análise de atributos avo e física de rochas aplicados na identificação e

UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE

Anlise de atributos AVO e Fsica de Rochas aplicados na identificao e caracterizao de Hidratos de Gs na Bacia de Pelotas

Elionardo Moraes Pintas

Niteri

2011

ELIONARDO MORAES PINTAS

ANLISE DE ATRIBUTOS AVO E FSICA DE ROCHAS APLICADOS NA IDENTIFICAO E CARACTERIZAO DE HIDRATOS DE GS

NA BACIA DE PELOTAS

Trabalho de Concluso de Curso apresentada ao Programa de Graduao em Geofsica da Universidade Federal Fluminense, como requisito final para

obteno do grau de bacharel em Geofsica.

Orientador:

Marco Antonio Cetale Santos

Co-Orientador:

Pedro Cabrera Pereira da Rosa Junior

NITERI 2011

ELIONARDO MORAES PINTAS

Anlise de atributos AVO e Fsica de Rochas aplicados na identificao e caracterizao de Hidratos de Gs na Bacia de Pelotas

Trabalho de Concluso de Curso apresentada ao Programa de Graduao em Geofsica da Universidade Federal Fluminense, como requisito final para

obteno do grau de bacharel em Geofsica.

Aprovada em 28 de Novembro de 2011.

BANCA EXAMINADORA:

____________________________________________________________

Prof. Dr. Marco Antonio Cetale Santos Orientador LAGEMAR/UFF

_____________________________________________________________

Pedro Cabrera Pereira da Rosa Junior Co-Orientador GEOSSMICA

_____________________________________________________________

MSc. Fernando Malheiros Roxo da Motta PANANGEO

_____________________________________________________________

Prof. Dr. Rogrio de Arajo Santos PETROBRAS/UFF

"S sei que nada sei."

Scrates

Resumo

O presente trabalho de pesquisa consiste em utilizar a metodologia da anlise AVO em dados ssmicos de reflexo 2D pr-empilhamento para interpretar qualitativamente a presena de Hidratos de Gs na Bacia de Pelotas. Para isso foram gerados atributos de AVO dos horizontes conhecidos como BSRs (bottom simulating reflectors) e modelados pelo mtodo de fsica de rochas os possveis tipos de ocorrncia dos hidratos de gs na bacia de Pelotas.

Os hidratos de gs so estruturas cristalinas compostas por molculas de gua em estado slido que aprisionam molculas de gs com peso molecular pequeno, o BSR um refletor que mimetiza o fundo marinho demarcando a base da zona de estabilidade para ocorrncia dos hidratos de gs.

Os resultados obtidos na interpretao dos atributos AVO do horizonte BSR foram comparados ao resultado da modelagem por fsica de rochas para os vrios tipos de ocorrncia difundidos na literatura do assunto. Como resultado desta comparao foi traado um paralelo entre as respostas AVO no dado ssmico, a teoria dos meios efetivos na fsica de rochas e as caractersticas geolgicas da bacia de Pelotas.

O dado ssmico foi processado com o objetivo de manter as relaes originais de amplitude, utilizando o software ProMax SeisSpace da empresa Landmark/Halliburton com licena de uso cedida pela empresa Geonunes Ltda. Para a inverso e obteno/anlise dos atributos de AVO foi utilizado o software RokDoc System da empresa Ikon Science, com licena de uso cedida pela empresa Ikon Science do Brasil.

Abstract

This research work consists in a qualitative interpretation of the gas hydrate occurrence in Pelotas basin, southern Brazil, applying AVO analysis methodology on 2D pre-stack seismic data. For this purpose, AVO attributes of the target horizon BSR (bottom simulating reflector) were generated and the possible types of gas hydrates occurrence in Pelotas basin modeled by the rock physics method assumptions.

The gas hydrates are crystalline structures composed of water molecules in the solid state that trap gas molecules with small molecular weight, BSR is a reflector that mimics the seafloor identifying the base of stability zone of gas hydrates occurrence.

The results achieved in the interpretation of the BSR AVO attributes were compared to the results of rock physics modeling for the various types of occurring types disseminated in the literature. As a result of the comparison was generated a parallel between the responses in AVO seismic data, the effective media theory in rock physics and the geological features of Pelotas basin.

The seismic data was processed in order to keep the original amplitude relationships, using ProMax SeisSpace software from Landmark/Halliburton licensed courtesy from Geonunes Ltda. For the inversion and AVO attributes analysis study, the RokDoc System software from Ikon Science company was used, licensed from Ikon Science do Brasil Ltda.

Agradecimentos Primeiramente agradeo a Deus por nunca ter me desamparado nos momentos mais tortuosos deste caminho, dele que vem a fora que encontro para seguir em frente e para ele que peo por todos que esto ao meu lado.

Agradeo a ele tambm ter me dado os maiores exemplos que eu poderia ter, exemplos de carter, f, amor... As pessoas mais sbias, amveis, companheiras que j conheci, meus pais Eliomar e Iramar e minha irm Tamires, que sempre me apoiaram e deram todo o suporte e incentivo ao longo da minha caminhada representada aqui por este trabalho. Amo vocs.

A toda minha famlia, meus avs, tios e primos pelo carinho e preocupao sempre demonstrados.

A todos os meus amigos, da minha turma de 2007, dos meus veteranos e calouros, do pessoal do mestrado e doutorado, saibam que no seria a mesma coisa sem vocs e que agradeo de corao por ter conhecido cada um, muito obrigado por todos os momentos compartilhados. So minha famlia tambm!

Aos amigos da Geonunes que me acolheram com tanto carinho e de onde levo muito mais que conhecimento, levo amizades construdas para toda vida.

A Universidade Federal Fluminense, Departamento de Graduao em Geofsica, pelo curso oferecido, na pessoa de cada professor com qual pude aprender sobre esta rea to magnfica e cada funcionrio que sempre esteve disposto a ajudar no que fora preciso. Em especial aos professores Alex, Adalberto e Bruno por tornarem vivel minha formatura.

Ao meu orientador Marco Cetale, por todo apoio prestado, conhecimento compartilhado, amizade, discusses e sermes necessrios!

Ao meu amigo e orientador Pedro Cabrera, por ter me mostrado outra Geofsica, pela pacincia, ajuda, transmisso de conhecimento e orientao, sem a qual este trabalho no existiria.

Ao meu amigo Fernando Roxo, por ter me ensinado muito mais que geofsica, ter me ensinado a pensar como um cientista e a nunca perder isso. Muito obrigado por aceitar compor a banca deste trabalho.

Ao professor Rogrio Santos, pelas prestimosas idias e esmero, muito obrigado por aceitar compor a banca deste trabalho.

Sumrio

Introduo ........................................................................................................ 15

1. rea de Estudo ......................................................................................... 19 1.1 Localizao ......................................................................................... 19

1.2 Geologia da Bacia de Pelotas ............................................................. 20

1.2.1 Tectnica ...................................................................................... 20

1.2.2 Sedimentao ............................................................................... 22

1.3 Cone do Rio Grande ........................................................................... 24

2. Fundamentao Terica ........................................................................... 26

2.1 Hidratos de Gs .................................................................................. 26

2.2 Teoria das Tcnicas de AVO .............................................................. 31

2.2.1 Atributos de AVO: Histria e metodologia .................................... 31

2.2.2 Atributos de Shuey ....................................................................... 34

2.3 Teoria de Fsica de Rochas ................................................................ 41

2.3.1 Limites elsticos ........................................................................... 41

2.3.2 Substituio de Fluidos ................................................................. 43

3. Modelagem dos Hidratos de Gs na Bacia de Pelotas ............................. 45

4. Processamento de dados ssmicos para anlise AVO .............................. 55

4.1 Converso de Formato ........................................................................ 57

4.2 Geometria ........................................................................................... 57

4.3 Tratamento de amplitudes ................................................................... 59

4.4 Tratamento de sinal............................................................................. 60

4.5 Anlise de velocidades ........................................................................ 61

4.6 Migrao ............................................................................................. 63

4.7 Rotao de Fase ................................................................................. 66

5. Anlise AVO .............................................................................................. 68

5.1 Escolha dos CDP gathers ................................................................... 68

5.2 Identificao do horizonte ................................................................... 68

5.3 Anlise das amplitudes com o afastamento fonte-receptor ................. 69

5.4 Gerao dos Atributos AVO: A (intercepto) e B (gradiente) ................ 72

5.5 Grfico Intercepto versus Gradiente ................................................... 73

6. Anlise dos Resultados ............................................................................. 74

7. Concluso ................................................................................................. 78

Referncias Bibliogrficas ................................................................................ 79

ndice de Figuras Figura 01: Demanda energtica mundial em milhes de toneladas de leo equivalente. 14

Figura 1.1: Bacias Sedimentares Brasileiras, no extremo sul localiza-se a Bacia de Pelotas. 18

Figura 1.2: Reconstruo pr-drift da Amrica e da frica. Mostrando as principais influncias tectono-sedimentares das bacias marginais brasileiras 115ma. 20

Figura 1.3: Carta estratigrfica da Bacia de Pelotas mostrando toda a descrio sedimentar. 22

Figura 1.4: Mapa mostrando rea do Cone do Rio Grande e a base de dados adquirida junto ao BDEP/ANP, em vermelho a linha ssmica J99B194 processada. 24

Figura 2.1: esquerda: modelo esquemtico mostrando uma estrutura de hidrato de gs. Molcula de metano (CH4) est aprisionada dentro de molculas de gua (H2O), notar as pontes de hidrognio. direita: grande plug de hidrato retirado de perfurao da PETROBRAS. 25

Figura 2.2: Variantes para gerao dos hidratos em ambiente marinho. Notar o contraste de velocidade entre a zona de gs livre e a zona de estabilidade dos hidratos de gs. 26

Figura 2.3: Seo ssmica dip 0228-0312. 27

Figura 2.4: Mesma seo ssmica dip 0228-0312. 27

Figura 2.5: Detalhe da seo ssmica empilhada mostrando o fundo do mar e o BSR com polaridade invertida. 28

Figura 2.6: Partio de energia na interface: onda P incidente, ondas P e S refletidas e transmitidas. 31

Figura 2.7: Grfico mostrando como a Refletividade varia com o ngulo de incidncia, e assim h a separao em classes, Classes retiradas de Castagna et al (1993). 36

Figura 2.8: Horizonte selecionado na seo empilhada, neste exemplo o horizonte alvo identificado aos 650ms. 37

Figura 2.9: CMPs selecionados com o horizonte identificado. 37

Figura 2.10: Regresso Linear com amplitudes de um CMP do horizonte escolhido. 38

Figura 2.11: AVO Crossplot. (neste exemplo esto confrontados os atributos intercepto versus gradiente). 38

