Análise do pré-sal brasileiro quanto ao retorno energético sobre o investimento e as emissões de

156 Pages·2015·2.83 MB·Portuguese

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
INSTITUTO DE ENERGIA E AMBIENTE
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENERGIA

CALVIN STEFAN IOST

ANÁLISE DO PRÉ-SAL BRASILEIRO QUANTO AO
RETORNO ENERGÉTICO SOBRE O INVESTIMENTO E AS
EMISSÕES DE GASES DE EFEITO ESTUFA

SÃO PAULO
2015
CALVIN STEFAN IOST

ANÁLISE DO PRÉ-SAL BRASILEIRO QUANTO AO RETORNO
ENERGÉTICO SOBRE O INVESTIMENTO E AS EMISSÕES DE GASES DE
EFEITO ESTUFA

Dissertação apresentada ao Programa de
Pós-Graduação em Energia do Instituto de
Energia e Ambiente da Universidade de
São Paulo para a obtenção do título de
Mestre em Ciências.

Orientador: Profa. Dra. Patricia Helena
Lara dos Santos Matai

Versão Corrigida
(versão original disponível na Biblioteca da Unidade que aloja o Programa
e na Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP)

SÃO PAULO
2015
AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE
TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA
FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE.

FICHA CATALOGRÁFICA

Iost, Calvin
Análise do pré-sal brasileiro quanto ao retorno energético sobre o
investimento e as emissões de gases de efeito estufa. Calvin Stefan Iost;
orientadora Patricia Helena Lara dos Santos Matai. – São Paulo, 2015.
156 f.: il.; 30 cm.
Dissertação (Mestrado em Ciências) – Programa de Pós-Graduação em
Energia – Instituto de Energia e Ambiente da Universidade de São Paulo.
1. Petróleo 2. Gás Natural 3. Pré-Sal 4. Energia 5. Efeito Estufa
I. Título
FOLHA DE APROVAÇÃO
AGRADECIMENTOS
À Talita pela dedicação.
À minha mãe Tania pelo amor.
À minha avó Zilda pelo zelo.
Ao meu pai Itamar pela reflexão.
Ao meu avô Oziel pelo exemplo.
À professora Patrícia pela educação.
Aos companheiros de trabalho Adriana, Braulio, Clayton, Fernanda e Flávia pela
motivação.
Aos amigos Adriane, Airton, Camila, Carol, Danielly, Eduardo, Enzo, Felipe,
João Wagner, Jonatas, Jorge, Juliane, Lucas, Marcelo, Marcos, Mirella, Paulo Roberto,
Pedro, Sarah, Thayse, Túlio e Willians pelas recordações.

Separadamente, cada um me fez ser uma pessoa melhor, em conjunto, me
tornaram uma pessoa realizada.
“Energia e persistência conquistam todas as coisas”.
Benjamin Franklin (1706 - 1790)
Resumo
IOST, Calvin Stefan. Análise do pré-sal brasileiro quanto ao retorno
energético sobre o investimento e as emissões de gases de efeito estufa. 2015. 156 f.
Dissertação (Mestrado em Ciências) – Programa de Pós–Graduação em Energia da
Universidade de São Paulo, São Paulo, 2015.

Devido à importância do petróleo e gás natural para a matriz energética mundial,
às oportunidades referentes à produção energia pelo pré-sal e ao potencial destas
atividades produtivas causarem degradação ambiental, este trabalho visa analisar o pré-
sal durante sua fase de produção em termos de seu retorno energético sobre o
investimento (EROI) e emissões de gases de efeito estufa (GEE). O EROI é definido
como sendo o quociente entre a quantidade de energia gerada e a quantidade dispendida
em um processo específico de produção de energia. As atuais preocupações com as
emissões de GEE ocorrem devido ao aumento da temperatura global impulsionada pelo
avanço da concentração do CO na atmosfera. Definiu-se a abrangência, o modelo
2
matemático, as premissas e as variáveis através do uso de cenários. Com uso de dados
de energia produzida, energia dispendida e fatores de conversão considerando as
condições de produção de petróleo e gás natural do pré-sal foi possível analisar o
modelo através da comparação entre o EROI obtido para o pré-sal frente ao EROI de
outros insumos energéticos e da obtenção da influência do pré-sal na meta brasileira de
redução de gases de efeito estufa. Considerando o cenário tendencial de produção e
dispêndio energético, o pré-sal apresentará em sua fase de produção de petróleo e gás
natural um EROI médio (20,2) favorável em comparação com o EROI médio do
petróleo e gás natural produzido nos EUA (14,5), entretanto menos favorável que o
EROI do petróleo e gás natural importado pelos EUA (23,5). Se o Brasil cumprir sua
meta de redução de emissões de GEE para o ano de 2020, atingindo o patamar de 1.977
MtCO e, o pré-sal contribuirá com 29,6%, ou 585,25 MtCO e, das emissões de GEE.
2 2
Frente ao exposto, as informações geradas por esta dissertação podem contribuir para o
entendimento das incertezas qualitativas e da influência quantitativa das produções do
pré-sal frente aos compromissos firmados internacionalmente.
Palavras Chave: Petróleo. Gás Natural. Pré-Sal. Energia. Efeito Estufa.
Abstract
IOST, Calvin Stefan. Analysis of the Brazilian pre-salt regarding its Energy
Return on Investment and emissions of greenhouse gases. 2015. 156 f. Master’s
Dissertation – Graduate Program on Energy, Universidade de São Paulo, São Paulo,
2015.

