Usando Tecnologia para Perfurar de Forma Mais Inteligente e Impulsionar o Futuro

A indústria de petróleo e gás é um dos maiores setores do mundo, avaliada em $6.10 trilhões em 2024 e prevista para ultrapassar $8.79 trilhões até 2034. O setor também gerou mais de $4.2 trilhões em receita global estimada no ano passado.

Alimentando tudo, desde o nosso deslocamento matinal até as fábricas que produzem nossos bens, o petróleo é a espinha dorsal da sociedade moderna. Ele aquece nossos edifícios, gera eletricidade e mantém as indústrias em funcionamento. Além da energia, o petróleo serve como matéria‑prima para produtos dos quais dependemos diariamente. Medicamentos que nos mantêm saudáveis, plásticos em tudo o que tocamos e produtos químicos que possibilitam inúmeros produtos têm origem no petróleo. O petróleo literalmente move o mundo.

O petróleo, porém, é um combustível fóssil não renovável que tem um impacto ambiental significativo, incluindo emissões de gases de efeito estufa (GEE) e mudança climática. Ele também apresenta desafios geopolíticos devido à concentração de reservas de petróleo em poucos países, ameaçando assim a segurança energética global.

O Petróleo é Finito: O Que Isso Significa para a Produção & Preços

Sendo um recurso não renovável, o petróleo bruto não pode ser reposto naturalmente na taxa em que é consumido. Isso ocorre porque o recurso finito e que se esgota rapidamente se forma ao longo de milhões de anos a partir da decomposição de matéria orgânica, plantas e animais, sob calor e pressão extremos.

É um recurso de hidrocarboneto, o que significa um composto orgânico formado exclusivamente por átomos de carbono e hidrogênio. Os hidrocarbonetos constituem a base do petróleo, gás natural e carvão, que são substâncias naturais encontradas em rochas na crosta terrestre. 

A quantidade total de petróleo na Terra é limitada. E à medida que o petróleo é extraído e usado, a reserva disponível diminui, gerando preocupações sobre o suprimento futuro.

Além disso, nem todo o petróleo de uma reserva é bombeado. Um reservatório normalmente recupera de alguns poucos por cento até mais de 50% do seu petróleo, dependendo da pressão do reservatório, da quantidade de gás dissolvido, das propriedades da rocha como porosidade e permeabilidade, e das técnicas de recuperação empregadas.

A recuperação primária, que é a extração inicial, geralmente produz apenas cerca de 20% do petróleo. Métodos de recuperação avançada, como injeção de água ou gás, podem aumentar significativamente o rendimento total. As empresas utilizam simulações computacionais para modelar o comportamento do reservatório, avaliar diferentes cenários de produção, elaborar estratégias de injeção e estimar a recuperação de petróleo ao longo do tempo.

Embora limitadas, novas reservas são constantemente descobertas e extraídas usando tecnologias novas e aprimoradas que permitem maior recuperação de petróleo dos campos existentes.

Para extrair petróleo bruto, técnicas de perfuração e bombeamento trazem-no de reservatórios subterrâneos até a superfície. Primeiro, ferramentas são usadas para localizar e avaliar reservatórios. Uma vez encontrado um viável, técnicas de perfuração criam um poço do qual o petróleo é bombeado, frequentemente usando estruturas como plataformas de petróleo.

Plataformas de petróleo perfuram furos profundos na terra para criar poços que extraem petróleo. Contudo, quando a perfuração revela hidrocarbonetos insuficientes para ser lucrativo para o operador, isso é chamado de poço seco.

Curiosamente, um poço de petróleo pode ficar seco mesmo quando medições apontam para ainda haver petróleo. Para determinar se um poço contém petróleo, múltiplos métodos são empregados, variando de levantamentos regionais de grande escala a amostragem direta no local de perfuração. 

