Originalmente Petrobrás, o nome da empresa é alterado para Petrobras, apesar da terminação oxítona em 'a', (seguida de 's'), obedecendo a Lei nº 7.565 de 1971, em acordo com a Academia Brasileira de Letras e a Academia das Ciências de Lisboa, segundo as quais nenhuma sigla é acentuada na língua portuguesa.
Em dezembro de 2000 foi anunciada uma alteração: o novo nome fantasia seria Petrobrax, que alegadamente seria mais adequado à pronúncia da língua inglesa, já que a empresa tornava-se importante internacionalmente. Seria também uma maneira de expandir sua operação de varejo na América Latina (postos de gasolina) contornando uma negativa imagem imperialista que o Brasil exerce sobre seus vizinhos.
No entanto, houve uma forte rejeição no meio político e entre os funcionários da empresa, bem como entre a população brasileira em geral, pois isso representaria o abandono do sufixo bras (de Brasil). No início de 2001 a diretoria abandonou definitivamente os planos de alterar o nome da empresa.
Em 1997, a marca da Petrobras para uso fora da América do Sul foi modificada. A cor do logotipo Petrobras foi alterada de verde para um azul da escala especial.
Entretanto, devido à continuidade do processo de internacionalização da companhia - particularmente no segmento Abastecimento -, com a abertura das primeiras estações de serviço na Bolívia, em 2001 e a compra da Perez Companc Energía (PECOM Energía S.A.), a segunda maior empresa petroleira da Argentina, com operações também no Peru e Venezuela em 2002, novo ajuste foi realizado, passando-se a utilizar fora do Brasil somente o logotipo Petrobras em azul, sem símbolo BR.
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