Como pesquisadores da Poli estão desenvolvendo tecnologia para aumentar a eficiência dos reservatórios de petróleo

O centro de pesquisas InTRA (Integrações Tecnológicas em Análises de Rochas e Fluidos) é formado por pesquisadores que atuam no campus de Santos da USP, onde é oferecido o curso de graduação em Engenharia de Petróleo, desde 2012. O grupo atua no começo da cadeia de produção de petróleo, e busca compreender como funciona um reservatório, a rocha que acumula petróleo em seu interior, para que seja possível recuperar o máximo de óleo dessas rochas.

No processo de descoberta de uma nova reserva, são realizados levantamentos sísmicos que ajudam a ver que tipos de rochas específicas há ali. Regiões mais propensas são estudadas mais a fundo, com a implantação de poços exploratórios, nos quais são retiradas amostras que serão analisadas em laboratórios como o do grupo InTRA. O docente explica que, ao contrário do que imaginamos, o petróleo não é como um rio que corre em meio às rochas. “Na verdade, ele está em poros dentro das rochas, e para isso é preciso investigar a porosidade das amostras, a permeabilidade, pois se os poros não estiverem conectados será muito mais difícil extrair este óleo”, explica um dos coordenadores do grupo de pesquisa e professor da Poli, Cleyton de Carvalho Carneiro.

A esponja e o queijo suíço – Para explicar como funciona uma rocha de um reservatório, o professor da Poli a compara a uma esponja e a um queijo suíço. Em uma esponja, os poros estão conectados, e no queijo suíço não há conexão entre eles. Se a rocha estiver com os poros similares ao de uma esponja, o óleo escoa com facilidade para ser extraído. Já se a porosidade acontecer como em um queijo suíço, é muito mais difícil de extrair os fluidos das rochas. “É necessário identificar a porosidade e a permeabilidade, essa relação de interconexão entre os poros, que são análises que faremos no InTRA”. Há um processo ainda mais complexo, chamado de petrofísica especial, que identifica a permeabilidade relativa, o quanto o óleo adere aos minerais, se a água ou o óleo está aderindo às paredes dos poros das rochas do reservatório.

O projeto que gerou o laboratório é focado em uma propriedade chamada molhabilidade. Que vem de molhar, ou seja, o quanto um determinado fluido adere a uma superfície. Se colocarmos óleo de cozinha em uma esponja, será muito difícil tirar este material. Se jogarmos apenas água, o óleo continua lá, mas se jogarmos um detergente, ele altera a molhabilidade da superfície e do óleo, que por sua vez se desprende da esponja. “Determinar se as rochas do reservatório são mais ‘molháveis’ ao óleo ou à água é fundamental para estimar o quanto é possível extrair de petróleo, e quais os melhores métodos para facilitar a retirada deste petróleo”.

Para o professor Jean Ferrari, químico que também faz parte da coordenação, o resultado do laboratório virá do ambiente interdisciplinar com objetivo mútuo. “Será muito enriquecedor para todos os envolvidos, cada um contribuindo com sua expertise, mas todos com uma finalidade comum, que é contribuir para o aumento do fator de recuperação, pois grupo atuará em áreas de interface da engenharia de petróleo.” Ele, por exemplo, atua na área de corrosão e métodos de recuperação, pesquisa as interações petrofísicas que afetam a molhabilidade.

O InTRA possui equipamentos de última geração capazes de investigar os principais parâmetros responsáveis pelo entendimento do escoamento dos fluidos dentro de um reservatório de petróleo. Entre estes, o parâmetro da molhabilidade, que mensura o quanto o óleo ou a água estão aderidos à rocha, e de como podem estar distribuídos ao longo do reservatório ou poço. O professor da Poli-USP, Márcio Sampaio, físico e doutor em engenharia de petróleo, e também coordenador do laboratório, explica que os reservatórios localizados no pré-sal, de modo geral, tem como característica a tendência do óleo estar aderido às rochas, o que diminui o óleo que será produzido pelos reservatórios, por estar de certa forma preso entre as rochas. “Assim, os pesquisadores do grupo irão investigar este comportamento para buscar entender de que forma esta propriedade pode ser alterada para aumentar a produção dos reservatórios”. 

Márcio destaca também a importância que o InTRA terá nas atividades conjuntas com o CTBS, Centro Tecnológico da Baixada Santista, que será construído com financiamento da Petrobras em parceria com a USP, Unicamp e Unesp. Dessa forma, o grupo também atuará em importantes desenvolvimentos científicos e tecnológicos decorrentes das pesquisas do CTBS com a Petrobras e outras importantes operadoras.

A recuperação de petróleo pode ser natural, a partir de estímulos mecânicos, com a injeção de água, ou de forma avançada, a partir de compostos que vão agir no óleo para tentar desprendê-los por meio de reações químicas. “Um por cento que se aumenta de recuperação é um valor estrondoso de barris de petróleo, no final. Há uma importância econômica enorme. Essa caracterização é utilizada tanto na fase exploratória, quando se está descobrindo os reservatórios, quanto depois, na fase de produção, no acompanhamento de como as rochas estão se comportando com a variação de pressão”.

Sobre o InTRA – As atividades do laboratório envolvem técnicas de análises e modelagem aplicáveis a diversas áreas, e fomentam a integração entre áreas distintas para atuar nos desafios científicos e tecnológicos como os da exploração e produção de óleo e gás. O laboratório está ligado à Escola Politécnica (Poli) da USP e recebeu investimentos da Petrobras por meio de recursos que devem ser investidos em pesquisa em desenvolvimento e inovação, por determinação da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP).

O InTRA foi desenvolvido a partir do convênio entre a USP e a Petrobrás determinado “Molhabilidade e propriedades petrofísicas de rochas carbonáticas e sua relação com hidrocarbonetos”.

Os docentes pesquisadores envolvidos no projeto são Carina Ulsen, Cleyton de Carvalho Carneiro, Henrique Kahn, Jean Vicente Ferrari, Márcio Augusto Sampaio Pinto e Rafael dos Santos Gioria. Outras informações no site http://www.usp.br/intra/