apostila geologia do petroleo v2

7/25/2019 Apostila Geologia Do Petroleo v2

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2010

Compilao: Professor Elias Santos Jun

Tecnologia em Petroleo e Gas - UNINOR

Atualizada em 07/08/2010

GEOLOGIA DO PETRLEO


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CENTRO UNIVERSITARIO DO NORTECURSO DE TECNOLOGIA EM PETROLEO E GS

DISCIPLINA GEOLOGIA DO PETROLEO

PROF. ELIAS SANTOS JUNIORDrdo. Em Eng. De Recursos Naturais

Mestre em Geologia AmbientalEspecialista Em Planejamento e Gesto de guas

1

INTRODUO

A presente apostila tem por objetivo subsidiar as aulas ministradas na disciplina

Geologia do Petroleo, componente da grade curricular do curso de Tecnologia em

Petroleo e Gs do Centro Universitario do Norte.

A mesma fruto de pesquisa em peridicos, artigos cientficos e de divulgao,

como tambm de livros de geologia, geologia do petrleo, geoqumica e demais

reas relacionada temtica.

Destaca-se que o objetivo principal desta compilao dar uma viso geral

sobre a Geologia do Petroleo e que fundamental a complementao dos estudosjunto aos livros tcnicos.

BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA

CORRA, O. L. S. Petrleo Noes sobre Explorao, Perfurao, Produo e

Microbiologia. Rio de Janeiro; Intercincias: PETROBRAS, 2003.

LEINZ, V; e AMARAL, S. E.(1989)Geologia Geral. Editora Nacional, 11aed.

TEIXEIRA, W; TOLEDO, M. C. M. DE ; FAIRCHILD T. R. & TAIOLI, F.

(Organizadores)Decifrando a TerraEd. Oficina de Textos, USP.

THOMAS, J.E. Fundamentos de engenharia de petrleo. Rio de janeiro: Intercincia,

2001.


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UNIDADE I

DEFINIES

Geologia do petrleo a aplicao conjugada da cincia e da tcnica da

geologia,devidamente assistida por outras cincias e tcnicas conexas, aopetrleo,

quer nos aspectos deprospeco,quer nos deexplorao e uso, bem como nos de

estudos e pesquisas sobre a natureza, a origem e as composies particulares dos

diversospetrleos.

Geologia do Petrleo: a combinao de diversos mtodos ou tcnicas de

explorao para selecionar as melhores oportunidades de encontrar petrleo e/ou

gs.

DEFINIO DE PETRLEO

O petrleo (do latin petrus: pedra +oleum: leo) um leo natural fssil, no

renovvel, resultado da decomposio de produto orgnico soterrado durante

milhes de anos e submetidos a presses e temperaturas elevadas. Basicamente,

uma mistura de compostos qumicos orgnicos (hidrocarbonetos) e hetero-

compostos (no-hidrocarbonetos).
http://pt.wikipedia.org/wiki/Geologiahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Petr%C3%B3leohttp://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Prospec%C3%A7%C3%A3o&action=edit&redlink=1http://pt.wikipedia.org/wiki/Explora%C3%A7%C3%A3ohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Petr%C3%B3leohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Petr%C3%B3leohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Explora%C3%A7%C3%A3ohttp://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Prospec%C3%A7%C3%A3o&action=edit&redlink=1http://pt.wikipedia.org/wiki/Petr%C3%B3leohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Geologia


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HISTORICO

NO MUNDO

O registro da participao do petrleo na vida do homem remonta a tempos

bblicos.

O petrleo era retirado de exsudaes naturais encontradas em todos os

continentes.

Na antiga Babilnia, os tijolos eram assentados com asfaltos. Os Fencios utilizavam o betume na calafetao de embarcaes.

Os Egpcios usaram na pavimentao de estradas, embalsamar os mortos e

na construes de pirmides

Os Gregos e Romanos lanaram mo dele para fins blicos.

No Novo Mundo o petrleo era conhecido pelos ndios pr-colombianos,

que o utilizavam para decorar e impermeabilizar seus potes de cermica.

Os Incas, os Maias e outras civilizaes antigas tambm estavamfamiliarizados com o petrleo, dele se aproveitando para fins diversos.

Na sociedade moderna o incio e sustentao do processo de busca data

de 1859, quando foi iniciada a explorao comercial nos E.U.A, logo aps a

descoberta do Cel. Drake, em Tittusville, Pensilvnia, com um poo de 21m de

profundidade perfurado com um sistema de percusso a vapor que produziu 2m3 /dia

de leo .

Descobriu-se com a destilao do petrleo resultava em produtos que

substituam, o querosene obtido a partir do carvo e o leo de baleia, que eram

largamente utilizados em iluminao. Estes fatos marcaram o incio da era do

petrleo.


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Com a inveno dos motores a gasolina e a diesel, estes derivados at

ento desprezados adicionaram lucros expressivos atividade.

At o fim do sculo passado os poos se multiplicavam e a perfurao como mtodo de percusso viveu seu perodo ureo.

Em 1900, no Texas, foi encontrado leo a uma profundidade de 354m

utilizando o sistema de perfurao rotativo. Este evento foi considerado um marco

importante na perfurao rotativa e na histria do petrleo.

Nos anos seguintes a perfurao rotativa se desenvolve e

progressivamente substitui a perfurao pelo mtodo de percusso. A melhoria dos

projetos e da qualidade do ao, os novos projetos de brocas e as novas tcnicas deperfurao possibilitam a perfurao de poos de mais de 10.000m de profundidade.

A busca do petrleo levou importantes descobertas no E.U.A, Venezuela,

Trinidad, Argentina, Borneu e Oriente Mdio.

Nos anos 50 os E.U.A detm metade da produo mundial.

Um novo polo produtor comea no hemisfrio oriental com uma intensa

atividade exploratria, e comeam a se intensificar as incurses no mar.

Na dcada de 60 registra abundncia de petrleo no mundo e baixospreos estimula o consumo desenfreado e com sucessos de produes no Oriente

mdio (leo) e Unio Sovitica (gs).

Nos anos 70 marcados por aumentos brutais do preo do petrleo e

tambm marca o avano da geoqumica orgnica, com conseqente aumento no

entendimento das reas de gerao e migrao do petrleo.

Nos anos 80 e 90, os avanos tecnolgicos reduzem o custo de explorao

e produo, criando um novo ciclo econmico para a indstria petrolfera.

Em 1996, as reservas mundiais provadas eram 60% maiores que em 1980,

e os custos de prospeco e produo caram cerca de 60% neste mesmo perodo.

Ao longo to tempo, o petrleo foi se impondo como fonte de energia. Hoje,

com o advento da petroqumica, alm da grande utilizao dos seus derivados,


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centenas de novos compostos so produzidos, muitos deles diariamente utilizados,

como plsticos, borrachas sintticas, tintas corantes, adesivos, solventes,

detergentes explosivos, produtos farmacuticos, cosmticos, etc.Com isso o petrleo, alm de produzir combustvel, passou a ser imprescindvel

s facilidades e comodidades da vida moderna.

Brasil

A histria do petrleo no Brasil se inicia em 1858, quando o Marqus de

Olinda assina o Decreto n2.226 concedendo a Jos Barros Pimentel o direito deextrair mineral betuminoso para fabricao de querosene, em terrenos situados s

margens do Rio Marau, na ento provncia da Bahia.

No ano seguinte, o ingls Samuel Allport, durante a construo da Estrada

de Ferro Leste Brasileiro, observa o gotejamento de leo em Lobato, no subrbio de

Salvador.

As primeiras notcias sobre pesquisas diretamente relacionadas ao petrleo

ocorem em Alagoas em 1891, em funo de sedimentos argilosos betuminosos nolitoral.

O primeiro poo brasileiro com o objetivo de encontrar petrleo foi

perfurado em 1897, no municpio de Bofete, no estado de So Paulo. Este poo

atingiu a profundidade de 488m e produziu cerca de 0,5m3/dia de leo.

Em 1919 foi criado o Servio Geolgico e Mineralgico do Brasil, que

perfurara, sem sucesso, 63 poos nos estados do Par, Alagoas, Bahia, So Paulo,

Paran, santa Catarina e Rio Grande do Sul.

Em 1938, j sob a jurisdio do recm-criado DNPM foi perfurado o poo

DNPM-163, em Lobato, BA, que viria ser o descobridor de petrleo no Brasil, no dia

21 de janeiro de 1939, perfurado com uma sonda rotativa a uma profundidade de


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210m. Apesar de ter sido considerado anti-econmico, o resultado foi de

fundamental importncia para o desenvolvimento da atividade petrolfera no Brasil.

At o final de 1939 aproximadamente 80 poos tinham sido perfurados. Oprimeiro no campo comercial, entretanto, foi descoberto somente 1941, em

Candeias, BA.

A partir de 1953, no governo Vargas, foi institudo o monoplio estatal do

petrleo com a criao da Petrobrs, que deu partida decisiva nas pesquisas do

petrleo brasileiro.