Figura 2.12: Exemplo de grfico cruzado com a mudrock line evidenciada por Castagna (1985). 39

Figura 2.13: Limites utilizados para obteno do mdulo de compressibilidade a partir da porosidade. 42

Figura 3.0: Vrios tipos de ocorrncia do hidrato de gs nas margens continentais: a) disseminado nos poros da rocha matriz (cimentando-a ou preenchendo os poros), b) como ndulos ou corpos segregados, c)macio em fraturas, d) macio no fundo marinho. 44

Figura 3.1: Modelo A:Hidratos em verde cimentando os gros em cinza. 46

Figura 3.2: Resultado da modelagem AVO 2D para o modelo A, hidrato agindo cimentando os gros. 46

Figura 3.3 : Variao da amplitude com o afastamento fonte receptor para o modelo A. Lembrando que a amplitude normalizada. 47

Figura 3.4: Grfico intercepto por gradiente para o modelo A. 47

Figura 3.5: Modelo B - Hidrato de gs em verde como contedo de poro dos gros em cinza. 48

Figura 3.6: Resultado da modelagem AVO 2D para o modelo B, hidrato agindo como contedo de poro. 48

Figura 3.7: Variao da amplitude com o afastamento fonte receptor para o modelo B. Lembrando que a amplitude normalizada. 48

Figura 3.8: Grfico intercepto por gradiente para o modelo B. 49

Figura 3.9: Modelo C - Hidrato de gs em verde como corpo segregado nos gros de folhelho em cinza. 49

Figura 3.10: Resultado da modelagem AVO 2D para o modelo C, hidrato agindo como corpo segregado. 50

Figura 3.11: Variao da amplitude com o afastamento fonte receptor para o modelo C. Lembrando que a amplitude normalizada. 50

Figura 3.12: Grfico intercepto por gradiente para o modelo C. 50

Figura 3.13: Linha ssmica utilizada como base para o modelo construdo para anlise de fsica de rochas. 51

Figura 3.14: Modelo gerado a partir da linha ssmica 228-312. Azul = gua do mar, cinza = hidrato de gs, vermelho = folhelho + gs livre. 52

Figura 4.1: Sequncia de processamento aplicada a linha ssmica. 56

Figura 4.2: Registro (shot gather) somente com geometria aplicada. 58

Figura 4.3: Cobertura CMP, cobertura nominal mxima de 100 traos por posio (full fold). 59 Figura 4.4: Recuperao de perda por divergncia esfrica, acima corrigido e abaixo sem correo. 60

Figura 4.5: Janela de deconvoluo nos CDPs 6200 e 5200. 61

Figura 4.6: Espectro de freqncia anterior a filtragem esquerda e espectro aps filtragem direita. 62

Figura 4.7: Ilustrao de uma interpretao de anlise de Velocidades. 63

Figura 4.8: Modelo de velocidades utilizado na migrao, velocidades variam de 1500 a 1950 m/s. 64

Figura 4.9: CDP gathers aps migrao. 65

Figura 4.10: CDP gathers aps migrao com sobretempo normal corrigido. 65

Figura 4.11: CDP gathers aps migrao com sobre tempo normal corrigido e silenciamento do estiramento e silenciamento pr primeira quebra. 66

Figura 4.12: Migrao Kirchhoff ps empilhamento sem silenciamento pr primeira quebra aplicado. 66

Figura 4.13: Migrao Kirchhoff pr empilhamento em tempo (PSTM) sem silenciamento pr primeira quebra aplicado. 67

Figura 4.14: Migrao Kirchhoff pr empilhamento em tempo (PSTM) com silenciamento pr primeira quebra aplicado. 67

Figura 5.1: Identificao do horizonte alvo na seo ssmica empilhada. 69

Figura 5.2: esquerda demarcao do horizonte de interesse em vrios intervalos de CDP feito no visualizador do software de processamento ssmico utilizado, direita ampliao na seo ssmica do mesmo intervalo de anlise na ssmica empilhada. 70

Figura 5.3: Demarcao do horizonte de interesse no CDP 936 feito no software de anlise de fsica de rochas e atributos AVO. 70

Figura 5.4: Ampliao na seo ssmica dos CDP's analisados. 71

Figura 5.5: Resultado da anlise AVO para o CDP 850. 71



Figura 5.8: Exemplo do clculo dos atributos intercept e gradiente, em preto os atributos A e B. 73

Figura 5.9: Grfico Intercept x Gradiente evidenciando um classe IV para o CDP 850. 74

Figura 5.10: Grfico Intercept x Gradiente evidenciando um classe IV para o CDP 882. 74

Figura 5.11: Grfico Intercept x Gradiente evidenciando um classe IV para o horizonte alvo no CDP 902. 74

Figura 6.1: Classificao segundo Castagna (1993) e Rutherford (1989) para as regies do grfico Intercept x Gradiente. 75

Figura 6.2: Comparao entre os grficos de amplitude variando com offset da modelagem - hidrato agindo como cimento na rocha - (a esquerda) e da anlise no dado real para o CDP 850 (a direita). 76

Figura 6.3: Comparao entre os grficos Intercept por Gradiente da modelagem - hidrato agindo como cimento na rocha - (a esquerda) e da anlise no dado real para o CDP 850 (a direita). 76

Figura 6.4: Zona de estabilidade do hidrato de gs numa margem continental passiva. 77

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Introduo

As demandas energticas mundiais crescem de maneira sistemtica nos ltimos anos, e as previses recentes indicam que este crescimento permanecer aquecido pelas prximas dcadas. (grfico presente na figura 1 mostrando a demanda energtica primria mundial separada por combustveis, em milhes de toneladas de leo equivalente).

Figura 01: Demanda energtica mundial em milhes de toneladas de leo equivalente (modificado de Agencia Internacional de Energia - IEA).

Os combustveis fsseis e seus derivados continuam sendo elementos chave na matriz energtica global, no entanto a explorao e explotao destas comodities vem sofrendo uma presso demasiada de diversos setores da comunidade internacional, ou seja, a questo ambiental e suas variaes.

O Brasil vem se apresentando como uma personagem cada vez mais destacada no cenrio mundial no que diz respeito s descobertas e produo de hidrocarbonetos, atraindo de forma considervel a ateno de investidores neste setor altamente competitivo e dinmico.

Frente a esta dualidade, produo energtica responsabilidade ambiental, a geofsica vem se mostrando como um campo do conhecimento capaz de responder aos desafios constantes que as atividades de explorao impe aos profissionais desta rea.

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Os mtodos indiretos de prospeco geofsica, algo como o estudo da Terra utilizando medidas fsicas tomadas na sua superfcie, fazem parte da primeira abordagem no ambiente Upstream (explorao e produo). Dentre estes mtodos, o ssmico sobretudo o de reflexo largamente utilizado, dado que apresenta maior abrangncia em rea e definio razovel das feies geolgicas, quando comparado a um mtodo de aquisio direto, como a perfilagem geofsica de poos. Neste sentido a recorrente utilizao da ssmica de reflexo justificada no s pelo seu carter tcnico, mas pelo seu menor custo benefcio na descoberta e ampliao de reas produtoras, sendo atualmente a mola mestra das atividades exploratrias da indstria de hidrocarbonetos.

Os atributos ssmicos (em especial os Atributos de AVO) so uma forma de viabilizar uma melhor interpretao de dados ssmicos, extraindo informaes geolgicas e fsicas da subsuperfcie. (Taner, 1992) destacou que atributos ssmicos caracterizam-se por serem todas as informaes obtidas de um dado ssmico, seja por medidas diretas ou por experincias baseadas em raciocnio lgico, ou seja, uma medida quantitativa das caractersticas ssmicas de interesse (Chopra & Marfurt, 2005).

A principal forma de deteco em larga escala dos hidratos de gs a ssmica de reflexo, na qual analisado um padro ssmico principal na identificao deste: o BSR (Bottom Simulating Reflection). No Cone do Rio Grande, as ocorrncias dos hidratos de gs esto associadas, principalmente, ao BSR. O BSR caracteriza-se por ser um refletor paralelo ao fundo marinho com um coeficiente de reflexo negativo causado pelo contraste de impedncia acstica entre a zona de estabilidade dos hidratos de gs (alta velocidade) e a regio sotoposta, de baixa velocidade.

Cada vez mais a pesquisa acerca dos hidratos de gs torna-se relevante, pois as reservas de hidratos de gs podem vir a ser uma nova fonte de energia, h grande potencial para isso ao redor do globo (Kvenvolden, 1993).

Dentro desta mesma perspectiva os riscos na explorao petrolfera, como movimentos de massa em taludes onde plataformas esto assentadas

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podem ser diminudos com o entendimento da responsabilidade dos hidratos de gs no desencadeamento de deslizamentos ou fluxos de massa em reas instveis (onde geralmente se formam). Com a crescente preocupao acerca das questes ambientais, o correto entendimento de ocorrncias naturais torna-se relevante visto que alteraes climticas importantes podem ter sido geradas como conseqncia do escape de gs metano devido s quedas eustticas ou instabilidade de taludes gerando escorregamentos de massa (Carpenter, 1981).

O projeto consiste em utilizar a metodologia da anlise AVO (amplitude variation with offset) em dados ssmicos de reflexo 2D para interpretar qualitativamente a presena de Hidratos de Gs na Bacia de Pelotas. Para isso foram gerados atributos de AVO dos horizontes conhecidos como BSRs. Estes horizontes so identificados em sees ssmicas empilhadas e simulam o refletor do fundo marinho, mas com polaridade invertida; eles marcam a base da zona de estabilidade dos hidratos de gs. Onde as camadas geolgicas confundem-se com o horizonte alvo, estes podem no ser facilmente identificados. Esta dificuldade de identificao do BSR gera a necessidade de outra forma de abordagem para identificao dos hidratos de gs.

Para tal estudo foram utilizados dados ssmicos de reflexo adquiridos junto ao BDEP (Banco de Dados de Explorao e Produo) da ANP (Agncia Nacional de Petrleo). Tal dado ssmico passou por um processamento de sinal voltado preservao das relaes de amplitude necessria para a prtica da tcnica de AVO. Uma vez processado o dado, foram geradas sees dos atributos selecionados que melhor identificam os refletores (no caso o BSR). O processamento da linha ssmica 2D foi realizado utilizando o software ProMax SeisSpace da empresa Landmark/Halliburton. Para a inverso e obteno/anlise dos atributos de AVO foi utilizado o software RokDoc System da empresa Ikon Science.