Antes de iniciar qualquer perfuração, os operadores utilizam levantamentos geológicos e geofísicos para identificar áreas com potencial de conter hidrocarbonetos. Geólogos estudam características de superfície, estrutura subsuperficial e tipos de rocha para localizar potenciais reservas de petróleo e gás.

Outras técnicas incluem levantamentos gravimétricos, que medem mudanças sutis na gravidade da Terra, e levantamentos magnéticos, que medem anomalias magnéticas. Geólogos também analisam solos superficiais e vegetação para encontrar vestígios de hidrocarbonetos que podem ter vazado de reservatórios mais profundos.

Entre esses métodos, os levantamentos sísmicos são particularmente importantes. Eles utilizam ondas sonoras que viajam através da Terra para revelar a localização de depósitos de petróleo e fornecem estimativas do tamanho aproximado de uma reserva.

Ainda assim, é bastante comum que um poço de petróleo fique seco logo após uma parte do petróleo esperado ter sido extraída. 

Por que Poços ‘Secos’ Acontecem—e Como a Sismologia 4D Corrige Isso

Encontrar petróleo, um recurso crítico e limitado, é complexo. Além disso, o impacto ambiental negativo da extração de petróleo e gás adiciona outra camada de urgência: a perfuração precisa ser mais inteligente e eficiente. Isso requer medições mais precisas de quanto petróleo um reservatório realmente contém.

Um grupo de pesquisadores da Universidade Penn State desenvolveu cálculos mais precisos de quanto petróleo um determinado poço realmente produzirá. Seu trabalho aborda uma questão chave: por que um poço fica seco mesmo quando varreduras sísmicas indicam que ainda há petróleo subterrâneo?

“Na verdade testamos … dados do Mar do Norte. Você sabe, eles começaram a perfurar em 2008 e, com base em sua estimativa … eles poderiam produzir petróleo por 20 anos, 30 anos. Mas, infelizmente, após dois anos, não havia nada. O poço deles está seco. Eles ficaram confusos. Onde está o petróleo? Desaparecido? O grande problema na verdade é a complexidade da geologia no reservatório.”

– Autor do estudo Tieyuan Zhu, geofísico da Penn State

Então, Zhu, junto com seus estudantes e bolsistas de pós‑doutorado, decidiu estudar mais detalhes dos dados de medições sonoras do que anteriormente utilizado.

Isso significava que a equipe precisava de mais poder de computação, bem como grande memória para armazenar partes do problema nos processadores do computador, evitando viagens demoradas e caras de volta ao armazenamento de dados.

A solução foi o supercomputador Bridges-2, carro‑chefe da PSC, financiado pela National Science Foundation, que permite pesquisas intensivas em dados ao integrar novas tecnologias para HPC convergente e escalável, aprendizado de máquina e análise de dados.

Ele possui mais de mil CPUs poderosas em suas centenas de nós de memória padrão que fornecem velocidade para computação de uso geral e análise de dados. O supercomputador também pode fornecer memória, pois cada um de seus nós de CPU contém de 256 GB a 512 GB de RAM, o que é de 8 a 16 vezes mais que um laptop avançado para jogos.

Além disso, possui nós de Memória Extrema (EM), fornecendo 4 TB de memória compartilhada, e nós GPU para desempenho excepcional e escalabilidade em aprendizado profundo e computação acelerada.

Com esse poder computacional, os pesquisadores usaram o Bridges-2 para adicionar uma dimensão temporal às medições sísmicas e analisar como o petróleo suprime a intensidade do som que viaja através dele.

A análise inicial da equipe encontrou estruturas rochosas ocultas nas reservas de petróleo responsáveis por impedir a extração de todo o petróleo nelas contido. Para enfrentar campos de petróleo de grande escala, os pesquisadores estão atualmente trabalhando em ampliar seu sistema.

Os pesquisadores relataram primeiro¹ seus resultados na revista Geophysics no ano passado e depois novamente este ano com resultados mais extensos².