Desde a sua criao a Petrobras j descobriu petrleo nos estados do

Amazonas, Par, Maranho, Cear, Rio Grande do Norte, Alagoas, Sergipe, Bahia,Esprito Santo, Rio de Janeiro, Paran, So Paulo e santa Catarina.

Nos anos 70 quando os campos de petrleo do recncavo baiano atingiam

a maturidade, foi descoberta a provncia petrolfera da bacia de Campos, RJ e nesta

mesma poca do campo petrolfero na plataforma continental no estado do Rio

Grande do Norte.

Na dcada de 80 descobertas de ocorrncia de petrleo em Mossor-RN,

viria se constituir, em pouco tempo, na segunda maior rea produtora de petrleo dopas, os campos gigantes de Marlim e Albacora em guas profundas.

Na dcada de 90 vrias outra grandes descobertas como os campos

gigantes de Roncador e Barracuda na bacia de Campos- RJ.

A produo de petrleo no Brasil cresceu de 4.717 barris/dia na criao de

Petrobrs para 12.181.6 milhes de barris/dia (2006), reservas provadas.

Em 2008 so comprovados os depositos no Pr-sal.


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UNIDADE II

TEMPO GEOLOGICO

EVOLUO DOS CONCEITOS

O mito medieval

Hendrik Van Loon avaliou, a amplitude do tempo com a seguinte lenda: Longe,

ao norte, numa terra chamada Svithjod, existe uma rocha. Possui cem milhas de

altura e cem milhas de largura. Uma vez em cada milnio, um passarinho vem

rocha para afiar seu bico.

Quando a rocha tiver sido assim desgastada, ento, um nico dia da eternidade

ter-se- escoado.

A Terra na concepo medieval, ocupava um espao firmemente confinado

como tambm um tempo confinado.

Acreditava-se que a Terra tinha uma idade de 6.000 anos, um valor baseado na

aceitao literal de antigos escritos hebraicos.

James Hutton e o Principio do Uniformitarismo

Prximo ao final do sculo 19, James Hutton desafiou este remanescente do

pensamento medieval.

O ponto de vista de Hutton era bem definido. Como observador de notvel

percepo, julgava reconhecer nas rochas de sua Esccia os resultados de

processos atualmente em desenvolvimento na superfcie da Terra, tais como eroso,

deposio, e atividade vulcnica, se fosse concedido tempo bastante, as presentes

taxas de atividade seriam suficientes para produzir todas as feies das rochas, e

todas as suas relaes e configuraes observveis.


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Para ele, a Terra dinmica animada de rotao dos astrnomos tinha, tambm,

uma superfcie e um interior dinmicos. Hutton afirmava que: Desde o topo da

montanha praia do mar...tudo est em estado de mudana. Temos uma cadeia de

fatos que demonstram claramente...que os materiais das montanhas desgastadas

foram transportados pelos rios e No h uma s etapa em todo este progresso...que

no seja realmente percebida.

Resumindo O que mais se pode exigir? Nada, seno tempo este ponto de

vista veio a ser chamado de uniformitarisno.

Wenner e o NetunismoA doutrina prevalecente na poca de Hutton sustentava serem todas as rochas

provenientes de um oceano primitivo.

Aplicado universalmente, o principio de Wenner logo criou dificuldades

insuperveis, e mesmo na segunda dcada do sculo XIX cedeu lugar Lei de

Sucesso Faunsticaem que, a idade das rochas em toda parte pode ser deduzida

de seu contedo fosslifero.

Charles Lyell e a aceitao do Uniformitarismo

Finalmente, na poca de Charles Lyell (1797-1875), o conceito de Hutton de

mudanas graduais atravs de causas fsicas existentes assumiu uma liderana

efetiva. Em seu Principles of Geology, de 1830, Lyell ps em ordem, com lucidez e

clareza, todas, as observaes que pde coletar em apoio a doutrina em que O

presente a chave do passado.

O Uniformitarismo atualDe modo muito adequado Lyell, como tambm Hutton apoiaram suas

interpretaes apenas nas feies objetivas que podem ser verdadeiramente

observadas nas rochas.


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Porem, certamente o principio Chave do passado, no pode ser aplicado

literalmente para todas as coisas. O registro da vida, por exemplo, mostra-nos uma

longa sucesso de espcies diferentes no registro litolgico, cada uma descendendode um ancestral um tanto mais primitivo, de modo que cada idade geolgica tenha

uma nica combinao de espcies viventes.

Darwin e o Tempo

Charles Darwin (1809-1882) no inventou a idia da evoluo orgnica. A noo

tinha flutuado por geraes e vigorosamente exposta por alguns cientistas muito

capazes, tais como o francs Jean Baptiste Lamarck (1744-1829) e o prprio av deDarwin, Erasmus Darwin (1731-1802). At a poca de Charles Darwin, entretanto, a

idia nunca tinha tido ampla aceitao porque faltavam dados importantes aos

pesquisadores pioneiros. Lamarck, por ex., no tinha um conceito claro de que

ocorrera extino das espcies.

Sustentada pela filosofia do uniformitarismo popularizada no comeo da dcada

de 1830, Darwin apresentou o trabalho The Origin of Speciesem 1859.

Resumidamente, o argumento de Darwin pode ser sumarizado da seguintemaneira:

1. Populaes de animais e plantas produzem descendentes em uma taxa tal

que, se todos sobrevivessem, aumentar-se-iam espetacularmente ano aps

ano.

2. Os aumentos progressivos espetaculares no ocorrem de fato. Embora a

maior parte das populaes sofra flutuaes ano a ano, permanecem

essencialmente constantes por longo tempo.

3. Deve haver uma luta muito real pela existncia na natureza. Cada indivduo

deve competir por alimento e lutar com sucesso com cada faceta do

ambiente, tais como os extremos climticos, molstias e predadores, de

modo a sobreviver e produzir descendncia.


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4. Cada indivduo difere virtualmente de todos os outros da sua espcie.

5. Com relao a este aspecto, Darwin rejeitou todas as sugestes previas

sobre o assunto. Ao invs de postular que as modificaes so induzidaspelo ambiente e so, ento passadas de gerao em gerao, ele sugeriu

que novas caractersticas aparecem em um organismo inteiramente ao

acaso, mas que necessariamente no tem um significado adaptativo ou valor

na sobrevivncia.

6. Algumas das novas caractersticas so bem sucedidas no ajuste ao ambiente

e podem mesmo permitir que o organismo supere prvias barreiras

ambientais. Outras no sero bem sucedidas, e indivduos com estasmodificaes simplesmente no sobrevivero para passa-las adiante. Darwin

denominou este processo de seleo natural.

Estimativas de Tempo Geolgico Baseadas na Salinidade

Alguns pesquisadores da segunda metade do sculo XIX, reconsirderando o

mtodo da salinidade, estimaram a partir da analises qumicas das guas dos rios, a

quantidade de sdio adicionada anualmente ao mar por todos os rios do mundo.Conhecendo o volume de gua dos oceanos atuais, eles estimaram o tempo

necessrio para alcanar a presente salinidade, supondo que as guas eram

originalmente doces e que a presente taxa de contribuio de sdio pelos rios foi a

mesma durante todo o tempo geolgico. Estimou-se uma idade de 90 milhes de

anos.

Estimativas baseadas em taxas de deposio

Gelogos do final do sculo 19 acreditavam que se pudesse estabelecer a taxa

de deposio em ambientes sedimentares modernos, poderiam estimar o tempo

representado por anlogas unidades de rochas antigas


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A perda de calor da Terra

Calcula-se pelo grau geotrmico e pela condutibilidade trmica das rochas que

a perda anual pela superfcie terrestre ao redor de 75 cal/cm 2.

A Terra provavelmente j estaria completamente fria e consolidada no fosse

sempre adicionado o calor proveniente de outras fontes como, por exemplo, a

desintegrao radioativa.

A descoberta da Radioatividade

Com o advento dos estudos sobre a radioatividade (Botwood, 1905), tornou-se

possvel a determinao do tempo que leva para dar-se a transmutao de um

elemento em outro, o que se d pela mudana de nmero atmico, com perda de

eltrons, mais partculas do prprio ncleo do tomo e energia, sob a forma de

radiao.

Meia vida Uma vez percorrido um tempo T, denominado meia vida, a metade

da massa inicial estar transformada em outra. Aps 2T, a metade restante do

elemento original desintegra-se novamente, remanescendo apenas a quarta parte do

original, e assim por diante.

U238____Pb206 Meia vida do Urnio = 4,6x 109anos.

A anlise qumica destes istopos de urnio e chumbo bastante onerosa e

delicada, exigindo uma tcnica altamente especializada.

Hoje utilizam-se mtodos diferentes baseados no mesmo princpio.

K40____Ar40 Meia vida do potssio = 1,3 bilho de anos.

