O QUE É ÁGUA PRODUZIDA?

PUBLICADO 08/05/2019

A água produzida é água encontrada nas mesmas formações do petróleo e do gás. Quando o óleo e o gás fluem para a superfície, a água produzida é trazida para a superfície com os hidrocarbonetos. A água produzida contém algumas das características químicas da formação da qual foi produzida e dos hidrocarbonetos associados.

A água produzida pode se originar como água natural nas formações que contêm petróleo e gás ou pode ser água que foi previamente injetada nessas formações por meio de atividades destinadas a aumentar a produção de petróleo a partir de formações como enchentes de água ou inundações a vapor. Em algumas situações, a água adicional de outras formações adjacentes às camadas contendo hidrocarbonetos pode se tornar parte da água produzida que chega à superfície.

A água produzida pode se originar como água natural nas formações que contêm petróleo e gás ou pode ser água que foi previamente injetada nessas formações por meio de atividades destinadas a aumentar a produção de petróleo a partir de formações como enchentes de água ou inundações a vapor. Em algumas situações, a água adicional de outras formações adjacentes às camadas contendo hidrocarbonetos pode se tornar parte da água produzida que chega à superfície.

A maioria dos poços em formações de petróleo e gás não convencionais é estimulada usando fraturamento hidráulico, através do qual a água é injetada sob pressão na formação para criar caminhos que permitem que o óleo ou gás seja recuperado de maneira econômica. Imediatamente após a fratura hidráulica no poço (fraturamento), parte da água injetada retorna à superfície e é conhecida como água de refluxo. A água de refluxo é frequentemente gerenciada de maneira similar à água produzida e alguns engenheiros da indústria a consideram como parte do fluxo de água produzida.

QUANTA ÁGUA PRODUZIDA É GERADA?

Quase todo poço de petróleo e gás gera água como parte do processo de produção. Os Estados Unidos têm quase 1 milhão de poços produtores de petróleo e gás. Durante 2012 (o ano mais recente para o qual os dados de volume nacional foram coletados), 21,2 bilhões de barris (bbl = 42 galões) de água produzida foram gerados nos Estados Unidos. Em comparação, isso é mais do que o dobro da quantidade de água que normalmente flui nas Cataratas do Niágara todos os dias. Este volume pode ser expresso em outras unidades:

- 58 milhões de bbl/dia. (bbl => Barril)

- 890 bilhões de galões/ano ou 2,44 bilhões de galões/dia

- 3,57 bilhões de m3/ano ou 9,2 milhões de m3/dia

Independentemente de como o volume é expresso, é uma enorme quantidade de água. O resto do mundo também gera grandes volumes de água produzida, mas dados insuficientes estão disponíveis para fazer uma estimativa precisa.

97% da água produzida vem de poços terrestres localizados em 31 estados. O restante vem de plataformas offshore em águas dos EUA. Mais de um terço da água produzida nos EUA é gerada no estado do Texas.

Com base em dados de 2012 de 21 estados, uma média de 9,2 bbl de água produzida é gerada para cada bbl de óleo. No entanto, os dados que sustentam esse cálculo não estavam disponíveis no Texas e Oklahoma, que têm dezenas de milhares de poços antigos produzindo altos percentuais de água. Se esses estados tivessem sido calculados em média, é provável que a proporção real de água para óleo fosse maior que 10 para 1. 

O VOLUME DE ÁGUA PRODUZIDA AUMENTA AO LONGO DO TEMPO?

Muitas pessoas assumem que os totais de água produzidos aumentarão com o tempo. Na maioria dos poços de petróleo e gás convencionais, o volume de água produzida a partir de um poço individual aumenta com o tempo. No entanto, em algum momento, o custo de gerenciar a água se torna muito alto. Nesse ponto, o operador do poço pode trabalhar sobre o poço para torná-lo mais eficiente ou pode fechar o poço.

Do ponto de vista nacional, o volume total de água produzida não aumentou significativamente entre 2007 e 2012. Durante esse período de cinco anos, a produção de petróleo dos EUA aumentou 29%, a produção de gás aumentou 22%, mas a produção de água aumentou menos de 1%. Uma explicação para esses dados é que muitos dos poços convencionais mais antigos, que geravam um alto volume de água ao longo da vida, foram fechados. Muitos dos poços mais recentes que foram perfurados eram poços não convencionais que geraram um menor tempo total de vida de água produzida.

