retroescavadeiras e caminhões. Isso tudo ocorre pois, diferentemente dos demais reservatórios, o petróleo de Alberta se encontra em exsudação.

Areia betuminosa. Fonte: AER

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Estratigrafia: o que é e sua importância

Você já se deparou com rochas que apresentavam algo semelhante a divisões ou faixas? Bem, a essas divisões, damos o nome de estratos, os quais são, em síntese, camadas que compõem certas rochas e são denominadas estratigrafia. Além disso, elas possuem características físicas e registros fósseis diferentes entre si. Este fato é de grande importância para a compreensão da área da geologia tratada neste artigo. Dito isso, acompanhe-nos nessa leitura para ampliar seus conhecimentos acerca da estratigrafia.

Grand Canyon, nos Estados Unidos da América. Fonte: IGeológico, 2018

O que é estratigrafia?

A estratigrafia basicamente é uma ciência – ramo da geologia -, cujo objeto de estudo são as rochas estratificadas sedimentares.

Desta forma, é importante que o conceito de rochas sedimentares esteja claro. Em resumo, devido a um processo de intemperismo ocorre desagregação de rochas pré-existentes e, subsequentemente, transporte e deposição de detritos. Não de maneira tão rápida, porém em um processo semelhante, formam-se as rochas sedimentares.

BIF (Formação de Ferrífera Bandada), Fonte: Instituto de Geociências da Universidade de São Paulo, 2018

Agora, sim, podemos compreender melhor esta área da geologia. Para que o estudo seja realizado, considera-se a descrição das sequências verticais e horizontais. Dessa forma, os estratos podem ser classificados e correlacionados no tempo e no espaço.

Como é feito o estudo?

A fim de realizar o estudo, foram criados, por Nicolau Steno – o pai da estratigrafia -, três princípios básicos utilizados até hoje: o princípio da horizontalidade original, o da superposição e o da continuidade lateral.

Com o princípio da horizontalidade original, afirma-se que os sedimentos são originalmente depositados em camadas horizontais e, caso haja alguma deformação, ela certamente surgiu após a deposição. O princípio da superposição estabelece que, se existe uma sequência de estratos, a mais antiga estará abaixo da mais recente (uma vez que foi depositada anteriormente). Já o princípio da continuidade lateral se baseia no fato de que as camadas rochosas são horizontalmente contínuas, sendo que se afinam lateralmente.

 Carta estratigráfica simplificada da Bacia do Paraná, Fonte: Milani et al., 2007

Embora os princípios de Steno sejam de grande ajuda, é necessário levar em conta o acontecimento de certos eventos geológicos, os quais podem influenciar na maneira e no tipo de sedimento depositado. Eventos como o movimento das placas tectônicas, a variação do nível do mar, o tipo do clima e o aporte sedimentar podem também interromper a sedimentação. Isto é, alguns intervalos de tempo podem não ser registrados nos estratos. A estes intervalos, damos o nome de hiato, quando não há deposição no registro estratigráfico, e discordância, que ocorre por causa de erosão ou ausência de deposição.

Quais as subdivisões da estratigrafia?

Como existem diversos objetos de estudo específicos dentro da estratigrafia, foram criadas subdivisões para esta ciência, as quais estão listadas:

  • Litoestratigrafia: nesta classificação, cada camada geológica é definida pelas características do solo sedimentar;
  • Bioestratigrafia: são estudados os fósseis existentes nos estratos e a correlação espacial deles;
  • Cronoestratigrafia: estuda-se a idade das camadas rochosas, especialmente nas quais o princípio de superposição é válido;
  • Aloestratigrafia: aqui, os objetos de estudo são as descontinuidades que limitam os estratos;
  • Estratigrafia de sequência: leva-se em consideração a relação entre depósitos sedimentares e discordâncias, além das variações do nível do mar;
  • Magnetoestratigrafia: neste caso, existe o almejo em determinar polaridade do campo magnético terrestre quando uma determinada camada foi depositada.
Quebrada de Cafayate, na Argentina, Fonte: Flickr, 2011

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E qual a importância?

Existem diversas aplicações práticas, e econômicas, dos frutos colhidos de estudo dos estratos. Isso porque são fornecidas informações acerca do clima do planeta há milhares de anos, da época em que um determinado ser viveu, da cronologia de certos eventos geológicos, da origem de formações rochosas, estabelecendo a sua evolução temporal e espacial, entre outros.

Os resultados dos estudos colaboram para muitas outras ciências além da própria estratigrafia, como a arqueologia, a paleontologia, a geofísica, a geomorfologia e a sedimentologia.

Ademais, em relação às anteriormente citadas aplicações econômicas, inferimos que a ciência estratigráfica auxilia enormemente a hidrogeologia e as indústrias da mineração e do petróleo.

A respeito da prospecção hidrogeológica, o entendimento da estratigrafia ajuda na localização de água subterrânea em um arcabouço estrutural.

No que tange a exploração mineral, ao utilizar conhecimentos provenientes da estratigrafia, é possível identificar onde estão localizados certos minerais ferrosos e não ferrosos, como os presentes em fácies de rochas sedimentares. Outros exemplos são as jazidas de ouro primário encontradas nos conglomerados da cidade de Jacobina, na Bahia, ou os diamantes encontrados nos conglomerados da Chapada Diamantina, também na Bahia.

Em referência ao petróleo, a principal relação estabelecida reside na essencialidade da realização de uma análise estrutural, a fim de construir armadilhas para o hidrocarboneto. Observe que, para que o objetivo seja alcançado, é imprescindível definir a geometria das estruturas importantes para a conclusão deste trabalho.


