Investimentos offshore exigem aprimorar tratamento de água produzida

Petróleo & Energia, Veolia indica MPPE para remover óleo de água de descarte
Veolia indica MPPE para remover óleo de água de descarte

O plano de negócios e gestão da Petrobras para 2018-2022, que prioriza investimentos na exploração e produção de óleo e gás em 81% dos previstos US$ 74,5 bilhões, vai favorecer nos próximos anos obras muito importantes para os fornecedores de sistemas de tratamento de água para operações off-shore, ênfase da atual estratégia da empresa.

Com previsão de que pelo menos dois navios-plataformas FPSOs sejam licitados por ano, em um horizonte que se prolongaria por quase uma década, o cenário é visto com muito otimismo pelas poucas empresas habilitadas para fornecer à petroleira e aos afretadores as tecnologias de tratamento da água produzida e também as imensas unidades de remoção de sulfato da água do mar (SRU, sulfate removal unit) para água de injeção em poços. Ambas as tecnologias são necessárias nas plataformas e já começam a ser objeto de concorrências pelos grupos vencedores das licitações dos FPSOs.

Os primeiros sistemas – da chamada água produzida – são para tratar a água presente nas formações subterrâneas e trazidas à superfície com o petróleo e o gás extraído dos poços. São utilizadas convencionalmente estações com separadores água-óleo, hidrociclones e flotadores e outros acessórios, que preparam essa água para o descarte no mar. Em grandes volumes, e com composição complexa, a água produzida eleva inclusive o custo operacional das plataformas com seu tratamento, que começa a ter seus parâmetros de descarte mais restritivos.

Por sua vez, a outra estação de tratamento das plataformas é para a chamada água de injeção, por meio da qual se utiliza a água do mar, sob o devido tratamento, para injeção nos poços com o fim de manter a pressão para melhorar e prolongar a extração. As unidades são baseadas em módulos de membranas seletivas de nanofiltração para remoção de sulfato, etapa necessária para evitar depósitos inorgânicos nos poços por meio da reação do sulfato do mar com o excesso de sais de bário e estrôncio presentes nos poços. Essa reação gera sulfatos de bário e estrôncio, que no curto prazo diminuem a produtividade do poço e, no longo, o condenariam ou demandariam caras limpezas com navios apropriados para sua recuperação.

SRU – No caso das estações de SRU, cujos sistemas são mais tecnológicos por usar as caras e sofisticadas membranas, são quatro as empresas homologadas pela Petrobras: Veolia, Suez, Cameron e NOV (ex-Aker). As duas primeiras, além de francesas, também têm em comum o fato de estarem disputando com destaque esse mercado no Brasil.

As unidades para remoção de sulfato levam em média 1.200 até 3 mil membranas de nanofiltração SRU e ainda contam com sistema de pré-tratamento com filtros multimídia e de cartucho e, no polimento, com torre desaeradora para remover oxigênio e, assim, evitar corrosão.

As membranas de nanofiltração especiais eram até 2007 produzidas apenas pela Dow Química, que a inventou e começou a vendê-la em 1998, no Mar do Norte, quando começou a valer a sua patente. Mas, a partir da sua caducidade, outras entraram no mercado: a Hydranautics, a Toray e também a ex-GE Water, hoje pertencente ao grupo Suez, que adquiriu a unidade de água da norte-americana.

A tecnologia da membrana – especialmente desenvolvida pela Dow para a plataforma Marathon Oil Brae, no Mar do Norte – revolucionou esse mercado, fazendo com que as plataformas offshore de todo o mundo fossem substituindo com o passar dos anos o antigo procedimento: o uso da água produzida, que era tratada e condicionada com produtos químicos injetados em conjunto no poço para evitar o crescimento e a proliferação das bactérias que metabolizam o sulfato da água e liberação sulfeto de hidrogênio (H2S).

O “achado” da membrana, que a tornou padrão mundial para a aplicação, justificando seus elevados preços, em primeiro lugar tem a ver com a seletividade de remoção dos sulfatos, que além de formarem com o bário e o estrôncio os depósitos inorgânicos responsáveis pelo entupimento dos poços também formam o H2S. Isso porque o sulfato é o principal alimento das bactérias anaeróbicas (redutoras de sulfato). Quando há a formação do gás sulfídrico, o reservatório fica ácido, causando a acidificação do óleo e do gás, reduzindo o valor de ambos. Isso sem falar também que a acidez aumenta o custo operacional da extração ao provocar corrosão nos equipamentos.

Mas não foi apenas por ser seletiva ao sulfato o trunfo da membrana. Além de reter as moléculas mais complexas, caso dos íons bivalentes (sulfatos, cálcio e magnésio) e multivalentes, ela também permite a percolação dos sais monovalentes (cloretos e sódio). Essa característica única foi o que permitiu a aplicação offshore. Isso porque uma baixa salinidade da água de injeção expandiria a formação argilosa das paredes dos poços por conta da pressão osmótica, o que significa baixa produtividade e possível comprometimento do poço no futuro. É por isso que seria impossível usar água tratada com osmose reversa nessa aplicação.

Com ultra – Essa atual dependência técnica das unidades de SRU torna o mercado muito atrativo para as OEMs de tratamento de água capacitadas, para os produtores de membranas, enfim para a cadeia de suprimentos envolvida, que vê nesses negócios oportunidades milionárias de capex que, além disso, demandam contratos de manutenção para assistir a operação delicada por envolver membranas poliméricas.

