Pesquisadores do Centro de Estudos de Energia e Petróleo (CEPETRO), na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), estão desenvolvendo soluções para um desafio recorrente na indústria de óleo e gás, sobretudo na extração ultra profunda dos campos no pré-sal: a deposição de parafina ao longo das extensas tubulações de produção.

"Trata-se de um fenômeno que pode fazer com que as empresas percam muito dinheiro, pois é preciso utilizar muitos aditivos químicos para a inibir a formação do depósito ou até mesmo parar a produção para limpar as tubulações que levam o petróleo do solo marinho até a plataforma, antes que elas sejam obstruídas por completo", afirma Vanessa Bizotto Guersoni (foto), pesquisadora do CEPETRO.

Guersoni explica que isso acontece porque o petróleo extraído no pré-sal tende a ser mais leve (parafínico). "Geralmente, ele sai do reservatório a uns 60 °C. Porém, ao longo da tubulação, apesar do isolamento térmico, a temperatura pode cair bastante, devido a temperatura do leito marinho ser de 4°C. Com o resfriamento do óleo no interior da tubulação, ao atingir uma temperatura crítica, ocorre a formação de cristais de parafina e, consequentemente, a deposição da parafina", conta.

A prática na indústria é de fazer uso de simuladores comerciais, que tentam prever quando e em que velocidade a deposição deve ocorrer para, antes disso, adicionar inibidores químicos ou até mesmo realizar a limpeza das tubulações por remoção mecânica por meio da utilização de dispositivos conhecidos como pig.

"É um procedimento de alto custo. Não é algo simples suspender a produção e realizar a limpeza. No entanto, esses simuladores são conservadores, geralmente preveem espessuras de depósito maiores do que realmente são, o que também gera prejuízos econômicos e de produção. Nosso trabalho no CEPETRO, consiste em realizar testes em laboratório, com condições de escoamento que mimetizam as condições de produção para assim entender quais variáveis impactam na deposição, e melhorar o ajuste dos modelos de previsão", declara.

O CEPETRO atualmente realiza dois projetos nessa área de pesquisa: um em parceria com a Equinor, no qual Guersoni é coordenadora do projeto, e outro com a TotalEnergies, no qual a pesquisadora é vice-coordenadora.

Simulação em laboratório – O CEPETRO é um dos poucos centros com um laboratório equipado com microscópio confocal acoplado em uma linha de escoamento de fluidos. Esse microscópio permite visualizar os cristais de parafina (da ordem de micra) sendo depositados na parede da tubulação durante o escoamento.

"Realizamos estudos fundamentais a nível microscópio para testar hipóteses e tentar melhorar esses modelos usados nos simuladores. Eles atuam com base em equações termodinâmicas dos fluidos, mas não são 100% ajustáveis. Há outras variáveis como morfologia dos cristais formados, relacionados a composição de parafinas do óleo, que afetam as propriedades do depósito. Por isso, é importante entendermos quais são as variáveis que influenciam a deposição – e isso é particular às características de cada petróleo – para melhorar os modelos e prever com melhor precisão o que acontece no fundo do mar", explica.

Entre as variáveis relacionadas com as condições de escoamento de produção estão, por exemplo, as condições de temperatura do óleo e da água externa do banho termostático, que simula a condição do leito marinho; variação da temperatura e da pressão ao longo dos dutos; composição das parafinas e se o escoamento ocorre na vertical ou horizontal.

"No projeto com a Equinor, por exemplo, o desafio está no escoamento monofásico horizontal, ou seja, na tubulação que sai do poço até o início do riser. Já no da TotalEnergies, ele está no escoamento vertical, que corresponde a parte elevatória da produção (riser) até a plataforma, então envolve mais complexidades, que é a separação de fases do fluido em líquido e gás Algo a mais para considerar sobre o fenômeno da deposição de parafina", diz Guersoni.