O objetivo deste trabalho identificar atravs dos atributos de AVO a ocorrncia de hidratos de gs na Bacia de Pelotas, j identificados por perfuraes do ODP (Ocean Driling Program) e interpretaes de Fontana (1989) e Barros (2009). Tambm objetivo fazer uma correspondncia deste

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atributo com as propriedades fsicas e geolgicas das zonas de estabilidade dos hidratos de gs e das ocorrncias de gs livre abaixo deste.

Outro objetivo identificar o modelo de ocorrncia dos hidratos de gs na bacia de Pelotas, explicar a formao modelando as distribuies de hidratos de gs e propor a que melhor encaixa-se com a resposta encontrada na anlise dos atributos AVO no dado real.

No primeiro captulo apresentada a rea de estudo onde se localiza o cone do Rio Grande, local de ocorrncia do hidrato de gs na bacia de Pelotas, regio sul do Brasil.

No captulo seguinte h uma explanao acerca dos hidratos de gs e fundamentao terica acerca da tcnica de anlise da amplitude variando com o afastamento fonte-receptor e dos modelos de fsica de rochas.

O terceiro captulo apresenta uma modelagem dos hidratos de gs na bacia de Pelotas.

O processamento dos dados ssmicos descrito no quarto captulo.

No quinto captulo abordada a anlise AVO com a metodologia de trabalho aplicada aos dados do projeto.

O sexto captulo apresenta as discusses acerca dos resultados encontrados na pesquisa e no stimo captulo a concluso.

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1. rea de Estudo

1.1 Localizao

A rea deste trabalho est inserida ao sul da margem continental leste brasileira, tambm designada divergente. Mais precisamente na sub-bacia sul da Bacia de Pelotas.

A bacia de Pelotas localiza-se no extremo sul da margem continental brasileira, limitada na altura da ilha de Florianpolis ao norte e o limite territorial com o Uruguai ao sul. Geologicamente seus limites so o alto de Florianpolis e alto de Polnio, este se situa na plataforma continental uruguaia, respectivamente ao norte e sul da bacia. A poro brasileira da bacia abrange uma rea de 210.000 km2 entre a costa e a cota batimtrica de 2000m, sendo 44.000 km2 emersos.

Figura 1.1: Bacias Sedimentares Brasileiras, no extremo sul localiza-se a Bacia de Pelotas, retirado de (Mohriak et al, 1995).

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1.2 Geologia da Bacia de Pelotas

1.2.1 Tectnica

A Bacia de Pelotas, assim como as demais bacias marginais leste brasileiras, resultante do processo de estiramento litosfrico gradativo que culminou com a separao do supercontinente Gondwana, h aproximadamente 170ma, (Asmus, 1975). O processo de separao desenvolveu-se do sul para norte.

A evoluo tectnica da bacia de Pelotas dividida em duas fases bens distintas (Fontana, 1996): Fase Rift e Fase Ps-rift. Porm (Silveira e Machado, 2004) a dividiram em trs etapas: Rift, Ps-rift e Drift. Apesar desta diferena numrica, as duas se assemelham bastante, ou seja, (Fontana, 1996) agrupa as fases Ps-rift e Drift em uma s, chamada de fase Ps-rift.

Na Fase Rift ocorreu o processo de estiramento litosfrico gradativo supracitado no ento continente Gondwana, que culminou com a separao dos continentes africano e sul-americano.

Com o processo, rochas sedimentares paleozicas e rochas pr-cambrianas (granitos e gnaisses por exemplo) foram fragmentadas, implantando assim um Rift Intracontinetal atuante nas reas hoje ocupadas pela regio costeira dos estados de Santa Catarina e do Rio Grande do Sul.

Nesta mesma etapa Rift, rochas baslticas extrudiram sobre a crosta continental. Durante e aps esta etapa falhas antitticas ocorreram e sedimentos da fase sin-rift foram depositados dentro dos grbens e meio-grbens. Um maior nmero de falhas sintticas encontrado nas regies de talude e sop continentais da bacia.

Na Fase Ps-rift, aps a ruptura da crosta e subida da astenosfera comeou a busca por equilbrio isosttico, iniciando o processo de subsidncia trmica (Fontana, 1996). No Aptiano, com o avano desta subsidncia e espalhamento do assoalho ocenico um espesso prisma sedimentar comeou a soterrar a sequncia da Fase Rift.

A partir do incio da deriva continental e com a interrupo dos falhamentos de blocos houve a fase de colapso da margem, com subsidncia acentuada, onde mesmo com uma subida do nvel do mar duradoura houve deposio de cunhas de clsticos.

Figura 1.2 Reconstruo prprincipais influncias tectono

115ma (retirado

A partir do incio da deriva continental e com a interrupo dos falhamentos de blocos houve a fase de colapso da margem, com subsidncia acentuada, onde mesmo com uma subida do nvel do mar duradoura houve deposio de cunhas de clsticos.

Reconstruo pr-drift da Amrica e da frica. Mostrando as principais influncias tectono-sedimentares das bacias marginais brasileiras

retirado de Souza-Lima e Hansi Jr, 2003).

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A partir do incio da deriva continental e com a interrupo dos falhamentos de blocos houve a fase de colapso da margem, com subsidncia acentuada, onde mesmo com uma subida do nvel do mar duradoura houve

drift da Amrica e da frica. Mostrando as ias marginais brasileiras

.

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1.2.2 Sedimentao

A carta estratigrfica da bacia de Pelotas tambm divide a sua seo estratigrfica em trs grandes unidades (Dias et al, 2007):

Megassequncia Pr-Rift: representada pelas unidades paleozica/mesozica da Bacia do Paran, ou seja, vulcnicas e sedimentos da Bacia do Paran;

Megassequnica Rift: Basaltos da Formao Imbituba e sedimentos conglomerticos siliciclsticos da Formao proximal Cassino.

Megassequncia Ps-Rift: Subdivide-se em quatro sequncias (Dias et al, 2007), a primeira a Sequncia Aptiana/Albiana, formada por vulcnicas da Formao Curumim e no topo, carbonatos da Formao Porto Belo. A segunda do Neo-Cretceo, formada pelos sedimentos siliciclsticos da Formao Tramanda, pelos pelitos distais da Formao Atlntida, na Formao Cidreira evidenciam-se complexos deltaicos e na Formao Imb os complexos turbiddicos. A terceira uma continuao das Formaes Cidreira e Imb (arenitos delgados e folhelhos espessos respectivamente). A quarta e mais recente tem carter progradante, a mais espessa de todas (principalmente no Cone do Rio Grande) e composta pelos folhelhos de gua profunda.

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Figura 1.3: Carta estratigrfica da Bacia de Pelotas mostrando toda a descrio sedimentar retirado de (Bueno et al, 2007).

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1.3 Cone do Rio Grande

O Cone do Rio Grande o principal depocentro da Bacia de Pelotas, atinge 12 mil metros de espessura sedimentar sendo que 11km de sedimentos so da sequncia Ps-Rift. Ele situa-se em frente Lagoa dos Patos, alongado Leste, abrange sop e talude continental comeou a ser formado principalmente a partir do Oligoceno e a origem dos sedimentos que o formaram ainda no uma unanimidade (Gomes et al, 1993).

Alguns autores atrelam sua formao a sistemas fluviais como os rios Camaqu e Jacu, que podem ter sido grandes drenagens no passado, e que conduziriam sedimentos em forma de canais na direo da costa a partir do Mioceno inferior. Canais pretritos foram mapeados e sustentam esta teoria (Martins et al, 1972).

Outra hiptese seria a de que uma confluncia de correntes de fundo ocenico, a North Atlantic Deep Water (NADW), profunda de norte para sul, a Corrente do Brasil, tambm fluindo de norte para sul e as Correntes das Malvinas e a Antartic Intermediate Water (AIW), que fluem de sul para norte, as direes opostas formariam a progradao sedimentar (Silveira et al, 2004).

Atualmente, com anlise de ecobatmetros e estudos dos sedimentos do fundo submarino, sedimentos do Rio da Prata so depositados no cone proximal (Rosa, 2007). Atualmente tambm identificada uma feio erosional na poro mais ao sul do Cone do Rio Grande, provavelmente causada por corrente de fundo. Tal feio possvel formadora da Cadeia Sedimentar do Rio Grande (Gorini, 2010).

Figura 1.4: Mapa mostrando rea do Cone do adquirida junto ao BDEP/ANP, em vermelho a linha ssmica J99B194

: Mapa mostrando rea do Cone do Rio Grande e a base de dados adquirida junto ao BDEP/ANP, em vermelho a linha ssmica J99B194

processada.

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Rio Grande e a base de dados adquirida junto ao BDEP/ANP, em vermelho a linha ssmica J99B194

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2. Fundamentao Terica

2.1 Hidratos de Gs

Os hidratos de gs, ou do latim clatratos (gaiola), caracterizam-se como estruturas cristalinas compostas por molculas de gua em estado slido e por gases com peso molecular pequeno. As molculas de gua so responsveis pela formao de uma estrutura cristalina que possibilita o aprisionamento de molculas de gs, como metano e dixido de carbono, no interior da estrutura (Sloan, 1998). Tambm de acordo com Sloan, estes so estveis a altas presses e baixas temperaturas, sendo linearmente dependentes da presso e exponencialmente da temperatura.

Figura 2.1: esquerda: modelo esquemtico mostrando uma estrutura de hidrato de gs. Molcula de metano (CH4) est aprisionada dentro de

molculas de gua (H2O), notar as pontes de hidrognio (retirado de Marajan, 2006). direita: grande plug de hidrato retirado de perfurao da PETROBRAS

(retirado de CGHR, 2005).

A espessura da zona de estabilidade de hidratos de gs na margem continental controlada pela presso hidrosttica e pelo gradiente de temperatura que existe dentro dos sedimentos (Melo, 2009). Uma lmina dgua mais profunda permite uma espessura maior da zona de estabilidade de hidratos de gs, isso porque a temperatura de derretimento fica mais alta neste ambiente.

Os hidratos de gs podem ser encontrados na natureza nos poros intersticiais dos sedimentos (Kvenvolden, 1993); (Lorenson e Kvenvolden, 2001), agindo como cimento da rocha ou macio (Sava, 2006). Em ambientes

27

marinhos podem ocorrer na plataforma continental ou em mar profundo, como em reas de talude e elevao continental. Nestes ambientes est intimamente ligado presena de grandes progradaes sedimentares ou regies de compresso tectnica. A zona de estabilidade de hidratos de gs est limitada pela interseco da curva de estabilidade do clatrato com a curva de temperatura dentro dos sedimentos marinhos (Clennell, 2000).

