“Aplicação de Técnicas Analíticas no Estudo Geoquímico de Misturas de

Óleos Biodegradados e Não-Biodegradados”

Elizandra Cananéa de SáLuiz Landau, D.Sc (UFRJ/COPPE/LAMCE)

Silvana Maria Barbanti, D.Sc (COPPETEC/CENPES)

COPPE/UFRJRio de Janeiro, RJ

Novembro/2004

• Estudar o comportamento geoquímico de misturas de óleos;

• Desenvolver um métodométodo para estimar a contribuição de cada um dos óleos em misturas.

Objetivos

Petróleo

Mistura

% óleo biodegradado

% óleo não-biodegradado

Motivação

• A maioria das acumulações de petróleo das bacias sedimentares brasileiras é formada por misturas de óleos biodegradados e não-biodegradados;

• A qualidade final do petróleo no reservatório é determinada pela proporção relativa entre os óleos;

Aplicações na Indústria do Petróleo

O método estimativo proposto permite:

• Estimar a qualidade final do petróleo no reservatório;

• Auxiliar nas estratégias para produção e completação mais otimizadas dos campos de petróleo.

Desafio Intrínseco

Desenvolver um método estimativo :

• Simples;• Rápido;• De baixo custo adicional;• Pequena margem de erro;• Ferramenta útil de rotina no setor de E & P para estimar

a qualidade do petróleo no reservatório.

• Área de Estudo

Bacia de Campos

Bacia brasileira de maior produção de petróleo;

Responsável por 80% da produção nacional;

A taxa de biodegradação e de mistura de óleos é mais acentuada. • Ao Sul pelo Alto de Cabo Frio

• Ao Norte pelo Alto de Vitória

Guardado et al. (1989)

Introdução

• Seleção dos Óleos Originais

Foram selecionados 4 amostras de óleo:

• 2 óleos não-biodegradadas

(óleos A e C)• 2 óleos biodegradadas

(óleos B e D)

Premissas:• Origem;• Maturação Térmica. Rooney et al. (1998)

UCM

n-Parafinas

Metodologia• Preparação das Misturas

ÓLEO A(Não-biodegradado)

ÓLEO B(Biodegradado)

ÓLEO C(Não-biodegradado)

ÓLEO D(Biodegradado)

MISTURA A/B

MISTURAC/D

Proporções10%, 20%, 40%, 50%, 80% e 90%

(relativo ao óleo não-biodegradado)

Triplicata

Cromatogramas das misturas A/BÓLEO A

(não-biodegradado)ÓLEO B

(biodegradado)

Mistura 10% de A

Mistura 20% de A

Mistura 40% de A

Mistura 50% de A

Mistura 80% de A

Mistura 90% de A

Cromatogramas das misturas C/DÓLEO C

(não-biodegradado)

ÓLEO D(biodegradado)

Mistura 10% de C

Mistura 20% de C

Mistura 40% de C

Mistura 50% de C

Mistura 80% de C

Mistura 90% de C

• Procedimentos e Técnicas Analíticas

Misturas de

Óleos

Cromatografia Liquidagravimétrica

Cromatografia em Camada Fina

Cromatografia em Fase Gasosa (CG)

CG-EMBiomarcadores

Grau API

Análise Elementar

Análise Isotópica do Carbono

Saturados

Aromáticos

Resinas e Asfaltenos(NSO)

Discussão dos Resultados

Dentre os parâmetros geoquímicos analisados, aqueles que expressaram variações frente o aumento da porcentagem do óleo não-biodegradado em misturas foram:

• Grau API;• Teor de Hidrocarbonetos Saturados (%);• Valores de UCM;• Razões de Biomarcadores;• Teor de Ni, S e Va.