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Estruturas Subterrâneas Ocultas: A Real Razão pela Qual Poços Desempenham Mal

O petróleo não está apenas em poços subterrâneos, pronto para ser extraído. Ele realmente se infiltra em rochas sedimentares porosas e depois migra através delas em direção à superfície da Terra. Mas quando o petróleo fica preso sob uma rocha de cobertura menos porosa, forma‑se um reservatório.

É aqui que o som entra. Rocha sólida transmite som a uma velocidade maior que rocha saturada com petróleo. Medindo quanto o petróleo desacelera o som ao viajar através das rochas, especialistas podem identificar reservas de petróleo.

Esses métodos sísmicos criam imagens 3D de onde a rocha impregnada de petróleo está, muito semelhante ao ultrassom médico que mostra seus músculos e órgãos internos.

Apesar dessas capacidades, poços perfurados com base nessas imagens sofisticadas frequentemente produzem menos petróleo do que o esperado. Isso ocorre porque a imagem 3D não captura a imagem completa. Informações‑chave estão ausentes.

A equipe de pesquisa suspeita que imaginar as mesmas reservas em diferentes momentos produziria uma animação 4D que cria uma imagem mais precisa. Usar mais aspectos dos dados sísmicos em sua análise também proporcionaria uma melhor compreensão do que está acontecendo.

Anteriormente, reservas de petróleo eram detectadas com base no maior tempo que o som levava para atravessá‑las. Agora, os pesquisadores adicionaram a amplitude do sinal, como o petróleo atenua a intensidade, aos dados de tempo.

Para fazer todos os cálculos rapidamente e armazenar temporariamente diferentes componentes do problema em sua memória, a equipe usou o Bridges-2.

O supercomputador foi usado em duas fases. A primeira fase envolveu paralelizar o código de pesquisa e torná‑lo mais prático. A segunda fase envolveu implementar o código nos dados de campo.

“A PSC garantiu-me cem mil horas de computação, e também a memória para armazenar meus dados, meus dados de campo … Isso simplesmente não pode ser alcançado com nossos recursos locais.”

– Zhu

Todo esse análise ampliada e medições repetidas compensaram. Os cientistas da Penn State descobriram que, quando mapeados apenas por tempo, em uma única medição, as imagens não capturavam as estruturas dentro da reserva de petróleo.

Isso ocorre porque algumas dessas estruturas, como uma camada de rocha mais sólida dentro da reserva, não afetariam suficientemente a velocidade do som para ser detectada, mas impediriam a extração do petróleo abaixo dela.

Em alguns casos, perfurar um pouco mais fundo pode resolver esse problema e acessar o restante do petróleo no poço.

No entanto, os pesquisadores aplicaram sua abordagem a uma área geológica bastante limitada, cerca de 9 milhas quadradas. Neste ponto, o trabalho dos cientistas da Penn State é apenas uma prova de conceito. A equipe agora está focada em expandir seus cálculos para mais nós, o que permitirá criar mapas precisos para áreas muito maiores.

A equipe tem outra opção para ampliar seu trabalho, que podem explorar, e é usar os nós de memória extrema do Bridges-2, que possuem 4.000 gigabytes (GB) de RAM cada.

De Poços Esgotados ao Armazenamento de Energia: CAES & Geotérmico

O petróleo tem sido uma fonte de energia dominante por mais de um século. Contudo, o mundo está agora se afastando dos combustíveis fósseis para fontes de energia renovável como vento e solar, impulsionado por preocupações sobre mudança climática, poluição do ar e da água, e destruição de habitats causada por recursos não renováveis.

Fontes de energia renovável são intermitentes por natureza e requerem maneiras melhores de armazenar energia para uso posterior. Interessantemente, poços de petróleo e gás esgotados podem oferecer uma solução para esse desafio.

Esses poços são na verdade uma fonte significativa de calor geotérmico natural, e um estudo³ de pesquisadores da Penn State no início deste ano descobriu que esse calor pode ser utilizado para aumentar a eficiência do armazenamento de energia por ar comprimido (CAES) em 9,5%, permitindo que mais da energia armazenada seja recuperada e convertida em eletricidade.

