geologia do petróleo

5/24/2018 Geologia Do Petr leo

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INTRODUO GEOLOGIA DO PETRLEO

NDICE

1 Origem do Petrleo 2

1.1 Teoria Inorgnica 21.2 Teoria Orgnica 2

2 Composio e Propriedades do Petrleo 3

2.1 Querognio: Composio e Classificao 5

3 Transformao da Matria Orgnica 6

4 Requisitos para Acumulao de Petrleo 7

4.1 Rochas Geradoras 94.1.1 Fatores que Controlam a Produo da Matria Orgnica 114.1.2 Fatores que Controlam a Preservao da Matria Orgnica 124.1.3 Rochas Geradoras de Petrleo 134.1.4 Quantidade de Matria Orgnica 144.1.5 Qualidade da Matria Orgnica 154.1.6 Maturao da Matria Orgnica 16

4.2 Rochas-Reservatrio 165.2.1 Porosidade 175.2.2 Permeabilidade 20

4.3 Rochas Capeadoras 214.4 Trapas 25

4.4.1 Trapas Estruturais 254.4.2 Trapas Estratigrficas 26

4.4.2.1 Trapas Estratigrficas Primrias 274.4.2.2 Trapas Estratigrficas Secundrias 27

4.4.3 Trapas Combinadas 284.5 Relaes Temporais 30

5 Migrao de Petrleo 31

5.1 Migrao Primria 32

5.2 Migrao Secundria 336 Bibliografia 34


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Almi Cabral Pacheco Engenharia de Minas UFBA

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INTRODUO GEOLOGIA DO PETRLEO

1. ORIGEM DOPETRLEO

A origem do petrleo um dos mistrios mais bem guardados pela natureza,

existindo duas linhas tericas para a explicao de sua gnese.

1.1 TEORIA INORGNICA

Postula uma origem sem interveno de organismos vivos. A teoria de Porfirev

enuncia que, sob altas presses e temperaturas na parte superior do manto,

formam-se rochas ultramficas que contm xidos de ferro, compostos volteis

(H2O, CO) e compostos orgnicos equivalentes ao petrleo que podem existir emequilbrio com o meio circulante.

Os principais argumentos para suportar esta teoria so:

acumulaes comerciais de hidrocarbonetos em rochas cristalinas;

presena de hidrocarbonetos em gases vulcnicos;

presena de hidrocarbonetos em meteoritos;

existncia de campos gigantes;

existncia de falhas profundas.

1.2 TEORIA ORGNICA

Postula a interveno de organismos vivos na formao do petrleo. A matria

orgnica depositada com os sedimentos convertida, por processos bioqumicos

durante o soterramento, num polmero complexo denominado querognio, que, por

sua vez, transformado em hidrocarbonetos por craqueamento trmico a grandesprofundidades, sob presses e temperaturas adequadas.

As evidncias que suportam esta teoria so:

mais de 99% das acumulaes de petrleo encontram-se em rochas

sedimentares;


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Introduo Geologia do Petrleo

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possibilidade de produzir hidrocarbonetos em laboratrio, a partir de matriaorgnica;

a sintetizao de hidrocarbonetos a partir de rochas ricas em matriaorgnica;

disseminao de hidrocarbonetos em rochas geradoras;indicao de origem bioqumica para alguns compostos do petrleo;petrleo possui a propriedade de ser oticamente ativo, fato inerente aos

compostos orgnicos;a razo isotpica C12/Cl3 nos hidrocarbonetos mais prxima daquela

encontrada na matria orgnica do que da encontrada na atmosfera ou noscarbonatos;

petrleo s ocorre em reservatrios que esto, de alguma forma, em contatocom folhelhos ou carbonatos ricos em matria orgnica (rochas geradoras).

Atualmente, no mundo ocidental, a teoria orgnica a que possui maior

aceitao entre os gelogos e outros cientistas.

2.COMPOSIO E PROPRIEDADES DOPETRLEOO petrleo formado por uma mistura complexa de hidrocarbonetos e

heterocompostos (no hidrocarbonetos).

Hidrocarbonetos so compostos formados exclusivamente de hidrognio ecarbono. A maioria dos petrleos contm mais de 90% de hidrocarbonetos.

Parafinas so hidrocarbonetos em que os tomos de carbono esto ligadosentre si por uma valncia simples. No petrleo so encontradas parafinas normais,isoparafinas (ramificadas) e cicloparafinas ou naftenos (cadeia fechada).

As parafinas normais podem conter desde 1 at mais de 70 tomos decarbono, porm as com mais de 33 tomos ocorrem em pequena proporo.

As isoparafinas mais importantes do petrleo so os isoprenides (pristano,fitano, farnesano, etc.).

O ciclopentano e o ciclohexano so os naftenos mais importantes dopetrleo.

Os nicos hidrocarbonetos no saturados encontrados no petrleo so osaromticos, assim denominados porque muitos de seus membros possuem um forte

odor. O benzeno e seus derivados (tolueno, xileno, etc.) so os mais importantes.

A proporo de hidrocarbonetos aromticos nos petrleos normalmentebaixa, em torno de 10%, porm pode atingir at 40%, como no caso dos petrleosde Bornu.

No hidrocarbonetos entram na composio do petrleo em proporesvariveis. Todos os petrleos contm asfaltos, compostos de enxofre, compostosoxigenados, compostos nitrogenados e elementos metlicos.