Figura 2.2: Esquema mostrando as variantes para gerao dos hidratos em ambiente marinho. Notar o contraste de velocidade entre a zona de gs livre e

a zona de estabilidade dos hidratos de gs. Retirado de (Clennell, 2000).

28

Segundo (Tanaka, 2003), hidratos podem ser de origem biognica ou termognicos, na bacia de Pelotas os hidratos de gs tem origem biognica em sua maioria (Fontana, 1996). Nas figuras 2.3 e 2.4 pode ser observada a interpretao de linhas ssmicas de reflexo, que a principal forma de indicao de hidratos de gs em ambientes marinhos.

Figura 2.3: Seo ssmica /dip/ 0228-0312. Retirado de (Rosa, 2007).

Figura 2.4: Mesma seo ssmica /dip/ 0228-0312. Modificado de (Barros, 2009).

29

Modelagens acerca dos hidratos de gs tambm so importantes meios de entender suas caractersticas de ocorrncia e interpretao via mtodo ssmico de reflexo. Modelagens como as que tem o objetivo de estimar as propagaes das ondas ssmicas em ambientes com a presena dos hidratos de gs.

A velocidade de propagao da onda ssmica compressional nos hidratos de gs da ordem de 2200m/s enquanto para os sedimentos abaixo do BSR (associados a gs livre) por volta de 1600m/s (Tinivella, 2008). Como na gua do mar a velocidade da onda ssmica por volta de 1500m/s e aproximadamente 1800m/s nas camadas sedimentares mais superiores, h um coeficiente de reflexo positivo. Admitindo densidades aumentando com a profundidade. J na interface do BSR o contraste de uma velocidade alta para uma velocidade relativamente mais baixa gera um coeficiente de reflexo negativo. Esse contraste de velocidade responsvel pela polaridade invertida do BSR em relao ao horizonte do fundo do mar, evidenciado na figura 2.5.

Figura 2.5: Detalhe da seo ssmica empilhada mostrando o fundo do mar e o BSR. Notar polaridade invertida

A deteco dos hidratos de gs numa regio nem sempre muito clara devido deposio sedimentar local, se as estratificaes forem plano-paralelas ao fundo ocenico, acarretar numa camuflagem do BSR.

(Fontana, 1989) e (Barros, 2009) descreveram estratigraficamente e por meio de atributos ssmicos os hidratos de gs na bacia de Pelotas, este

Fundo Marinho

BSR

30

trabalho tem como objetivo identificar, por meio da anlise de AVO, estes mesmos hidratos.

31

2.2 Teoria das Tcnicas de AVO

2.2.1 Atributos de AVO: Histria e metodologia

At a dcada de 1970 o principal indicador de hidrocarbonetos era o alto contraste de impedncia registrado em sees ssmicas empilhadas como observado por (Domenico, 1982). Ou seja, o domnio de anlise era o da refletividade por incidncia normal de onda e a natureza da mesma, era fundamentalmente acstica. A grandeza fsica de importncia relevante era a impedncia acstica, o contraste acentuado de impedncia ente as camadas era indcio da presena de gs: bright spot, dim spot, reverso de polaridade, etc.

Como as falhas na utilizao ou abordagem incorreta condenavam a teoria, segundo (Popper, 1974) a ineficcia do mtodo em muitas circunstncias desacreditavam - em parte - a tcnica.

(Ostrander, 1984) props uma mudana no domnio de anlise: o foco do estudo passou a ser o dado ssmico no domnio do CMP, ou seja, dado pr-empilhado. Ostrander usa o conceito desenvolvido por (Zoeppritz, 1919) de que a refletividade, em meios elsticos, varia com o ngulo de incidncia. As equaes de Zoeprittz nos aproximam o valor das amplitudes como funes do ngulo de incidncia. Por meio da elaborao de alguns modelos, Ostrander demonstra possveis comportamentos esperados para a variao da amplitude segundo o offset em casos comuns de bright spot, como arenitos reservatrios de baixa impedncia encaixados em folhelhos.

Nestas ponderaes reafirma as observaes de (Koefoed, 1955) nas quais infere a importncia do contraste entre as razes de Poisson como grandeza que mais afeta o comportamento da refletividade em funo do ngulo de incidncia.

32

Figura 2.6: Partio de energia na interface: onda P incidente, ondas P e S refletidas e transmitidas

Nas dcadas seguintes a pesquisa se concentrou nas aproximaes das equaes de Zoeprittz para o caso de uma Reflexo do tipo P-P (de maior interesse para ssmica de explorao). (Aki e Richards, 1980) prope uma aproximao matemtica para expresso do coeficiente de reflexo P-P com intuito dar um carter prtico a mesma.

2 22 2 2

2 21 1( ) [ (1 tan( ) )] [4 sin( ) ] [ (1 4 sin( ) )]2 2

R = + +

1 2

2 1

1 2

2 1

1 2

2 1

( ) / 2 a mdia entre as velocidades P( )

( ) / 2 a mdia entre as velocidades S( )

( ) / 2 a mdia de densidade( )

= +

= = + = = + =

(Eq. 1)

33

A aproximao possui trs termos: termo de / descrevendo a alterao fracional sofrida pela velocidade de onda P; termo de / descrevendo a alterao fracional sofrida pela velocidade de onda S e termo de / descrevendo a alterao fracional sofrida pela densidade entre os meios na interface.

Neste segundo momento histrico, a anlise passava a se concentrar no dado ssmico pr-empilhamento e outras grandezas elsticas, alm da impedncia acstica, so direcionadas como foco das pesquisas.

O conceito de atributos de AVO (Amplitude Versus Offset) introduzido: diferentes rearranjos da aproximao de Aki e Richards (Tabela 1) so elaborados visando ressaltar diferentes grandezas elsticas ou termos que as contenham.

O paradigma passa a ser: uma vez munidos destas aproximaes, obter estes parmetros elsticos do meio a partir do comportamento das amplitudes nos CMPs em funo do ngulo de incidncia (via offsets) por meio do problema inverso. Uma vez obtidos, estes parmetros seriam ento representados sobrepostos seo ssmica ou dispostos em grficos cruzados a fim de ressaltar anomalias.

Um parmetro robusto seria um nico parmetro (ou dois em grfico cruzado) capaz de identificar anomalias de gs independente do estado de consolidao do arenito reservatrio.

Tabela 1: Rearranjos da aproximao de Aki e Richards gerando os mais variados Atributos de AVO.

34

Partindo das aproximaes acima citadas descreveremos os atributos e as tcnicas utilizadas para identific-los.

2.2.2 Atributos de Shuey

(Shuey, 1985) props um novo rearranjo da aproximao de Aki e Richards segundo a equao abaixo:

2 22 2 2

2 21 1 1( ) [ ( )] [ 4 2 ]sin [ ](tan sin )2 2 2

R = + + +

(Eq. 2)

Nesta aproximao, o autor reconhece o primeiro termo como sendo o coeficiente de reflexo dado a incidncia normal (A).

1 ( )2

A = +

(Eq. 3)

Partindo das consideraes de (Koefoed, 1955), ele tenta ressaltar na sua formulao a razo de Poisson. Para isso expressa a razo de Poisson como a expresso abaixo (Eq. 4) e introduz o resultado no lugar da velocidade de onda S (Eq. 5).

2 21 1 2( )2 1

=

(Eq. 4);

Com

2 1( ) =

e

2 1( ) / 2 +=.

2 2 22

1 1 2 1( ) [ (2 )( ) ]sin [ ](tan sin )2 1 (1 ) 2R A

= + + + +

(Eq. 5)

35

Para ngulos pequenos (entre 0 e 30) o terceiro termo pode ser omitido, restando apenas o primeiro e o segundo termo postos da seguinte forma.

2( ) sinR A B = +

(Eq. 6)

A equao ficou conhecida como equao de Shuey de dois termos. O primeiro termo denominado de Intercept (A) e o segundo coeficiente de gradiente (B). O gradiente tem relao com o contraste entre as razes de Poisson (notar a dependncia com ngulo de incidncia) e portanto guarda informao dos fluidos saturantes dos poros da rocha, j o Intercept relacionado com a refletividade de onda P incidncia normal. Os dois coeficientes constituem os primeiros atributos de AVO. O atributo intercept o coeficiente linear na equao 6 e o atributo gradiente o coeficiente angular na mesma equao.

(Wiggins et al, 1984) introduzem a notao da refletividade de onda S (Rs) na equao de Shuey de 3 termos, como um anlogo do A (refletividade da onda P).

1 ( )2

Rs

= +

(Eq. 7) 2 2

2 22 2

1( ) ( 8 )sin (2 ) sin2

R A A Rs

= + +

(Eq. 8)

Considerando que /=0.5, ou seja a velocidade de onda P o dobro da onda S, podemos omitir o ltimo termo:

2( ) ( 2 ) sinR A A Rs = +

(Eq. 9)

36

Portanto:

2B A Rs=

(Eq. 10)

E:

1 ( )2

Rs A B=

(Eq. 11)

Deste modo, a partir do intercept e gradiente podemos inferir um novo atributo: refletividade da onda S (Rs).

Coube a (Castagna, 1993) desenvolver o arcabouo para utilizao das concepes de (Shuey, 1985). (Castagna, 1993) lanou as bases de uma metodologia caractersticas das primeiras implementaes da Anlise de AVO, assim como formalizou os primeiros atributos. Neste mtodo une as idias de (Shuey, 1985) com a classificao de (Rutherford et al, 1989) que propunha a existncia de 3 classes de arenitos saturados por gs:

Classe I (Areias de alta impedncia): Areias consolidadas com altas velocidades intervalares. Possui impedncia maior do que meio encaixante.

Classe II (Dim Spot ou Areias Intermedirias): Areias com impedncia prximas s do meio encaixante e que possui como caracterstica principal a inverso da polaridade com a distncia.

Classe III (Bright Spot ou areia com baixa impedncia): Areias inconsolidadas com baixa velocidade intervalar de propagao das ondas. A impedncia acstica menor do que a do meio encaixante.

(Castagna et al, 1993) props ainda uma nova classe:

Classe IV: Similar classe III, com adendo de que as rochas encaixantes so mais rgidas e possuem maiores velocidades de propagaoS. So relativamente raros e ocorrem quando areias

37

maleveis, de menores constantes elsticas relativas s encaixante, saturadas com gs so trapeadas por rochas mais duras como o folhelho. Difcil deteco de fluidos.

Figura 2.7: Grfico mostrando como a Refletividade varia com o ngulo de incidncia, e assim h a separao em classes, Classes retiradas de Castagna

et al (1993).

