[pt] O constante crescimento na demanda de combustíveis fósseis e as últimas descobertas de petróleo no Brasil têm tornado a modelagem de escoamentos multifásicos em tubulações e equipamentos na indústria do Petróleo numa tarefa crucial. Dentro as configurações possíveis que o escoamento multifásico pode adotar, o regime das golfadas possui uma enorme relevância devido às suas características intermitentes e seus fortes gradientes de pressão produzidos nas tubulações por onde escoa. Neste trabalho, estuda-se numericamente, com o método de volumes finitos, o regime das golfadas, determinando-se o campo de velocidade e pressão, assim como a forma do nariz da bolha de Taylor e a velocidade de translação de uma unidade básica de golfada tridimensional em uma tubulação horizontal. Considerou-se o escoamento isotérmico, e utilizouse o referencial coincidente com a bolha de Taylor. Para modelar o escoamento turbulento utilizou-se o modelo K−E RNG. A interface foi determinada com o modelo VOF (Volume of Fluid). Os resultados das simulações foram comparados com dados experimentais disponíveis, apresentando uma boa concordância. / [en] Pipeline and equipment multiphase flow modeling in oil industry has become a crucial task due to the constant increasing fossil fuel demand and latest oil discovers in Brazil. Among all possible flow configurations that multiphase flow can take, the slug flow regime plays an important role due to its intermittent characteristics and its strong pressure gradients in pipelines, where this flow regime can be found. In the present work, a numerical study of a slug flow is performed, with the finite volume method. The flow and pressure field are determined, as well as, the Taylor bubble nose shape and the translational velocity of a three dimensional single unit slug in a horizontal pipeline. The flow field was considered isothermal and it was employed a coordinate system coincident with the Taylor bubble. To model the turbulent flow, the RNG K−E model was selected. The interface was determined with the Volume of Fluid models (VOF). The results from the simulations were compared with available experimental data, presenting good agreement.

[pt] A produção de petróleo é geralmente acompanhada pela produção de água, que pode estar presente sob forma livre e emulsionada. As emulsões podem ser encontradas em quase todas as fases de produção: nos reservatórios, nos poços produtores, nas facilidades de produção, nos dutos de transporte, no processamento e no armazenamento O sistema de Bombeio Centrifugo Submerso (BCS) é um dos métodos utilizados na indústria para a elevação de petróleo para campos localizados tanto em terra como em mar. Ainda que seja o método de elevação artificial mais apropriado para a produção de petróleo quando há elevada produção de água, a eficiência da bomba é bastante reduzida quando há manuseio de misturas de água e óleo e a formação de emulsões. Este trabalho teve como objetivo o estudo do cisalhamento aos quais os fluidos estão expostos durante a passagem por um estágio de uma Bomba Centrífuga Submersa e seus efeitos no grau de emulsificação da mistura de água e óleo. Foi construído um aparato experimental composto por dois discos, um giratório e um fixo. Ao escoar através destes a mistura de fluidos sofre deformação cisalhante e extensional e seu grau de emulsificação, isto é, tamanho médio e distribuição dos diâmetros de bolhas, é medido a montante e a jusante do dispositivo. / [en] Oil production is usually associated with the production of water, which may be found as a continuous phase or as a dispersed phase, in emulsions. Emulsions may be found in almost all the production stages: in reservoirs, production wells, production facilities, pipelines, in processing and in storage. The Electric Submersible Pump (ESP) is one of the methods employed in the industry to lift oil from fields located on land as well as at sea. Though this is the most appropriate artificial lift method for oil production when a considerable amount of water is produced, a pump’s efficiency is a greatly reduced when mixtures of water and oil are handled and emulsions begin to form. This paper intends to study the shearing imposed to fluids when flowing through a stage in a Electric Submersible Pump, and its effects in the degree of emulsification of the water and oil mixture. An experimental device was assembled consisting in two disks, one that spins and the other fixed. When flowing through them, a mixture of fluids is subjected to shearing and extensional deformation, and its degree of emulsification, i.e.: the average size and the bubble diameter distribution, may be measured upstream and downstream from the device.