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O asfalto entra na composio do petrleo em propores que variam entremenos do que 5% at pouco mais de 40%. Pouco se conhece da composioqumica dos asfaltos, porm trs classes de substncias foram identificadas porsuas propriedades fsicas: asfaltenos, resinas e cidos asfaltognicos (Figura 1).

Figura 2 - Composio da matria orgnica em rochas sedimentares. Adaptado de Alves et al., 1986.

O contedo de enxofre no petrleo varia desde fraes centesimais at mais

de 5%. Os petrleos de maior densidade normalmente so mais ricos em enxofre.

Os compostos de enxofre mais comuns so: mercaptans, tiofenos e compostos

inorgnicos (ex. H2S ).

O teor de oxignio nos petrleos geralmente inferior a 2% e seus

compostos principais so cidos carboxlicos e fenis.

Elementos metlicos so normalmente encontrados no petrleo associados

s porfirinas. Pelo menos quinze j foram identificados, sendo os principais: clcio,

sdio, magnsio, ferro, vandio, alumnio, ltio, telrio, brio, estrncio, mangans e

cobre.

Matria orgnica totalQuerognio(insolvel)

Rocha total Minerais

Frao betuminosa

(solvel em solventes orgnicos)?Asfaltenos +

Resinas

HCaromtico

HCsaturado


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2.1 QUEROGNIO: COMPOSIO E CLASSIFICAO

O querognio a frao da matria orgnica insolvel em solventes orgnicos,presente nas rochas sedimentares. A poro solvel denominada de betume.

Trs tipos principais, caracterizados no diagrama de Van Krevelen (H/C, O/C) porseus respectivos estgios de evoluo, parecem englobar a maioria dos querognios existentes(Figura 2).

No querognio do tipo I, a razo H/C originalmente alta e o potencial para geraode leo e gs tambm elevado. Este tipo de querognio derivado principalmente da matriaorgnica algal lacustre (contm 10 a 70% de lipdios) e da matria orgnica enriquecida emlipdios por ao microbiana.

No querognio do tipo II, a razo H/C e o potencial de gerao de leo e gs so maisbaixos do que os observados no querognio do tipo I, embora ainda sejam bastantesignificativos. usualmente relacionado com a matria orgnica marinha depositada emambientes redutores.

No querogno do tipo III, a razo H/C baixa e o potencial de gerao de leo insignificante, mas pode ainda gerar gs quando submetido a temperaturas muito elevadas. Amatria orgnica principalmente derivada de plantas terrestres superiores, compostabasicamente por celulose e lignina que so extremamente deficientes em hdrognio.

DIAGRAMA DE VAN KREVELEN

I - Derivado de matria orgnica amorfa (algasplanctnicas); + 50% lipdios; elevadopotencial para gerar HC lquido.

II - Derivado de matria orgnica herbcea(polens, esporos); + 40% lipdios;

regular/bom potencial para gerar HClquido.III - Derivado de matria orgnica lenhosa

(vegetais superiores); potencialdesprezvel para gerar leo; grandesprofundidades. Possui alto potencialgerador de gs.As setas indicam diminuio dopercentual de hidrognio na matriaorgnica.

Figura 2 Diagrama de Van Krevelen. Fonte: Santos, 1984.


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3.TRANSFORMAO DA MATRIA ORGNICA

Os trs principais estgios da transformao da matria orgnica (Figura 3)nos sedimentos so:

diagnese; catagnese; metagnese.

Figura 3 A transformao termoqumica da matria orgnica e a gerao dopetrleo. Fonte: (Adaptado de Tissot & Welt, 1978)

A diagnese comea em sedimentos recentemente depositados, onde a

atividade microbiana um dos principais agentes de transformao. Rearranjos

qumicos ocorrem a pequenas profundidades. No final desta fase, a matria

orgnica consiste principalmente de querognio. Do ponto de vista da explorao do

petrleo, as rochas geradoras so consideradas imaturas.

A catagnese resulta do aumento da temperatura, durante a histria desoterramento dos sedimentos. A degradao termal do querognio responsvel

pela gerao da maioria dos hidrocarbonetos. a principal fase de formao de

leo e gs mido. As rochas geradoras so consideradas maturas.

A metagnese alcanada a grandes profundidades, onde h destruio

dos hidrocarbonetos lquidos, sendo preservado apenas o gs seco. As rochas


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geradoras so consideradas senis ou supermaturas. Este estgio comea mais

cedo que o metamorfismo da fase mineral.

4.REQUISITOS PARA ACUMULAO DE

PETRLEOPara que se forme uma acumulao petrolfera so necessrios cincorequisitos bsicos (Figuras 4 e 5):

presena de rochas geradoras;

presena de rochas-reservatrio;

presena de rochas capeadoras;

trapas;

relaes temporais adequadas.

Figura 4 - Condies necessrias para acumulao de petrleo numa baciasedimentar. Fonte: Alves et al., 1986.


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Figura 6 - Os fatores geolgicos necessrios para a ocorrncia de acumulaes depetrleo. Fonte: Alves et al., 1986.

Figura 7: Relao entre elementos tectnicos e estratigrficos com acumulao de petrleo


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4.1 ROCHAS GERADORAS

So rochas de granulao fina (folhelhos e calcrios), cuja matria orgnica,

sob condies termoqumicas adequadas, se transforma em petrleo.

A identificao de rochas geradoras constitui um dos objetivos da

Geoqumica do Petrleo e da Organopalinologia.

