Construção de inventários de ciclo de vida de operações de tratamento de resíduos de perfuração de poços de petróleo e gás

Abstract

A perfuração de poços de petróleo ocorre por meio de brocas rotativas, gerando fragmentos de rocha que são chamados de cascalhos de perfuração (CP). Eles são trazidos à superfície com o auxílio de fluidos de perfuração que retornam pelo espaço entre a coluna de perfuração e a parede do poço. O fluido utilizado contém compostos químicos que dependem das características do poço, interferindo diretamente na composição dos CP. Dessa forma, é plausível que certos componentes dos fluidos de perfuração de base não aquosa (FPBNA) possuam o potencial de causar impactos no ambiente marinho. Mesmo após o processamento da mistura fluido/cascalho, há a possibilidade de uma parcela do fluido ficar retida no cascalho, inviabilizando seu descarte offshore e demandando o transporte até o tratamento/destinação final offshore ou onshore. A avaliação do ciclo de vida (ACV) pode ser uma alternativa para analisar os potenciais impactos ambientais e possíveis destinações de tratamento para os cascalhos e fluidos de perfuração, seja ela offshore ou onshore. Nesse sentido, este trabalho tem por objetivo fomentar a construção de inventários do ciclo de vida (ICV) para as alternativas de tratamento e disposição final de CP de poços de petróleo e gás, a partir de uma perspectiva da gestão de resíduos de perfuração. A metodologia passa pela i) definição dos tratamentos dos CP; ii) qualificação dos ICV; e iii) estabelecer as rotas tecnológicas pela perspectiva ambiental. A definição das alternativas de tratamento foi feita na revisão bibliográfica com breve descrição de cada tecnologia. A qualificação dos ICV foi realizada pela revisão sistemática nos portais de periódicos Web of Science, Scopus, SpringerLink e Scielo. Também foram realizadas buscas em portais de teses e dissertações (CAPES e BDTD). Ao final desta pesquisa, foi possível complementar as informações dos ICV para diversas tecnologias, incluindo aterro de inertes, aterro industrial, aterro sanitário, coprocessamento, dessorção térmica, incineração, landfarming e reinjeção. O estudo proporcionou i) uma descrição detalhada do inventário de cada alternativa de tratamento e disposição final dos resíduos de perfuração; ii) a identificação das categorias de impacto que revelaram as maiores discrepâncias entre o inventário da ecoinvent e os dados da literatura; iii) uma análise das substâncias específicas vinculadas a essas categorias de impacto. Esta revisão sistemática, realizada para a identificação dos inventários, revelou algumas das limitações de informação no levantamento destes na literatura pela revisão bibliográfica quantitativa e qualitativa. Embora existam muitos estudos sobre as tecnologias de tratamento e destinação final e ACV, poucos se dedicam ao ACV de cascalho de perfuração sobre as tecnologias avaliadas. Além disso, o escopo muitas vezes abrange outras realidades CONFERE COM ORIGINAL, cópia extraída de documento original de acordo com o Art. 5º do Decreto nº 83.936/79. diferentes do Brasil. Dessa forma foram analisados nove inventários de literatura e comparados com sete baseados na ecoinvent. Concluiu-se que a integração de conjuntos de dados entre diferentes inventários é uma tarefa complexa e desafiadora, dada a diversidade de metodologias de construção e considerações específicas de resíduos e tecnologias. Essas conclusões enfatizam a análise de ciclo de vida para tecnologias de tratamento de cascalho de perfuração e ressaltam a importância de escolhas metodológicas robustas na construção de inventários.

Abstract: Drilling of oil wells occurs through rotary drills, which generates rock fragments known as drilling cuttings (DC). These cuttings are brought to the surface aided by drilling fluids that return through the space between the drill collum and the wellbore wall. The fluid used contains chemical compounds that vary according to the well characteristics, directly influencing the composition of DC. Thus, certain components of non-aqueous drilling fluids (NADF) may potentially impact the marine environment. Even after the processing of the fluid/cuttings mixture, there is a possibility that a portion of the fluid remains trapped in the cuttings, making offshore disposal unfeasible and requiring transport to offshore or onshore final treatment/disposal. Life Cycle Assessment (LCA) can be an alternative to analyze potential environmental impacts and possible treatment options for cuttings and drilling fluids, either offshore or onshore. In this regard, this study aims to foster the development of Life Cycle Inventories (LCI) for treatment and final disposal alternatives for oil and gas well DC, from a waste management perspective. The methodology involves i) defining treatments for DC; ii) qualifying LCI; and iii) establishing technological routes from an environmental perspective. The definition of treatment alternatives was made through a literature review with a brief description of each technology. The qualification of LCI was carried out through a systematic review on the Web of Science, Scopus, SpringerLink, and Scielo portals. Searches were also conducted on thesis and dissertation portals (CAPES and BDTD). At the end of this research, it was possible to complement the LCI information for various technologies, including inert landfill, industrial landfill, sanitary landfill, co-processing, thermal desorption, incineration, landfarming, and reinjection. The study provided: i) a detailed description of the inventory of each treatment and final disposal alternative for drilling waste; ii) the identification of impact categories that revealed the greatest discrepancies between the ecoinvent inventory and literature data; iii) an analysis of specific substances linked to these impact categories. This systematic review, conducted to identify inventories, revealed some of the information limitations in the literature survey. Although there are many studies on treatment and disposal technologies and LCA, few focus on LCA of drilling cuttings regarding the evaluated technologies. Additionally, the scope often encompasses other realities different from Brazil. Thus, nine literature inventories were analyzed and compared with seven based on ecoinvent. It was concluded that integrating datasets between different inventories is a complex and challenging task, given the diversity of construction methodologies and specific waste and CONFERE COM ORIGINAL, cópia extraída de documento original de acordo com o Art. 5º do Decreto nº 83.936/79. technology considerations. These findings underscore the importance of LCA for drilling cuttings treatment technologies and highlight the importance of robust methodological choices in inventory construction.