Segundo a Petrobrás a produção de petróleo e gás natural no Brasil aumentou de 2,323 milhões de barris de óleo equivalente por dia (boed) em abril de 2013 para 2,410 milhões de boed em abril de 2014. As concessões do pré-sal em que empresa opera em parceria e projetos conjuntos foram um dos grandes responsáveis por esse crescimento produtivo e o desenvolvimento do conhecimento tecnológico foi fundamental para o alcance desses números.
Hoje a Petrobrás conta com 134 plataformas de produção (sendo 77 fixas e 57 flutuantes) e 15 refinarias. E, em todo esse processo produtivo, são necessárias tecnologias de ponta onde a filtragem desempenha papel crítico. 

Etapas da produção de óleo e gás
O petróleo possui caráter oleoso constituído basicamente por hidrocarbonetos, mas com traços de enxofre, nitrogênio, oxigênio e metais. "Ele é formado em bacias sedimentares presentes na crosta terrestre a partir da decomposição de animais e vegetais marinhos por microrganismos durante milhares de anos. Este material orgânico sob a ação de temperatura e pressão elevadas dá origem ao composto oleoso, inflamável e de coloração variando entre o negro e o castanho escuro. Quando a maior parte de partículas é pequena apresenta-se no estado gasoso, mas quando são maiores está no estado líquido", conta Egberto Amado Pereira Alves, engenheiro sênior da KTY Engenharia. 
As principais etapas na obtenção de petróleo e gás são exploração, produção, transporte, refino e distribuição. Estas fases estão divididas em dois grandes grupos, conforme explica Paulo Roberto Antunes, responsável pelo desenvolvimento de aplicações da Masterplan Projetos Técnicos Ltda. "No bloco Upstream estão as atividades de exploração e produção, a famosa sigla E&P encontrada na divisão orgânica da maioria das empresas de petróleo. Já no Downstream estão o transporte, refino e distribuição", diz.
Na exploração estão reunidas três fases inter-relacionadas: a prospecção, a perfuração e a avaliação e delimitação. "Na prospecção há realização de estudos preliminares com a finalidade de identificar as reservas de petróleo; na perfuração há a confirmação da existência das reservas encontradas na fase anterior enquanto que na avaliação e delimitação verifica-se a atratividade comercial delas", explica Paulo Roberto. "A equipe envolvida na exploração é multidisciplinar composta por sismólogos, geógrafos e geofísicos e os estudos realizados são de fundamental importância na viabilidade econômica dos projetos", complementa Egberto Alves.
A etapa seguinte de produção inicia-se com a preparação dos poços e execução das colunas envolvendo uma série de equipamentos e procedimentos que irão garantir a integridade, o escoamento do petróleo, a segurança e o controle dos poços alinhados até as unidades de produção na superfície. Estas unidades podem ser terrestres, quando a extração for em terra (onshore) ou marítima quando a extração for oceânica (offshore). "Vale lembrar que na produção de petróleo do Brasil, aproximadamente 14% são de reservatórios localizados em terra. As unidades de produção irão separar a água, o óleo e o gás, tratando-os para estocagem e transporte até as refinarias", destaca Paulo Roberto.
Durante o transporte, o petróleo e gás são conduzidos até as refinarias através de dutos, navios e outros meios dependendo da localização e condições das unidades de produção. "A etapa de transporte é necessária porque os campos petrolíferos normalmente não estão próximos aos locais onde estão instaladas as refinarias", explica Egberto Alves.
No refino, o petróleo bruto que é previamente tratado nas unidades de produção é separado em diversos componentes dando origem aos produtos finais. Esta etapa é normalmente feita através da destilação fracionada. "Diversos derivados do petróleo, tais como gasolina, gás liquefeito de petróleo, querosene, óleos lubrificantes e combustíveis, nafta, entre outros podem ser obtidos a partir do óleo no processo de refino em refinaria. Já o gás natural é processado em unidades de processamento do gás natural - UPGN - a partir do gás úmido e do gás não associado", detalha Egberto Alves.
