Les années 1990 ont marqué une période de transformation significative pour Petrobras, impulsée par des changements plus larges dans la politique économique du Brésil vers la libéralisation du marché et la mondialisation. L'administration du président Fernando Henrique Cardoso a adopté un programme de réforme de l'État, visant à réduire le rôle du gouvernement dans l'économie, à attirer des investissements étrangers et à favoriser la concurrence dans divers secteurs. Le monopole d'État sur le secteur pétrolier et gazier, qui avait défini Petrobras depuis sa création en 1953, a commencé à s'éroder avec l'adoption de la loi 9.478 en 1997, connue sous le nom de Loi sur le pétrole. Cette législation historique a fondamentalement redéfini l'industrie en ouvrant le marché brésilien du pétrole et du gaz à la concurrence, permettant à d'autres entreprises nationales et internationales de participer aux activités d'exploration, de production, de raffinage et de distribution. De plus, la loi a établi l'Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) en tant qu'autorité de régulation indépendante pour le secteur, responsable de l'octroi de concessions et de la supervision des opérations de marché. Cela a marqué un profond changement par rapport à la structure fondatrice de l'entreprise et a contraint Petrobras à s'adapter à un environnement concurrentiel où elle devrait désormais enchérir pour des blocs d'exploration et rivaliser pour des parts de marché, un contraste frappant avec sa position antérieure sans contestation.
En réponse à ce nouveau paysage concurrentiel, Petrobras a entrepris un effort de restructuration et de modernisation significatif visant à améliorer l'efficacité opérationnelle et la flexibilité financière. Pour faciliter la participation au marché des capitaux et financer des plans d'investissement ambitieux, notamment dans l'exploration en eau profonde, l'entreprise a connu une privatisation partielle. En août 2000, Petrobras a réalisé une introduction en bourse (IPO) sur le New York Stock Exchange (NYSE) et la Bourse de São Paulo (Bovespa), vendant une partie de ses actions privilégiées sans droit de vote à des investisseurs privés. Cette opération a permis de lever environ 4 milliards de dollars, fournissant un capital crucial pour l'expansion et les mises à niveau technologiques. Bien que le gouvernement brésilien ait conservé la majorité des actions avec droit de vote et une "action dorée" conférant un droit de veto sur certaines décisions stratégiques, cette transformation en une entité cotée en bourse, bien que contrôlée par l'État, a soumis Petrobras aux pressions du marché, à des exigences de transparence plus strictes et à la nécessité de fournir de la valeur aux actionnaires. L'IPO a été une étape significative pour aligner Petrobras sur les pratiques de l'industrie énergétique mondiale, qui s'appuyaient de plus en plus sur les marchés de capitaux publics pour financer des projets à grande échelle.
Cette époque a également vu Petrobras poursuivre une stratégie d'expansion internationale robuste, cherchant des opportunités au-delà des frontières du Brésil pour diversifier son portefeuille d'actifs, acquérir une exposition à de nouveaux marchés et technologies, et tirer parti de son expertise mondialement reconnue en exploration et production en eau profonde. S'appuyant sur son travail pionnier dans le bassin de Campos au Brésil, l'entreprise a investi dans des projets d'exploration et de production dans des pays d'Amérique latine (par exemple, l'Argentine, la Bolivie), en Afrique (par exemple, l'Angola, le Nigeria) et dans le golfe du Mexique (États-Unis). Au milieu des années 2000, Petrobras avait établi une empreinte mondiale significative, avec des opérations internationales contribuant à une part croissante de sa production totale de pétrole et de gaz. Au-delà des activités en amont, l'entreprise a également poursuivi des projets sélectifs en aval et d'infrastructure gazière à l'international, tels que des actifs de raffinage aux États-Unis et des gazoducs en Bolivie. Cette diversification stratégique visait non seulement à garantir une croissance future et à améliorer sa base de réserves, mais aussi à atténuer les risques associés à une dépendance excessive à un seul environnement géopolitique. Les rapports de l'entreprise de cette période indiquent un effort concentré pour devenir une entreprise énergétique plus orientée vers le commerce et intégrée au niveau mondial, une évolution claire par rapport à son rôle historique d'opérateur purement national.