QUAIS SÃO AS CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA PRODUZIDA?

As propriedades físicas e químicas da água produzida variam consideravelmente dependendo da localização geográfica do campo, da formação geológica da qual a água foi produzida e do tipo de hidrocarboneto produzido. Os principais constituintes da preocupação são:

• Conteúdo de sal (geralmente expresso em salinidade, condutividade ou total de sólidos dissolvidos [TDS]). Embora algumas águas produzidas sejam quase novas (<3.000 mg / L TDS), a água mais produzida é mais salgada do que a água do mar (~ 35.000 mg / L) e pode ser> 300.000 mg / L). Remover o sal não é difícil, mas geralmente é caro.

• Óleo e graxa. Este não é um único composto químico; o método analítico para óleo e graxa mede vários compostos orgânicos associados a hidrocarbonetos na formação). Óleo e graxa podem ser encontrados em diferentes formas físicas:

    - Óleo livre: gotículas grandes - prontamente removíveis por métodos de separação por gravidade.

    - Óleo disperso: gotículas pequenas - um pouco difíceis de remover; e

     - Óleo dissolvido: hidrocarbonetos e outros materiais similares dissolvidos no fluxo de água - muito difícil de eliminar.

• Compostos tóxicos inorgânicos e orgânicos. Os tóxicos podem ser introduzidos como aditivos químicos para melhorar as operações de perfuração e produção, ou podem entrar na água produzida pela rocha de formação ou pelo hidrocarboneto.

• Material radioativo de ocorrência natural (NORM). Algumas formações contendo hidrocarbonetos contêm radiação natural que penetra na água produzida. A presença e concentração de NORM varia entre as formações.

COMO É GERENCIADA A ÁGUA PRODUZIDA?

O conjunto mais recente de dados dos EUA sobre o gerenciamento da água produzida foi coletado para o ano de 2012. A maior parte da água produzida dos EUA foi injetada. Cerca de 91% da água produzida foi injetada no subsolo (isso incluiu água injetada para recuperação aprimorada, água injetada para descarte e água enviada para o descarte comercial externo). Pouco mais da metade disso foi injetado na formação de formações para melhorar a recuperação. Pouco menos da metade da água produzida injetada foi injetada em poços de descarte não comercial e comercial.

Cerca de 80% da água produzida a partir de poços offshore foi tratada na plataforma e descarregada para o oceano. Apenas cerca de 3% da água produzida em terra foi descarregada. A porcentagem de descarga de todos os poços (onshore e offshore combinados) foi de aproximadamente 5,6%.

Quase 7% da água produzida foi administrada, enviando-a para uma instalação comercial externa, onde a água era tratada e descartada. Estas são empresas terceirizadas que cobram uma taxa para receber água produzida e outros resíduos de petróleo e gás. A água foi tratada e processada de várias maneiras. A maioria dessas instalações gerenciava a água por injeção em poços de descarte.

Cerca de 3,6% de toda a água produzida foi evaporada. Em alguns estados ocidentais áridos, a água produzida era gerida através da evaporação de lagoas e poços no local. Várias instalações comerciais administravam água por evaporação de grandes lagoas.

Pelo menos 0,6% da água produzida e da água de refluxo em 2012 foram colocados em uma reutilização benéfica - é provável que uma porcentagem mais alta tenha sido reutilizada, mas os dados não estavam disponíveis para quantificar a quantidade. Grande parte da reutilização foi feita pela reciclagem de água de escoamento e produção de água para fazer fluidos de perfuração e fluidos de fraturamento para novos poços nos mesmos campos. A água produzida também pode ter sido usada para irrigação (quando a água tem baixa salinidade) ou para controle de poeira e gelo nas estradas.

QUE TIPO DE PROCESSAMENTO OU TRATAMENTO DEVE SER FEITO PARA ÁGUA PRODUZIDA?