No momento já há expectativa com fornecimento para duas plataformas recentes já contratadas – Sépia e Libra (pela afretadora Modec) – e também para a Búzios 5, cujo vencedor da licitação deve sair até o meio do ano. Esta última atrai ainda mais atenção do mercado por ser a primeira que a Petrobras incluiu nas especificações o pré-tratamento com módulos de membranas de ultrafiltração, rota de preparação da água de entrada mais comum apenas em unidades de osmose reversa para desmineralização de água de caldeiras.

A Suez, como revelou o diretor para América Latina da área industrial Sylvio Andraus, está com grandes expectativas para essas concorrências e, em específico, com a da Búzios 5. Isso porque o portfólio do grupo ficou muito amplo, depois da aquisição do negócio de água da GE. “Temos todos os tipos de membranas, desde a micro e ultrafiltração, osmose reversa, a nanofiltração comum e a de SRU, além é claro da expertise de integrador com todas as etapas do tratamento”, diz Andraus.

A Suez, desde que entrou nesse mercado no Brasil ainda como Degrémont (nome tradicional descontinuado) em 2011, já conta com seis unidades instaladas: nas plataformas P69, P68, P71 e P74 já concluídas, no FPSO Cidade de Caraguatatuba (Campo de Lapa) e na P66, esta última em pré-operação. De acordo com Andraus, essas plantas têm de 1.800 a 2 mil membranas cada, ainda da Hydranautics, com quem mantinham parceria. A tendência agora é usar as originárias da GE, mas nada impede, diz o diretor, que eles também possam usar as dos outros fabricantes. “Não temos objeção de fazer projetos com outras membranas”, diz.

Ainda no caso da licitação para a plataforma Búzios 5, que especifica a ultrafiltração para pré-tratamento da unidade de remoção de sulfato, o gerente comercial de óleo e gás da Suez, Marcelo Malerba, vê grande vantagem para a preservação das membranas de nanofiltração, com preços muito elevados e por isso mesmo ciosas de muita atenção (no mercado a informação é de que custam a partir de US$ 1,3 mil cada uma). Segundo ele, com a ultrafiltração a vida útil passaria dos atuais três anos para cinco anos. “O opex cai bastante e mesmo o capex já não está muito distante de uma planta de pré-tratamento convencional”, diz.

Água produzida – A Veolia também está na expectativa das novas contratações da Petrobras, segundo revela o gerente de desenvolvimento de negócios, Rafael Figueiredo. Com propostas em todas as FPSOs, o grupo francês tem várias unidades de SRU em operação no país, como por exemplo na P51, com 2.088 membranas e vazão de 42 mil m3/dia, na P52, com 2.160 membranas e vazão de 48 mil m3/dia, e na P53 (1.764 membranas e vazão de 39 mil m3/dia).

Segundo ele, além das estações de SRU também os sistemas para tratar água produzida tendem a movimentar o mercado, por conta de novas exigências de descarte que vão obrigar a oferta ser mais tecnológica, favorecendo grupos com maior portfólio, caso da própria Veolia.

A mudança de exigência tem a ver com a alteração do método de análise da água produzida descartada, que segue a resolução Conama 393/2007. A partir deste ano, o Ibama passou a exigir que o limite mínimo de descarte de 29 mg/l não seja mais medido por óleo não-dissolvido, mas sim por óleo total, que inclui também óleo dissolvido. Isso pedirá uma etapa de polimento, visto o tratamento convencional não remover o óleo dissolvido da água produzida.

Petróleo & Energia, Unidade de remoção de sulfato por membranas, da Suez
Unidade de remoção de sulfato por membranas, da Suez

Para atender a essa nova demanda, que contará com um período para que as operadoras se adequem, a Veolia está introduzindo no mercado brasileiro os sistemas MPPE, do inglês Macro Porous Polymer Extraction (extração por polímeros macroporosos). Trata-se de tecnologia pela qual a água contaminada com hidrocarbonetos passa por colunas com partículas de MPPE, que são polímeros que contêm um líquido imobilizado nos poros com capacidade específica de extração dos hidrocarbonetos da água. Apenas os hidrocarbonetos com afinidade com o líquido imobilizado são extraídos, deixando a água purificada para reúso ou descarte.

Uma regeneração in situ permite que a extração líquida seja realizada pela remoção dos hidrocarbonetos por vapor de baixa pressão. Os contaminantes são condensados e separados da fase aquosa por gravidade, podendo ser recuperados para reúso ou mesmo para descarte. O sistema opera com duas colunas para permitir a extração e regeneração simultânea.

Embora ainda não tenha sido vendido no Brasil, a Veolia está sendo procurada pelos afretadores para conhecer o sistema, que deve ser uma das saídas para adequar o descarte da água produzida às novas exigências. Segundo o líder de projetos da Veolia, José Prado, o MPPE remove hidrocarbonetos dissolvidos e dispersos com eficiência de 99,9999%, abaixo do nível de ppb (parte por bihão), ou como especificado pelo cliente. O sistema permite aplicação em diferentes tipos de hidrocarbonetos: alifáticos, aromáticos, poliaromáticos e halogenados.

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