Cependant, la découverte géologique la plus significative de l'histoire de Petrobras, et en effet l'une des découvertes mondiales les plus substantielles du XXIe siècle, a eu lieu au milieu des années 2000 : les découvertes de pré-sal. Commençant par le vaste champ de Tupi (ultérieurement renommé Lula) en 2007 dans le bassin de Santos, Petrobras a identifié d'énormes réserves de pétrole et de gaz situées sous d'épaisses couches de sel, à plusieurs kilomètres sous le fond marin dans les bassins de Santos et de Campos. Ces réservoirs de pré-sal en ultra-profondeur, enfouis sous jusqu'à 2 000 mètres de sel et à des profondeurs d'eau atteignant jusqu'à 3 000 mètres, contenaient des milliards de barils de brut léger de haute qualité. Des découvertes ultérieures comme Iara, Guará (maintenant Sapinhoá) et Franco ont encore confirmé l'énorme potentiel, transformant potentiellement le Brésil en l'un des principaux producteurs de pétrole au monde. Les défis techniques d'accès à ces réserves — y compris le forage à travers des couches de sel d'une épaisseur allant jusqu'à 2 000 mètres, la gestion de conditions de haute pression et de haute température (HPHT), et le déploiement d'unités de production, de stockage et de déchargement flottantes (FPSO) avancées en ultra-profondeur — ont repoussé les limites de la technologie existante, renforçant encore la réputation de Petrobras en matière d'innovation et d'excellence en ingénierie dans des environnements extrêmes.
Bien que ces découvertes promettent une richesse sans précédent et une sécurité énergétique pour le Brésil, elles ont également introduit de nouvelles complexités, notamment des débats politiques intenses sur la gestion des ressources et la distribution des revenus. L'ampleur même et l'importance stratégique du pré-sal ont conduit à une réévaluation du cadre réglementaire. En 2010, le gouvernement brésilien a ensuite modifié le régime juridique et réglementaire pour l'exploration du pré-sal, passant du modèle de concession existant à un modèle d'accord de partage de production (PSA) pour les nouveaux blocs de pré-sal. Ce nouveau cadre a accordé à Petrobras des droits d'exploitation préférentiels, la désignant comme l'operadora única (opérateur unique) et imposant une participation minimale de 30 % dans tous les nouveaux blocs de pré-sal, indépendamment de sa part d'enchère. Ce mouvement visait à renforcer le rôle stratégique national de Petrobras dans ces développements critiques et à garantir un plus grand contrôle national sur la vaste nouvelle richesse pétrolière, bien qu'il ait également concentré d'importantes exigences en capital et responsabilités opérationnelles sur l'entreprise.
Parallèlement à ces triomphes et changements stratégiques, Petrobras a été confrontée à de graves défis, notamment le scandale de corruption Operação Lava Jato (Opération Lavage de Voiture) qui a commencé à se dévoiler en 2014. Les enquêtes, initialement axées sur le blanchiment d'argent, ont rapidement exposé un vaste schéma systémique de corruption impliquant des paiements illicites pour des contrats gonflés au sein de Petrobras. Un cartel d'entreprises de construction et d'ingénierie aurait colludé pour surfacturer Petrobras pour des projets d'infrastructure, un pourcentage des paiements excessifs étant canalisé en retour sous forme de pots-de-vin à des dirigeants d'entreprise et à des partis politiques. Ce scandale a profondément impacté la réputation, la santé financière et la structure de gouvernance de l'entreprise. Des enquêtes indépendantes et des audits internes ont conduit à des amortissements majeurs d'actifs, totalisant des dizaines de milliards de dollars, alors que des projets et des actifs acquis par le biais de schémas corrompus étaient dévalués. Petrobras a également fait face à des coûts juridiques et de conformité substantiels, y compris des règlements significatifs avec les autorités américaines et brésiliennes (par exemple, un règlement de 2,95 milliards de dollars avec le Département américain de la Justice et la Securities and Exchange Commission en 2018). Les analystes de l'industrie ont observé un déclin marqué de la confiance des investisseurs, une forte augmentation de l'effet de levier financier en raison de l'accumulation de dettes, et une dégradation des notations de crédit de l'entreprise durant cette période tumultueuse.
Les conséquences du scandale Lava Jato ont été de grande portée et ont nécessité une refonte profonde de l'entreprise. Petrobras a été contrainte de mettre en œuvre de nouveaux mécanismes de conformité stricts, de réviser ses contrôles internes et de se lancer dans un programme agressif de désinvestissement pour réduire sa lourde charge de dette et se recentrer sur ses activités en amont, en particulier le développement du pré-sal. Cette stratégie de désinvestissement a inclus la vente d'actifs non essentiels tels que des réseaux de pipelines (par exemple, Gaspetro, Nova Transportadora do Sudeste - NTS), des unités de raffinage et sa filiale de distribution de carburant, BR Distribuidora. Cette période a été caractérisée par un processus douloureux mais nécessaire de purification interne, marqué par de nombreux changements de direction et un réalignement stratégique. L'entreprise s'est adaptée à ces nouvelles réalités en priorisant la transparence, en renforçant la gouvernance par la création d'un nouveau département d'intégrité et un meilleur contrôle du conseil d'administration, et en rationalisant son portefeuille pour libérer de la valeur. Cette période tumultueuse a culminé avec un changement stratégique, s'éloignant d'un géant énergétique intégré avec des opérations diversifiées vers une entreprise d'exploration et de production plus ciblée, principalement centrée sur ses actifs de pré-sal très productifs et à haut rendement, redéfinissant fondamentalement son modèle commercial et son empreinte opérationnelle pour les défis à venir.