Para a determinao da idade de achados arqueolgicos de natureza orgnica

usado o istopo de carbono com peso atmico 14. O C14tem meia vida = 5.568 anos,

transformando-se novamente em Nitrognio, tornano possvel a determinao da


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idade de achados recentes sob o ponto de vista geolgico, sua exatido declina

rapidamente a partir de cerca 20 mil anos.

Com base nesses clculos admite-se que a Terra tenha uma idade de

aproximadamente 4,6 bilhes de anos. As evidncias atualmente disponveis

sugerem que nenhuma rocha permaneceu do primeiro bilho de anos, mais ou

menos, da histria da Terra.

TABELA DO TEMPO GEOLGICO1

Uma tabela do tempo geolgico parece bastante simples: uma subdiviso do

tempo, desde a origem da Terra at os nossos dias, usando fenmenos geolgicos

para caracterizar os diferentes intervalos.

Mas no to simples assim. No estamos trabalhando com nmeros dos quais

possamos ter certeza... No estvamos l para registrar os fatos.

Dessa forma, cada limite escolhido para esses intervalos fruto de muita

discusso, e da integrao de dados geolgicos, geocronolgicos, magneto e

bioestratigrficos.

S que nem sempre as subdivises que se adaptam s rochas de uma

determinada localidade, se adaptam s rochas de outras reas. E nem sempre os

cientistas concordam com os intervalos sugeridos, como o caso do limite entre os

Perodos Cambriano e Siluriano, alvo de discusso por quase 40 anos. Por isso,

existem vrias diferenas entre as tabelas do tempo geolgico, tanto na

nomenclatura quanto nos limites cronolgicos, que seguem a seguinte hierarquia:

1Texto extrado dehttp://www.labgis.uerj.br/geologia/ acesso em 22/02/05
http://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Glossario.html#datacoeshttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Glossario.html#datacoeshttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Glossario.html#bioestratigraficoshttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Glossario.html#bioestratigraficoshttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Cambriano.htmlhttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Cambriano.htmlhttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Siluriano.htmlhttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Siluriano.htmlhttp://www.labgis.uerj.br/geologia/http://www.labgis.uerj.br/geologia/http://www.labgis.uerj.br/geologia/http://www.labgis.uerj.br/geologia/http://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Siluriano.htmlhttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Cambriano.htmlhttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Glossario.html#bioestratigraficoshttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Glossario.html#datacoes


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Sendo que os ons so constitudos de eras, as eras so constitudas de

perodos, e assim sucessivamente.

Neste trabalho, para o Precambriano, utilizamos a tabela proposta por Plumb,

1991, recomendada pela Subcommision on Precambrian Stratigraphy, e para o

Fanerozico utilizamos a tabela proposta por Gradstein & Ogg, 1996, que integra o

maior volume de dados geocronolgicos disponveis at o momento.

A subdiviso mais aceita caracteriza trs ons:

Oon Arqueano,durou da origem da Terra (4.560 milhes de anos = Ma) at

2.500 Ma. um perodo de resfriamento da Terra e consolidao dos ncleos

continentais, praticamente sem registros de vida.

O on Proterozicodurou de 2.500 545 milhes de anos, e caracterizado

pelo crescimento dos continentes, com a evoluo de vastasplataformas continentaisem torno dos ncleos arqueanos estveis, com alguns registros localizados de vida.
http://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Arqueano.htmlhttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Arqueano.htmlhttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Arqueano.htmlhttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Proterozoico.htmlhttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Proterozoico.htmlhttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Glossario.html#plataformahttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Glossario.html#plataformahttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Glossario.html#plataformahttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Glossario.html#plataformahttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Proterozoico.htmlhttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Arqueano.html


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O on Fanerozico dura de 545 milhes de anos at os dias de hoje, e

caracterizado pela diversificao da vida. justamente essa diversificao da vida

que nos permite subdividir esse on com base em marcadoresbioestratigrficos.

J no caso caso dos ons Arqueano e Proterozico os registros de vida so

escassos e pouco significativos, e as subdivises so definidas por eventos

geolgicos representativos, tais comoorogenias,eventos magmticos, etc..

A idade da Terra no perodo de 24 horas2

ATerratem aproximadamente 4,5 bilhes de anose durante todo esse tempo

sofreu diversas transformaes de amplitude global que deixaram marcas bastante

definidas nasrochasque a compem.

Identificando tais marcas, possvel hoje em dia dividir a histria da Terraem

diversos perodos geolgicos, distintos entre si, montando, assim, uma Escala

Geolgica de Tempo.

Nessa Escala representamos a passagem do tempo no sentido de baixo para

cima, ficando na parte de baixo o representante mais velho. Esta, alis, a forma

como as rochas normalmente se apresentam na natureza: a mais nova acima da

mais velha.

Desta forma, na Escala abaixo, a Era Arqueana mais velha que a

Proterozicae mais novaque aHadeana.

Como muito difcil raciocinar com intervalos de tempo da ordem de milhes de

anos (veja a coluna 3), convertemos a nossa Escala Geolgicaem um perodo de

2Texto extrado dehttp://www.dnpm-pe.gov.br/Geologia/Escala_de_Tempo.phpacesso em 22/02/05
http://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Fanerozoico.htmlhttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Fanerozoico.htmlhttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Glossario.html#bioestratigraficoshttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Glossario.html#bioestratigraficoshttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Glossario.html#bioestratigraficoshttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Glossario.html#orogeniashttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Glossario.html#orogeniashttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Glossario.html#orogeniashttp://www.dnpm-pe.gov.br/Geologia/Terra.phphttp://www.dnpm-pe.gov.br/Geologia/Terra.phphttp://www.dnpm-pe.gov.br/Geologia/Terra.phphttp://www.dnpm-pe.gov.br/Detalhes/Rocha.htmhttp://www.dnpm-pe.gov.br/Detalhes/Rocha.htmhttp://www.dnpm-pe.gov.br/Detalhes/Rocha.htmhttp://www.dnpm-pe.gov.br/Geologia/Terra.phphttp://www.dnpm-pe.gov.br/Geologia/Terra.phphttp://www.dnpm-pe.gov.br/Detalhes/Rocha.htmhttp://www.dnpm-pe.gov.br/Detalhes/Rocha.htmhttp://www.dnpm-pe.gov.br/Geologia/Arqueano.htmhttp://www.dnpm-pe.gov.br/Geologia/Arqueano.htmhttp://www.dnpm-pe.gov.br/Geologia/Proterozoico.htmhttp://www.dnpm-pe.gov.br/Geologia/Proterozoico.htmhttp://www.dnpm-pe.gov.br/Geologia/Hadeano.htmhttp://www.dnpm-pe.gov.br/Geologia/Hadeano.htmhttp://www.dnpm-pe.gov.br/Geologia/Hadeano.htmhttp://www.dnpm-pe.gov.br/Geologia/Escala_de_Tempo.phphttp://www.dnpm-pe.gov.br/Geologia/Escala_de_Tempo.phphttp://www.dnpm-pe.gov.br/Geologia/Escala_de_Tempo.phphttp://www.dnpm-pe.gov.br/Geologia/Escala_de_Tempo.phphttp://www.dnpm-pe.gov.br/Geologia/Hadeano.htmhttp://www.dnpm-pe.gov.br/Geologia/Proterozoico.htmhttp://www.dnpm-pe.gov.br/Geologia/Arqueano.htmhttp://www.dnpm-pe.gov.br/Detalhes/Rocha.htmhttp://www.dnpm-pe.gov.br/Geologia/Terra.phphttp://www.dnpm-pe.gov.br/Detalhes/Rocha.htmhttp://www.dnpm-pe.gov.br/Geologia/Terra.phphttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Glossario.html#orogeniashttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Glossario.html#bioestratigraficoshttp://www.labgis.uerj.br/geologia/Dgrg/webdgrg/Timescale/Fanerozoico.html


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apenas 24 horas (coluna 4)... na coluna 5 vemos a durao de cada perodo

geolgico na mesma escala de 24 horas.

Agora, vamos nos imaginar em uma mquina do tempoque pode deslocar-se a

uma absurda velocidade de 52.083 anos por segundo... dessa forma, a cada 19,2

segundospercorreremos um milho de anos.

Iniciaremos, assim, a nossa viagem s 0:00 hs, quando aTerrafoi formada (h

4,5 bilhes de anos), e vamos nos deslocar para o presente, de baixo para cima na

Escala, at o fim do Quaternrio, sabendo de antemo que levaremos exatas 24

horas nessa viagem virtual...

As primeiras 3:44 horas de nossa viagem sero, certamente, as mais

montonas de todas.

Veremos o planeta ser formada a partir de poeira e gs, resultando em uma

massa disforme em ebulio - uma verdadeira viso do inferno (Hadeano), sendo

bombardeada por uma incessante chuva de meteoros e cometas. Um importanteevento, contudo, justificar a nossa espera, quando uma grande coliso com um

planetide errante arrancar milhes de pedaos do planeta. Parte desses destroos

ficaro em sua rbita e acabaro por juntar-se, formando a nossa Lua.