Finalmente, a distribuição corresponde a fase em que se faz chegar aos clientes os produtos das refinarias, demandando terminais e bases de armazenamento e distribuição que os recebem através de dutos, navios, caminhões-tanque, vagões-tanques e balsas conforme a necessidade de cada caso. "Cada uma dessas etapas da produção de óleo e gás requer emprego de alta tecnologia e complexidade, constituindo uma cadeia de produção totalmente interdependente e em que todos os elos são importantes para o resultado final", ressalta Paulo Roberto.



Importância dos sistemas filtrantes na cadeia produtiva de óleo e gás
Os filtros estão presentes em cada uma das etapas do processo produtivo e incluem equipamentos de vários tipos, tais como filtros cestos, coalescentes, de ar, entre outros. "Os filtros cestos, ou strainers, por exemplo, sejam eles simples, duplos, automáticos ou não, estão a frente de qualquer processo de bombeamento e recebimento de produtos brutos e tem a finalidade de remover partículas sólidas geralmente grandes para proteger os equipamentos, bombas, instrumentos, tubulações, etc. Os filtros coalescentes e de remoção de partículas são usados para filtração de óleo hidráulico e protegem os equipamentos pneumáticos. Podem estar montados em complexos sistemas quando os requerimentos de filtração exigidos são rígidos, como no caso da filtração do óleo hidráulico dos veículos submarinos operados remotamente ou "ROV" (Remotely operated underwater vehicle) que são responsáveis por inúmeras operações submarinas que seriam impossíveis de serem realizadas pelo homem. Já os filtros de ar desde os mais grossos até aos absolutos são empregados na filtração protegendo os sistemas de ar condicionado, salas de painéis eletrônicos, compressores e turbinas. A etapa de prospecção dos programas digitais de alta performance não poderiam ser eficientes sem a presença desses filtros. Na verdade, só podemos sobreviver em um mundo filtrado, seja por sistemas de filtração natural ou industrializado", ressalta Paulo Roberto.
Em cada uma das fases os filtros são necessários. Na operação de perfuração são usados fluidos ou lama de perfuração que desempenham funções como remoção dos detritos, resfriamento e limpeza da broca, estabilidade das paredes do poço evitando o seu desmoronamento, formação de uma camada pouco espessa e de baixa permeabilidade (reboco) nas paredes do poço, entre outras. "Para atingir os seus objetivos, os fluidos de perfuração devem apresentar características reológicas e de filtração adequadas. Filtros bags ou de cartuchos podem ser usados para alcançar este efeito. Além disso, na sua recuperação, isto é quando a lama retorna é necessário retirar todos os contaminantes que foram agregados a ela, tais com cascalho e areia e filtros cestos, prensa e separadores centrífugos também poderão ser utilizados", ressalta Paulo Roberto.
Depois de determinar a viabilidade econômica e técnica de um novo poço, ele deve ser preparado para a produção em uma etapa conhecida como "completação". Neste processo, o poço é encamisado e cimentado, e em seguida, perfurações horizontais são feitas para permitir o escoamento de gás e óleo na direção do poço. Diversos líquidos de alta viscosidade, chamados fluidos de completação, são utilizados para abrir canais de escoamento por fraturamento ou acidificação e limpar o poço mantendo o conteúdo de sólidos em níveis compatíveis com a formação. Durante a produção, os poros da formação são progressivamente bloqueados por partículas sólidas causando gradativa queda de produção até um ponto em que é necessário realizar uma operação de recuperação do poço por meio da injeção de fluidos de retrabalho (workover). "É de vital importância que ambos os tipos de fluidos injetados – completação e retrabalho – estejam isentos de partículas que possam obstruir a formação, razão pela qual devem ser previamente filtrados. Nesta etapa são utilizados filtros prensa e filtro de cartuchos ou bags nominais e absolutos", complementa Paulo Roberto.
Já na etapa de produção, nas unidades de superfície, o petróleo recebido dos poços é encaminhado para a separação de água, óleo e gás e, durante este processo, pode haver contaminação do petróleo pela areia (que pode estar presente em grandes quantidades dependendo do estado de cada poço). Isto afeta não só as interfaces de separação pela diminuição do volume do vaso separador com redução do tempo de residência, mas também causa danos aos equipamentos subsequentes na linha, sendo muitas vezes necessário interromper a produção para a limpeza do vaso separador. "Para resolver situações como estas são utilizados filtros separadores centrífugos instalados em paralelo aos vasos de produção (sistema side stream) que permitem a contínua remoção da areia sem a necessidade de parada do processo", detalha Paulo Roberto.