A teoria orgnica moderna postula que o petrleo se origina da matria

orgnica depositada juntamente com os sedimentos numa bacia sedimentar. Como

essa matria orgnica produzida e quais as condies para a sua preservao nas

rochas sedimentares?

O petrleo, do mesmo modo que o carvo, jamais teria existido caso no

ocorresse a fotossntese nos vegetais que viveram no passado.

A fotossntese um processo biolgico que se deve ao da clorofila

(Figura 9). Este pigmento encontrado em organelas microscpicas de certas

clulas vegetais. Embora o processo da fotossntese ainda no seja perfeitamente

conhecido, sabe-se que seu ponto de partida a excitao da clorofila pela ao da

luz.

A energia das molculas de clorofila utilizada para sintetizar

monossacardeos (acares simples, ex.: glucose) e polissacardeos (ex.: celulose),

fundamentais para as snteses mais complexas de matria orgnica nas clulas

vegetais.

A fotossntese pode ser representada pela equao:

12 H20 + 6 CO2 + 674 kcal C6H1206 + 6 02 + H20

Assinala-se que somente plantas clorofiladas podem sintetizar matria viva

(orgnica) a partir de matria inerte (inorgnica). Os animais (seres heterotrficos)

necessitam de alimentos j elaborados pelas plantas clorofiladas (seres

autotrficos).

clorofila


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Figura 9 - Fotossntese e processos que envolvem o elemento carbono. Amaior parte do carbono da Terra est concentrada nos sedimentos, sendo que18% orgnico e 82% esto nos carbonatos. A maior parte do carbono

orgnico produzido rapidamente oxidado para CO2 e reciclado para aatmosfera e hidrosfera. Adaptado de Tissot & Welt 1978.

O mar a principal fonte de matria orgnica, que a sintetizadaprincipalmente por algas microscpicas do tipo diatomceas e dinoflageladas(Figura 10).

As algas do grupo das diatomceas so, atualmente, as responsveis pela

maior parte da fotossntese realizada na Terra, fato que as torna as maiores

produtoras de matria orgnica neste planeta - matria orgnica potencialmente

geradora de petrleo. Essas algas so encontradas, atualmente, em todas as

regies do globo terrestre: no mar, nos lagos, nos rios e nos solos midos.

As algas diatomceas contm 5 a 10% de lipdios, matria-prima a partir da

qual a maior parte do petrleo originado.


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DIATOMCEAS

DINOFLAGELADAS

Figura 10 - Algas microscpicas tpicas: A - diatomceas e B -dinoflageladas. Fonte: Ferreira, 1989.

Os animais marinhos, inclusive os planctnicos, so pouco importantes do

ponto de vista de produo de matria orgnica potencialmente geradora de

petrleo. Esses organismos so decompostos com facilidade, antes de serem

incorporados aos sedimentos, no participando significativamente na gnese do

petrleo.

As plantas terrestres tambm no contribuem de maneira notvel para a

gnese do petrleo. Calcula-se que, atualmente, a matria orgnica trazida pelosrios representa menos que 1% das substncias orgnicas dos oceanos. Alis, fato

bem conhecido que quantidades substanciais de petrleo foram geradas, no

passado, antes do aparecimento das plantas terrestres. So encontradas grandes

acumulaes de petrleo em rochas devonianas e mesmo mais antigas, muito

embora as primeiras plantas terrestres s tenham surgido no final do Devoniano.

4.1.1 FATORES QUE CONTROLAM A PRODUO DA MATRIA ORGNICA

Nas reas continentais, o fator mais importante no processo de produo de

matria orgnica o clima. Nas regies desrticas, a produtividade mnima, ao

passo que, nas regies de clima favorvel, onde se desenvolvem florestas

exuberantes, a produtividade mxima.

Nos mares, a produtividade orgnica controlada pela luz, pela temperatura

e pelo teor de nutrientes dissolvidos na gua.


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A produo de matria orgnica primria est restrita zona euftica (zona

em que h penetrao da luz solar), isto , at a profundidade de aproximadamente

100 metros.

O clima, principalmente no que se refere temperatura, tem efeito

significativo na produo de matria orgnica nos mares. As regies polares

apresentam baixa produtividade, bem como as regies equatoriais. O mximo de

produtividade encontrado nas regies de clima temperado.

O fitoplncton, para se desenvolver, necessita de nutrientes (nitrognio,

fsforo, slica, ferro, etc.). A concentrao destes elementos, sob a forma de sais

dissolvidos, , em geral, muito baixa nas guas superficiais, pois a atividade

biolgica que a se desenvolve muito intensa.

Os grandes rios tambm podem levar para os oceanos uma quantidade

significativa de nutrientes nas imediaes dos seus esturios.

4.1.2 FATORES QUE CONTROLAM A PRESERVAO DA MATRIA ORGNICA

Condies para a preservao de quantidades significativas de matria

orgnica s existem no meio aqutico. O ar atmosfrico um fluido altamente

oxidante, j que contm cerca de 21% de oxignio. Ele difunde-se facilmente nos

sedimentos continentais, destruindo rapidamente a matria orgnica que neles

porventura exista.

Por outro lado, o contedo de oxignio nas guas muito baixo (menor que

1%) e a gua circula mais lentamente atravs dos sedimentos do que o ar,

permitindo, assim, uma melhor preservao da matria orgnica. Os sedimentos

marinhos e lacustres so, por isso, os nicos aptos a se tornarem rochas

potencialmente geradoras de petrleo.