Gradativamente o planeta perder calor, permitindo que o vapor de gua

exalado dos vulces e oriundos dos cometas forme as primeiras chuvas, de modo

que por volta das 4:00 horas j veremos um imenso oceano cobrindo toda a Terra,

ainda bastante quente (Arqueano)...

Fique atento agora, pois em algum momento entre as 5 e 6 horas da manh,

acontecer um milagre: surgiro as primeiras formas de vida(as bactrias)... e que

dominaro sozinhas o planeta at as 21:00 horas(fim doProterozico).
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At agora estivemos visitando o chamado Pr-Cambriano, que cobriu quase

90% da histria daTerra(veja aDistribuio Percentual das Eras Geolgicas).

A partir das 21:06 hsno poderemos nem piscar os olhos, pois tudo comear

a acontecer de forma muito rpida. Entramos no Paleozico (paleo = antigo + zoico

= vida), que se estender at as 22:28 hs e que, por ter sido to rico em eventos,

teve que ser dividido em 6 perodos bem distintos (veja a Escala esquerda)...

A atividade vulcnica, no Paleozico, est bem mais amena, alternando-se

perodos de calmaria com grandes exploses em todo o planeta.

Os primeiros peixes, esponjas, corais e moluscos surgiro ainda no Cambriano,

mas teremos que esperar pelo menos 12 minutos (at o Ordoviciano) para vermos as

primeiras plantas terrestres.

O clima ir mudar com tanta frequncia que provocar sucessivas extines em

massa de espcies recm surgidas. Como agora as espcies passam a apresentar

partes duras (conchas, dentes, etc.), algumas delas podero ser preservadas comofsseis, possibilitando a sua descoberta e estudo por uma outra espcie ainda

muito distante.

Finalmente os continentes sero invadidos por insetos... milhes e milhes de

diferentes espcies de insetos, alguns dos quais sobrevivero at o fim da nossa

viagem.

Fique atento ao perodo Devoniano (por volta das 21:50 hs) pois uma grande

catstrofe ecolgica ir dizimar quase 97% de todas as espcies existentes.

Passados mais 10 minutos, no Carbonfero, grandes florestas e pntanos sero

formadas e destrudos sucessivamente, formando os depsitos de carvo explorados

at hoje.
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s 22:41 hsentraremos na Era Mesozica (a era dos rpteis) que durar pouco

menos que uma hora (180 milhes de anos).

No incio do Mesozico iremos assistir formao de um supercontinente,

chamado hoje de Pangea, que ser depois dividido em dois grandes continentes que

passaro a ser conhecidos como Laursia, ao norte, e Gonduana, ao sul.

Assistiremos, tambm, ao surgimento de uma imensa variedade de

dinossauros, herbvoros em sua maioria, que reinaro no planeta durante mais de

160 milhes de anos.

Por volta das 23:39 hs, porm, um meteoro de pelo menos 15 km de dimetro

ir atingir a atual pennsula de Yukatan (Mxico) jogando bilhes de toneladas de

poeira na atmosfera. Uma grande noite ir abater-se sobre o planeta, impedindo a

fotossntese das plantas, que no podero alimentar os herbvoros, que por sua vez

no podero servir de alimento aos carnvoros...

Pelo menos a metade das espcies existentes ir ser extinta nessa grandecatstrofe, inclusive todos os grandes dinossauros, abrindo espao para que os

mamferos iniciem o seu reinado, que perdurar at os dias atuais...

Faltando pouco mais que 20 minutos para o fim da nossa viagem entraremos na

Era Cenozica, e assistiremos fragmentao dos grandes continentes at a

conformao atual.

A Amrica do Sul ir separar-se da frica, surgindo o Oceano Atlntico Sul; a

Austrlia ser separada da Antrtica e a Amrica do Norte ir separar-se da Europa.

Grandes cadeias de montanhas sero formadas nessa deriva continental e novos


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ecossistemas sero formados e isolados dos demais, permitindo a especializao de

algumas espcies...

Por volta das 23:59:57 (150.000 anos atrs), faltando apenas 3 segundos

para o trmino de nossa exaustiva viagem, veremos os primeiros grupos de Homo

Sapiens caando no continente africano. Essa nova espcie sobreviver ltima

glaciao e migrar apressadamente para os demais continentes, sem se incomodar

com as caractersticas particulares de cada ambiente nem com o delicado equilbrio

conseguido ao longo do tempo.

Dominar todas as outras espcies e at mesmo provocar o desaparecimentode algumas delas, e comear a usar a escrita e, portanto, a fazer Histria, no ltimo

dcimo do ltimo segundo...

Se for possvel desacelerar a nossa mquina do tempo nesse dcimo de

segundo final, talvez at consigamos ver o mais jovem dos mamferos criar

artefatos capazes de destruir tudo e, milagrosamente, lanar-se em direo ao

espao para deixar as suas primeiras pegadas na Lua...


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Escala Geolgica de Tempo

(com converso para 24 horas)

Eras PerodosI n c i o

Durao(horas)em anos 24 Horas

CenozicaQuaternrio 1.800.000 23:59:25 0:00:35

Tercirio 65.000.000 23:39:12 0:20:13

Mesozica

Cretceo 146.000.000 23:13:17 0:25:55

Jurssico 208.000.000 22:53:26 0:19:50

Trissico 245.000.000 22:41:36 0:11:50

Paleozica

Permiano 286.000.000 22:28:29 0:13:07

Carbonfero 360.000.000 22:04:48 0:23:41

Devoniano 410.000.000 21:48:48 0:16:00

Siluriano 440.000.000 21:39:12 0:09:36

Ordoviciano 505.000.000 21:18:24 0:20:48

Cambriano 544.000.000 21:05:55 0:12:29

P r o t e r o z i c a 2.500.000.000 10:40:00 10:25:55

A r q u e a n a 3.800.000.000 3:44:00 6:56:00

H a d e a n a 4.500.000.000 0:00:00 3:44:00

by Clvis tico Lima Filho
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UNIDADE III

A ORIGEM DO PETRLEO

SNTESE HISTRICA

Por JUSTO CAMEJO FERREIRA

Gelogo da Petrobras

1 - INTRODUO

A origem do petrleo um dos mistrios mais bem guardados pela natureza.Sculos de especulaes e experimentaes propiciaram numerosas hipteses e

teorias, muitas delas antagnicas e passveis de discusses to acaloradas quanto

estreis. As teorias que pretendem explicar a origem do petrleo podem ser

classificadas em inorgnicas e orgnicas.

Apresentam-se e discutem-se neste trabalho as teorias mais representativas de

cada grupo, com nfase naquelas de maior significado prtico ou histrico. As

teorias inorgnicas atribuem ao petrleo uma origem sem a interveno deorganismos vivos de qualquer espcie. J as teorias orgnicas atribuem aos

organismos vivos papel fundamental no processo de gerao do petrleo.

Atualmente, os gelogos e geoqumicos, em sua maioria, advogam uma origem

orgnica para o petrleo, mas no contestam a existncia de hidrocarbonetos

formados inorganicamente na Terra e no espao exterior.

O petrleo conhecido desde a mais remota antiguidade. Isto porque, sendo

um fluido em equilbrio precrio na subsuperfcie, tende a escapar para a superfciesob a forma de exsudaes.

Exsudaes petrolferas existem em todos os continentes e at sob os oceanos

e mares. As exsudaes tem auxiliado na descoberta de grande nmero de jazidas


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de hidrocarbonetos, e sua localizao includa no processo exploratrio

desenvolvido por todas as companhias de petrleo.

A utilizao do petrleo para os mais diversos fins pelas civilizaes as maisantigas est bem documentada na literatura. A Bblia, por exemplo, apresenta

diversas citaes, como a calafetagem por No de sua lendria arca, em preparao

para o advento do dilvio.

Os fencios utilizaram largamente o "betume" para calafetamento de suas

magnficas embarcaes. Na Mesopotmia e no Egito o petrleo era bastante

utilizado como argamassa nas construes, na pavimentao de estradas e para

outras finalidades, como no processo de embalsamamento, muito difundido no Egito.No Novo Mundo, o petrleo tambm era conhecido desde tempos remotos.

ndios pre-colombianos, como os Karankawa do Texas (EUA), utilizavam este

produto para decorar e impermeabilizar seus potes de cermica. Os incas, os maias

e outras civilizaes antigas tambm estavam bem familiarizados com o petrleo,

dele se aproveitando para diversos fins (remdios, combustvel, artefatos blicos,

etc.).

interessante tambm assinalar que os chineses, nos primeiros sculos da eracrist, j perfuravam poos relativamente profundos em busca de sal, para uso

domstico, e de petrleo, como fonte de energia para aquecimento e iluminao.

Consta que, utilizando ferramentas primitivas de bambu, perfuraram poos de at

1000 metros de profundidade.