A água produzida recebe vários tipos de tratamento antes de ser descartada, reutilizada ou gerenciada de alguma outra forma. Muitos tipos de processos e tecnologias podem ser usados ​​para tratar a água produzida, dependendo de quão limpa a água deve estar antes de seguir para o seu destino. Por exemplo, a água produzida deve ser tratada para remover óleo, graxa e substâncias químicas tóxicas antes de descarregá-la no oceano a partir de uma plataforma marítima. A água produzida que é descarregada nos rios de água doce em terra deve ser tratada para reduzir o teor de sal. A água que é injetada para recuperação aprimorada ou para descarte é tratada de maneira diferente da água que é descarregada. Os processos de tratamento usados ​​antes da injeção são projetados para remover óleo, sólidos e bactérias livres. Os produtos químicos são frequentemente usados ​​para melhorar os processos de tratamento e proteger as formações e equipamentos subterrâneos.

Teste de Tratamento de Água produzida.

Como o óleo, o gás e a água são produzidos a partir de um poço, os fluidos precisam ser separados em fluxos distintos. Isso é feito tipicamente usando algum tipo de separação por gravidade, como separadores de API, tanques livres de vazamento de água ou separadores de cano de canhão. Além de separar os fluidos, esses dispositivos permitem que grandes partículas sólidas se estabeleçam. Quando o óleo e a água são emulsionados, eles podem ser separados pela aplicação de calor ou tratamentos químicos apropriados.

Não é possível ou prático listar ou descrever todos os tipos de tecnologias de tratamento. Como entrada, aqui estão alguns tipos genéricos de tecnologias que podem ser usadas. Eles são agrupados por quais constituintes dos produzidos eles são projetados principalmente para tratar. Na maioria dos casos, essas tecnologias não são usadas por si mesmas - elas são etapas de um sistema de pré-tratamento / tratamento.

  • Tecnologias usadas para remover óleo e graxa e outros produtos orgânicos:

Separação por gravidade; Separação física; Filtração; Hidrociclones; Centrífugas; Coalescência; Flutuação; Processos físicos e químicos combinados; Adsorção; Oxidação

  • Tecnologias usadas para remover metais e outros inorgânicos:

Ajuste de pH e esclarecimento; Processos de membrana; Osmose Reversa; Filtração; Troca iônica; Eletrocoagulação

  • Tecnologias usadas para remover a salinidade:

Osmose Inversa; Destilação térmica; Cristalização

  • Tecnologias usadas para controlar organismos microbianos:

Biocidas químicos; Luz ultravioleta; Ozônio 

OUTRAS CONSIDERAÇÕES SOBRE ÁGUA PRODUZIDA

A água produzida possui várias propriedades que frequentemente não são bem compreendidas e a ignorância delas dificulta o tratamento. Primeiro, a água produzida contém sistemas de equilíbrio químico que mudam com as variações de temperatura e pressão e fazem com que as reações ocorram. Estas reações podem resultar na formação de escamas minerais, deposição de hidrocarbonetos sólidos (formação de parafinas) e alterações no pH. Em segundo lugar, a água produzida normalmente não contém oxigênio. Alguns de seus componentes estão em um estado quimicamente reduzido e reagirão com o oxigênio se a água puder entrar em contato com o ar. Isso pode resultar na deposição de compostos de ferro e enxofre elementar.

O tratamento da água produzida é complicado pela alteração das concentrações de constituintes, adição intermitente de produtos químicos de processo e necessidade de tratamento consistente e confiável em ambientes de campos de petróleo que geralmente têm temperaturas extremas e falta de serviços públicos e infraestrutura.

Alguns problemas potenciais associados ao gerenciamento da água produzida incluem:

·        Ligação dos poços de eliminação por partículas sólidas e gotículas de óleo suspensas,

·        Plugue de linhas, válvulas e orifícios devido à deposição de escamas inorgânicas

·        Corrosão devido a gases ácidos e reações eletroquímicas da água com tubulações e paredes de vasos,

·        Crescimento de bactérias que entopem linhas e válvulas ou resultam na formação de produtos nocivos.

Sempre procure uma empresa especialista e responsável para atender as necessidades de tratamento de água produzida, água para consumo e qualquer outro serviço de tratamento de Efluentes.

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