Uma percentagem elevada da matria orgnica produzida na zona euftica destruda antes mesmo de atingir o fundo da bacia de sedimentao. Se a

profundidade for muito grande, praticamente nenhuma matria orgnica atinge o

fundo. Por outro lado, a profundidade do mar na rea de sedimentao da matria

orgnica no deve ser muito pequena. As guas superficiais so muito ricas em

oxignio, normalmente supersaturadas.


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A zona mais favorvel para a preservao da matria orgnica est,

geralmente, entre 200 e 800 metros de profundidade. entre estes limites de

profundidade que se encontra a zona de concentrao mnima de oxignio. A baixa

concentrao de oxignio nessa zona deve-se aos fenmenos respiratrios que a

se processam e s fermentaes oxidativas, ambos consumidores de oxignio. Asguas profundas so ricas em oxignio devido s correntes submarinas que trazem

guas saturadas em oxignio das regies polares. A maior riqueza emoxignio nas

guas profundas do Atlntico deve-se ao fato de que suas guas provem de

ambos os plos.

Em certas reas de circulao restrita, as guas profundas podem tornar-se

totalmente depletadas em oxignio, isto , tornam-se anxicas. Como exemplos,

podemos citar o Mar Negro, o Golfo de Caraco (Mar das Carabas), algumas baciasocenicas profundas e muitos fiordes da Noruega e da Colmbia Britnica.

Na ausncia de oxignio, organismos anaerbicos (que podem viver na

ausncia de oxignio) atacam os nitratos e os sulfatos para obter o oxignio que

necessitam para os seus processos metablicos, liberando amnia, nitrognio e gs

sulfdrico.

A decomposio da matria orgnica ocorre muito lentamente em condies

anxicas, o que permite a formao de rochas particularmente ricas em matriaorgnica. No Mar Negro, as guas abaixo de 200 metros no contm oxignio e os

sedimentos do fundo so muito ricos em matria orgnica.

Nos lagos, condies anxicas muito favorveis preservao da matria

orgnica so freqentemente encontradas. Os sedimentos lacustres podem conter

10% ou mais de matria orgnica.

4.1.3 ROCHAS GERADORAS DE PETRLEO

Partindo do princpio estabelecido por James Hutton de que "o presente achave do passado", discutimos nos itens anteriores as condies atuais de

produo e preservao da matria orgnica incorporada aos sedimentos.

Condies idnticas devem ter existido no passado, acarretando a formao de

rochas potencialmente geradoras de petrleo.


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Para ser classificada como geradora (Figuras 11 e 12), uma rocha deve

conter matria orgnica em quantidade suficiente e esta matria deve ser adequada

gerao de hidrocarbonetos. Alm disso, a rocha deve ter sido submetida a

condies termoqumicas adequadas ao processo de transformao da matria

orgnica em petrleo. A temperatura mnima estimada em 65 oC e a temperaturamxima em 160 oC, pois a esta temperatura, num tempo geolgico, todo o petrleo

lquido destrudo.

Deve ser observado que o processo de migrao do petrleo produzido nasrochas geradoras, para as rochas armazenadoras, muito ineficiente. Somente 1%do petrleo gerado em determinada rocha contribui para o total conhecido numaacumulao petrolfera.

Deve ser lembrado que apenas uma pequena parte da matria orgnica darocha geradora transforma-se em petrleo (2 a 5%). Outro dado interessante que,do petrleo acumulado nos reservatrios geolgicos, o homem s pode aproveitar

20 a 30% por recuperao primria, sendo que, em alguns casos, a recuperao inferior a 10%.

Figuras 11 Testemunho de uma rocha geradora depetrleo da Formao Candeias (folhelho rico emmatria orgnica), Bacia do Recncavo.

Figura 12 Rocha potencialmente geradora depetrleo observada ao microscpio (folhelho). Fonte:Adans, 1984.

4.1.4 QUANTIDADE DE MATRIA ORGNICA

intuitivo que, sob condies idnticas, uma rocha mais rica em matria

orgnica gerar quantidade maior de petrleo que outra onde os teores de matria

orgnica so menores. Entretanto, foi observado pelos geoqumicos que uma


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rocha, para ceder aos reservatrios o leo eventualmente gerado, deve conter um

teor mnimo de matria orgnica. Qual esse mnimo?

Acredita-se que foi Ronov (1958), num trabalho que se tomou clssico em

Geoqumica do Petrleo, quem primeiro chamou a ateno para este fato. Afirma

este autor que os folhelhos das regies petrolferas contm, em mdia, 1,37% de

carbono orgnico e que os folhelhos das regies no petrolferas apenas 0,42%.

Esses resultados, de acordo com Ronov, indicam que existe um mnimo de matria

orgnica abaixo do qual no se formam acumulaes comerciais de petrleo. Este

mnimo situar-se-ia entre 1,4 e 0,4%. Na opinio de Ronov, o teor mnimo encontra-

se mais prximo de 1,4% do que de 0,4%.

Atualmente, acredita-se que uma rocha, para ser classificada como geradora,

deve conter, pelo menos, 1% de carbono orgnico. As boas geradoras, entretanto,

devem apresentar um teor muito mais elevado.

