O conhecimento da composição química das águas conatas ou de formação é de grande relevância para a produção de petróleo. Atualmente, considera-se a salinidade da água amostrada no aqüífero como representativa de todo o reservatório. Há, entretanto, comprovadas discordâncias e poucas informações sobre a composição química dessas águas. Isso pode levar à estimativa incorreta da reserva de um determinado reservatório, nas previsões de incrustação dos poços e, portanto, nas ações preventivas de elevado custo nos projetos de engenharia. Neste trabalho desenvolveu-se uma metodologia para extração e análise de água conata, a partir de amostras de petróleo. A metodologia se baseia na adição de quantidade conhecida de água sobre um determinado volume de óleo e recuperação dessa água, após separação, para posterior análise. Foram otimizados os parâmetros relevantes para a separação óleo- água, permitindo a recuperação quantitativa de águas associadas, mesmo em concentrações muito baixas (< 0,5%). Estabelecidas as condições, a água extraída foi submetida à análise multielementar por ICP OES e ICP-MS. Os elementos menores e traços determinados apresentaram a seguinte faixa de concentração (em mg L(-1)): Na: 1.880 - 63.794; K- 41,9 - 3.710; Li: 0,48 - 35; Mg: 15,2 - 991; Ca: 143 - 5.867; Sr: 1,12 - 676; Ba: < 0,005 - 243; B: < 0,09 - 149; Zn: < 0,042 - 76,2; Mn: < 0,006 - 4,02; Co: < 0,085 - 465. Os ânions foram determinados por cromatografia iônica, sendo cloreto (4632 - 102.757 mg L(-1)), brometo (2,7- 261 mg L(-1)) e sulfato (15,0 - 3.292 mg (L-1)) os mais abundantes. Os ânions provenientes de ácidos orgânicos, formiato (116 - 7.324 mg L(-1)), acetato (144 - 24.630 mg L(-1)) e propionato (34,3 - 4.891 mg L(-1)), foram investigados também pela técnica de cromatografia iônica em algumas amostras. Na grande maioria das águas extraídas, as concentrações desses cátions e ânions são ordens de grandeza mais altas do que as reportados para água do mar. O excelente balanço iônico calculado para a maioria das águas extraídas (maior ou igual 5%) reforçou a confiabilidade na qualidade analítica dos dados aqui apresentados. Foi otimizada também uma metodologia para pré-concentração de elementos do grupo das terras raras (ETR) através da coprecipitação com hidróxido férrico, a qual permitiu a determinação quantitativa de La, Ce, Nd, Sm, Eu, Gd e Dy nessas águas. O perfil normalizado de concentração desses elementos pelo padrão NASC (North American Shale Composite) mostrou anomalias muito diferentes de água do mar, indicando a potencialidade dos ETR para caracterização geoquímica de águas conatas e dos ambientes geológicos associados. Aperfeiçoou-se também uma metodologia para determinação de elementos menores e traços em petróleo por ICP OES e/ou ICP-MS com introdução de amostra em forma de microemulsão. Ela foi aplicada na análise de óleos e não permitiu apenas a sua caracterização elementar, mas também, um balanço de massa entre a amostra original de óleo e do seu extrato aquoso, o qual se mostrou satisfatório para a maioria das amostras analisadas. Uma vez introduzidas e validadas, as metodologias foram usadas para caracterização de amostras de óleo (e águas associadas), sendo a maior parte proveniente da Bacia de Campos (RJ). Com auxílio de gráficos de correlação, razões elementares e da análise de componentes principais (PCA) foi possível identificar grupos de amostras (águas e óleos) com características comuns (mesmo campo; maior ou menor intrusão de água do mar), mostrando a utilidade destas ferramentas neste e para futuros estudos.