Com tantas ocorrncias em todo o mundo e to amplas possibilidades de

aplicao em setores variados, no de estranhar a utilizao do petrleo desde

pocas imemoriais. O homem, certamente, passou a especular sobre a origem deste

fluido desde a primeira vez em que veio a utiliza-lo, por curiosidade ou intuio.

Entretanto, somente a partir dos trs ltimos sculos que o assunto mereceu

tratamento aprofundado e de carter cientifico.


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De acordo com KNEBEL, "os gelogos de petrleo tem escrito mais sobre a

origem do petrleo do que sobre qualquer outro assunto". Essa prodigiosa

quantidade de pesquisa e discusso, entretanto, segundo a opinio abalizada deLANDES, no foi inteiramente em vo.

Numerosas teorias foram testadas e abandonadas, umas por serem fantasiosas

e outras por falta de base cientfica.

2 -TEORIAS INORGNICAS

2.1 -EMANAES VULCNICAS

VIRLET (1843) observou que muitas fontes termais produziam hidrocarbonetos

em quantidades significativas, por isso concluiu que o petrleo devia estar associado

ao vulcanismo.

BRUNET (1838) endossou a opinio de VIRLET, observando que "fontes de

petrleo e betume se encontram, quase sempre, prximas de vulces de lama, fontes

ardentes e depsitos vulcnicos", logo: "A origem do petrleo efeito das mesmascausas dos vulcanismos"

Os vulces de lama mais espetaculares encontram-se na rea de Baku, na

Russia (Fig. 1). Podem ultrapassar 400 m de altura e suas erupes podem alcanar

grandes altitudes. LEVORSEN (1958) cita uma erupo em que houve combusto

dos gases, tendo a fumaa alcanado 14km de altura.

Citam-se ocorrncias de vulces de lama em vrias partes do mundo, dentre

elas Itlia, Venezuela e Colmbia. Com tantas ocorrncias de leo e gs associadas

vulces de lama, compreensvel que os cientistas mais antigos tenham admitido

uma origem vulcnica para o petrleo.


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FIGURA 1 - Provncia de Baku, Rssia, mostrando a localizao dos

principais vulces de lama e campos petrolferos (LEVORSEN, 1958).

Os vulces de lama so produzidos por exsudaes de gs que escapam das

acumulaes petrolferas atravs de falhas ou fraturas, trazendo gua, lama, areia,

fragmentos de rocha e, ocasionalmente, leo (Fig.2).

Fig. 2 - Situao

geolgica favorvel

formao de vulces

de lama.


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LEVORSEN (1958) sustenta que no h registro de hidrocarbonetos em reas

sem rochas sedimentares em subsuperfcie.

2.2 - ORIGEM CSMICA

BOUTIGNY, em 1858, de acordo com LOUIS (1967), props a teoria da origem

csmica do petrleo. Ele imaginou uma atmosfera primitiva rica em hidrocarbonetos

gasosos e vapor d'gua. Com o resfriamento do planeta, houve a precipitao dos

hidrocarbonetos, que se infiltraram no solo. Sabe-se que a atmosfera de planetascomo Jupiter, Saturno, Urano e Netuno contm quantidades expressivas de metano

e que a atmosfera primitiva da Terra, alm de metano, pode ter tido amnia (NH 3),

nitrognio (N) e vapor d'gua. Sabe-se tambm que essa mistura poderia ter

favorecido o aparecimento de vida na Terra, conforme experincia de MILLER

(1955), nos EUA, que produziu aminocidos, fazendo passar, descargas eltricas

atravs de uma mistura gasosa que continha CH4, NH3, H2O e hidrognio.

No se sabe, porm, como poderiam ter sido preservados os hidrocarbonetosda suposta chuva de BOUTIGNY e nem como explicar sua migrao para

sedimentos mais recentes.

LEVORSEN acredita que, pela teoria de BOUTIGNY, os hidrocarbonetos

deveriam estar mais uniformemente distribudos na Terra e no altamente

concentrados em reas restritas, como no Oriente Mdio, e pondera que as rochas

mais antigas deveriam conter mais petrleo. Entretanto, o Pre-Cambriano, o

Cambriano e o Trissico so notavelmente pobres em hidrocarbonetos, embora

possuam rochas porosas e permeveis.


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2.3 -SNTESES INORGNICAS

BERTHELOT (1866) apresentou uma teoria de formao do petrleo nas

proximidades do ncleo da Terra. O CO2 a existente se combinaria com metais

alcalinos livres (Li, Na, K, Rb, Ce), produzindo compostos do tipo C2Na2. Estes, em

contato com a gua, dariam acetileno, que, por reaes de polimerizao e

hidrogenao, formariam os demais hidrocarbonetos do petrleo, tanto aromticos

como saturados.

BYASSON (1871) tambm demonstrou a possibilidade de produo dehidrocarbonetos por processos puramente inorgnicos, ou seja, pela reao de

monxido de carbono (CO) com hidrognio. Fez passar CO2e vapor d'gua sobre

carvo e ferro em brasa, obtendo um leo semelhante ao petrleo bruto. Os alemes

produziram, durante a guerra, quantidades significativas de gasolina atravs desta

reao.

1.MENDELEIEV, citado por LOUIS, (op. cit) obteve petrleo ao reagir

carbonetos metlicos com vapor d'gua:2 Fe C + 3H2O Fe2O3 + C2H6.

O mtodo de MENDELEIEV requer carbonetos metlicos, e o de BERTHELOT

metais alcalinos, desconhecidos em ocorrncias na natureza.

Acredita-se que o ncleo da Terra composto de Fe e Ni e no de metais

alcalinos ou carbonetos metlicos. Por outro lado, a presso no ncleo tal que

seria impossvel visualizar um mecanismo permevel para a migrao do petrleo

at a crosta e superfcie.KUDRIAVTSEV (1955) afirmou que C e H, a temperaturas entre 6.000 e 12.000

oC, formam CH; entre 3.000 e 4.000 oC, CH2, e a temperaturas menores, CH3.

Estes so compostos altamente reativos e no podem existir a temperaturas normais,

por isso, em sua migrao para a superfcie, combinam-se nas mais variadas


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propores, dando origem aos hidrocarbonetos do petrleo. So consideraes

tericas vlidas, mas difcil imaginar o mecanismo de migrao a partir de grandes

profundidades at a crosta.Segundo SLENZAK (1966), os hidrocarbonetos so produzidos por

diferenciao do material que compe a crosta terrestre. Por diferenciao forma-se

o petrleo, gs, sal, rochas mficas e ultramficas, gases nobres, nitrognio, enxofre,

bauxita e concentraes de boro, ltio, rubdio, bromo, iodo e outros elementos.

Para CHEKALYUK, o petrleo se forma a grandes profundidades, sob altas

presses e temperaturas, e migra para a superfcie, dissolvido em guas juvenis. A

baixas temperaturas, o petrleo praticamente insolvel neste fluido, mas, nascondies do manto superior, 15 a 20% de petrleo poderiam ficar em soluo

aquosa, segundo o cientista.

2.4 - TEORIA DE PORFIR'EV

PORFIR'EV (1974) concluiu que, sob as altas presses e temperaturas da parte

superior do manto, formam-se rochas ultramficas, que contm xido de ferro,compostos volteis (H2O, CO) e compostos orgnicos equivalentes ao petrleo, que

podem ai existir em equilbrio com o meio circundante. Segundo o cientista, so

evidncias da origem inorgnica do petrleo:

a) acumulaes comerciais de hidrocarbonetos em rochas cristalinas;

b) hidrocarbonetos em gases vulcnicos e em rochas cristalinas;

c) hidrocarbonetos em meteoritos;

d) campos gigantes;

e) falhas profundas.


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3 -DISCUSSO DA TEORIA DE PORFIR'EV

3.1 - ACUMULAES COMERCIAIS DE HIDROCARBONETOS EM ROCHAS

CRISTALINAS

As ocorrncias comerciais de gs em rochas cristalinas citadas pelo autor,

baseado principalmente em KUDRIAVTSEV (1955), esto prximas de rochas

sedimentares que poderiam ser as geradoras, enquanto aquelas constituiriam

apenas um reservatrio. Os exemplos dos EUA, Arglia, Lbia e tambm o deCarmpolis, no Brasil, so tpicos de gerao sedimentar e migrao para o

embasamento, mesmo porque a correlao de extratos de hidrocarbonetos das

rochas consideradas geradoras e as do petrleo recuperado comprovam a origem

sedimentar.