A anlise feita a partir das amplitudes de cada CMP previamente processados e corrigidos de NMO. As amplitudes e seus offsets correspondentes so armazenados. Os offsets, a partir das velocidades correspondentes, so convertidos para ngulos. Os valores de amplitude e ngulo so confrontados num grfico de amplitude por sin()2, sendo o ngulo de incidncia.

importante ressaltar que este procedimento tornou-se comum para todas as outras metodologias de AVO, ou seja, as abordagens partem destas aproximaes.

38

realizada uma regresso linear (ou linearizao por mnimos quadrados) dos dados de modo a, quando comparadas as equaes de Shuey de dois termos, obtermos dois coeficientes: A e B, intercept e gradiente respectivamente.

Este processo repetido sobre todos os CMPs do horizonte de interesse (previamente selecionados no dado empilhado) - Figuras 2.8 e 2.9. Deste modo para cada CMP teremos um par (A,B) como visto na figura 2.10.

Figura 2.8: Horizonte selecionado na seo empilhada, neste exemplo o horizonte alvo identificado aos 650ms (Russel, 1999).

Figura 2.9: CMPs selecionados com o horizonte identificado (Russel, 1999).

39

Figura 2.10: Regresso Linear com amplitudes de um CMP do horizonte escolhido, modificado de Russel (1999).

Aps a definio da linha de tendncia na nuvem de pontos no grfico amplitude por offset, um grfico A x B construdo e cada par (A, B) confrontado em um grfico. Como evidenciado na figura 2.11.

Figura 2.11: AVO Crossplot. (neste exemplo esto plotados os atributos intercept versus gradiente). Retirado de (Castagna et al, 1993).

(Castagna, 1985) classificou as regies deste grfico de acordo com as classes propostas por (Rutherford & Willians, 1989). Dependendo da localizao do par ordenado no grfico, numa determinada classe ele se encaixar. interessante notar tambm a existncia de uma tendncia que

+A

- A

+B

-B

40

remonta mudrock line proposta por (Castagna, 1985). Esta linha de tendncia foi percebida pelo autor quando este comparou diversas amostras de argilitos, arenitos saturados por gua e siltitos; ele percebeu que todos seguiam uma mesma reta quando confrontados num grfico de Vp (velocidade de propagao da onda compressional) por Vs (velocidade de propagao da onda cisalhante). Esta associao interpretada pelo autor como sendo a resposta geral de litologias no anmalas, ou seja, sem hidrocarbonetos.

Nesta metodologia, quanto mais prximo o par ordenado est desta linha de tendncia, menor a chance da rocha encaixada estar saturada por gs e maior a chance de estar saturada com gua.

Figura 2.12: Exemplo de grfico de confrontamento com a mudrock line evidenciada por (Castagna, 1985).

Os atributos A e B, respectivamente o intercept e o gradiente, so os primeiros atributos da anlise de AVO. A partir desta metodologia outros atributos surgiram como AxB, A-B, A+B e muitas outras outras combinaes.

Em sntese, os atributos, os mtodos e os dados requeridos para aferir os principais atributos de AVO esto listados na tabela 2.

41

Tabela 2: Resumo dos principais atributos de AVO, com mtodos para sua obteno, e dados necessrios para sua obteno.

2.3 Teoria de Fsica de Rochas

2.3.1 Limites elsticos

Os limites elsticos proporcionam um meio muito eficaz para obteno de relaes porosidade-velocidade para estimativa de meios elsticos efetivos em rochas e sedimentos. Alguns modelos aproximam a rocha como um bloco elstico poliminerlico contendo poros, outros tentam simular sedimentos elsticos em contato (Avseth et al, 2005). Na figura 2.13 encontram-se os limites elsticos descritos no texto, expressos pela porosidade versus mdulo de compressibilidade.

O limite superior de Voigt a mdia aritmtica do mdulo elstico nos N materiais constituintes da rocha. Este o valor mximo possvel para rigidez de

42

uma rocha (mistura de constituintes). J o limite inferior de Reuss a mdia harmnica dos mdulos elsticos de N materiais constituintes da rocha, estes so os valores mnimos possveis para a rigidez de um material na natureza. (Avseth et al, 2005).

1

N

v i ii

M f M=

=

(Eq. 12)

1

1 N iiR i

fM M

=

=

(Eq. 13)

Mi o mdulo elstico do isimo constituinte

fi a frao de volume do isimo constituinte

A mdia de Voigt-Reuss-Hill (Mvrh) nada mais que a mdia aritmtica entre os limites superior de Voigt (Mv) e inferior de Reuss (MR).

2v r

vrhM MM +=

(Eq. 14)

O limite de Hashin-Shtrikman (Eq. 15) considerado o melhor limite em se falando de aproximao para meios isotrpicos. Este o que mais aproxima-se dos valores de mdulos elsticos sem utilizar informaes acerca da geometria dos constituintes. (Avseth et al, 2005).

21 1 1

2 1 1 1 1

21 1

2 1 1 1 1 1 1 1

( ) ( 4 / 3)

( ) 2 ( 2 ) / [5 ( 4 / 3)]

HS

HS

fK KK K f K

ff K K

= + + +

= + + + +

(Eq. 15)

K1,K2 so os mdulos de compressibilidade

43

1, 2 so os mdulos de cisalhamento

f1,f2 so as fraes de volume

Figura 2.13: Limites utilizados para obteno do mdulo de compressibilidade a partir da porosidade. Retirada de Agile Geoscience cheatsheet.

Outro conceito importante o de porosidade crtica (Nur, 1992 apud Avseth et al, 2005), o qual definido como a alta porosidade dos sedimentos recm depositados. Pode ser interpretado tambm como o limite entre sedimento depositado ou em suspenso, ou ainda como a porosidade primria para alguns tipos de deposio.

2.3.2 Substituio de Fluidos

Entender como os fluidos presentes nos poros das rochas influenciam a impedncia acstica ou a velocidade ssmica das rochas o principal foco desta rea do estudo de fsica das rochas.

A principal ferramenta para este estudo so as relaes ou equaes de (Gassman, 1951) - Equaes 16 e 17, que basicamente indica como a rocha se comporta (quanto aos mdulos de compressibilidade e cisalhamento) quando h mudana nos fluidos que ocupam seus poros. Ksat=f(Kdry,Kmineral,Kfluid).

44

2

min

2min min

1

1

dry

eralsat dry

dry

fluid eral eral

KK

K K KK K K

= +

+

(Eq. 16)

sat dry =

(Eq. 17)

min

4( ( ) /3/

(1 )

p

s

fluid eral

V K

V

= +

=

= +

(Eq. 18)

45

3. Modelagem dos Hidratos de Gs na Bacia de Pelotas

Foram desenvolvidos trs modelos de configurao estruturais para hidratos de gs na Bacia de Pelotas utilizando os conceitos de Fsica das Rochas, especificamente a teoria dos meios efetivos. Tais modelos foram retirados da literatura, autores como (Ecker, 1998), (Sava, 2006), (Dvorkin, 2006) e (Zhang, 2008) estudaram as ocorrncias de hidratos de gs em margens continentais passivas e ativas. Algumas das saturaes e velocidades ssmicas utilizadas foram extradas de (Fontana, 1989), pois este trabalho tambm fora realizado com linhas ssmicas na bacia de Pelotas.

Segundo (Sava et al, 2009) os hidratos de gs podem ocorrer como contedo de poro (disseminado), cimentando a rocha, de forma macia (seja ocupando fraturas ou ndulos macios no fundo marinho) ou corpos segregados (ndulos). Utilizando modelos de fsicas das rochas e teoria dos meios efetivos foram confrontados os vrios modelos de distribuio dos corpos de hidratos de gs no subsolo marinho encontrados na bibliografia e aplicados a realidade geolgica da ocorrncia da Bacia de Pelotas.

Figura 3.0: Vrios tipos de ocorrncia do hidrato de gs nas margens continentais: a) disseminado nos poros da rocha matriz (cimentando-a ou

preenchendo os poros), b) como ndulos ou corpos segregados, c)macio em fraturas, d) macio no fundo marinho. (Riedel et al, 2010)

46

A metodologia utilizada na modelagem de fsica de rochas foi aplicada para a construo de cada um dos trs modelos gerados, primeiramente foram calculados os mdulos elsticos da rocha, aps a "construo" da rocha, esta foi saturada. Cada modelo construdo foi convolvido com um pulso Ricker de 25Hz para gerar o modelo 2D (uma aproximao para incidncia normal) como pode ser visto na figura 3.2, a seo ssmica 228-312 em subplano na figura um molde utilizado para construir os modelos geolgicos (figura 3.14), as polaridades dos traos ssmicos gerados pela convoluo so apresentadas no padro SEG invertido.

Modelo A: Hidrato de Gs como cimento na rocha partindo do principio que o hidrato de gs se comporta como cimento na composio desta rocha, foram utilizadas as relaes de (Dvorkin, 1996) para o clculo dos mdulos elsticos efetivos para rocha seca. Na figura 3.1 encontra-se um resumo de quais equaes foram utilizadas para obteno das constantes do modelo. Para os mdulos elsticos do gro foram utilizadas as mdias de Voigt-Reuss-Hill. Nas tabelas 3, 4 e 5 esto listados os parmetros utilizados na modelagem. Neste modelo o hidrato faz parte da matriz rochosa e uma vez calculados os mdulos elsticos para rocha seca e gro (argila, quartzo e hidrato de gs) utilizou-se as relaes de (Gassmann, 1951) para o clculo dos mdulos da rocha saturada, no presente contexto a rocha foi saturada inteiramente por salmoura.

Figura 3.1: Modelo A - Hidrato de gs em verde cimentando os gros em cinza.

Figura 3.2: Resultado da modelagem AVOcimentando os gros com a seo ssmica ao fundo

amplitudes positivas, em vermelho as negativas e em subplano a seo

Figura 3.3: Variao da amplitude com o afastamento fonte receptor para o modelo A.

Resultado da modelagem AVO 2D para o modelo A, hidrato agindo com a seo ssmica ao fundo. Em azul encontram

amplitudes positivas, em vermelho as negativas e em subplano a seo ssmica molde utilizada.

Variao da amplitude com o afastamento fonte receptor para o modelo A. (Obs.: a amplitude normalizada).

47

para o modelo A, hidrato agindo . Em azul encontram-se as

amplitudes positivas, em vermelho as negativas e em subplano a seo

Variao da amplitude com o afastamento fonte receptor para o

Figura 3.4: Grfico intercepto por gradiente para o modelo A.