“Essa melhoria na eficiência pode ser um divisor de águas para justificar a economia dos projetos de armazenamento de energia por ar comprimido. E, além disso, poderíamos evitar significativamente o custo inicial usando poços de petróleo e gás existentes que não estão mais em produção. Isso poderia ser uma situação ganha‑ganha.”

– Co‑autor do estudo Arash Dahi Taleghani

Reaproveitamento de poços de petróleo e gás esgotados também pode ajudar a reduzir os impactos negativos de poços órfãos.

Sem supervisão, esses cabeçotes de poço podem vazar substâncias tóxicas como metano, que tem um impacto de aquecimento 84 vezes maior que o CO2 ao longo de 20 anos. Eles também liberam substâncias como sulfeto de hidrogênio, arsênico e benzeno que se infiltram no ar, água e solo locais, criando problemas de poluição significativos.

Existem pelo menos 29 milhões de poços abandonados internacionalmente, de acordo com uma estimativa de 2020 da Reuters. 

Um relatório⁴ de início deste ano, entretanto, estima que o número total de poços abandonados de petróleo e gás (AOG) seja 4.499.000, com 3.557.000 poços localizados nos EUA. Além disso, estimam que as emissões de metano de quase 4,5 milhões de poços em todo o mundo totalizaram cerca de 0,4 milhão de toneladas (Mt) em 2022, o que equivale a 10,5 Mt de CO2 em uma escala de 100 anos.

Não todos os poços órfãos são documentados, porém. Na verdade, muitos nem sequer constam em registros formais e não têm operadores conhecidos.

Para enfrentar esse problema, pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia usaram ferramentas modernas⁵, incluindo sensores, imagens a laser, drones e IA, para encontrar esses poços órfãos não documentados (UOWs).

“Embora a IA seja uma tecnologia contemporânea e em rápida evolução, não deve ser associada exclusivamente a fontes de dados modernas. A IA pode aprimorar nossa compreensão do passado ao extrair informações de dados históricos em uma escala que era inalcançável há poucos anos. Quanto mais avançamos para o futuro, mais podemos também usar o passado.”

Em sua pesquisa, eles analisaram quatro condados de interesse que tiveram muita produção de petróleo no início e encontraram cerca de 1.300 potenciais UOWs. Vinte e nove foram verificados usando imagens de satélite, enquanto pesquisas de campo verificaram outros 15.

Esse trabalho de mapeamento e verificação impulsionado por IA faz parte de uma iniciativa maior para abordar poços órfãos não documentados. O programa Consortium Advancing Technology for Assessment of Lost Oil & Gas Wells (CATALOG) é uma colaboração para melhorar métodos de localização de poços, detecção e medição de metano, triagem de poços quanto à sua condição, priorização de poços para vedação e criação de ferramentas econômicas para uso amplo.

“Agora há a necessidade de quantificar as emissões antes e depois da vedação de um poço de petróleo e gás. Tanto porque se deseja garantir que a vedação seja feita corretamente, quanto para quantificar o impacto do próprio programa em nossas estratégias de mitigação climática – particularmente para emissões de metano, que podem causar impactos de aquecimento global mais rapidamente que o dióxido de carbono.”

– Cientista Sebastien Biraud, que lidera o projeto CATALOG no Berkeley Lab

Investindo em Exploração de Energia Inteligente

Quando se trata de perfuração inteligente, Baker Hughes (BKR ) é conhecida por liderar serviços de tecnologia energética. A empresa usa sensores avançados, computação em nuvem, gêmeos digitais e IA para otimização de perfuração. Ela também fornece tecnologias de detecção de metano e redução de emissões.

