Petróleo e Gás
Representante
Prof. Breno Pinheiro Jacob
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Descrição
A indústria do petróleo se caracteriza por ser intensiva em tecnologia, apoiando-se fortemente no desenvolvimento científico caracterizado pela inter e multidisciplinaridade. A exploração e a produção de petróleo em condições cada vez mais adversas demandam o desenvolvimento de pesquisas avançadas e a formação de recursos humanos qualificados, tanto a nível mundial quanto a nível nacional. O Programa de Engenharia Civil atua desde 1977 no setor de Petróleo & Gás, tendo iniciado já naquela época desenvolvimentos computacionais pioneiros em apoio à Petrobras na sua busca e produção de petróleo no mar. Atualmente, manter a auto-suficiência de petróleo é o maior desafio da indústria petrolífera brasileira.
Nesse contexto, a Área de Concentração de Petróleo e Gás envolve diferentes temas englobados nas seguintes linhas de pesquisa: Estruturas e Sistemas Offshore; Integridade Estrutural; Sistemas Petrolíferos; Sensoriamento Remoto por Radar orientado à Indústria do Petróleo; e Migração e Imageamento na Geofísica do Petróleo e Gás. Muitas dessas linhas de pesquisa estão relacionadas a Áreas Interdisciplinares implementadas pela COPPE.
As atividades relacionadas à linha de Estruturas e Sistemas Offshore tratam do desenvolvimento e aplicação de técnicas para a análise e projeto de sistemas estruturais complexos para exploração e produção em águas rasas e profundas.
Consideram-se sistemas estruturais fixos, rígidos ou complacentes; sistemas flutuantes ancorados, tais como plataformas semi-submersíveis ou unidades baseadas em navios; sistemas de risers e dutos. O projeto de tais sistemas exige conhecimentos mais aprofundados em diversos tópicos, tais como: análise estrutural, técnicas computacionais, hidrodinâmica, oceanografia, geotecnia, fundações, materiais, estatística, probabilidade, confiabilidade, análise espectral, tratamento, de sinais e otimização.
As atividades relacionadas à Integridade Estrutural visam à formação de recursos humanos qualificados para tratar de problemas de engenharia relacionados à segurança e integridade física de estruturas e equipamentos utilizados nas diferentes instalações físicas da indústria petrolífera. São abordados assuntos como: propriedades e caracterização de materiais, análise de tensões em estruturas marítimas e terrestres, fadiga e mecânica da fratura, ensaios não-destrutivos e inspeção baseada em confiabilidade.
Nas atividades relacionadas a Sistemas Petrolíferos, efetuam-se pesquisas indispensáveis ao processo exploratório de bacias sedimentares. O foco está na formação de profissionais capazes de analisar essas bacias, estimar potenciais, configurar oportunidades exploratórias, planejar e executar projetos de exploração. Esta linha também envolve o desenvolvimento e aplicação de simuladores numéricos voltados aos processos de recuperação secundária e terciária em reservatórios de petróleo; estabilidade de poços horizontais ou com alta inclinação; modelagem bi e tridimensional de bacias sedimentares.
As atividades relacionadas a Sensoriamento Remoto por Radar são focadas em promover a detecção de exsudações de óleo em regiões oceânicas, indicativas da presença de sistemas petrolíferos ativos, assim como estabelecer sua contextualização tectônica, ambiental e de repetitividade no tempo. Tal atividade é fundamental como condição de contorno à modelagem computacional de processos de geração e migração de óleo, agregando valor a projetos da Indústria Petrolífera desenvolvidos em fronteiras exploratórias.
As atividades relacionadas a migração e imageamento na geofísica do petróleo e gás tratam do desenvolvimento de ferramentas essenciais para obter informações da subsuperfície, em termos de imagens confiáveis, reduzindo assim o risco exploratório. Neste contexto, os métodos geofísicos, em especial o método sísmico, são de fundamental importância. A pesquisa em métodos sísmicos na COPPE-UFRJ iniciou-se com a aplicação em migração dos métodos e algoritmos de modelagem sísmica desenvolvidos no PEC nos últimos 35 anos, utilizando o MDF, o MEF e equações integrais (MEC e equações de Kirchhoff). Mais recentemente, incluem-se também técnicas de tomografia e problemas inversos.