4.1.5 QUALIDADE DA MATRIA ORGNICA

A maior parte do petrleo resulta do craqueamento do querognio, polmero

poliaromtico de alto peso molecular, originrio da matria orgnica depositada

juntamente com os sedimentos, numa bacia sedimentar.

Ao microscpio observam-se trs tipos de matria orgnica: amorfa,herbcea e lenhosa.

A matria orgnica amorfa apresenta-se na forma subcoloidal. Resulta da

decomposio de algas microscpicas e de bactrias, cujos restos podem ser

identificados em lminas delgadas. a matria orgnica mais adequada para a

gerao de leo e gs. Possui elevado teor de hidrognio e baixo teor de oxignio.

Na matria orgnica herbcea, distinguem-se cutculas vegetais, polens,

esporos, etc. Este material, proveniente de vegetais superiores, tambm d origem

a leo e gs, porm leos com abundncia de parafinas pesadas. Contm menor

teor de hidrognio e maior teor de oxignio que a matria amorfa.

Na matria orgnica lenhosa, so identificadas, em lminas delgadas,

partculas com aspecto lenhoso, muitas vezes com vasos condutores de seiva bem


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preservados. Este tipo de matria gera somente gs, mas apenas sob condies

severas de temperatura. Tem baixo teor de hidrognio e alto teor de oxignio.

A converso da matria orgnica (querognio) em petrleo quase que

diretamente proporcional ao seu contedo de hidrognio. A melhor matria orgnica

contm mais de 10% dehidrognio, sendo o teor mnimo, de acordo com Momper

(1978), em torno de 7%.

4.1.6 MATURAO DA MATRIA ORGNICA

Quanto maturao, as rochas potencialmente geradoras de petrleo podem

ser classificadas como:

Rochas Imaturas - as condies termoqumicas foram inadequadas

gerao de quantidades significativas de petrleo. As rochas imaturas

podem gerar gs seco (metano, de origem bioqumica) e pequenas

quantidades de leo imaturo. Eventualmente, podem conter

hidrocarbonetos migrados de horizontes mais profundos.

Rochas Maturas - as condies termoqumicas foram adequadas

gerao de quantidades substanciais depetrleo.

Rochas Senis - a paleotemperatura mxima foi excessiva, tendodestrudo o petrleo lquido eventualmente gerado. Somente acumulaes

de gs (principalmente metano) podem ser esperadas de rochas senis.

4.2 ROCHAS-RESERVATRIO

D-se o nome de rocha-reservatrio a qualquer rocha porosa e permevelcapaz de

armazenar o petrleo expulso das rochas geradoras durante o processo de

compactao. Pode ser gnea, metamrfica ou sedimentar.

A maior parte do petrleo at hoje descoberto encontra-se em arenitos(Figuras 13 e 14) e calcrios (Figura 15). Isto deve-se ao fato de que estas rochas

porosas e permeveis so as maiscomuns nas bacias sedimentares.

Para que uma rocha seja classificada como boa rocha-reservatrio,

necessrio que possua porosidadee permeabilidadeadequadas.


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Figura 13 Testemunho de uma rocha-reservatrio(arenito portador de petrleo), Bacia do Recncavo. Figura 14 Arenito observado ao microscpio. Fonte:Adans, 1984.

O Campo de Ghawar, na Arbia Saudita, que o maior campo petrolfero do

mundo, produz de calcrios. O Campo de Burgan, no Kuwait, o segundo em

reservas de leo, produz de arenitos do Cretceo.

Figura 15 - Calcarenito observado aomicroscpio. Fonte: Adans, 1984.

4.2.1 POROSIDADE


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a percentagem de vazios (espaos porosos) das rochas (Figura 16).

Quando todos os poros so levados em considerao, tem-se a porosidade

absoluta.

Se apenas os poros conectados entre si so considerados, tem-se a

porosidade efetiva. Todas as rochas-reservatrio tm uma certa proporo de poros

no conectados.

POROSIDADE () = (Volume de poros / Volume da Amostra) x

100

A porosidade dos reservatrios varia tanto vertical como horizontalmente.

A maioria dos reservatrios apresenta porosidade entre 10 e 20%. Uma rochamenos porosa pode ser explorada, desde que sua espessura seja grande.

A porosidade deve ter continuidade lateral, para que o volume de leo

armazenado seja comercialmente explotvel. Alguns arenitos apresentam boa

porosidade em carter regional, outros tm porosidade extremamente variada.

Figura 16 - Distribuio dos fluidos nos poros de uma rocha-reservatrio. Do volumetotal do leo existente somente um pequeno percentual recupervel, neste caso 30%.Fonte: Alves et al., 1986.

A classificao das rochas-reservatrio quanto porosidade, pode ser visualizada natabela 4:


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Tabela 4 Classificao das rochas reservatrio quanto porosidade.

Porosidade (%)Fechada 0 - 9Regular 9 - 15Boa 15 - 20

Excelente 20 - 25

Denomina-se porosidade primria aquela controlada pelo ambiente de

sedimentao. Ou seja, o material detrtico ou orgnico pode acumular-se de tal

forma que espaos vazios (poros) so deixados entre os gros de areia ou

fragmentos de conchas, por exemplo.

A porosidade primria a porosidade mais importante em arenitos. Por outro

lado, a porosidade secundria desenvolve-se como resultado de algum processo

geolgico aps a rocha-reservatrio ter sido litificada (consolidada). A porosidadesecundria desempenha importante papel em calcrios. O tamanho dos poros varia

desde milimtricos at cavernas, no caso de porosidade secundria desenvolvida

pela dissoluo da rocha carbontica original.

