Geo Aula - Gás Natural (Aula 1)

Quanto tempo meus amigos descobridores!

Estou de volta! E agora "a todo vapor"!

Nesses novos posts estarei trazendo os assuntos que estou lecionando em sala de aula.

Durante esses dois primeiros meses estarei falando sobre o GÁS NATURAL. 

Espero que todos vocês possam aproveitar as postagens, tanto os meus alunos que estarão se beneficiando com a matéria postada aqui para facilitar e dinamizar o andamento das nossas aulas, quanto os nossos leitores, que carinhosamente chamo de "descobridores", estarão angariando mais conhecimento sobre essa fascinante área, a área do Petróleo.

Aula 1 - Gás natural

Definição do Gás Natural

Definição: “Gás natural  ou gás: todo hidrocarboneto que permaneça em estado gasoso nas condições atmosféricas normais, extraído diretamente a partir de reservatórios petrolíferos ou gaseíferos, incluindo gases úmidos, secos, processados e gases raros. " lei nº 9.478/97 (Lei do Petróleo).

O gás natural é um combustível fóssil encontrado em rochas porosas no subsolo, podendo estar associado ou não ao petróleo (Gás associado ou não associado). É composto por hidrocarbonetos leves: principalmente por metano (C1) e etano (C2), passando pelo propano (C3), butano (C4) e pentano (C5), podendo chegar ao decano (C10). O gás natural permanece no estado gasoso, sob pressão atmosférica e temperatura ambiente. Geralmente apresenta baixos teores de contaminantes como o nitrogênio, dióxido de carbono, água e compostos de enxofre.

            Mas leve que o ar, o gás natural dissipa-se facilmente na atmosfera em caso de vazamentos, o que o torna mais seguro que o GLP. É incolor e inodoro, queimando com uma chama quase imperceptível, por questões de segurança, o GN comercializado é odorizado com compostos de enxofre e essência de ovo podre, para que seja facilmente detectável.

            A principal vantagem do uso do gás natural é a preservação do meio ambiente, além dos benefícios econômicos, o GN é um combustível não-poluente; sua combustão é limpa, razão pela qual dispensa tratamento dos produtos lançados na atmosfera. È um ótimo substituto para usinas termoelétricas a óleo, lenha e nucleares, diminuindo os níveis de poluição, de desmatamento e de acidentes ambientais em relação a estas.

            Embora o gás natural seja o petróleo na forma gasosa, durante muito anos foi tratado como um produto inferior. Só a partir da década de 70, após duas crises internacionais causadas por bruscas elevações do preço do petróleo. Hoje, devido a muitas vantagens de sua utilização, principalmente econômicas e ambientais, o gás é considerado produto nobre.  

Formação de reservatórios

Para a Geologia do Petróleo, um reservatório de petróleo ou zona de produção é uma formação rochosa permeável, porosa ou fraturada, em subsuperfície, que contém hidrocarbonetos em fase contínua, dentro de um mesmo campo, em quantidade e qualidade com aproveitamento econômico e de exploração tecnologicamente viável.

Condicionantes da ocorrência de petróleo

A formação de uma acumulação de petróleo em uma bacia sedimentar requer a

associação de uma série de fatores:

(a) a existência de rochas ricas em matéria orgânica, denominadas de

rochas geradoras;

(b) as rochas geradoras devem ser submetidas às condições adequadas

(tempo pressão e temperatura) para a geração do petróleo;

(c) a existência de uma rochas com porosidade e permeabilidade

necessárias à acumulação e produção do petróleo, denominada de rochas

reservatório;

(d) a presença de condições favoráveis à migração do petróleo da rocha

geradora até a rocha reservatório;

(e) a existência de uma rocha imperpeável que retenha o petroleo,

denominada de rocha selante ou capeadora; e

(f) um arranjo geométrico das rochas reservatório e selante que favoreça

a acumulação de um volume significativo de petróleo.

Uma acumulação comercial de petróleo é o resultado de uma associação

adequada destes fatores no tempo e no espaço. A ausência de apenas um

desses fatores inviabiliza a formação de uma jazida petrolífera. 