Modelo B: Hidrato de Gs como contedo de poro hidrato no faz parte da matriz da rocha, e sim participa em conjunto com a salmoura (brine) do contedo de fluido saturante da rocha. A modelagem parte do modelo de areia no cimentada de mdulos elsticos da rocha seca. Para o clculo dos mdulos elsticos do gro foram novamente utilizadas as mdiao clculo dos mdulos elsticos do fluido (hidrato de gs + salmoura). Os dados utilizados esto dispostos

Figura 3.5: Modelo B -

Grfico intercepto por gradiente para o modelo A.

Modelo B: Hidrato de Gs como contedo de poro neste modelo o hidrato no faz parte da matriz da rocha, e sim participa em conjunto com a

do contedo de fluido saturante da rocha. A modelagem parte do modelo de areia no cimentada de (Dvorkin, 1996) para o clculo dos

os da rocha seca. Para o clculo dos mdulos elsticos do gro foram novamente utilizadas as mdias de Voigh-Reuss-Hill, como tambm para o clculo dos mdulos elsticos do fluido (hidrato de gs + salmoura). Os dados utilizados esto dispostos nas tabelas 3, 4 e 5.

Hidrato de gs em verde como contedo de poro dos gros em cinza.

48

Grfico intercepto por gradiente para o modelo A.

neste modelo o hidrato no faz parte da matriz da rocha, e sim participa em conjunto com a

do contedo de fluido saturante da rocha. A modelagem parte 1996) para o clculo dos

os da rocha seca. Para o clculo dos mdulos elsticos do gro como tambm para

o clculo dos mdulos elsticos do fluido (hidrato de gs + salmoura). Os

Hidrato de gs em verde como contedo de poro dos

Figura 3.6: Resultado da modelagem AVO como contedo de poro

Figura 3.7: Variao da amplitude com o afastamento fonte receptor para o modelo B na interface alvo BSR

Figura 3.8: Grfico intercepto por gradiente para o modelo B.

: Resultado da modelagem AVO 2D para o modelo B, hidrato agindo como contedo de poro com a seo ssmica ao fundo

Variao da amplitude com o afastamento fonte receptor para o na interface alvo BSR. (Obs.: a amplitude normalizada)

Grfico intercepto por gradiente para o modelo B.

49

para o modelo B, hidrato agindo com a seo ssmica ao fundo.

Variao da amplitude com o afastamento fonte receptor para o (Obs.: a amplitude normalizada).

Grfico intercepto por gradiente para o modelo B.

50

Modelo C: Hidrato como corpo segregado no folhelho neste modelo busca-se construir um modelo de folhelho independente do hidrato de gs. Utilizamos a formulao para areias no cimentadas para o clculo da rocha seca, as mdias de Voigh-Reuss-Hill (argila + quartzo) para por fim saturar a rocha com salmoura. Em seguida utilizando as relaes de Hashin-Shtrikman (low bounds) acrescenta-se o contedo de hidrato de gs na mistura. Os dados utilizados esto dispostos nas tabelas 3, 4 e 5.

Figura 3.9: Modelo C - Hidrato de gs em verde como corpo segregado nos gros de folhelho em cinza.

Figura 3.10: Resultado da modelagem AVO 2D para o modelo C, hidrato agindo como corpo segregado com a seo ssmica ao fundo.

Figura 3.11: Variao da amplitude com o afastamento fonte receptor para o modelo C na interface alvo BSR

Figura 3.12: Grfico intercepto por gradiente para o modelo C.

Calculados os mdulos elsticos, para cada modelo foram calcvelocidades compressional e cisalhante bem como a densidade resultante das rochas. Com estas informaes foi possvel simular a resposta AVO nos modelos propostos na interface interpretada como sendo o SEG invertido.

As figuras 3.2, 3.6cada um dos trs modelos propostos. resultado da anlise AVO para cautilizando as velocidades intervalares na conver

Variao da amplitude com o afastamento fonte receptor para o na interface alvo BSR.. (Obs.: a amplitude normalizada)

Grfico intercepto por gradiente para o modelo C.

Calculados os mdulos elsticos, para cada modelo foram calcvelocidades compressional e cisalhante bem como a densidade resultante das

Com estas informaes foi possvel simular a resposta AVO nos na interface interpretada como sendo o BSR, na polaridade

6 e 3.10 mostram o resultado da modelagem cada um dos trs modelos propostos. As figuras 3.3, 3.7 e 3.11resultado da anlise AVO para cada modelo proposto (os offsets foram gerados utilizando as velocidades intervalares na converso pelo ngulo de incidncia

51

Variao da amplitude com o afastamento fonte receptor para o (Obs.: a amplitude normalizada).

Grfico intercepto por gradiente para o modelo C.

Calculados os mdulos elsticos, para cada modelo foram calculadas as velocidades compressional e cisalhante bem como a densidade resultante das

Com estas informaes foi possvel simular a resposta AVO nos , na polaridade

mostram o resultado da modelagem 2D para 3.11 mostram o

(os offsets foram gerados so pelo ngulo de incidncia

52

com a tcnica ray-tracing) e nas figuras 3.4, 3.8 e 3.12 so identificados os grficos intercepto por gradiente dos modelos A, B e C, respectivamente.

O modelo de fcies foi desenvolvido no software RocDok utilizando os recursos do modulo Scenario e modelagem de AVO. Na figura 3.14 possvel observar o modelo proposto baseado na linha ssmica 0228-312 (figura 3.13).

Figura 3.13: Linha ssmica utilizada como base para o modelo construdo para anlise de fsica de rochas.

Figura 3.14: Modelo gerado a partir da linha ssmica 228-312. Azul = gua do mar, cinza= hidrato de gs, vermelho= folhelho + gs livre.

53

Modelos gerados

Modelo Gro Porosidade Saturao/Hidrato Fluido Saturante

A* (Hidrato cimentando a

rocha)

100% quartzo 30% 75% 100% salmoura

B (Hidrato como contedo

de poro)

30% Quartzo + 70% Argila

60% 75% 75% Hidrato +

25% salmoura

C* (Hidrato como corpo segregado)

30% Quartzo + 70% Argila

60% 75% 100% salmoura

* Hidrato entra na composio da matriz por meio da mdia de Voigh-Reuss-Hill.

Tabela 3: Especificao dos parmetros utilizados e caractersticas das litologias modeladas.

54

Parmetros elsticos utilizados na substituio de fluidos

Mdulo de Compressibilidade

(GPa)

Mdulo de Cisalhamento

(GPa)

Densidade (g/cc)

Hidrato de gs

5,6 2,4 0,767

Quartzo 36 45 2,65

Argila 20,9 6,85 2,58

Salmoura 2,58 0 1,036

Metano 0,124 0 0,25

Tabela 4: Parmetros elsticos utilizados para substituio de fluidos com as relaes de Gassmann.

Litologias e suas constantes

Litologia Vp (m/s)

Vs (m/s)

Densidade (g/cc)

Hidrato no cimentado 2649 728 1,52

Hidrato como corpo segregado 2655 1180 1,17

Hidrato cimentado 3800 2300 2,11

Folhelho saturado com Salmoura + Gs 2189 671 1,42

Folhelho saturado com salmoura 2379 789 1,66

Tabela 5: Constantes das litologias utilizadas na modelagem AVO.

55

4. Processamento de dados ssmicos para anlise AVO

A descrio do Processamento da linha ssmica no o objetivo principal deste trabalho, mas sim uma forma de se extrair os atributos de maneira correta para posterior anlise. O processamento ssmico para anlise AVO deve preservar as relaes de amplitude original dos traos ssmicos, pois a amplitude diretamente proporcional srie refletividade.

Isto implica em duas premissas: as reflexes tm que ser corretamente posicionadas em subsuperfcie e a qualidade do dado deve ser suficiente para garantir que as amplitudes das reflexes mostrem a informao sobre seus coeficientes de reflexo.

(Cambois, 2000) descreve o condicionamento dos dados ssmicos para a anlise de efeito AVO como sendo uma sequncia de processamento para adequao a qualquer modelo utilizado para a inverso de AVO (por exemplo a equao de Shuey) e que pode vir a ser complicado pois a relao de amplitude original do dado no pode ser deturpada.

Logo no existe uma nica sequncia de processamento a ser seguida. Isto depende da complexidade da geologia local e da qualidade do dado ssmico. Por exemplo, a remoo de mltiplas s seria necessria se o horizonte em questo for atingido por estas. Como a ocorrncia de hidratos de gs ocorre numa regio de lmina dgua de 600m a 3000m de profundidade na Bacia de Pelotas, no foi necessria a remoo das mltiplas referentes ao fundo marinho, pois o horizonte alvo (BSR) est a 200m abaixo do fundo marinho. Do fundo ocenico at o horizonte alvo no ocorrem grandes diferenas de impedncia entre camadas, sendo assim no foi necessria a aplicao de alguma tcnica de remoo de mltiplas de curto perodo.

Uma anlise do fluxo a ser utilizado foi feita com a chegada dos dados para a pesquisa.

56

Figura 4.1: Sequncia de processamento aplicada a linha ssmica.

Aps a anlise dos dados adquiridos junto ao BDEP e a escolha da linha ssmica J99B194 a ser utilizada no trabalho foi possvel descrever as caractersticas de aquisio da mesma numa tabela (tabela 6). Foram utilizados os softwares OpenDtect e SeisView para identificao dos padres e tambm checar a locao dos campos do cabealho no trao ssmico (trace headers).

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Tabela 6: Parmetros de aquisio do dado ssmico utilizado no trabalho.

4.1 Converso de Formato

A primeira etapa do processamento a insero do dado no software de processamento ssmico, o dado adquirido junto ao BDEP em um disco rgido porttil j se encontrava no formato SEGY, um dos padres de gravao de dados ssmicos desenvolvidos pela Society of Exploration Geophysicists, foi ento convertido para o padro interno do software por meio do processo chamado SEGY INPUT.

4.2 Geometria

A segunda etapa foi a determinao da geometria no dado, ou seja, registrar no dado ssmico os parmetros utilizados na aquisio. A linha ssmica J99B194 j continha informaes relevantes no cabealho oriundas da aquisio, informaes como as coordenadas de fonte e receptor, separao fonte-receptor (offsets), locaes tanto de fontes quanto de receptores. Na figura 4.2 pode ser analisado um registro ssmica da linha com geometria aplicada.

Parmetros gerais da linha ssmica J99B194

Spread 0-130-6130

Mxima cobertura CDP (Full Fold) 100 traos

Nmero de tiros 1536

Nmero de Canais 480

Tempo de Registro 8s

Intervalo de Amostragem 2ms

Intervalo entre pontos de tiros 30m

Distncia entre receptores 12,5m

Distncia fonte para o primeiro receptor (offset mnimo) 130m

Distncia fonte para o ltimo receptor (offset mximo) 6130m

58

Figura 4.2: Registro (shot gather) somente com geometria aplicada.

