O petróleo é o principal produto da matriz energética mundial, sendo a sociedade contemporânea extremamente dependente dessa commodity e de seus derivados. As atividades de exploração e de refino do petróleo são responsáveis por uma alta carga de geração de poluentes, dentre os principais está a água produzida. Estimativas apontam que o volume de água produzida é aproximadamente 250 milhões de barris por dia. Esse fluido possui uma alta carga de contaminantes orgânicos e inorgânicos, que são nocivos ao homem e ao meio ambiente. A resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente, CONAMA, n° 430/2011, complementada pela resolução n° 357/2005 estabelece as regras para o descarte em corpos receptores o teor de óleos e graxas (TOG) não deve ser superior a 20 mg/L. Especificamente para descarte em atividades offshore, aplica-se a resolução CONAMA 393/2007, que estabelece a média aritmética simples mensal do teor de óleos e graxas (TOG) de até 29 mg/L, com valor máximo diário de 42 mg/L. Para injeção em campos produtores o limite do TOG não deve exceder as 5 mg/L, valor crítico para que se evite danos a formação. Além dos investimentos em estudos de otimização dos métodos convencionais de tratamento de água produzida, muito se tem trabalhado no desenvolvimento de novos métodos. Uma das rotas alternativas aos tratamentos convencionais da água produzida, já comprovada na literatura, é o emprego do tensoativo iônico como agente extratante de óleo e alguns metais. O objetivo central do trabalho foi estudar a influência das concentrações de tensoativo e de cálcio no processo de extração do cálcio e do óleo conjugada, buscando a proposição de um modelo estatístico capaz de representar o percentual de extração para cada caso. Para tanto, foi empregado o delineamento fatorial 3² completo utilizando como variáveis independentes a concentração de cálcio e de tensoativo. Após a obtenção do modelo foram obtidas as superfícies de respostas. Os resultados obtidos mostram que os modelos estatísticos encontrados são capazes de representar a eficiência na extração do óleo e do cálcio respeitando as faixas estudadas. Podemos concluir que a formação do floco lipofílico obtido no processo de extração conjugada interage com o óleo disperso na água produzida sendo decisivo para a remoção conjunta de frações do óleo e do cálcio, em um processo de separação sólido-líquido. Os melhores resultados apontam para uma redução de 96% da concentração inicial de óleo e 52% de cálcio.