Tipos de reservatório com gás e de gás

Em função das diferentes composições das misturas de hidrocarbonetos e das diferentes condições de temperatura e pressão, existem três tipos de reservatórios a saber: reservatório liquido (também chamados de reservatórios de óleo), reservatórios de gás e reservatórios que possuem duas fases em equilíbrio.

a) Reservatório de óleo

Uma mistura liquida de hidrocarbonetos pode receber o nome de óleo saturado e óleo subsaturado dependendo da fase em que esteja.

Uma fase é definida como uma parte fisicamente distinta e separável do sistema. Dependendo de sua composição e das condições iniciais de pressão e temperatura de um reservatório (P e T), o petróleo pode se encontrar no estado monofásico ou bifásico.

As proporções, composição e propriedades físicas das fases presentes, podem mudar conforme ocorre a produção e a pressão é alterada. Quando um reservatório de hidrocarbonetos apresenta uma única fase liquida (todo o gás encontra-se dissolvido na fase óleo), é chamado de reservatório subsaturado. Já, quando os hidrocarbonetos se apresentam em duas fases, sendo óleo e gás livre, é chamado de reservatório saturado. O tipo de fluido existente em um reservatório pode ser estimado a partir de um diagrama de fases. 

 

b) Reservatório de gás

Chama-se reservatório de gás à jazida de petróleo que contém uma mistura de hidrocarbonetos que se encontra no estado gasoso nas condições de reservatório.

Dependendo do seu comportamento, quando sujeito a reduções de pressão dentro do reservatório e do tipo de fluido resultante nos equipamentos de superfície, os reservatórios de gás podem ser classificados em: reservatório de gás úmido, reservatório de gás seco e reservatório de gás retrógrado.

Reservatório de Gás Úmido e Reservatório de Gás Seco

A mistura gasosa, ao ser levada para a superfície, é submetida a processos nos quais os componentes mais pesados são separados dos mais leves. Se a mistura produzir uma certa quantidade de liquido, o reservatório recebe o nome de reservatório de gás úmido. Se não houver produção de liquido, recebe o nome de reservatório de gás seco.

Essa classificação depende não só da composição original da mistura, mas também dos processos de separação. um mesmo gás pode ser classificado como gás úmido para uma determinada condição de separação e considerado gás seco para outras condições de separação.

Reservatório de Gás Retrógrado

O reservatório de gás retrógrado recebe este nome devido a um fenômeno que pode ser descrito do seguinte modo:

Considere uma certa jazida de hidro carbonetos na qual, nas condições iniciais de temperatura e pressão, tda mistura se encontra no estado gasoso. À medida que o fluido vai sendo produzido, a pressão no interior do reservatório diminui, enquanto a temperatura permanece constante. A certa altura da vida produtiva da formação começa a ocorrer uma condensação de certo componente da mistura, ou seja, uma parte do gás se liquefaz. Com o prosseguimento da produção, a pressão continua a cair fazendo com que o gás que tinha liquefeito volte para o estado gasoso. Diminuindo mais a pressão, todo o gás liquefeito eventualmente voltará ao seu estado inicial.

O ponto de interesse da questão é o fato de uma redução de pressão causar a condensação de um gás, quando o esperado é que reduções de pressão causem vaporizações de líquidos.

Observe que o fenômeno retrógrado acontece no interior da rocha-reservatório. O reservatório de gás retrógrado também é conhecido como reservatório de gás condensado.

Terminologias

Bacias sedimentares - As bacias sedimentares são depressões da superfície terrestre formadas por abatimentos da litosfera, nas quais se depositam ou depositaram, sedimentos e, em alguns casos materiais vulcânicos.

Rocha Geradora - rocha que gera o petróleo a partir de matéria orgânica.

Rocha Reservatório - rocha permoporosa que acumula o petróleo.

Rocha Selante - rocha que mantém o petróleo em profundidade, dada suas características de porosidade e permeabilidade, e permite a preservação do óleo.

Soterramento - processo de aprofundamento da rocha rica em matéria orgânica (> 2%), que vai converter o *querogênio em óleo, condensado ou gás termoquímico, pelo aumento da temperatura e da pressão, principalmente na etapa de *catagênese.

*Querogênio é a parte insolúvel da matéria orgânica modificada por ações geológicas. o querogênio é formado a partir dos lipídios, proteínas e carboidratos, dos seres vivos, e se transforma em petróleo, gás natural ou grafite.

