TURMA: EIN09720/1

DISCIPLINA: SISTEMAS DE PRODUÇAO TERRESTRE E MARÍTIMO

PROFESSOR: Sonali de Araujo

ALUNO: Davidson Lucas Abreu de Andrade

MATRICULA: 5701053

UNIDADE DE REMOÇÃO DE SULFATO (URS)

1. Função

A Unidade de Remoção de Sulfato é um equipamento composto por várias partes, cada

qual com sua finalidade, utilizado no tratamento da água injetada através dos Sistemas de

Injeção tanto para manutenção da pressão no reservatório, quanto para elevar o fator de

recuperação da produção de hidrocarbonetos. A função da URS é basicamente prevenir e

reduzir as perdas provocadas incrustações no reservatório. Em função da incompatibilidade

da água do mar (injetada) com a água conata (proveniente do reservatório) e de alterações

físico químicas (pH, temperatura, pressão, etc), pode ocorrer a formação de incrustação no

reservatório, nos poços produtores e nos equipamentos de superfície. A incrustação

geralmente é composta por sais pouco solúveis em água como: sulfato de bário, carbonato

de cálcio, sulfato de cálcio e etc.

2. Esquema de Funcionamento: Razões de Permeado / Rejeito

As unidades simples de remoção de sulfato geralmente trabalham com apenas 1 estágio de

nanofiltração, com razão final de 3:1, ou seja, de cada 100m³ de volume de água tratada,

75m³ saem do sistema caracterizados como PERMEADO, onde a concentração de sulfato

encontra-se abaixo de 100 ppm, e 25m³ saem do sistema como REJEITO, com

concentração média de 6000 ppm de sulfato.

Nas unidades de remoção de sulfato mais complexas, como as utilizadas pela Petrobras na

recuperação secundária de campos maduros como os da bacia de Campos no Rio de

Janeiro, existem dois estágios membranas de nanofiltração. Em ambos os estágios,

formados por bancos de membranas, o conjunto de membranas trabalha com a razão

permeado/concentrado de 1:1. Quando a água do mar passa pelo primeiro estágio de

membranas, ela se divide nos dois bancos de forma similar e a medida que a água passa

pelo interior dos vasos, a seleção dos íons acontece. Como cada vaso trabalha à 50%,

teremos na configuração duas saídas de água uma caracterizada como permeado e outra

como rejeito.

U N I V E R S I D A D E D O G R A N D E R I O

PROF. JOSÉ DE SOUZA HERDY

ESCOLA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

A água considerada como REJEITO, que representa 50% do volume total de alimentação

no primeiro estágio passará pelo segundo estágio, constituído por apenas um banco de

membranas, esse rejeito entra com alta concentração de sulfato (em média 6000 ppm) e

com vazão reduzida, o que torna essa água auto-incrustante e por esse motivo se faz

necessária a injeção de um antiincrustante a montante do sistema. A água considerada

rejeito no primeiro estágio torna-se então alimentação do segundo estágio que também

trabalha com razão 1:1, logo 50% desta água que representa 25% da alimentação total do

sistema irá representar o REJEITO de todo o processo, com concentração média de 11000

ppm de sulfato.

O restante da água desulfatada, que representa 50% do segundo estágio (25% da

alimentação total) é considerada PERMEADO e saí do segundo estágio com concentração

média de 50 ppm de sulfato. Esse permeado se une então ao permeado do primeiro estágio

(50% da alimentação total) somando assim 75% do total de água alimentada no sistema de

remoção de sulfato.

A figura abaixo representa o esquema de funcionamento de uma URS com dois estágios.

FIGURA 1 - Esquema do arranjo das membranas nos vasos e divisão de estágios.

Fonte: PETROBRAS (2008b)

3. Quando se utiliza

Para mensurar o potencial de incrustação no reservatório e identificar se o mesmo apresenta

viabilidade econômica e se é possível produzir sem a utilização de uma URS é realizado o

cálculo do índice de saturação do sistema aquoso, daquele reservatório, em relação aos seus

componentes químicos. Neste estudo as condições de temperatura e pressão devem ser

mantidas constantes.

O índice de saturação é expresso como:

I.S. = aA. aC / KpsAC

Onde,

aA = atividade do ânion A

aC = atividade do cátion C

KpsAC = produto de solubilidade do composto AC.

Para cada condição de temperatura, pressão e percentual de mistura da água da formação

com a água de injeção, a massa dos sais insolúveis formados deve ser interpretada como a

máxima massa a precipitar (Mppt), pois os sistemas aquosos podem existir em seu estado

saturado. A precipitação total desta massa depende do seu grau de saturação (I.S.) e da

perturbação a qual o sistema é submetido (variações no nível de turbulência, de pressão,

velocidade de fluxo, presença de agentes nucleantes, etc). O máximo valor de I.S., previsto

para uma determinada mistura de água com a água da formação, define a condição mais

crítica para precipitação que nem sempre corresponde à maior massa a precipitar (MMppt).

Esse valor máximo de I.S. indica aos engenheiros se há viabilidade técnica e econômica

para aquele reservatório apenas com injeção de antiincrustante (técnica de squeeze) ou se a

viabilidade somente será aprovada com a instalação de uma unidade de remoção de sulfato

(URS).

4. Bibliografia

VASCONCELOS, A., M., Contribuição da unidade de remoção de sulfato na redução de

perdas por incrustação: um estudo comparado aplicado ao caso de uma plataforma de

produção “offshore”, monografia de graduação, FSMA-Macaé,RJ, 2009.

Documento interno Petrobrás sobre incrustação. Apostila de incrustação para engenheiros

de petróleo. Agosto de 2008b.

AKER KVAERNER. Apostila treinamento, 2007.Curso de treinamento para operadores

MODEC. Macaé.