[pt] As decisões de cunho operacional tomadas no dia-a-dia das atividades de programação de movimentação de petróleo têm um forte impacto sobre o custo total desta cadeia de suprimentos. O desafio das áreas que tomam estas decisões diárias é elaborar uma programação de movimentação com o menor custo, com um alto nível de confiança e que seja factível para um determinado horizonte de tempo. Neste contexto, a utilização de programação matemática na programação de refinarias, dutos e terminais da cadeia de petróleo e derivados vem atraindo atenção crescente da indústria de petróleo. Este trabalho apresenta uma formulação matemática baseada em Programação Linear Inteira Mista (MILP) para o problema da movimentação de petróleo de um terminal até uma refinaria. No caso estudado, a movimentação acontece através de navios que descarregam seu produto no terminal de São Francisco do Sul, localizado no Estado de Santa Catarina, passando pelo duto OSPAR até chegar a seu destino final – a Refinaria de Araucária (REPAR), localizada no Estado do Paraná. Os principais resultados do modelo são a programação do sequenciamento de qual navio irá atracar no terminal, qual petróleo será descarregado e qual o volume e tipo de petróleo que será bombeado no duto para chegar a refinaria. O objetivo do modelo é minimizar os custos operacionais tomando-se em consideração o atendimento à demanda da refinaria, restrições de capacidade, disponibilidade de petróleo, manutenção dos estoques da refinaria e o bombeio ou não durante o período conhecido como horosazonal. Cenários testados com dados fornecidos pela Petrobras demonstram que através dos resultados do modelo é possível definir se há necessidade de utilizar o duto durante o horário de ponta ou não, garantindo a contratação de energia previamente junto às concessionárias, evitando desta forma o pagamento de multas, reduzindo um custo evitável. A partir dos resultados numéricos, ficou comprovado que o modelo pode gerar uma programação de movimentação de petróleo otimizada, em cenários de uma semana e um mês, ou indicar que não existe programação viável para tal cenário. / [en] The operational decisions of crude oil scheduling activities taken on a daily basis have a strong influence upon the overall supply chain cost. The challenge is to create a crude oil schedule that minimizes the total cost, and at the same time is feasible considering a limited scheduling horizon. The use of mathematical programming for the oil industry has increasingly drawn attention. This study presents a mathematical programming model based on mixed integer linear programming (MILP) for the crude oil scheduling of a system connecting a terminal to a refinery. On the case studied, the transfer occurs through tankers that unload their crude oil on the São Francisco do Sul terminal, located at Santa Catarina state, going through the OSPAR pipeline until it reaches its final destiny – Araucaria refinery (REPAR), located at Paraná state. The main results of the model are the scheduling of ships at the terminal, the scheduling of the pipeline and stocks levels at the terminal and at the refinery. The main goal of this model is to minimize the cost involved in operation, meeting the refinery demand, oil supply, capacity constraints, and the maintenance of refinery crude oil stock levels. This formulation was applied to real scenarios, with time-horizon from a week to a month, and was effectively solved with the proposed solution approach.

[pt] Esta dissertação apresenta uma pesquisa acerca da efetividade do Fundo Social do Pré-Sal como instrumento de tradução do desenvolvimento econômico, representado pelas receitas advindas da exploração de petróleo e gás na citada região, em desenvolvimento humano – alavancando o direcionamento da parte das receitas destinadas à União obrigatoriamente para os setores de Educação e Saúde. A descoberta do Pré-Sal em 2008 gerou grandes expectativas quanto ao novo potencial de produção petrolífera do Brasil e o impacto que isto poderia trazer ao desenvolvimento econômico ao país. Em 2010, com base na experiência internacional, em especial Noruega e países Árabes, o Brasil criou um Fundo Soberano dedicado a assegurar não só que o país não se tornasse dependente do petróleo - usando esta riqueza para diversificar investimentos - mas também para assegurar que estes recursos fossem utilizados na evolução social do país. Em 2020, após crises econômicas nacionais, globais e da própria indústria de Petróleo mundial, todas intrinsecamente relacionadas, vemos que o Fundo Social representa um enorme potencial não realizado de benefício à sociedade brasileira. Através de uma extensa investigação multidisciplinar, foi possível descobrir que o Fundo Social do Pré-Sal está funcionando no aspecto arrecadatório, inclusive, com expressiva arrecadação no período entre 2012 e 2018 frente às citadas crises e drástica redução do preço do barril de petróleo. Entretanto, o Fundo ainda não está operacional, com os recursos arrecadados parados na conta única do Tesouro Nacional – prejudicando estados e municípios, que poderiam alavancar tais receitas como investimento em Educação e Saúde. / [en] The Oil and Gas industry has been one of the engines driving economic growth globally. From the first uses of oil as both medicine and fuel for lightning up to becoming one of the main sources of power worldwide, this industry has promoted drastic increases of income to nations, states and cities that found themselves lucky enough to have reservoirs below their surfaces. Surely, due to extreme technical complexities related to exploring and producing hydrocarbons (i.e. Oil and Gas), the governments of these very often relied on private companies support, hence, sharing with such entities a fair part of the economic benefit in exchange for its services. This industry, started with the first boom in the United States during the 19th century, represents today over 2 trillion dollars across the globe – an impactful amount under any evaluation – and that should still remain as this for the next few decades. We are indeed living in a world transitioning its energy sources away from fossil fuels, bucket which contains the hydrocarbons, but its demand will not halt suddenly. The recent perspectives from the most accredited sources, including energy companies, consulting companies and environmental NGOs, points that we are close to a hydrocarbon demand peak but still far away from cutting its importance in the world energy matrix. In fact, one can expect the Oil and Gas industry to remain extremely relevant, at least, until the end of this century. The rise of renewables, as solar and wind, and the advancement of technology, as vehicles electrification and batteries improvement, will not happen uniformly across the globe and many countries currently considered emerging, as the BRICS, will still rely on hydrocarbons to feed its economic growth. Hence, evaluating the future and different aspects of this industry, as done during this work, is of key relevancy.

[pt] A indústria de petróleo no Brasil ganhou um novo dinamismo com a recente descoberta de grandes reservas petrolíferas em águas profundas. No horizonte 2011-2015 são previstos inúmeros investimentos na cadeia produtiva de petróleo para suportar a dimensão desta nova operação. Diante deste contexto, o apoio à tomada de decisões de investimento na cadeia logística downstream da indústria de petróleo ganha particular importância e o uso de um instrumento de análise que comporte sua complexidade passa a ser fundamental. Dessa forma, a presente dissertação propõe um modelo de programação linear inteira mista (PLIM) que foi desenvolvido para permitir a avaliação de diferentes alternativas de investimento na rede logística existente, sejam elas em expansão das capacidades de transporte, de movimentação, de atracação ou de estocagem. Estas funcionalidades do modelo foram avaliadas através de dois estudos de caso que fazem uso de dados reais da malha logística brasileira de petróleo e derivados. O primeiro estudo avalia a viabilidade do projeto de ampliação de trechos de um duto que abastece diversas bases de distribuição e expõe a interdependência no investimento em cada um deles. Já o segundo avalia as sinergias nos projetos de ampliação da capacidade de movimentação em um terminal marítimo e de aumento da capacidade de transporte do duto que liga este a uma base de distribuição. Em ambos os estudos foi realizada uma análise de sensibilidade do Valor Presente Líquido do projeto em relação ao seu custo de investimento, permitindo fundamentar a escolha do decisor. / [en] The oil industry in Brazil has gained new momentum with the recent discovery of large oil reserves in deep waters. Between 2011 and 2015 numerous investments in the oil production chain are expected in order to support the scale of this new operation. Given this context, investment decisions in the oil industry downstream supply chain gain importance and the use of an analytic tool that encompasses its complexity becomes crucial. Thus, this master thesis proposes a mixed linear programming model (MILP) that was developed to allow evaluation of different investment alternatives in the existing logistics network, whether they approach expanding the transportion, berthing, handling or storage capacities. These features of the model were evaluated through two case studies that use real data of the Brazilian oil and derivatives logistic network. The first case study evaluates the feasibility of the project to expand sections of a pipeline that supplies several distribution centers and exposes the interdependence of investment in each one of them. The second case study evaluates the synergies in two projects: the first one to expand the berthing capacity of vessels in a marine terminal and the second to increase the transport capacity of the pipeline linking it to a distribution center. In both studies a sensitivity analysis of Net Present Value of the project relative to its investment cost was performed, allowing to justify the choice of the decision-maker.