*Catagênese é um processo em que, com o aumento da pressão o querogênio se altera e a maioria do petróleo é formado. Durante essa fase as moléculas maiores irão se dividir em moléculas menores e mais simples, por craqueamento.

Migração - processo que mobiliza o petróleo de sua zona de geração até a rocha reservatório.

Armadilha Estrutural ou "trapa" - arranjo estrutural-geométrico (dobras, falhas ou fraturas) de rochas que permite a acumulação de petróleo, isto é, barreira interna ou externa que impede a sua migração.

Tempo ou timing - sucessão cronológica dos eventos de geração, migração e acumulação do petróleo.

Gás Natural associado - é aquele que, no reservatório, está dissolvido no óleo ou sob a forma de capa de gás. Neste caso, a produção 

Gás Natural não associado - é aquele que, no reservatório, está livre ou em presença de quantidades muito pequenas de óleo. Nesse caso só se justifica comercialmente produzir o gás.

Gás Natural Liquefeito (GNL) - Trata-se do gás natural liquefeito em escala comercial, por um processo de refrigeração, com redução do seu volume original em até 600 vezes. O GNL está permitindo a introdução do gás natural em lugares onde não era possível transportar o gás através de gasodutos.

Gás Liquefeito de Petróleo (GLP) - Trata-se do obtido pela refinação do petróleo bruto ou do gás natural, liquefaz-se a temperaturas normais e pressões moderadas sendo armazenado em botijões. O GLP consiste de propano ou de butano, ou das misturas destes dois hidrocarbonetos, sendo hoje o combustível doméstico de maior aceitação no País.

Gás Condensado - Alguns campos de petróleo produzem o chamado gás condensado, que não é considerado verdadeiramente um gás e nem líquido, apresentando uma “dupla fase fluida”. Não é uma gás devido a sua alta densidade e não é um líquido porque sua superfície de contato varia da fase gasosa para a fase líquida.

Gás Natural Seco (ou pobre) - É aquele em que a presença de hidrocarbonetos mais pesados do que o metano é pequena, não justificando a extração comercial dos mesmos. Normalmente possui 1 galão de líquido recuperável por 100 pés cúbicos.

Gás Natural Úmido (ou rico) - Normalmente possui mais de 5 galões de líquido recuperáveis por 100 pés cúbicos.

Hidrocarboneto - É um composto constituído apenas por carbono e hidrogênio.

Hidrocarboneto Leve - É o que possui um baixo número de moléculas de carbono.

Fonte:

Livro 3 (Gás natural, refino e inglês offshore) Winners - Capacitação Profissional - Unidade 1 - O Gás Natural. Pág. 12. 

Reservátório (Petróleo) - http://pt.wikipedia.org/wiki/Reservat%C3%B3rio_(petr%C3%B3leo)

Terminologias do gás natural - www.gasnet.com.br/gasnatural/terminologias.asp

Condicionantes da ocorrencia de petróleo em bacias sedimentares - http://petrogasnews.wordpress.com/2011/03/14/geologia-do-petroleo/

Querogênio - http://pt.wikipedia.org/wiki/Querog%C3%AAnio

Catagênese - http://pt.wikipedia.org/wiki/Catag%C3%AAnese

Tipos de reservatório Capitulo 7.3.4, Pág. 180 - THOMAS, J. E. et alii, Fundamentos de Engenharia de Petróleo, editora interciência, Rio de Janeiro-RJ, segunda edição 2001; 

Fundamentos do Comportamento dos Hidrocarbonetos Fluidos - 3.2 Conceitos Básicos de Fases Pág. 38 e 39 - http://www.maxwell.lambda.ele.puc-rio.br/6084/6084_4.PDF

Se você estiver ligado com a gente, mande sua dica, curiosidade, vagas de emprego, já que todo material que você contribui é e sempre vai ser bem vindo. Afinal, o GeoPG também é seu, ta ligado? rs 

Abraço a todos!

Gostou? Divulga ai descobridor!

Twitter Geopg: www.twitter.com/GeoPG_Brasil

E-mail pra contato e Skype: geopg@outlook.com