Baker Hughes (BKR )

Com uma capitalização de mercado de $47.8 bilhões, as ações BKR estão sendo negociadas a $48.50, alta de 18.24% até agora neste ano. A empresa entrega um EPS (TTM) de 2.93 e um P/E (TTM) de 16.58. Baker Hughes paga um dividend yield de 1.90%.

Quanto ao seu posicionamento financeiro, a empresa reportou uma receita de $6.9 bilhões para o 2T 2025. O lucro líquido atribuível foi de $701 milhões. O EPS diluído GAAP para o trimestre foi de $0.71, e o EPS diluído ajustado foi de $0.63.

“Entregamos resultados fortes no segundo trimestre, com as margens de EBITDA ajustado total aumentando 170 pontos base ano a ano para 17,5% apesar de uma queda modesta na receita. Esse desempenho reflete os benefícios das melhorias estruturais de custos e da contínua implantação do nosso sistema de negócios, que está impulsionando maior produtividade, alavancagem operacional mais forte e ganhos mais duráveis em toda a empresa.”

– CEO Lorenzo Simonelli

Durante esse período, a empresa reportou um backlog recorde de $3.5 bln para seu setor de Tecnologia Industrial & Energia (IET) que fornece serviços para aplicações de geração de energia em toda a indústria.
Também gerou $510 milhões em fluxos de caixa das atividades operacionais, enquanto o fluxo de caixa livre foi de $239 milhões. Baker Hughes devolveu $423 milhões aos seus acionistas no 2T25, incluindo $196 milhões por recompra de ações.

Últimas Notícias e Desenvolvimentos das Ações da Baker Hughes (BKR)

Conclusão

O petróleo bruto continua sendo uma das fontes de energia mais importantes do mundo, pois representa uma parte significativa da economia global. Contudo, é um recurso finito, o que pode representar desafios para o futuro.

E à medida que o petróleo de fácil acesso se esgota, as empresas estão perfurando mais fundo do que nunca, e somente tecnologia altamente avançada pode romper esse impasse. Isso requer computação de alto desempenho, análise sísmica avançada, sensores, ciência de dados e IA. Essas ferramentas estão mudando como encontramos petróleo, extraímos e até reaproveitamos poços antigos.

Portanto, o objetivo não é apenas extrair mais petróleo do subsolo; é também fazê-lo com menos dano ambiental. E, em alguns casos, essas mesmas tecnologias podem ajudar a transformar poços esgotados em soluções de armazenamento de energia limpa.

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Referências

<sup>1. Xing, G., & Zhu, T. (2024). Advancing attenuation estimation through integration of the Hessian in multiparameter viscoacoustic full-waveform inversion. Geophysics, 89(5), r429. Publicado em 1 setembro de 2024. https://doi.org/10.1190/geo2023-0634.1
2. Kim, D., & Zhu, T. (2025). Why do seismic attenuation models enhance time-lapse imaging? A 2D viscoacoustic full-waveform inversion case study from the Volve field. Geophysics, 90(4), b193. Publicado em 1 julho de 2025. https://doi.org/10.1190/geo2024-0793.1
3. Zhang, Q., Taleghani, A. D., & Elsworth, D. (2025). Underground energy storage using abandoned oil & gas wells assisted by geothermal. Journal of Energy Storage, 60, 115317. Publicado em 8 janeiro de 2025. https://doi.org/10.1016/j.est.2025.115317
4. Lei, T., Chen, X., Ma, S., Jing, L., & Guan, D. (2025). A global inventory of methane emissions from abandoned oil and gas wells and possible mitigation pathways. National Science Review, 12(7), nwaf184. Publicado em julho de 2025. https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf184
5. Ciulla, F., Santos, A., Jordan, P., Kneafsey, T., Biraud, S. C., & Varadharajan, C. (2024). A Deep Learning Based Framework to Identify Undocumented Orphaned Oil and Gas Wells from Historical Maps: A Case Study for California and Oklahoma. Environmental Science & Technology, 58(50). Publicado em dezembro de 2024. https://doi.org/10.1021/acs.est.4c04413</sup>