[pt] Esta dissertação baseia-se na análise de alternativas de desenvolvimento de um campo de petróleo já descoberto mas ainda não desenvolvido. Existe então o interesse de avaliar uma alternativa de desenvolvimento da produção em que se embute uma flexibilidade de expandir a produção, a depender das condições de mercado e das informações técnicas geradas pela produção inicial do campo. O processo estocástico que foi usado para modelar a incerteza de mercado relativo ao preço do petróleo foi o Movimento Geométrico Browniano (MGB). No contexto descrito acima, se faz necessário a utilização da Teoria de Opções Reais, na avaliação de projetos através da possibilidade de se tomar decisões a qualquer momento fazendo-se uma melhor análise e certamente uma alternativa mais realista do valor de um projeto, avaliando, principalmente, as possibilidades futuras em termos de decisões como a expansão deste. / [en] This dissertation is based on the analyses of development alternatives in a discovered oil field but not yet developed. So there is an interest of evaluating an alternative of production development with a flexibility of production expansion, depending on the market conditions and technical information acquired by the initial roduction of the field. The stochastic process used to model the market uncertainty related to the oil price was the Geometric Brownian Motion (GBM). In this context, it is necessary to use the Real Options Approach to evaluate projects through the possibility of making decisions at any moment, making a better analyses and certainty with a more realistic alternative to the project value, mainly evaluating the future possibilities in terms of expansion decision of the project.

[pt] Visando determinar os teores dos componentes relevantes e as propriedades físicas de gasolinas comerciais e sintéticas foram tomados espectros Raman de 60 gasolinas comerciais e 52 misturas sintéticas simulando gasolinas. Os espectros foram tomados em um espectrômetro Nicolet FT Raman 950. Os espectros brutos obtidos foram tratados para evitar a influência da variabilidade de potência do laser excitante sobre as intensidades das linhas Raman. As variáveis independentes (intensidades Raman ) e as variáveis dependentes (propriedades das gasolinas comerciais e misturas sintéticas ) foram centradas em torno da média e submetidas à regressão por mínimos quadrados parciais, visando ajustar modelos que permitissem predizer quantitativamente os teores de etanol, hidrocarbonetos saturados, insaturados e aromáticos além dos valores das propriedades MON, RON, densidade e pontos de ebulição inicial, final, a 10%, 50% e 90% das amostras em estudo. Os resultados obtidos mostraram a potencialidade da espectroscopia Raman, para o desenvolvimento de métodos confiáveis para a análise de diversas características das gasolinas estudadas. / [en] The aim of this work was to determine the contents of the more important components and physical properties of commercial gasolines and synthetic mixtures with known composition, prepared in the laboratory. The Raman spectra of 60 gasolines and 52 mixtures were acquired with a Nicolet 950 Fourier Transform Raman (FT-Raman) spectrometer. The raw spectra were treated to avoid the laser potency variability on Raman lines intensities. The independent variables (Raman intensities) and the dependent variables (gasolines and mixtures properties) were mean centered and models were fit by partial least square regression seeking to predict the contents of ethanol, saturated, unsaturated and aromatic hydrocarbons. Also properties as MON, RON, density and boiling point values were determined by this procedure. The final results showed the potential of Raman spectroscopy for analysis of several properties of gasolines.