3.2 - HIDROCARBONETOS EM GASES VULCNICOS E EM ROCHAS

CRISTALINAS

Vrias ocorrncias de hidrocarbonetos em gases vulcnicos e em rochas

cristalinas, no Canad, Sucia, Austrlia, Inglaterra, frica, Noruega, Mxico etc.,

parecem comprovar a origem inorgnica dos hidrocarbonetos. EVANS (1969) e

outros, partidrios da origem orgnica, estudaram um dique de diabsio olefero pr-

cambriano de Arendal, na Noruega, considerado um exemplo de leo formado numa

rocha gnea pela reao de CO com hidrognio.Esta ocorrncia, somada aos fortes indcios de gs em mina de apatita na

Rssia, conduziu aos estudos dos gases e betumes das rochas efusivas e

metamrficas, concluindo-se que aqueles se formaram por snteses inorgnicas

durante o resfriamento dos corpos intrusivos.


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A composio isotpica dos hidrocarbonetos dessas rochas difere daquela dos

hidrocarbonetos encontrados no petrleo.

3.3 - HIDROCARBONETOS EM METEORITOS

A anlise dos componentes orgnicos de meteoritos indica a presena at

mesmo do pristano e fitano, encontrados nos petrleos e tidos como "marcadores

biolgicos ou biomarcadores". Porfirinas e aminocidos tambm foram identificados.

3.4 - CAMPOS GIGANTES

PORFIR'EV pondera que um simples clculo do potencial de hidrocarbonetos

mostra que a matria orgnica insuficiente para suprir os volumes necessrios

constituio de um campo gigante, como o caso de Gawar, na Arbia Saudita, com

66 bilhes de barris de petrleo, e os arenitos asflticos de Atabasca, no Canad,

com 750 bilhes de barris de betume. Cita-se, tambm, a ocorrncia de Fergana

(Rssia) com 220 bilhes de barris de betume.Segundo PORFIR'EV, s a gerao inorgnica seria capaz de suprir tais

volumes. Ele imagina que a migrao se daria por falhas profundas que sobem at a

crosta terrestre.

3.5 - FALHAS PROFUNDAS

Segundo PORFIR'EV, falhas profundas se formam nos limites de parte domanto em expanso e em compresso, devido diferenas insignificantes de

presso e temperatura. Essas falhas se formam a profundidades de algumas

centenas de quilmetros e se estendem para cima, formando rupturas no prprio

manto e na crosta. Estas falhas seriam os condutos de migrao do petrleo para as


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bacias sedimentares. Vrios grabens so citados como exemplo, inclusive o do

Recncavo, no Brasil.

4 -TEORIAS ORGNICAS

4.1 - VULCANISMO

BOCCONE, em 1667, segundo LOUIS (op. cit.), atribuiu a origem do petrleo

destilao da matria orgnica das rochas sedimentares pela ao dos fenmenos

vulcnicos, influenciado pelas exsudaes petrolferas nas imediaes de vulces

ativos na Itlia.HUMBOLDT contribuiu para o crdito desta teoria, bem como LYELL (1833).

ROSET, cientista francs, tambm acreditava na mesma teoria, de acordo com

LOUIS (op. cit.).

4.2 - EVAPORAO DA GUA DO MAR: "ORIGEM A PARTIR DE

SUBSTNCIAS DISSOLVIDAS

FICHTEL, de acordo com LOUIS (op. cit.), no final do sculo XVIII, acreditava

que tanto o sal como o petrleo provinham de evaporao de mares primitivos. Ainda

de acordo com aquele autor, nessa mesma poca, HECKET, especialista em minas

de sal, afirmava que o petrleo se originava da matria orgnica animal, ficando em

soluo at a total precipitao do sal. Uma vez que os componentes do petrleo

tem solubilidade extremamente baixa na gua, esta teoria parece inteiramente

inadequada.

4.3 -LEOS, GORDURAS E RESINAS


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MACQUER (1758) aventou a origem do petrleo por reaes de leos vegetais

com cidos minerais, sendo que o flogisto (fluido que se acreditava existir nas

substncias combustveis) desempenhava papel importante na transformao.HATCHETT (1798) sugeriu que leos, gorduras e resinas animais ou vegetais,

formavam betume quando se decompunham.

4.4 -ENGLER E A TEORIA HOFER-ENGLER

ENGLER (1888) aqueceu, em autoclave a 400 oC e alta presso, leos de

peixe e de outros animais marinhos, obtendo um produto semelhante ao petrleo,onde diversos hidrocarbonetos foram reconhecidos. Estava estabelecida em bases

experimentais a gerao ou a teoria de que a matria orgnica animal e os leos

vegetais so a fonte para a formao do petrleo, por destilao a temperatura

moderada e alta presso (teoria de HOFER-ENGLER).

4.5 - CARVO E PETRLEO

A associao entre jazidas de carvo e acumulaes de petrleo levou alguns

cientistas a suporem que o petrleo resultava do carvo ou pelo menos que ambos

teriam a mesma origem.

A partir de 1834, a Qumica Orgnica, j mais desenvolvida, permitiu mostrar

que os produtos da destilao do carvo eram diferentes dos encontrados no

petrleo, mas tanto um como outro deveriam provir da matria orgnica vegetal.


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4.6 - ALGAS MICROSCPICAS

A partir de 1850, vrios autores atriburam particular importncia s algas

microscpicas como geradoras de petrleo. Atualmente, com maior base cientfica,

este material considerado realmente importante gerador de petrleo.

4.7 - SMITH E A TEORIA SINGENTICA

SMITH, em 1952, extraiu de sedimentos recentes do Golfo do Mxico uma

mistura composta de hidrocarbonetos parafnicos, naftnicos e aromticos. Pareciadefinitivamente solucionado o problema da gnese do petrleo:este seria apenas o

resultado da concentrao de hidrocarbonetos depositados como tal, juntamente com

os sedimentos. A teoria singentica foi logo abandonada porque a mistura de

hidrocarbonetos nos sedimentos recentes difere da mistura nos petrleos,

destacando-se os seguintes pontos:

- hidrocarbonetos parafnicos com predominncia de nmero mparde tomos de C, o que no acontece nos petrleos;

- hidrocarbonetos aromticos apresentam misturas simples, ao passo que nos

petrleos as misturas so extremamente complexas;

- 20% dos extratos do Golfo so hidrocarbonetos, enquanto nos petrleos esta

proporo de 65%;

- C4e C5esto normalmente ausentes nos sedimentos recentes.

4.8 -TEORIA ORGNICA MODERNA

Nas dcadas de 60 e 70, foi estabelecido o conceito de "rocha geradora", base

da teoria orgnica moderna: "Se foi encontrado petrleo, existe uma rocha geradora

a ele associada".


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A teoria orgnica foi definida nos seguintes termos: "A matria orgnica

depositada com os sedimentos convertida por processos bacterianos e qumicos,

durante o soterramento, num polmero complexo, o querognio, que contm pequenaquantidade de nitrognio e oxignio. As partculas orgnicas contidas nos

sedimentos so comumente denominadas organolitas ou fitoclastos. O querognio

formado gradualmente nos cem metros superiores de uma coluna de sedimentos

aps a deposio de produtos precursores como humus, cidos hmicos e flvicos

etc.

Este processo acompanhado por remoo d'gua e compactao dos

sedimentos. O querognio, por sua vez, convertido em hidrocarbonetos porcraqueamento trmico a maiores profundidades e temperaturas relativamente

elevadas".

Consideram-se como evidncias da origem orgnica do petrleo:

1) - o fato de mais de 99% das acumulaes petrolferas se encontrarem em

rochas sedimentares;

2) - a possibilidade de produzir hidrocarbonetos do petrleo em laboratrio apartir de matria orgnica encontrada nos sedimentos. Aquecendo-se o caroteno a

119oC, produz-se o tolueno, metaxileno e o dimetilnaftaleno, compostos encontrados

no petrleo. mais notvel ainda a produo de hidrocarbonetos a partir do xisto

(folhelho) betuminoso, por aquecimento a temperaturas elevadas (pirlise);

3) - a disseminao de hidrocarbonetos nas rochas consideradas geradoras. A

proporo de leo encontrada nas rochas geradoras consideravelmente superior

encontrada nas rochas dos reservatrios. Os seguidores das teorias inorgnicas

negam essas afirmativas. Alegam que as concentraes de hidrocarbonetos nas

rochas geradoras so baixas e que h dificuldade de migrao para os reservatrios;

4) - a evidente origem bioqumica de alguns compostos do petrleo tais como

porfirinas, isoprenoides, esteranos e terpanos prova irrefutvel da origem orgnica


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do petrleo. As porfirinas e isoprenoides encontrados nos meteoritos so

contaminaes ocorridas no local da queda;

5) - o fato de o petrleo ser oticamente ativo, isto , fazer girar o plano devibrao da luz polarizada. Essa propriedade, exclusiva de produtos de origem

orgnica, atribuda presena de molculas assimtricas caractersticas da

matria sintetizada bioquimicamente.