Compactao, cimentao e recristalizao so processos geolgicos que

diminuem ou at mesmo destroem a porosidade das rochas-reservatrio.

Gros soltos de areia transformam-se em arenitos atravs da compactao e

cimentao. Caso a cimentao seja completa, toda a porosidade destruda. Na

maioria dos casos, entretanto, a porosidade deixada suficiente para acumular

volumes considerveis de gua, leo ou gs.

A porosidade pode ser estimada visualmente ou com o auxlio de lupas ou

microscpios. Valores quantitativos so obtidos atravs de perfis ou atravs de

ensaios petrofsicos em testemunhos.

A disposio (Figura 17), a classificao, o arredondamento dos gros e a

proporo de cimento e matriz so os principais fatores que afetam a porosidade.


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Figura 17 - A disposio dos gros afeta sensivelmente a porosidade.

As rochas-reservatrio so estudadas em laboratrios de petrofsica,

principalmente atravs de testemunho. So obtidos dados quantitativos no s da

porosidade e da permeabilidade, mas tambm da saturao dos fluidos presentes.

4.2.2 PERMEABILIDADE

a medida da capacidade de uma rocha de permitir fluxo de fluidos.

normalmente expressa em Darcy (D). Como esta unidade muito grande, na prtica

utiliza-se o milidarcy (mD).Diz-se que uma rocha tem permeabilidade (k) de 1 Darcy

quando transmite um fluido de 1 cp (centipoise) de viscosidade atravs de uma

seo de 1 cm2

, razo de 1 cm3

por segundo, sob um gradiente de presso deuma atmosfera.

A permeabilidade determinada em aparelhos denominados

permeabilmetros.

A classificao das rochas-reservatrio quanto permeabilidade pode ser

visualizada na tabela 5:

Tabela 5 Classificao das rochas reservatrio quanto permeabilidade.

Permeabilidade (mD)Baixa Menor que 1Regular 1 10Boa 10 100Muito boa 100 1000Excelente Maior que 1000

Normalmente, a permeabilidade encontrada nos reservatrios varia entre 5 e

1000 mD. Verifica-se, na figura 18, que rochas com a mesma porosidade podem ter

permeabilidades bastante diferentes.

Uma rocha pode ser muito porosa, porm no permevel, como o caso dos

folhelhos.

O fraturamento da rocha pode aumentar consideravelmente sua

permeabilidade.


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Figura 18 Foto de rochas-reservatrio ao microscpio mostrando uma grande variao da permeabilidadepara porosidades semelhantes. Fonte: Schlumberger/CMR.

A maioria dos campos petrolferos brasileiros produz de arenitos: campos de

Miranga, gua Grande, Aras e Buracica na Bacia do Recncavo; Roncador,

Marlim, Albacora e Vermelho na Bacia de Campos e Canto do Amaro, Estreito,

Fazenda Belm na Bacia Potiguar.

Rochas com baixa ou nenhuma permeabilidade original podem, atravs de

fraturamento hidrulico, tornar-se boas produtoras de petrleo. Nos Estados Unidos

(Kentucky), existe um campo com 3.800 poos produtores em folhelhos fraturados.

No Campo de Candeias, no Recncavo Baiano, tambm h produo em folhelhos

fraturados, estando neste campo o poo com maior produo acumulada de

petrleo da Bahia. Na Califrnia (EUA), existe um campo que produz em slex

fraturado. No Mxico, Ir e Iraque tambm existem campos produtores em calcrios

fraturados.

Rochas do embasamento cristalino, em diversas partes do mundo, tambmfuncionam como rochas-reservatrio quando fraturadas. Podemos citar os campos

de Rice Country (Texas) e Carmpolis (Sergipe).

4.3 ROCHAS CAPEADORAS


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A rocha-reservatrio um recipiente onde o petrleo se acumula. Um

reservatrio qualquer s pode conter fluidos se suas paredes forem relativamente

impermeveis.

No caso dos reservatrios geolgicos, as paredes do recipiente so as rochas

ditas capeadoras (Figura 19).

Figura 19 - Seo esquemtica de uma acumulao de petrleo,numa trapa estrutural.

Uma boa rocha capeadora deve ser mais ou menos plstica, pois as rochas

mais rgidas so mais fraturveis, deixando escapar o petrleo. Os calcrios,

quando puros, so muito quebradios e, portanto, inadequados como rochas

capeadoras. Quando impuros, entretanto, podem ter esta funo (Figura 20). No

Campo de Burgan, no Kuwait, as rochas capeadoras so calcrios impuros e

folhelhos.

Camadas de anidrita (Figura 21) so excelentes capeadores. A anidrita

impermevel e plstica. Como exemplo, cita-se o Campode Kirkuk, no Iraque.

Nenhum material completamente impermevel. O capeamento,freqentemente, imperfeito, o que acarreta a presena de exsudaes nasuperfcie.


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Figura 20 Dolomito. Fonte: Adans, 1984. Figura 21 Cristais de gipsita e anidrita de finagranulao. Fonte: Adans, 1984.

Alguns arenitos (Figura 24) e siltitos tm permeabilidade to baixa que podemfuncionar como rochas capeadoras. Entretanto, fraturam-se com facilidade devido aosmovimentos da crosta terrestre. Conglomerados tambm so excelentes rochas capeadoras(Figura 25).

