No campo de Castilla, uma área operada pela Ecopetrol na Colômbia, a injeção de nanopartículas reduziu a viscosidade do petróleo pesado e viabilizou o aumento de 100 barris na produção diária. Como no filme Viagem Insólita – em que um piloto viaja, miniaturizado, pelo corpo de outra pessoa – partículas do tamanho de um átomo, injetadas no reservatório, têm o poder de alterar a interação rocha-fluido ou melhorar o sinal geofísico. Algumas das pesquisas desenvolvidas ao redor do mundo já demonstraram que a nanotecnologia será uma ferramenta importante para aumentar a eficiência de recuperação de petróleo, especificamente em campos maduros. Os próximos três ou quatro anos serão decisivos para a sua aplicação se mostrar viável em escala comercial.

Várias operadoras têm agendado testes em escala de campo das tecnologias já validadas em laboratório – um gargalo para o scale-up dos testes de laboratório é a disponibilização destes nanomateriais em quantidade compatível com estes novos testes. Na avaliação do Gerente Executivo do Centro de Pesquisas da Petrobras, André Cordeiro, até o final da década será possível ver operações envolvendo nanotecnologia em vários campos de petróleo. “Considerando os resultados já encontrados em escala laboratorial e os esforços para a disponibilização dos materiais em grande escala, a perspectiva para o uso da nanotecnologia é de que ela seja largamente utilizada pela indústria. Já há relatos na literatura de operações feitas em campos terrestres para objetivos específicos associados ao aumento do fator de recuperação destes reservatórios”.

Uma linha de pesquisa da Petrobras busca aumentar o fator de recuperação com a aplicação de nanopartículas, tanto pela melhoria da caracterização dos reservatórios através de métodos geofísicos, como pela mudança das interações rocha-fluido que possibilitem uma maior produção do petróleo – essa linha, que combina pesquisas realizadas no Cenpes com trabalhos de outros institutos de P&D no Brasil, já levaram ao pedido de duas patentes relacionadas ao desenvolvimento de nanomateriais para o aumento do fator de recuperação em reservatórios.

O professor Fernando Gallembeck, diretor do Laboratório Nacional de Nanotecnologia - LNNano – um dos parceiros da Petrobras – lembra que a recuperação avançada de petróleo usando nanosistemas auto-ordenados (micro e nanoemulsões) vem sendo estudada desde a década de 70 e já está em uso. “O problema é que diferentes reservatórios podem exigir soluções específicas. Outro caso, completamente diferente, é o dos revestimentos de válvulas e outros equipamentos com filmes de carbono dotados de excepcional resistência à corrosão e com baixíssimo atrito. Isso é fornecido comercialmente, hoje. Por outro lado, os chamados ‘resbots’, nanopartículas engenheiradas para informarem sobre o estado do reservatório, tiveram sua prova de conceito”, conta Gallembeck.

No mundo, a maior iniciativa de pesquisa em nanotecnologia reúne BG, BP, Petrobras, Repsol, Schlumberger, Shell, Statoil e Total no Advanced Energy Consortium, da Universidade do Texas. Na lista de pesquisas estão projetos envolvendo nanotraçadores inteligentes que melhoram o retorno do sinal do equipamento geofísico, nanosensores que exibem uma mudança de estado quando expostos à determinadas condições, e sensores microfabricados que podem incluir componentes eletrônicos, energia e memória.

A IBM tem uma linha de pesquisa extremamente ambiciosa: a adesão de óleo à rocha e os mecanismos de separação, usando sofisticados métodos de modelagem molecular das tensões superficiais entre óleo e água – para entender o efeito das nanopartículas, é necessário compreender a interação da superfície com líquidos e sólidos em escala molecular, e para estudar nanossuperfícies, são utilizados experimentos e simulações de dinâmica molecular antes de testar as aplicações.

“Para fazer um verdadeiro progresso, precisamos entender os fundamentos: o que são as forças moleculares que mantêm o óleo no local e que pode ser feito por meio de aditivos para fluidos deslocarem e produzirem o petróleo. Este é o lugar onde a nanotecnologia vai causar um impacto. Há muitos grupos ao redor do mundo estudando modelagem de interações moleculares, mas há menos grupos que combinam modelagem molecular com nanotécnicas experimentais. As complexidades de reservatórios tornam improvável que soluções serão encontradas nos próximos anos”, explica o gerente Industrial de Technology and Science do IBM Research no Brasil, Claudius Feger.


Maior eficiência

A nanotecnologia traz uma perspectiva de aumentar a eficiência dos produtos químicos utilizados para aumento do fator de recuperação – nesse caso, aumentar a eficiência significa reduzir as quantidades necessárias dos produtos químicos e, consequentemente, reduzir as despesas com estes produtos e com a logística de armazenamento e transporte. “A grande vantagem está na maior eficiência dos nanomateriais quando comparados a produtos convencionais. É possível também controlar a ação destes materiais com relação ao tempo, temperatura e outras propriedades e com isso minimizar a perda ou consumo dos produtos antes da localização devida no reservatório”, destaca André Cordeiro.

Desenvolver uma abordagem nanotecnológica para o estudo dos processos de reservatórios fornecerá um caminho para acelerar o tempo necessário em laboratórios para despontar uma mistura correta de materiais para recuperação avançada. Isso pode promover uma economia significativa – algo calculado em milhões de dólares. “Estes materiais vão custar dinheiro, mas permitirão produzir mais petróleo nos lugares que já sabemos conter óleo. Isso permitirá estender o fornecimento de petróleo para as necessidades de energia do mundo – e obviamente mais petróleo significa mais lucros do petróleo. Os desafios são enormes e envolvem desde identificar os melhores agentes e misturas para cada tipo de rocha e óleo, a problemas de logística, como o fornecimento de grandes volumes do material identificado para o reservatório, e questões ambientais, como a remoção de nanopartículas da água ou do óleo produzido, para mencionar alguns. Para ter certeza, a nanotecnologia vai desempenhar um papel muito importante para a indústria de petróleo e gás, mas pode levar algum tempo para ver o impacto total”, finaliza Feger.

Flávio Bosco