O óleo separado neste estágio é encaminhado para o tratador que tem a finalidade de enquadrar o seu teor de água, sedimentos e salinidade e, então, segue para o separador atmosférico que é o último estágio de estabilização. A partir daí o óleo seguirá para estação de bombeamento para sua exportação. "Algumas unidades têm nesta estação uma bateria de filtros bags ou cartuchos que garante a isenção de sólidos indesejáveis antes da sua exportação", complementa Paulo.
A outra fase obtida pelo separador de produção é o gás que é então direcionado para o vaso chamado de "safety gas" para a retirada de líquidos antes de chegar ao compressor que irá resfriá-lo, enviando-o para a desidratação na torre de TEG. Esta torre utiliza o trieilenoglicol (TEG) com fluido de absorção de água deixando o gás isento de líquido pronto para exportação ou para a utilização como gás lifit.
A terceira fase no separador de produção é a água que ainda traz em sua composição certo teor de óleo. Esta operação fica a cargo dos hidrociclones que são equipamentos com orifícios muito pequenos que podem ser obstruídos ou danificados na presença de sólidos que ainda estariam em suspensão nesta água. "Para promover a proteção dos equipamentos, algumas unidades adotam antes dos hidrociclones, filtros tipo cartuchos. A água produzida já quase isenta de óleo é então encaminhada para o flotador para enquadrar a água aos parâmetros necessários para descarte ou rejeição", diz Paulo.
As plataformas marítimas também captam água do mar para injeção e ela passa por filtros de cartuchos para remoção de partículas superiores a 80 µm. Parte dela é então direcionada para torre desaerador para remoção de oxigênio e em seguida passa por outra bateria de filtros de cartuchos absolutos para remoção de partículas superiores a 5 µm. Após esta etapa a água de injeção é enviada para unidade de remoção de sulfato sendo então encaminhada para as bombas de injeção. O restante da água captada é utilizada para resfriamento de equipamentos, geração de hipoclorito e água potável que são tratadas por filtros de cartucho, membranas para remoção de sal e outros tratamento garantindo sua utilização para o consumo humano.  A água de injeção de unidades terrestres é captada de outras fontes tais como poços artesianos, rios e lagos e necessitam pré-tratamento com filtros separadores centrífugos, filtros de areia e carvão.
Já a etapa de refino demanda grande quantidade de sistemas de filtração principalmente para o enquadramento dos produtos finais aos seus requerimentos de utilização. Para cada produto uma tecnologia de filtração é utilizada levando em consideração o melhor custo benefício para cada aplicação.
Por fim, na etapa de distribuição, os terminais e bases recebem os produtos a serem armazenados e distribuídos praticamente já enquadrados nas especificações finais de uso sendo utilizados sistemas de filtração especiais para reenquadramento de produtos somente quando solicitados pelos clientes finais ou em casos especiais como o querosene de aviação que passa por sistemas de filtros de cartuchos de partículas e coalescentes tanto no recebimento quanto no carregamento para o cliente. "Geralmente o polimento final e a adequação dos produtos fornecidos ficam a cargo do próprio cliente conforme sua necessidade. Como exemplo, temos a filtração de óleo diesel e gasolina nos próprios postos de abastecimento", ressalta Paulo Roberto.

Pontos críticos nos sistemas de filtragem de óleo e gás
A indústria brasileira de petróleo está hoje entre as mais desenvolvidas do mundo e as maiores exigências estão nos cumprimentos das normas e requerimentos solicitados. Alguns pontos críticos incluem pressões, espaços mínimos, temperaturas e automações, mas segundo Paulo Roberto os técnicos são altamente qualificados para atender estas exigências. "O nosso corpo técnico está no nível de qualquer país desenvolvido nesta área e somos um dos principais exportadores de tecnologia para este seguimento. No entanto, por vezes, alguns materiais e tecnologias por nós mesmos desenvolvidos ainda não estão ao alcance dos fabricantes nacionais e os altos custos de importação de componentes e matéria primas deixam a indústria nacional sem chance de competir comercialmente com os concorrentes externos", alerta.


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