Due to the importance of oil and gas to world energy matrix, opportunities
related to energy production by the pre-salt and the potential of these productive
activities to cause environmental degradation, this dissertation aims to analyze
production phase of Brazilian pre-salt in terms of its energy return on investment
(EROI) and greenhouse gases emissions (GHG). The EROI can be defined as the
quotient between the amount of energy generated and the amount expended in a specific
process of energy production. Current concerns about GHG emissions occur due to the
rise of global temperatures driven by further concentration of the CO in the
2
atmosphere. Scenarios were used to define the scope, the mathematical model, the
assumptions and variables. Using data involving the energy produced, the energy
expended and the conversion factor considering pre-salt oil and natural gas production
conditions, it was possible to analyze the model by comparing EROI obtained for the
pre-salt in relation to EROI obtained from other energy inputs and verify the influence
of the pre-salt in Brazil's goal of reducing greenhouse gases. Considering the trend
scenario of production and energy expenditure, the pre-salt will present in its oil and
natural gas production phase a favorable EROI average (20.2) compared to the average
EROI of oil and natural gas produced in the United States (14.5); however, less
favorable than the EROI of oil and natural gas imported by the USA (23.5). If Brazil
meets its goal of reducing GHG emissions for the year 2020, achieving the level of
1,977 MtCO e, the pre-salt will contribute with 29.6%, or 585.25 MtCO e of GHGs
2 2
emissions. Based on this, the information generated by this dissertation can contribute to
the understanding of qualitative uncertainties and quantitative influence of pre-salt
production compared to the international commitments established by Brazil.
Keywords: Oil. Natural gas. Pre-Salt. Energy. Greenhouse effect.
LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Oferta de energia primária por fonte para 2012. ......................................... 24
Figura 2 – Consumo final energético por fonte, para os derivados de petróleo. .......... 25
Figura 3 – Classificação dos hidrocarbonetos. ............................................................ 29
Figura 4 – Macrofluxo dos processos da indústria de petróleo e gás natural. ............. 32
Figura 5 - Exemplo de um comportamento previsto da curva de produção de gás
(linhas) e petróleo (barras) das plataformas de produção denominadas P55 e P62,
localizadas no campo de Roncador na bacia de Santos. ............................................ 34
Figura 6 – Tendência de produção de petróleo mundial por região. ............................ 36
Figura 7 - Distribuição geográfica dos campos offshore de petróleo e gás natural. ..... 37
Figura 8- Bacia de Santos e Campos em destaque, dentre as bacias sedimentares
brasileiras. .................................................................................................................. 38
Figura 9 - Polígono do Pré-Sal. ................................................................................... 40
Figura 10 - Consumo mundial de energia ao longo da cadeia de produção de petróleo
e gás para o ano de 2004. .......................................................................................... 42
Figura 11- Estrutura da abrangência do EROI. ........................................................... 46
Figura 12- Exemplo de EROI em função da produção acumulada, evidenciando as
componentes tecnológica e de depleção física. .......................................................... 47
Figura 13- Exemplo de FPSO, Cidade de Ilhabela. ..................................................... 53
Figura 14 – Evolução temporal da intensidade de queima de gás natural em tocha,
expressa em tonelada de gás queimado por 1000 toneladas de hidrocarboneto
produzido. ................................................................................................................... 55
Figura 15 – Distribuição da queima de gás natural em tocha em 2012, expressa em
tonelada de gás queimado por 1000 toneladas de hidrocarboneto produzido. ............ 56
Figura 16 - Movimentação de gás natural no Brasil das atividades de produção. ....... 56
Figura 17 – Informações geográficas do BDEP Web Maps apresentadas no Terraview
4.1.0. .......................................................................................................................... 80
Figura 18 – Resultado do uso da ferramenta de geoprocessamento “Interseção” entre
os poços e campos de produção e o polígono do pré-sal. .......................................... 80
Figura 19 – Diagrama simplificado da movimentação dos insumos energéticos e
emissões de CO em uma unidade produtiva de petróleo e gás natural. .................... 84
2
Figura 20 – Produção realizada e prevista de petróleo e gás natural no pré-sal. ...... 102
Figura 21 – Movimentação de gás natural. ............................................................... 103
Figura 22 – Evolução da razão gás-óleo do pré-sal. ................................................. 104
Figura 23 – Energia Produzida no Pré-Sal (TJ). ........................................................ 105
Figura 24 – Energia Dispendida no Pré-Sal (TJ). ...................................................... 106
Figura 25 – Energia produzida pelo pré-sal considerando os cenários tendencial,
otimista e pessimista. ................................................................................................ 109
Figura 26 – Energia dispendida pelo pré-sal considerando os cenários tendencial,
otimista e pessimista. ................................................................................................ 110
Figura 27 – Relação do poder calorífico inferior frente ao teor de CO na corrente
2
normalizada do gás natural padrão. .......................................................................... 112
Figura 28 – Evolução do EROI do pré-sal. ................................................................ 113
Figura 29 – Comparação do EROI do pré-sal frente ao EROI de outros insumos
energéticos. .............................................................................................................. 114
Figura 30 – Emissões de GEE do pré-sal em seu cenário tendencial frente à emissão
brasileira prevista para 2020 e a meta de redução de 38,9% (1.259 MtCO e). ......... 117
2
Figura 31 – Emissões do pré-sal em seu cenário tendencial evidenciando as diferentes
atividades. ................................................................................................................ 118
Figura 32 – Proporção das emissões referentes ao pré-sal no ano de 2020. ............ 119
Figura 33 – Emissões de CO pelo pré-sal considerando os cenários tendencial,
2
otimista e pessimista. ................................................................................................ 119
Figura 34 – Conteúdo de carbono para combustíveis fósseis. .................................. 120
Figura 35 – Diagrama com a distribuição temporal da operação dos poços do pré-sal.
................................................................................................................................. 139