[pt] Neste trabalho será descrito o Índice de Pressão criado a partir da conjunção da margem de refino e dos diferenciais de preços dos petróleos físicos. Este índice tem por função revelar possíveis descolamentos entre o preço do benchmark ICE Brent e os diversos petróleos físicos negociados. Como os benchmarks sofrem influência de diversos outros fatores econômicos, e não somente dos dados correntes de oferta e demanda, de tempos em tempos, movimentos anormais ocorrem. Espera-se também, que tentativas de manipulação dos benchmarks via operações no mercado futuro tornem-se explícitas a partir da observação do Índice de Pressão. Sua definição busca demonstrar qual o papel dos diferenciais na identificação das condições correntes de equilíbrio do mercado físico com relação ao mercado financeiro. Na primeira parte do trabalho, há uma breve descrição do mercado e sua evolução histórica. Ainda no início do trabalho, agentes chave serão apresentados e seus papéis descritos. No capítulo 3, será apresentado o mercado do Mar do Norte e a mecânica de funcionamento dos seus principais benchmarks. Uma atenção especial será dada aos complexos instrumentos que conectam as dimensões físicas e financeiras do mercado. No capítulo 4 será descrita como o funcionamento do mercado se dá a partir das negociações baseadas em diferenciais ou spreads. No capítulo final, será introduzido o Índice de Pressão. O foco deste trabalho será na definição do Índice, bem como, na aplicação da teoria num estudo de caso do petróleo colombiano Castilla. Desta forma, podemos definir este trabalho como um estudo de caso qualitativo. / [en] In this work the Pressure Index, created from the conjunction of the refining margin and the price differentials of the physical oils, will be described. This index is intended to reveal possible mismatches between the ICE Brent benchmark price and the various traded physical oils. As the benchmarks are influenced by several other economic factors, not only from the current supply and demand data, from time to time, abnormal movements occur. It is also expected that attempts to manipulate the benchmarks will become explicit. The Pressure Index seeks to demonstrate the role of the differentials in the identification of the current equilibrium conditions of the physical market in relation to the financial market. On the beginning, there is a brief description of the market and its historical evolution. Key agents will be introduced and their roles described. In Chapter 3, the North Sea market and the mechanics of its main benchmarks will be presented. Attention will be paid to the complex instruments that connect the physical and financial dimensions of the market. In Chapter 4 it will be described how the operation of the market takes place from the negotiations based on differentials or spreads. In the final chapter, the Pressure Index will be introduced. The focus of this work will be on the definition of the Index as well as on the application of the theory in a case study of the Colombian petroleum Castilla. In this way, we can define this work as a qualitative case study.

[pt] Dadas as expectativas de grandes descobertas de petróleo no Brasil (que incluem o pré-sal) a recente legislação que regulamenta a medição de vazão de petróleo e gás natural no país - e que faz intenso uso de infra-estrutura laboratorial- está sendo revista. A presente pesquisa de mestrado tem por objetivo desenvolver uma análise crítica envolvendo aspectos técnicos e legais do Regulamento Técnico de Medição de Petróleo e Gás Natural (RTM) instituído pela Portaria Conjunta ANP-INMETRO 001/2000. A motivação institucional para o desenvolvimento da pesquisa origina-se do interesse da Petrobrás em colaborar para o avanço do conhecimento relacionado às tecnologias e aos aspectos legais da medição. E, também, da experiência do autor no setor de contratos da Petrobrás cuja problemática da medição da produção de petróleo e gás natural está sendo revista. O trabalho foi desenvolvido no contexto de recentes descobertas de campos gigantes em águas profundas e ultra-profundas. Após o anúncio dessas novas reservas, agentes econômicos têm pressionado a Agência Nacional de Petróleo (ANP) para revisar e reavaliar o Regulamento Técnico de Medição instituído pela Portaria Conjunta ANP-INMETRO 001/2000. O trabalho seguiu os seguintes preceitos metodológicos (i) estudo de legislações aplicáveis à medição de petróleo e gás de países industrializados; (ii) entrevista com especialistas do INMETRO, ANP, Petrobrás (CENPES, divisão de contratos) e com dirigentes técnicos dos principais laboratórios de medição de vazão de petróleo e gás ern operação no país (IPT, CT-PETRO, CT-GÁS, CONAUT, METROVAL, EMERSON) para avaliar pontos críticos da Portaria Conjunta ANP-INMETRO; (iii) análise da consistência e adequação técnica e jurídica da referida Portaria e (iv) identificar novas demandas e necessidades da indústria de petróleo e gás natural no país. Dentre os resultados da pesquisa destacam-se a identificação e a classificação de aspectos técnicos e legais da Portaria ANP-INMETRO 001/2000 que carecem de revisão. Como conclusão, o trabalho sugere a adaptação da legislação vigente para fazer frente a novos desafios impostos ao setor. / [en] Because of the expectation for further massive oil fmdings in Brazil`s continen tal platform-including the presalt play-, the existing laws which regnlate the oil and natural gás measurement involving intensive use of laboratory infras-tructure are being reviewed. The objective of this M.Sc.