Os inorganistas negam que esses compostos indiquem origem orgnica para o

petrleo, pois, a seu ver, poderiam ter sido extrados das rochas pelo prprio

petrleo em sua migrao;

6) - a evidncia da origem orgnica do petrleo em funo da razo isotpicaC12/C13. O fato de esta razo ser mais prxima das encontradas na matria

orgnica viva do que das encontradas na atmosfera ou nos carbonatos indica origem

orgnica para os petrleos. Isso por que os processos bioqumicos, em particular a

fotossntese, enriquecem os produtos metablicos finais em C12 em relao

matria-prima original;

7) - a comprovao, atualmente, de que o petrleo somente ocorre em

reservatrios intimamente associados folhelhos ou calcrios ricos em matriaorgnica;

8) - a sintetizao em laboratrios, atualmente, de hidrocarbonetos a partir de

rochas ricas em matria orgnica.

Apesar de todas essas evidncias sobre a origem orgnica do petrleo,

existe liberao de metano e outros hidrocarbonetos do manto e da crosta;

parte pode ser reciclado de rochas sedimentares que se aprofundaram na

crosta e manto, mas parte pode ser originado do gs primordial que foiaprisionado nos planetesimais que se agregaram para formar o planeta Terra.

Hidrocarbonetos ocorrem em outros astros do sistema solar e no Universo em

geral.


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UNIDADE IV

FUNDAMENTOS DA QUMICA ORGNICA ESSENCIAIS PARA A GEOQUMICA

DO PETRLEO

MRCIO ROCHA MELLO

ANA LCIA SOLDAN

INI MARTINS RIBEIRO DE ANDRADE BRNING

1 - INTRODUO

Esta breve reviso dos aspectos fundamentais da Qumica Orgnica tem por

objetivo propiciar uma compreenso maior sobre a nomenclatura e a estrutura dos

compostos orgnicos de maior importncia na Geoqumica do Petrleo.

O petrleo constitudo principalmente de uma mistura de

hidrocarbonetos e minoritariamente por no hidrocarbonetos (compostos

heteroatmicos).

O petrleo refinado atravs da destilao fracionada a partir das molculas

menores (mais leves) at as mais longas. A depender de suas caractersticas, isto ,

a proporo de molculas pequenas e grandes que possui, o petrleo demandar,

alm de destilao fracionada, craqueamentoou craqueio, que utiliza catalisadores

qumicos ou hidrognio na quebra de molculas. No Brasil, cuja maior parte do

petrleo considerado pesado, de 25% a 40% do resduo passa por craqueamento.

Para 3% no existe tcnica que permita seu aproveitamento. O petrleo pesado

residual chamado p iche. O craqueio transforma o resduo pesado em fraes mais

leves, como leo e parafinas.

O piche slido temperatura ambiente, tornando-se lquido ao atingir a faixa

de 80 a 130 oC. No entanto se o resduo atingir 500 C, os tomos de hidrognio dos


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hidrocarbonetos se libertam, deixando em seu lugar o rejeito chamado coqueque

carbono puro. O coque tem uso como redutor nas indstrias siderrgicas.

2 - HIDROCARBONETOS

So agrupados em quatro classes:

parafinas (hidrocarbonetos parafinicos normais

olefinicos (hidrocarbonetos insaturados)

naftenos (hidrocarnonetos parafinicos ciclicos)aromticos (hidrocarbonetos aromaticos)

Os hidrocarbonetos so compostos que contm somente tomos de carbono e

hidrognio. De acordo com sua estrutura molecular e relao carbono/hidrognio, os

hidrocarbonetos classificam-se em trs grupos: saturados, insaturados,

aromticos. Os hidrocarbonetos saturados, tambm denominados alcanos ou

parafnicos, so aqueles cujos tomos de carbono so unidos somente por ligaessimples, constituindo cadeias lineares, ramificadas e cclicas, interligadas ou no

(fig. 3).

Fig. 3 - Exemplos de estruturas de hidrocarbonetos saturados.


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2.1.HIDROCARBONETOS PARAFNICOS NORMAIS

Os hidrocarbonetos parafnicos normais so os alcanos, cuja cadeia somente

uma sucesso de tomos de carbono, no possuindo ramificao; so tambm

denominados "n-parafinas" ou "n-alcanos".

O hidrocarboneto mais simples o metano, gasoso, constitudo apenas por um

tomo de carbono ligado a quatro tomos de hidrognio (CH4) (tabela I).

Os compostos seguintes, etano e propano, tambm gasosos, possuem

respectivamente dois e trs tomos de carbono, ligados a seis e a oito tomos dehidrognio (tabela I).


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TABELA 1. Tabela dos compostos orgnicos.


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DENOMINAO E CONSTANTES FSICAS DA SRIE HOMLOGA DOS N-

ALCANOS AT 20 TOMOS DE CARBONO

NOME FRMULA PONTO DE

FUSO oC

PONTO DE

EBULIO oC

ESTADO A

1 ATM E 25 oC

Metano CH4 -183 -162 G

Etano C2H6 -172 -89

n-propano C3H8 -187 -42 S

n-butano C4H10 -135 -0,5

n-pentano C5H12 -130 +36

n-hexano C6H14 -94 +69

n-heptano C7H16 -91 +98 L

n-octano C8Hl8 -57 +126

n-nonano C9H20 -54 +l51 Q

n-decano C10H22 -30 +174 U

n-undecano C11H24 -26 +196 n-dodecano C12H26 -10 +216 D

n-tridecano C13H28 -6 +234 O

n-tetradecano C14H30 +6 +251

n-pentadecano C15H32 +10 +268

n-hexadecano C16H34 +18 +280 S

n-heptadecano C17H36 +22 +303

n-octadecano C18H38 +28 +303 Ln-nonadecano C19H40 +32 +330 I

n-eicosono C20H42 +36 - D

O

Figura 4. Propriedades fsicas de alcanos


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A cadeia pode ser aumentada indefinidamente, por insero da unidade -CH2-,

formando uma srie de compostos cuja frmula geral CnH2n+2. A cada unidade -CH2- adicionada, a molcula aumenta em peso molecular, ponto de fuso e ponto de

ebulio (tabela I). Um grupo de compostos orgnicos relacionados desta maneira

chamado de srie homloga.

2.2 - HIDROCARBONETOS PARAFNICOS RAMIFICADOS

Os hidrocarbonetos parafnicos podem apresentar ramificao em um ou mais

tomos de carbono e so denominados isoparafinas, isoalcanos ou parafinas

ramificadas.

Dentre as iso parafinas, cumpre destacar os hidrocarbonetos isoprenoides, de

grande importncia nos estudos geoqumicos (fig. 5).


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Fig. 5 Isoparafinas

Isoprenide um hidrocarboneto cuja estrutura molecular contm a unidade

bsica isopreno*, que consiste de cinco tomos de carbono, com uma ramificao no

segundo tomo, como mostrado.

Os alcanos ramificados tm uma frmula geral CnH2n+2, igual dos

alcanos normais. Dessa maneira, por exemplo, a frmula C5Hl2pode corresponder a

mais de uma estrutura molecular. Os compostos de formas estruturais diferentes, mas

com a mesma frmula geral, so chamados ismeros estruturais.

Exemplificando, os compostos com cinco tomos de carbono e frmula C5Hl2

podem apresentar as seguintes estruturas:


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*O isopreno um composto orgnico txico que utilizado como

monmero para a fabricao do poliisopreno, a borracha, atravs de uma

reao de Polimerizao e tambm usado como catalisador para a

obteno de outros compostos qumicos.

So sinnimos de isopreno: beta - Metildivinil; 2 - Metil 1,3 - Butadieno. Sua

Frmula qumica C5H8.

Nas condioes normais de presso e temperatura CNPT, o composto

lquido, sem colorao, possui odor suave, inflamvel, menos denso

que a gua e produz vapor irritante.

Temperatura de Ebulio: 34,1C

Temperatura de Fuso: -146C

O nmero possvel de ismeros cresce rapidamente com o nmero de tomos

de carbono do composto. Para o C30H62h 4.111.846.783estruturas possveis.

Existem tambm os chamados ismeros ticos, que se podem formar quandoo tomo de carbono est ligado a quatro grupos diferentes (fig. abaixo). Tais

compostos so ditos "oticamente ativos", pois causam rotao do plano de luz

polarizada.


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Os ismeros ticos podem ser sintetizados apenas por organismos vivos, e sua

presena no petrleo corroboraa teoria da origem orgnica deste.

2.3 - HIDROCARBONETOS PARAFNICOS CCLICOS (Famlia dos Naftenos)

Quando as extremidades da cadeia de um hidrocarboneto se apresentam

unidas, so eliminados dois tomos de hidrognio, formando-se uma estrutura cclica

de frmula geral CnH2n. Os exemplos mais comuns contm cinco ou seis tomos de

carbono (fig. 4a). Estes anis podem ter cadeias laterais ou podem ser fundidos a

outros anis. Os compostos so denominados, adicionando o prefixo "CICLO" ao

nome da parafina correspondente. Os nomes para estes compostos so

cicloparafinas ou naftenos.


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(Cicloparafinas ou Naftenos)

Entre os hidrocarbonetos cclicos, os esteranos e os triterpanos pentacclicos

constituem dois subgrupos geoquimicamente importantes (fig. 4b).