-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Proporção do óleo A (%)

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

Gra

u A

PI

95% confidence

Grau API

-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Proporção do óleo A (%)

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Hid

roc

arb

on

eto

s S

atu

rad

os

(%

)

95% confidence

Teor de Saturados (%)Scatterplot: UCM/(UCM+n-alcanos) vs. Proporção (Casew ise MD deletion)

Proporção = 663.58 - 667.0 * UCM/(UCM+n-alcanos)

Correlation: r = -.9743

0.82 0.84 0.86 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96 0.98 1.00 1.02

UCM/(UCM+n-alcanos)

-20

0

20

40

60

80

100

120

Pro

po

rçã

o d

o ó

leo

A (

%)

95% confidence

UCM/(UCM+n-alcanos)

-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Proporção do óleo A (%)

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Ho

pa

no

s/E

ste

ran

os

95% confidence

Hopanos/Esteranos

ÓLEOS Ni V S

Óleo não-biodegradado 8 10 3.4

Óleo Biodegradado 19 28 9.3

ANÁLISE ELEMENTAR

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100ó

leo

B

EC

S 1

0 1

1

EC

S 2

0 1

1

EC

S 4

0 1

1

EC

S 5

0 1

1

EC

S 8

0 1

1

EC

S 9

0 1

1

óle

o A

Amostras Analisadas

mg

do

ele

me

nto

/Kg

de

am

os

tra

Ni

V

S

• Análise Estatística Multivariada

Determinar uma função que permita estimar a porcentagem de contribuição dos óleos biodegradados e não-biodegradados em misturas.

1. Selecionar os parâmetros geoquímicos;

2. Coeficiente de Correlação de Pearson (r);

3. Aplicação do Método de Regressão Linear Múltipla Seqüencial.

Método de Regressão Linear Múltipla Seqüencial

Y = aX1 + bX2 + cX3 onde:

Y = variável dependente (proporção estimada)

a, b e c = contribuições de cada variável independente X sobre a variável dependente Y

X = variável independente (parâmetros geoquímicos)

Equações Proposta pelo Regressão Linear Múltipla Seqüencial.

= 102 073 4 470 0 886

0 466 4 817 erros padrões respectivos

. . .

. .

API Saturados(%)

- alcanos Hopanos

EsteranosÁre

Proporção Esti

a to

ada

tal

m

n

Mistura A/B

Mistura C/D

=2 488 10 861 7 597

9 486 0 428 erros padrões respectivos

. . .

. .

API Saturados(%)

- alcanos Hopanos

EsteranosÁ

Proporção Estim

rea

ad

al

a

tot

n

Erro = ((μ – x)/μ)*100

REGRESSÃO LINEAR MÚLTIPLA SEQÜENCIAL

0

20

40

60

80

100ECS AB 10 11

ECS AB 10 12

ECS AB 10 13

ECS AB 20 11

ECS AB 20 12

ECS AB 20 13

ECS AB 40 11

ECS AB 40 12

ECS AB 40 13

ECS AB 50 11

ECS AB 50 12

ECS AB 50 13

ECS AB 80 11

ECS AB 80 12

ECS AB 80 13

ECS AB 90 11

ECS AB 90 12

ECS AB 90 13

Proporção Experimental Proporção Estimada

Erro Padrão = 8.7%

Mistura A/B

REGRESSÃO LINEAR MÚLTIPLA SEQÜENCIAL

0

20

40

60

80

100

120ECS-CD-10-11

ECS-CD-10-12

ECS-CD-10-13

ECS-CD-20-11

ECS-CD-20-12

ECS-CD-20-13

ECS-CD-40-11

ECS-CD-40-12

ECS-CD-40-13

ECS-CD-50-11

ECS-CD-50-12

ECS-CD-50-13

ECS-CD-80-11

ECS-CD-80-12

ECS-CD-80-13

ECS-CD-90-11

ECS-CD-90-12

ECS-CD-90-13

Proporção Experimental Proporção Estimada

Mistura C/D

Erro Padrão = 6.3%

Conclusões

• A partir do estudo geoquímico em misturas de óleos mostrou que determinados parâmetros geoquímico apresentam variações expressivas frente o aumento de contribuição do óleo não-biodegradado.

• A aplicação do método de regressão linear múltipla seqüencial mostrou ser uma ferramenta promissora para o estudo da estimativa da porcentagem de contribuição do óleo não-biodegradado e biodegradado em misturas.

Agradecimentos

• ANP/PRH-02;

• Laboratório de Métodos Computacionais em Engenharia (LAMCE/COPPE/UFRJ);

• Centro de Excelência de Geoquímica Orgânica (CEGEQ/CENPES/PETROBRAS.

FIM