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Cobre: ocorrência e aplicações desse importante metal

Interessado em saber mais sobre um dos metais mais utilizados no planeta? Nos acompanhe nesse artigo e conheça um pouco sobre o mineral cobre e seus principais usos e aplicações.

O que é o cobre?

O cobre é um elemento químico de símbolo Cu, um metal avermelhado e extremamente dúctil, que é um bom condutor de eletricidade e calor.

O cobre é encontrado no estado metálico livre na natureza. Este cobre nativo foi usado pela primeira vez por volta do ano 8000 aC como substituto da pedra pelos humanos do Neolítico (Período da Pedra Polida). A metalurgia surgiu na Mesopotâmia quando o cobre foi fundido em moldes (c. 4000 aC), foi reduzido a metal a partir de minérios com fogo e carvão e o cobre intencionalmente ligado com estanho para formar o bronze (c. 3500 aC).

Na época romana, o cobre era extraído principalmente no Chipre, dando origem ao nome do metal, de aes cyprium (metal do Chipre), posteriormente corrompido para cuprum (latim).

Ocorrência

O cobre nativo é encontrado em muitos locais como mineral primário em lavas basálticas e como reduzido de compostos de cobre, como sulfetos, arsenetos, cloretos e carbonatos. (Para as propriedades mineralógicas do cobre, consulte a tabela de elementos nativos.) O cobre ocorre combinado em muitos minerais, como calcocita, calcopirita, bornita, cuprita, malaquita e azurita. Está presente nas cinzas de algas marinhas, em muitos corais marinhos, no fígado humano e em muitos moluscos e artrópodes. O cobre desempenha o mesmo papel de transporte de oxigênio na hemocianina de moluscos e crustáceos de sangue azul que o ferro na hemoglobina de animais de sangue vermelho. O cobre presente em humanos como oligoelemento ajuda a catalisar a formação de hemoglobina.

Calcopirita, minério de cobre – Fonte: geology

Um depósito de cobre pórfiro na Cordilheira dos Andes do Chile é o maior depósito conhecido do mineral. No início do século 21, o Chile havia se tornado o maior produtor mundial de cobre. Outros grandes produtores incluem Peru, China e Estados Unidos.

No Brasil, também existe a ocorrência do cobre: as minas de produção de minério no Brasil ocorrem apenas nos Estados do Pará, Goiás e Bahia.

Ligas de cobre

Numerosas ligas de cobre foram formuladas, muitas com usos importantes. Latão é uma liga de cobre e zinco. Bronze geralmente se refere a ligas de cobre-estanho, mas pode se referir a qualquer liga de cobre, como bronze de alumínio.

Trompete feito de Latão – Fonte: wikimedia

O cobre é um dos constituintes mais importantes das soldas de prata e ouro utilizadas na indústria joalheira, modificando a cor, dureza e ponto de fusão das ligas resultantes. Algumas soldas sem chumbo consistem em liga de estanho com uma pequena proporção de cobre e outros metais.

Aplicações

O cobre é um bom condutor de eletricidade e calor, além de ser um dos metais mais dúcteis. Por não ser especialmente forte ou duro, é excelente na produção de fios elétricos, o que representa mais da metade de suas aplicações (60%). Outros usos do cobre são em telhados e encanamentos (20%) e em maquinário industrial (15%). O cobre é usado principalmente como um metal puro, mas quando uma maior dureza é necessária, ele é colocado em ligas como latão e bronze (5% do uso total).

Fio de cobre – Fonte: iscrapapp

Os circuitos integrados e as placas de circuito impresso apresentam cada vez mais cobre no lugar do alumínio devido à sua condutividade elétrica superior; dissipadores de calor e trocadores de calor usam cobre por causa de suas propriedades superiores de dissipação de calor. Eletroímãs, tubos de vácuo, tubos de raios catódicos e fornos de micro-ondas também utilizam cobre.

Por mais de dois séculos, a tinta de cobre foi usada em cascos de barcos para controlar o crescimento de plantas e mariscos. Uma pequena parte do suprimento de cobre é usada para suplementos nutricionais e fungicidas na agricultura. A usinagem do cobre é possível, embora as ligas sejam preferidas para uma boa usinabilidade na criação de peças complexas.

Na arquitetura

O cobre tem sido usado desde os tempos antigos como um material arquitetônico durável, resistente à corrosão e à prova de intempéries. Telhados, rufos, calhas de chuva, calhas, cúpulas, pináculos, abóbadas e portas são feitos de cobre há centenas ou milhares de anos.

Casa com telhado de cobre – Fonte: roofingcalc

O uso arquitetônico do cobre foi expandido nos tempos modernos para incluir revestimento de paredes internas e externas, juntas de expansão de edifícios e blindagem de radiofrequência. Alguns dos outros benefícios importantes do cobre como material arquitetônico incluem baixo movimento térmico, peso leve, proteção contra raios e facilidade na reciclagem.

A distinta pátina verde natural do metal há muito é cobiçada por arquitetos e designers. A pátina final é uma camada particularmente durável que é altamente resistente à corrosão atmosférica, protegendo assim o metal subjacente contra novas intempéries. Pode ser uma mistura de compostos de carbonato e sulfato em várias quantidades, dependendo das condições ambientais, como chuva ácida contendo enxofre. O cobre arquitetônico e suas ligas também podem ser ‘acabados’ para assumir uma aparência, toque ou cor específicos. Os acabamentos incluem tratamentos mecânicos de superfície, coloração química e revestimentos.

Estátua da Liberdade – Fonte: wikimedia

Um exemplo de patina pode ser observado na estatua da liberdade, escultura feita de cobre que com o passar do tempo fora coberta com uma camada de patina verde devido à oxidação.


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