Portanto fez-se necessrio somente a etapa conhecida como binning, que consiste no clculo dos pontos mdios comuns (CMP), determinao de clula de processamento (bin) bem como das tabelas internas do software. Informaes como as coordenadas de CMP e os prprios nmeros de CMP foram indexados ao cabealho do trao ssmico, tornando assim possvel organizar o dado em outras famlias de traos alm da de tiro. Na figura 4.3 mostrado um mapa de cobertura da linha ssmica.

Figura 4.3: Cobertura CMP, cobertura nominal mxima de 100 traos por posio (full fold).

59

4.3 Tratamento de amplitudes

Aps a geometria aplicada foi aplicado um filtro para eliminao do rudo de baixa amplitude gerado pelo movimento das ondas (swell noise) no cabo ssmico.

A etapa de recuperao de amplitudes num processamento voltado para a anlise AVO de extrema importncia, pois como o intuito a anlise de amplitudes, esta recuperao dever ser feita com imenso cuidado para no deteriorar com a sua relao.

Diante disso foi aplicado o processo de recuperao de perdas de amplitude por divergncia esfrica, tambm conhecida como espalhamento geomtrico, que consiste na atenuao da energia de uma onda esfrica com inverso do quadrado da distncia da fonte. A funo velocidade utilizada no mdulo foi: (tempo-velocidade) 0-1480,3000-1500, 8000-2200 (figura 4.4).

Figura 4.4: Recuperao de perda por divergncia esfrica, acima corrigido e abaixo sem correo.

60

4.4 Tratamento de sinal

Com o intuito de aumentar a resoluo vertical e distino de refletores foi aplicada uma deconvoluo Spike no dado. Para a utilizao deste processo preciso certificar-se de algumas caractersticas na linha ssmica, como a estacionalidade do dado na determinao da janela de deconvoluo procurou-se um intervalo onde se assume estacionalidade tanto temporal quanto espacial (no so observadas mudanas significativas ou relevantes na forma da wavelet espacialmente).

Como parametrizao foi utilizado 160 ms de tamanho para o operador de deconvoluo, a janela determinada mostrada na figura 4.5 e o tipo de deconvoluo aplicada foi a de pulso de fase mnima. Lembrando que o pulso ssmico com este tipo de fonte causal (fisicamente realizvel, onde a sada depende apenas de entradas no presente ou passado). A figura 4.5 mostra a janela onde fora aplicada a deconvoluo.

Figura 4.5: Janela de deconvoluo nos CDPs 6200 e 5200.

Aps a deconvoluo foi aplicado um silenciamento nos tempos anteriores ao fundo marinho e tambm um filtro passa-banda em 4-60 Hz, em razo do filtro deconvolutivo. O corte das freqncias maiores que 60Hz no influenciou em perda de sinal pois como h camadas geolgicas saturadas com gs na bacia (Fontana, 1989), as freqncias acima desse valor so

61

atenuadas pela coluna sedimentar. Na figura 4.6 possvel notar o corte das altas freqncias, que podem vir a ser rudos amplificados pelo filtro deconvolutivo.

Figura 4.6: Espectro de freqncia anterior a filtragem esquerda e espectro aps filtragem direita.

4.5 Anlise de velocidades

A prxima etapa do processamento foi a anlise de velocidades para a correo de sobre tempo normal (NMO correction) das reflexes.

Para isso foi criada uma superfamlia de ponto mdio comum (CDP Supergather) a cada 20 CDPs, comeando do CDP 400 at o 6200, totalizando 290 anlises de velocidade realizadas (a cada 250 metros) e 11 CDPs combinados. Aps a formao dos supergathers foi gerado o Velocity Analysis (Velan), onde foram escolhidas as velocidades que melhor corrigem as diferenas de sobre tempo dos refletores em seus tempos. Um exemplo da anlise de velocidade mostrada na figura 4.7, onde possvel evidenciar que os refletores foram corretamente corrigidos, possvel identificar tambm as reflexes mltiplas do fundo marinho a partir de aproximadamente 4900ms, bem como um aumento de velocidades na altura dos 4400ms que provavelmente devido a presena do hidrato de gs .

62

Figu

ra 4.

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63

4.6 Migrao

A fim de alocar corretamente os eventos em subsuperfcie a linha ssmica foi migrada em tempo antes de serem empilhados os CDPs. Para efeito de comparao foram geradas tanto migrao ps-empilhamento (figura 4.12), quanto migrao pr-empilhamento (figuras 4.13 e 4.14). A migrao ps empilhamento e o empilhamento do dado migrado antes do empilhamento foram utilizados para analisar e identificar o BSR em toda a extenso da linha ssmica, para saber a continuidade lateral do horizonte com hidratos de gs, para controle das etapas de processamento e tambm para a escolha das famlias de ponto mdio comum a serem utilizadas na anlise posterior.

Foi utilizada a migrao PSTM Kirchhoff (migrao Kirchhoff pr-empilhamento no tempo) a fim de gerar as famlias de ponto mdio comum com refletores corretamente alocados para anlise de AVO. Foram escolhidos os parmetros de: abertura operador de migrao, campo de velocidades com anlise a cada 50 m de intervalo, filtro anti-falseamento, ngulo de mergulho mximo de 60. O modelo de velocidades aplicado para a migrao mostrado na figura 4.8, j o resultado da migrao evidenciado sem correo NMO (figura 4.9), com correo NMO (figura 4.10) e os modelos finais no domnio pr empilhamento com silenciamentos aplicados (na figura 4.11).

Figura 4.8: Modelo de velocidades utilizado na migrao, velocidades variam de 1500 a 1950 m/s.

64

Figura 4.9: CDP gathers aps migrao.

Figura 4.10: CDP gathers aps migrao com sobretempo normal corrigido.

65

Figura 4.11: CDP gathers aps migrao com sobre tempo normal corrigido e silenciamento do estiramento e silenciamento pr primeira quebra.

Figura 4.12: Migrao Kirchhoff ps empilhamento sem silenciamento pr primeira quebra aplicado.

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Figura 4.13: Migrao Kirchhoff pr empilhamento em tempo (PSTM) sem silenciamento pr primeira quebra aplicado.

Figura 4.14: Migrao Kirchhoff pr empilhamento em tempo (PSTM) com silenciamento pr primeira quebra aplicado.

4.7 Rotao de Fase

Aps a migrao no domnio de ponto mdio comum (CDP gathers) gerando CRP gathers (famlias de ponto de reflexo comum - commom reflection point gather), foi aplicada uma rotao de fase em 180 (idem a multiplicar por -1) a fim de preparar o dado para a anlise AVO (em padro europeu, Mar do Norte ou SEG invertido).

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preciso atentar que existem duas situaes distintas relacionadas com esta prtica de rotacionar a fase do dado ssmico: a primeira situao como o dado adquirido (medido) e a outra diz respeito a como ele representado.

O dado ssmico processado foi adquirido sob o padro SEG, ou seja, que quando h o aumento de impedncia (exemplo do fundo marinho) a amostra deve ter valor negativo. Quanto a como o dado ser representado, isso depender nica e exclusivamente do intrprete, no h padro definido para como o dado ssmico deva ser representado, ou seja visualizado (h uma sugesto da SEG).

A metodologia de anlise AVO descrita e utilizada nesta pesquisa utiliza o padro SEG invertido, seguindo metodologias de trabalhos anteriores, onde um coeficiente de reflexo positivo analisado com valores positivos de amplitude (exemplo de um folhelho selante) e um coeficiente de reflexo negativo (exemplo da entrada da onda ssmica em um reservatrio siliciclstico saturado por leo e/ou gs) analisado com valores negativos.

preciso salientar que o alvo de interesse da pesquisa, o BSR, marca o limite (interface) entre um meio com alto coeficiente de reflexo comparado ao meio subjacente (alta velocidade ssmica devido a presena de hidratos de gs) e um meio com baixo coeficiente de reflexo comparado ao meio sobrejacente (baixa velocidade ssmica devido a presena de gs livre). Caso anlogo do exemplo do pargrafo anterior.

Como a amplitude ssmica diretamente proporcional ao coeficiente de reflexo, quando analisa-se a variao da amplitude com o afastamento fonte-receptor, apesar de uma aproximao, o tipo de informao que tem-se acesso sem um estudo de inverso acstica ou elstica.

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5. Anlise AVO

Aps o processamento dos dados, certificando-se da preservao das amplitudes, foi aplicada a metodologia de (Castagna, 1993) descrita no captulo de fundamentao terica da anlise AVO nos PSTM CRP gathers. A fim de entender como a amplitude (diretamente proporcional refletividade) se comporta com o afastamento fonte-receptor num dado ssmico real na bacia de Pelotas e posteriormente comparar os resultados com os da modelagem de fsica de rochas.

5.1 Escolha dos CDP gathers

Foram escolhidos os CRP gathers migrados de 800 a 1300 pois onde ocorre uma sobreposio do BSR e das camadas estratigrficas, porm tambm neste intervalo onde o horizonte parece cruzar as camadas geolgicas.

5.2 Identificao do horizonte

Aps a identificao do horizonte de interesse (BSR) na seo empilhada (figura 5.1), etapa realizada tanto no visualizador do software de processamento ssmico bem como no de anlise de fsica de rochas e atributos AVO, foi determinado o tempo onde o horizonte de ocorrncia de hidratos de gs identificado no intervalo da linha ssmica supracitado.

Figura 5.1: Identificao do horizonte alvo na seo ssmica empilhada.

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O BSR foi identificado em mdia aos 4490ms (tempo duplo de trnsito) dentro do intervalo CDP de anlise. O prximo passo foi demarcar o horizonte de interesse em todos os CDP gathers do intervalo a ser estudado. Exemplo nas figuras 5.2 e 5.3.

Figura 5.2: esquerda demarcao do horizonte de interesse em vrios intervalos de CDP feito no visualizador do software de processamento ssmico utilizado, direita ampliao na seo ssmica do mesmo intervalo de anlise

na ssmica empilhada.

Figura 5.3: Demarcao do horizonte de interesse no CDP 936 feito no software de anlise de fsica de rochas e atributos AVO.

5.3 Anlise das amplitudes com o afastamento fonte-receptor

A prxima etapa da anlise foi dispor em um grfico, a amplitude ao longo do horizonte de interesse contra o afastamento fonte-receptor (offset). Este procedimento feito para todos os CDP's do intervalo de estudo como

pode ser observado na figura 5.4figuras 5.5, 5.6, 5.7.

importante ressaltar que apesar de os grficovariando at offsets de at 6000 metros, a aproximao utilizada (Shuey, 1985) somente leva em conta os ngulos de at 30 graus, ou seja, aproximadamente offsets de at 3500 metros. Logo a anlise fora realizada dentro deste intervalo.