Figura 22 Testemunho de arenito com camadasimpermeveis, Bacia do Recncavo.

Figura 23 Conglomerado. Fonte: Adans, 1984.

Existe um grande nmero de dipiros de sal no mundo, sendo que no Golfo

do Mxico ocorrem notveis campos produtores de petrleo a eles associados

(Figura 24).


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Dipiros so corpos cilndricos de sal, circulares ou elpticos em planta, com

dimetro variando entre 800a 6.500 metros.

Os maisrasos esto invariavelmente cobertos por uma cap rock. A cap rock

um corpo discide, com espessura variando entre 100 e 300 metros.

Cerca de 28 minerais e variedades foram descritos nas cap rocks dos

dipiros do Golfo do Mxico, porm os mais importantes so a anidrita, a gipsita, a

calcita e o enxofre.

Os dipiros do origem a uma grande variedade de trapas:

nas cap rocks;

em rochas sedimentares nos flancos da intruso;

nas rochas arqueadas acima da intruso.

Figura 24 - Domos de sal perfurantes evidenciados por levantamento ssmico emrea offshore,Galveston, Texas. Fonte: TGS/GECO.

No Brasil, j foram encontrados domos de sal em diversas bacias: Campos,

Esprito Santo, Camamu, Sergipe-Alagoas, etc.

Na figura 25 temos um resumo das relaes entre o tipo de rocha e sua

funo numa acumulao de petrleo.

FOLHELHOS GERADORES ESELANTES *

RESERVATRIOSARENITOS

GERADORES E SELANTES *CALCRIOS RESERVATRIOS


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Figura 25 - Relao rochas x funo em uma acumulao de petrleo. Fonte: Alves et al., 1986.

4.4 TRAPAS

So situaes estruturais ou estratigrficas que propiciam condies para aexistncia de acumulaes petrolferas.

De um modo geral, as trapas podem ser classificadas, segundo Levorsen

(1958), em trs tipos principais: estruturais, estratigrficas e combinadas.

4.4.1 TRAPAS ESTRUTURAIS

So trapas formadas por alguma deformao local, como resultado de

falhamentos e de dobramentos (Figura 25), sendo as mais evidentes nosmapeamentos geolgicos de superfcie e as mais rapidamente localizadas em

subsuperfcie. Pode-se identificar uma trapa estrutural por geologia de superfcie,

perfuraes estruturais, geologia de subsuperfcie, por mtodos geofsicos ou por

combinao destes mtodos.

A estrutura geralmente estende-se verticalmente por uma espessura

considervel, acarretando trapas em todos os reservatrios por ela afetados.

Um bom exemplo o Campo de Santa F Springs, na Califrnia. Trata-se de

um domo estrutural contendo vinte e um reservatrios com leo.


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Figura 25 - Tipos mais comuns de trapas estruturais. Alves et al., 1986.

4.4.2 TRAPAS ESTRATIGRFICAS

So as trapas formadas por alguma variao na estratigrafia, na litologia ou

em ambas (Figura 26). Podem ser primrias ou secundrias.


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Figura 26 - Trapas estratigrficas e trapas associadas a discordncias paleogeomrficas. Fonte: Modificado deAlves et al., 1986.4.4.2.1 Trapas Estratigrficas Primrias

So produtos diretos do ambiente de sedimentao. So tambm

denominadas trapas deposicionais ou trapas diagenticas.

Como exemplos, podemos citar as lentes de arenito em sees espessas de

folhelhos (Figura 27), zonas porosas em carbonatos, etc. Barras de areia e

preenchimentos de antigos canais ou rios por areia tambm do origem a trapas

estratigrficas. Campos petrolferos so comuns nestes ambientes.

Figura 27 - Trapas estratigrficas primrias. Fonte: Ferreira, 1989.

Zonas porosas locais em carbonatos do origem a excelentes trapas deste

tipo. Os recifes geralmente so timos reservatrios de petrleo. Como exemplo

podemos citar o poo Potrero del Llano, no Distrito de Golden Lane, no Mxico, que

apresentou produo inicial de 100.000 barris/dia.

4.4.2.2 Trapas Estratigrficas Secundrias

So as que desenvolveram-se aps a deposio e diagnese da rocha reservatrio(Figura 28). Estas trapas esto freqentemente associadas a discordncias.


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Figura 28 - Trapas estratigrficas secundrias. Fonte: Ferreira, 1989.Diversos tipos de trapas podem ser formadas sobre ou sob planos de discordncia

(Figura 29).

Figura 32 Trapas paleogeomrficas (trapas estratigrficas secundrias associadas adiscordncias). Fonte: Alves et al., 1986.

s vezes difcil identificar discordncia a partir de dados obtidos em poos.

Os perfis eltricos, radiativos e de mergulho (dipmeter), juntamente com as

descries litolgicas e as sees ssmicas, permitem seu mapeamento com

alguma preciso.

4.4.3 TRAPAS COMBINADAS

So as trapas formadas pela combinao de fatores estruturais e

estratigrficos em proporo aproximadamente igual.

Trapas combinadas tpicas so formadas quando uma falha corta um arenito

prximo sua mudana de fcies para folhelho (Figura 30) ou quando este mesmo

arenito dobrado.


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Figura 30 - Trapa combinada. Fonte: Ferreira, 1989.