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2.4 - HIDROCARBONETOS INSATURADOS

Os compostos apresentados at o momento so denominados "saturados", uma

vez que as quatro ligaes formadas por cada tomo de carbono esto relacionadas

com quatro tomos, isto , um tomo est sempre ligado a outro por meio de uma

ligao covalente simples. possvel, entretanto, que um tomo de carbono esteja

ligado a outros, por meio de ligaes duplas ou triplas. Os compostos que possuem

tais tipos de ligaes denominam-se insaturados(olefinas).

A srie das olefinas tem a cadeia aberta como a srie parafnica, mas tm uma

dupla ligao entre os tomos de carbono. Esta famlia caracterizada pela

terminao "ENO" e tem a frmula geral CnH2n. As olefinas podem unir-se com

facilidade com o hidrognio, formando a parafina, ou tambm pode se unir com o

oxignio, que neste caso formar resduos indesejveis comumente chamados de

borras.

Os hidrocarbonetos insaturados constituem um grupo extremamente reativoe,

embora sejam biologicamente metabolizados em grande quantidade, dificilmente so

preservados na natureza. Sua importncia reside em serem precursores de

compostos saturados (parafnicos) e de aromticos.

Dentre os insaturados geoquimicamente significativos, cumpre ressaltar os

terpenos, extremamente disseminados no reino vegetal (fig. 5).


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2.5 - HIDROCARBONETOS AROMTICOS

Os hidrocarbonetos aromticos so constitudos por ligaes duplas e simples

que se alternam em anis com seis tomos de carbono. O mais simples composto

deste tipo de hidrocarbonetos o benzeno.

Diversamente dos compostos com duplas ligaes, o benzeno tem considervel

estabilidade, dificilmente saturando suas ligaes qumicas.

Devido ao seu pronunciado odor, o benzeno e os compostos de estrutura

semelhante foram inicialmente chamados aromticos, denominao pela qual so at

hoje conhecidos.

Os anis aromticos podem juntar-se a outros, formando os hidrocarbonetos

polinucleares, a anis saturados, formando hidrocarbonetos cicloaromticos, ou a

cadeias saturadas ou no, originando os alquilaromticos (fig. 6).


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Fig. 6. - Exemplos de hidrocarbonetos aromticos

Os compostos aromticos tm teor mais baixo de hidrognio, quando

comparados s parafinas normais e s parafinas cclicas (naftnicas) (tabela II)


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ASFALTOS. Pouco se conhece da composio qumica dos asfaltos, porm trs

classes de substncias foram identificadas por suas propriedades fsicas: asfaltenos,

resinas e cidos asfaltognicos

Os asfaltenos se distinguem das resinas por se encontrarem sob a forma de

suspenso coloidal no petrleo. Podem ser precipitados por um hidrocarboneto de

baixo peso molecular como pentano, por exemplo

As resinas so insolveis nos lcalis e cidos, porm solveis nos HC, inclusive

nas fraes leves.

Os cidos asfaltognicos ocorrem em pequenas propores (0,5 - 1,0 %) e se

transformam, por aquecimento, em substncias semelhantes a asfaltenos.

3 - COMPOSTOS HETEROATMICOS (NO-HIDROCARBONETOS)

Os compostos orgnicos que contm outros elementos, alm de carbono e

hidrognio, so chamados heteroatmicos. Os compostos heteroatmicos de

interesse na Geoquimica do Petrleo so os que contm um ou mais tomos de

nitrognio, enxofre e oxignio, dai a designao vulgar desses compostos como"NSO".

Os heterotomos ligam-se aos tomos de carbono e hidrognio, formando

grupamentos estruturais definidos que reagem sempre do mesmo modo e

caracterizam as propriedades dos compostos orgnicos que os contm. Estes

grupamentos estruturais so denominados "funes qumicas" ou "grupos

funcionais".

Abaixo so apresentadas as principais funes de importncia na GeoquimicaOrgnica.


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Entre os compostos oxigenados, devem-se ressaltar os lipdios, de grande

importncia para a formao de hidrocarbonetos. So molculas constitudas

principalmente por grandes cadeias hidrocarbnicas, que contm um ou mais

grupamentos oxigenados. So os principais constituintes das ceras e gorduras,

agrupando-se em mono-, di- e triglicerdeos. A frmula bsica deste ltimo a

seguinte:


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Lipdio - no - hidrocarboneto oxigenado

Muitos compostos contm mais de um grupo funcional e mais de um

heterotomo. Dentre estes, so importantes na Geoqumica Orgnica os

aminocidos, que so molculas constituintes das protenas. Os aminocidos contm

nitrognio no grupo AMINO e oxignio no CIDO, conforme a estrutura:

Aminocido - no - hidrocarboneto oxinitrogenado

A maioria das molculas de produtos naturais, como, por exemplo, a clorofila,tambm possui diversos grupos funcionais. Incluem-se nesse caso os cidos hmicos

e os carboidratos.


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CIDOS HMICOS

As guas dos pntanos possuem colorao escuradevido aos cidos hmicos,

cuja composio depende da matria orgnica que lhes deu origem. Estes cidos so

formados pela combinao de anis aromticos, quinonas, cadeias nitrogenadas,

carboidratos e aminocidos.

CARBOIDRATOS

Os carboidratos so molculas complexas, compostas por dois ou mais anis deseis tomos de carbono com grupos funcionais -O, -OH, -H2O e -CH (Fig. 8).


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4 - COMPOSIO DOS PETRLEOS

Os principais grupos de componentes dos petrleos so os (1)

hidrocarbonetos saturados (parafinas) os (2) hidrocarbonetos aromticos, as (3)

resinase os (4) asfaltenos.

Hidrocarbonetos Alifticos so hidrocarbonetos com tomos de carbono

estruturais em cadeias abertas simples ou ramificadas. Podem ser alcanos, alcenos

ou alcinos, se as ligaes entre esses tomos forem respectivamente simples, duplas

ou triplas.Os hidrocarbonetos saturados constituem usualmente o maior grupo, exceto em

leos degradados, e classificam-se em alcanos normais (n-parafinas), isoalcanos

(isoparafinas) e cicloalcanos (naftenos).

Os hidrocarbonetos aromticos compreendem os aromticos propriamente ditos,

os naftenoaromticos (aromticos condensados a ciclos saturados), os benzotiofenos

e seus derivados (que contm heterociclos com enxofre).

As resinasdesignam genericamente os compostos que contm heterotomos.Os asfaltenos so molculas policclicas, geralmente de alto peso molecular, que

tambm contm tomos de N, S e O. A unidade bsica da estrutura de um asfalteno

um poliaromtico condensado.

Normalmente, os leos ricos em aromticos, resinas e asfaltenos tambm o so

em teor de enxofre. No caso dos leos brasileiros, tem-se verificado que processos

de biodegradao nem sempre so acompanhados de valores elevados de enxofre.

A propriedade fsica mais importante do leo sua densidade especfica quepode ser definida como a razo da densidade do leo em relao a densidade da

gua, ambos tomados mesma temperatura e presso.

Nos Estados Unidos, a densidade especfica espressa como densidade API

que definida como segue:


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5,131

60/60

5,141

API

A espresso 60/60 significa que leo e gua so tomados a 60 oF (15,5 C).

Quanto mais baixo o valor do grau API, mais viscoso o leo. Quanto mais

elevado o valor do grau API mais fluido o leo. Um leo com grau API 10 muito

grosso e slido temperatura de cerca de 15 C. No pode ser produzido por um

poo. Um leo com grau API 45 bastante fluido. Abaixo, exemplos de grau API de

alguns leos de vrios locais.

4.1 - CLASSIFICAO DOS PETRLEOS

A classificao dos petrleos baseia-se na concentrao relativa de alcanos

normais + isoalcanos (parafinas), cicloalcanos (naftenos) e componentes aromticos

(hidrocarbonetos aromticos, resinas e asfaltenos).

As principais classes dos petrleos so as seguintes (tabela III):


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- LEOS PARAFNICOS: contm principalmente alcanos normais e iso alcanos,

e menos de 1% de enxofre.

- LEOS AROMTICO-INTERMEDIRIOS: contm menos de 50% de

hidrocarbonetos saturados, e, habitualmente, mais de 1% de enxofre.

A evoluo e alterao mudam a composio dos petrleos. Por exemplo, a

evoluo trmica de um leo parafnico-naftmico pode resultar em um leo


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parafnico. As alteraes, em geral, produzem leos pesados das classes aromtico-

naftnica ou aromtico-asfltica.

- os leos parafnicos e parafnico-naftnicos so usualmente degradados para

leos aromtico-naftnicos, com um moderado teor de enxofre (menos de 1%)

- os leos aromtico-intermedirios so usualmente degradados para aromtico-

asflticos, com alto teor de enxofre (mais de 1%) .


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DISCIPLINA GE

apostila geologia do petroleo v2

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