Figura 5.4: Ampliao na seo ssmica dos CDP's analisados

Figura 5.5: Resultado da anlise AVO para o CDP 850.

870 936

pode ser observado na figura 5.4. Alguns dos resultados so mostrados nas

importante ressaltar que apesar de os grficos mostrarem de at 6000 metros, a aproximao utilizada (Shuey, 1985)

somente leva em conta os ngulos de at 30 graus, ou seja, aproximadamente de at 3500 metros. Logo a anlise fora realizada dentro deste intervalo.

: Ampliao na seo ssmica dos CDP's analisados

: Resultado da anlise AVO para o CDP 850.

1300

70

. Alguns dos resultados so mostrados nas

s mostrarem amplitudes de at 6000 metros, a aproximao utilizada (Shuey, 1985)

somente leva em conta os ngulos de at 30 graus, ou seja, aproximadamente de at 3500 metros. Logo a anlise fora realizada dentro deste intervalo.

destacados.


Figura 5.6: Resultado da

Figura 5.7: Resultado da anlise AVO para o CDP 1300.

Os resultados da anlise da amplitude variando com o afastamento fonte-receptor mostram que o valor da amplitude negativo para incidncia em menores afastamentos, diminuindo medida que o afastamento fonteaumenta. possvel tambm notar os valores esprios (principalmente os apresentados na figura 5.7camadas geolgicas que o



Os resultados da anlise da amplitude variando com o afastamento receptor mostram que o valor da amplitude negativo para incidncia em

diminuindo medida que o afastamento fonteaumenta. possvel tambm notar os valores esprios (spikesprincipalmente os apresentados na figura 5.7, esses valores so atribudos camadas geolgicas que o BSR parece atravessar. Tais amplitudes dessas

71

anlise AVO para o CDP 936.


Os resultados da anlise da amplitude variando com o afastamento receptor mostram que o valor da amplitude negativo para incidncia em

diminuindo medida que o afastamento fonte-receptor spikes) nos grficos,

esses valores so atribudos s Tais amplitudes dessas

72

camadas parecem contribuir ou confundirem-se com as amplitudes do horizonte alvo.

5.4 Gerao dos Atributos AVO: A (intercept) e B (gradiente) O valor calculado do atributo AVO intercepto (A) atribudo ao coeficiente linear da reta fruto da regresso linear (ou mnimos quadrados) dos pontos no grfico amplitude por offset (ou onde o prolongamento desta reta intercepta o eixo das ordenadas) e considerado uma aproximao para a incidncia normal (Shuey, 1985). Na figura 5.8 evidencia-se o valor deste atributo para a regresso linear da modelagem para o hidrato de gs agindo como cimento na rocha.

O atributo AVO gradiente (B) obtido calculando o coeficiente angular fruto da regresso linear (ou mnimos quadrados) dos pontos no grfico amplitude por offset, este atributo considerado o contraste entre as razes de Poisson (notar a dependncia com ngulo de incidncia na aproximao de (Shuey, 1985)). Na figura 5.8 evidencia-se o valor deste atributo para a regresso linear da modelagem para o hidrato de gs agindo como cimento na rocha.

2( ) sinR A B = +

(Eq. 6)

Figura 5.8: Exemplo do clculo dos atributos intercepto e gradiente, em preto os atributos A e B.

73

5.5 Grfico Intercept versus Gradiente

Uma vez calculados os valores dos atributos intercept e gradiente para cada CDP, eles so confrontados num grfico. Neste grfico so confrontados os valores desses atributos para o horizonte alvo e para os tempos vizinhos, cerca de 20ms acima e 20ms abaixo do horizonte em anlise. (Castagna, 1993) classificou as regies deste grfico de acordo com as classes propostas por (Rutherford et al, 1989). Dependendo da localizao do par ordenado no grfico, numa determinada classe ele se encaixar. As classes foram discutidas no captulo de fundamentao terica deste trabalho e podem indicar comportamento esperado ou representar caractersticas geolgicas do ambiente geolgico estudado.

Nas figuras 5.9, 5.10 e 5.11 so evidenciados o resultado do confrontamento dos atributos intercept e gradiente obtidos do dado ssmico real da bacia de Pelotas. Os pontos em gradaes de azul demarcam a tendncia geolgica regional, estes pontos so os pares de atributos (intercept e gradiente) para os tempos vizinhos ao horizonte de anlise.

Os pontos vermelhos so os valores do par de atributos (intercept e gradiente) para o horizonte alvo. Ou seja, na figura 5.9 o valor do intercept -3,8 (negativo) e do gradiente aproximadamente 8 (positivo).

Figura 5.9: Grfico Intercept x Gradiente evidenciando um classe IV para o CDP 850.

74

Figura 5.10: Grfico Intercept x Gradiente evidenciando um classe IV para o CDP 882.

Figura 5.11: Grfico Intercept x Gradiente evidenciando um classe IV para o horizonte alvo no CDP 902.

6. Anlise dos Resultados

Aps o processamento do dado ssmico, a exportao dos CRP gathers, importao destes no software de anlise de fsica de rochas e a gerao dos atributos AVO, podemos analisar como produto final da metodologia de trabalho com o dado real que os grficos Intercept x Gradiente nos indicam uma anomalia classe IV, esta relativamente rara e ocorre quando areias inconsolidadas (maleveis) saturadas com gs so trapeadas por rochas mais duras como o hidrato de gs (ou folhelho).

Na figura 6.1 encontra-se a separao do grfico intercept x gradiente em classes, segundo (Castagna, 1993).

75

Figura 6.1: Classificao segundo (Castagna, 1993) e (Rutherford & Willians, 1989) para as regies do grfico Intercept x Gradiente.

A comparao dos resultados da modelagem AVO para os diversos tipos de ocorrncia do hidrato de gs com a anlise AVO em dado real na bacia de Pelotas sugere que o modo de ocorrncia do hidrato de gs nesta bacia agindo na forma de cimento do arcabouo rochoso.

Na figura 6.2 so comparados os grficos de variao da amplitude variando com offset. J na figura 6.3 esto dispostos os grficos de Intercepto por gradiente resultantes da modelagem (modelo do hidrato agindo como cimento) e da anlise em dado real.

Figura 6.2: Comparao entre os grficos de amplitude variando com offset da modelagem - hidrato agindo como cimento na rocha - (a esquerda) e da anlise

no dado real para o CDP 850 (a direita).

76

Figura 6.3: Comparao entre os grficos Intercepto por Gradiente da modelagem - hidrato agindo como cimento na rocha - (a esquerda) e da anlise

no dado real para o CDP 850 (a direita).

Interpretando os resultados, possvel fazer um paralelo com a geologia da bacia de Pelotas.

Estudando os modelos propostos por vrios autores, identifica-se uma variedade de configuraes de ocorrncias do hidrato de gs. Como analisado, o melhor modelo que descreve a ocorrncia do hidrato de gs nesta bacia o modelo onde o hidrato de gs cimenta os gros de areia e argila, formando uma rocha que tem em seus poros salmoura.

Percebe-se que o tipo de configurao de ocorrncia depende da realidade geolgica local (contexto estrutural e sedimentar), que apesar de condies de aparecimento semelhantes, o grau diagentico dos sedimentos dispostos localmente parece influenciar no tipo de ocorrncia de hidrato de gs.

Ou seja, o hidrato de gs atuando como cimento na rocha ocorre por conta da natureza inconsolidada dos sedimentos presentes na profundidade em questo no cone do Rio Grande na bacia de Pelotas dada as condies do aparecimento da zona de estabilidade do hidrato de gs.

(Sain et al, 2006) encontra o mesmo resultado, uma anomalia AVO classe IV, para uma saturao de hidrato de gs maior que 50% em seus estudos em uma ocorrncia na margem continental indiana. Ele descreve a sedimentao local composta principalmente por sedimentos finos inconsolidados, ou seja, condies muito semelhantes s encontradas no cone do Rio Grande, na bacia de Pelotas.

77

Figura 6.4: Zona de estabilidade do hidrato de gs numa margem continental passiva. Retirado de (Kvenvolden, 1993)

Portanto pode-se dizer que o grau de diagnese modifica o papel da gua na composio da rocha, nos sedimentos consolidados a gua faz parte do fluido de poro, numa porosidade mdia a pequena.

Nos sedimentos inconsolidados , a gua faz papel de "matriz" num estado de pseudo suspenso. J em sedimentos pouco consolidados a gua age intermediariamente.

No momento de formao da zona de estabilidade dos hidratos de gs a gua congela e segura as molculas de metano formando os clatratos.

Se a gua neste momento for "matriz", o hidrato ser matriz; Se a gua estiver confinada nos poros numa rocha consolidada, o

hidrato ser contedo de poro; Porm se a gua participa em um papel intermedirio, o hidrato

age como cimento.

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7. Concluso

Atravs do processamento da linha ssmica J99B194 com a conservao das relaes originais de amplitude foi possvel analisar como a amplitude varia com o afastamento fonte-receptor e assim identificar os hidratos de gs onde h uma superposio do horizonte de ocorrncia do hidrato com as demais camadas sedimentares atravs da anlise de atributos AVO.

Foi possvel tambm determinar que para a ocorrncia de hidratos de gs na bacia de Pelotas, houve um aumento da amplitude com o afastamento fonte-receptor com amplitudes inicialmente negativas, onde caracterizou-se uma anomalia AVO de classe IV no grfico intercepto por gradiente.

Constatou-se mediante a anlise da aplicao do mtodo proposto que o modelo onde o hidrato de gs age como cimento na rocha o que melhor se encaixa com o resultado encontrado no dado real da bacia de Pelotas, e que a natureza inconsolidada do sedimento superficial presente no cone do Rio Grande sugere ser determinante para esta forma de ocorrncia do hidrato na bacia de Pelotas.

A anlise de atributos de AVO em CDP gathers mostrou-se eficaz tanto para identificao de alvos quanto na caracterizao e entendimento litolgico destes mesmos.

Infelizmente os poos adquiridos no foram utilizados neste trabalho pois estes no atravessam a camada de hidratos de gs presentes na bacia. Como sugesto para trabalhos futuros um estudo petrofsico pode ser aplicado nestes poos para extrapolar as curvas disponveis bem como estudar o melhor mtodo para se obter a Velocidade de onda S. Com estes dados, gerar um trabalho de inverso que corrobore com as concluses aqui propostas ou estabelea uma outra interpretao para a ocorrncia dos hidratos de gs e sua resposta AVO.

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