O Campo de Poza Rica, no Mxico, um bom exemplo. Um anticlinal afeta

os limites de permeabilidade do Calcrio Tamabra (mudana de dolomita permevel

para calcrio denso e impermevel).

Quase todos os grandes campos do mundo esto associados a anticlinais.

Estas dobras da crosta terrestre podem ter vrias origens: efeito de um relevo

soterrado, dipiros de sal, esforos de compresso, etc.

Os dois maiores campos de petrleo conhecidos, Ghawar (Arbia Saudita) e

Burgan (Kuwait), produzem de anticlinais alongados.

As mesmas foras que acarretam dobras na crosta terrestre podem dar

origem a falhas.

Os planos de falha, na maioria das vezes, constituem barreiras migrao,

dando origem a trapas petrolferas. Em alguns casos, podem funcionar como

condutos, permitindo uma migrao para reservatrios mais rasos ou mesmo para

superfcie originando exsudaes.

A maioria dos campos da Bacia do Recncavo esto associados a falhas

normais (Aras, gua Grande e Dom Joo).


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4.5 RELAES TEMPORAIS

Uma acumulao comercial de petrleo s ocorre aps uma seqncia

predeterminada de eventos. Por exemplo, se uma trapa se formar aps a migrao

do petrleo, ela ser seca. Conseqentemente, uma trapa formada muito tarde nahistria de uma bacia no atrativa do ponto de vista exploratrio.

Figura 31 Exemplo de uma seo geolgica passando por uma acumulao de petrleo.


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5.MIGRAO DE PETRLEOA sada dos hidrocarbonetos a partir do querognio e o seu transporte dentro

e atravs dos capilares e poros estreitos de uma rocha geradora constitui o

mecanismo denominado de migrao primria. O movimento do petrleo, depois

da sua expulso da rocha geradora, atravs de fraturas, falhas, discordncias e das

rochas permeveis, constitui a migrao secundria (Figura 35).

Figura 35 - Representao esquemtica das migraes primria e secundria emestgios inicial e avanado de evoluo de bacia. Fonte: Tissot & Welt, 1978.

5.1 MIGRAO PRIMRIA

Do ponto de vista terico, a migrao primria pode ocorrer atravs de

gotculas de leo ou bolhas de gs, solues micelares ou coloidais ou, ainda,

atravs de solues moleculares.

Consideraes fsico-qumicas, geoqumicas e geolgicas postulam ser

altamente improvvel que gotculas, bolhas, solues micelares e coloidais

constituam um meio efetivo de transporte durante a migrao primria.


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O aspecto mais importante na migrao primria o movimento da fase

hidrocarboneto, induzido por presso. A gerao de hidrocarbonetos, a partir da

atuao da temperatura sobre o querognio, aumenta continuamente o volume de

querognio, com a criao de centros de alta presso dentro das rochas geradoras.

Aumento de presso, microfraturas, subseqente liberao de presso,

expanso dos fluidos e, finalmente, transporte, so processos descontnuos que

devem se repetir muitasvezes nas rochas geradoras, a fim de produzir a movimentao de

uma quantidade significativa de leo ou gs. O movimento da fase hidrocarboneto pode

funcionar em todas as espcies de rochas geradoras, independentemente da litologia.

5.2 MIGRAO SECUNDRIA

controlada por quatro parmetros: flutuao de leo e gs na gua que satura osporos das rocha, diferencial de presso, diferencial de concentrao e fluxo hidrodinmico.

Enquanto os fluidos aquosos nos poros das rochas em subsuperfcie estiverem

estacionrios, a nica fora condutora para a migrao secundria a flutuao.

Os glbulos de leo ou bolhas de gs sofrem distores antes de serem espremidos

atravs dos poros das rochas. A tenso interfacial entre o leo ou gs e a gua oferece uma

forte resistncia a essa distoro. A presso capilar a fora que faz com que as gotas de

petrleo e as bolhas de gs preencham os espaos porosos da rocha. Sempre que as presses

capilares so muito altas ou os poros das rochas so muito reduzidos, o leo em migrao

trapeado. O petrleo trapeado num reservatrio representa um estgio de equilbrio entre as

foras condutoras que movimentam o petrleo e as presses capilares que resistem a este

movimento.

O estgio final da formao de acumulaes de petrleo a concentrao (segregao)

nas pores mais elevadas disponveis na trapa. A rocha capeadora ou barreira de

permeabilidade que paralisa a movimentao do petrleo, em virtude de um decrscimo

geral no dimetro dos poros, exercendo, por isso, presses capilares maiores que as foras

condutoras. Estima-se que as distncias cobertas pela migrao secundria sejam da ordem de

10 a 100 quilmetros.


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6.BIBLIOGRAFIA

ADAMS, A. E.; MACKENZIE, W. S.; GUILFORD, C. 1984. Atlas of sedimentaryrocks under the microscope.Great Britain, William Cloves Ltd.

ALVES, A. C. et al. 1986. Geologia do Petrleo.Natal, Petrobras / UFRN. (Apostila)

FERREIRA, J. C. 1989. Geologia do petrleo. Rio de Janeiro, Petrobras. (Apostila)

PETROBRS. 1993. Annual Report 1993. Rio de Janeiro.

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SCHLUMBERGER [Folderstcnicos de ferramentas de perfilagem da companhia].Schlumberger, 1990-1999.

STUMPF, V. J. 1983. Noes bsicas de geologia do petrleo.Aracaju, Petrobras.(Apostila)

geologia do petróleo

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