`s research project is to assess legal and technical aspects of the Joint Administrative Rule ANP-INMETRO / 001/2000, specifically the Technical Regulation of Oil and Natural Gás Measurement (RTM).The inotivation of this work emerged frorn the anthors own experience at the legal department of Petrobras dealing with custody transfer contracts where measurements of the production of oiland natural gás play a key economic role. Following the announcements of the ultra-deep giant fields, the work was developed in an economic context where agents are pressing the Brazilian Petroleum Agency (ANP) the national oil and gás regulator to review and reassess the applicable Technical Regulation of Measurement (RMO). The project followed four methodological precepts (i) study of applicable laws to the flow measuremeut of oil and gás in developed countries; (ii) interview with experts of INMETRO, ANP, PETOBRAS (CENPES, division of contracts) and technical managers of themain laboratories involved in flow measurements (IPT, CT-PETRO, CTGAS, CONAUT, METROVAL, EMERSON) to ascertain criticai points in the Joint Administrative Rule ANP-INMETRO; (iii) analysis of consistency of legal and technical aspects of the Administrative Rule and (iv) identify new demands and needs of the oil and gás industry in the country. As the main result, the work identified and characterized technical and legal aspects of the legislation related to oil and gás flow measnrements to help reformulate and update the Administrative Rule, ANP-INMETRO 001/2000. In conclusion, the oil and gás legislation conccrning the Technical Regulation and Measurement should be adapted to new exploration challenges.

[pt] O propósito deste estudo é descrever e analisar o processo de internacionalização da Pipeway Engenharia, uma empresa de base tecnológica do ramo de inspeção de dutos (óleo e gás), que iniciou suas atividades em 1998. A análise do estudo de caso foi realizada à luz das diversas teorias referentes ao processo de internacionalização de empresas, divididas em Teorias Econômicas e Teorias Comportamentais. Entre as Teorias Econômicas, a análise se baseou principalmente no Paradigma Eclético de Dunning (1988). Já entre as Teorias Comportamentais, foram utilizados o Modelo da Escola de Uppsala, a Teoria das Redes e Rede de Subsidiárias, a Teoria do Empreendedorismo Internacional, assim como a literatura que trata do fenômeno das Born Globals. Fez-se necessária também uma breve análise do Mercado de Petróleo e das características do Comprador Organizacional, já que ambos fazem parte do ambiente competitivo em que está inserida a empresa em estudo. Os dados da empresa foram obtidos através de pesquisa documental e de quatro entrevistas com os principais sócios da empresa, que versaram sobre o processo de internacionalização (motivações, histórico, dificuldades encontradas, como foram superadas, situação atual). Como resultado final foi possível estabelecer uma cronologia no processo de internacionalização da Pipeway Engenharia, suas semelhanças e dissonâncias, enquadrando-a ao longo do tempo em diversas características das teorias de internacionalização apresentadas. Por fim, o estudo também identificou fortes indícios de que a Pipeway Engenharia pode ser classificada como uma empresa pertencente ao fenômeno Born Global dada a quantidade de características apresentadas em comum com este fenômeno. / [en] The subject of this work is describe and analyze the internationalization process of Pipeway Engineering, a technology basis company from duct inspection (oil and gas) business that have began your activities in 1998. Case study analysis was performed considering many theories about internationalization process in companies, shared in Economics Theories and Organizational Theories. On the economics theories, the analysis was based mainly in Dunning Eclectic Paradigm (1988). On the organizational theories, were used Uppsala Internationalization Model, Network Theory and Subsidiaries Network, International Entrepreneurship Theory, as well as papers about born global phenomenon. It was also necessary an analysis about Oil Market and the characteristics of the Organizational Purchaser, once both of them are part of the competitive environmental were is inserted this studied company. Company`s data were got from documental research and four interviews with mainly company partners, that had talked about internationalization process (drivers, historic, difficulties and as these were solved, current situation). As final result, it was possible establish a chronology of Pipeway Engineering internationalization process (similarities and dissonances) and classify it, in a timescale, using several characteristics of the showed internationalization theories. At last, this study also identified strong evidences that Pipeway Engineering can be classified as a company from born global phenomenon, because of the amount of characteristics in common with his phenomenon.