As atividades relacionadas aos concretos e refratários dizem respeito ao desenvolvimento e à análise experimental e numérica em micro, meso e macro escala, dos concretos refratários utilizados nas unidades de refino e das pastas para cimentação de poços de petróleo. Os problemas abordados correspondem a fenômenos termo-químico-mecânicos para altas temperaturas e pressões próximas da atmosférica, caso dos concretos refratários, e de temperaturas médias com altas pressões para o caso das pastas para cimentação de poços. Ensaios nas escalas micro, meso e macroscópica são realizados de forma a permitir que procedimentos de análise multi-escala, homogeneizados dentro do quadro teórico da micro-mecânica, sejam validados pelos resultados experimentais. Os equipamentos existentes no Laboratório de Estruturas e Materiais da COPPE/UFRJ permitem a determinação das propriedades termo-químico-mecânicas e a modelagem mecânica e computacional de alto desempenho dos concretos e refratários para a indústria do petróleo.
Linhas de pesquisa
Estruturas e Sistemas Offshore
As atividades relacionadas à linha de Estruturas e Sistemas Offshore tratam do desenvolvimento e aplicação de técnicas para a análise e projeto de sistemas estruturais complexos para exploração e produção em águas rasas e profundas. Consideram-se sistemas estruturais fixos, rígidos ou complacentes; sistemas flutuantes ancorados, tais como plataformas semi-submersíveis ou unidades baseadas em navios; sistemas de risers e dutos. O projeto de tais sistemas exige conhecimentos mais aprofundados em diversos tópicos, tais como: análise estrutural, técnicas computacionais, hidrodinâmica, oceanografia, geotecnia, fundações, materiais, estatística, probabilidade, confiabilidade, análise espectral, tratamento, de sinais e otimização.
Integridade Estrutural aplicada à indústria do petróleo e gás
As atividades relacionadas à Integridade Estrutural nas instalações da indústria do petróleo e gás visam à formação de recursos humanos qualificados para tratar de problemas de engenharia relacionados à segurança e integridade física de estruturas e equipamentos utilizados nas diferentes instalações físicas da indústria petrolífera. São abordados assuntos como: propriedades e caracterização de materiais, análise de tensões em estruturas marítimas e terrestres, fadiga e mecânica da fratura, ensaios não-destrutivos e inspeção baseada em confiabilidade.
Sistemas Petrolíferos
Nas atividades relacionadas a Sistemas Petrolíferos efetuam-se pesquisas relacionadas à investigação quantitativa de processos estruturais e estratigráficos usando a modelagem numérica em duas e três dimensões e na simulação numéricas de processos geológicos. Realiza-se também pesquisa nas áreas de geo-engenharia de reservatórios, engenharia de poços e processo de produção.
Sensoriamento Remoto por Radar orientado à Indústria do Petróleo
As atividades relacionadas a Sensoriamento Remoto por Radar são focadas em promover a detecção de exsudações de óleo em regiões oceânicas, indicativas da presença de sistemas petrolíferos ativos, assim como estabelecer sua contextualização tectônica, ambiental e de repetitividade no tempo. Tal atividade é fundamental como condição de contorno à modelagem computacional de processos de geração e migração de óleo, agregando valor a projetos da Indústria Petrolífera desenvolvidos em fronteiras exploratórias. A pesquisa compreende as seguintes áreas tecnológicas: (i) processamento digital e interpretação de imagens obtidas por radares de abertura sintética (SAR), (ii) geoprocessamento, (iii) banco de dados, (iv) Knowlege Discovery in Databases (KDD), com ênfase em Data Mining.
Migração e imageamento na geofísica do petróleo e gás
As atividades relacionadas a Migração e imageamento na geofísica do petróleo e gás tratam do desenvolvimento de ferramentas essenciais para obter informações da subsuperfície, em termos de imagens confiáveis, reduzindo assim o risco exploratório. Neste contexto, os métodos geofísicos, em especial o método sísmico, são de fundamental importância. A pesquisa em métodos sísmicos na COPPE-UFRJ iniciou-se com a aplicação em migração dos métodos e algoritmos de modelagem sísmica desenvolvidos no PEC nos últimos 35 anos, utilizando o MDF, o MEF e equações integrais (MEC e equações de Kirchhoff). Mais recentemente, incluem-se também técnicas de tomografia e problemas inversos.
Concretos e refratários para a indústria do petróleo
Esta linha de pesquisa compreende: (i) a dosagem científica de pastas para cimentação de poços; (ii) o desenvolvimento e a caracterização de pastas especiais contendo polímeros, reforços fibrosos, nanopartículas e materiais cimentíceos de baixa emissão de CO2; (iv) o estudo de pastas especiais para utilização em zonas de sal e de injeção de vapor; (v) a análise numérica de tensões na bainha de cimentação; (vi) o desenvolvimento e a caracterização a altas temperaturas dos concretos refratários; (vii) o uso de fibras em concretos refratários de alto desempenho; (viii) a modelagem mecânica e numérica dos revestimentos refratários em unidades de refino; (ix) o estudo da durabilidade dos refratários à ação do coque; (x) o estudo da durabilidade dos concretos à ação de CO2 e de H2S.