quarta-feira, 19 de agosto de 2009

Petróleo - Prospecção (3): Métodos Potenciais

A geofísica é o estudo da Terra usando medidas de suas propriedades físicas. Os geofísicos adquirem, processam e interpretam os dados coletados por instrumentos especiais, com o objetivo de obter informações sobre a estrutura e composição das rochas em subsuperficie. Grande parte do conhecimento adquirido sobre o interior da Terra, alem dos limites alcançados por poços, vem de observações geofísicas. Por exemplo, a existência e as propriedades da crosta, manto e nucleo da Terra forma inicialmente determinadas através de observações de ondas sísmicas geradas por terremotos, como também através de medidas de atração gravitacional, magnetismo e das propriedades térmicas das rochas.

A gravimetria e a magnetometria, também chamadas métodos potenciais forma muito importantes no inicio da prospecção de petróleo por métodos indiretos, permitindo o reconhecimento e mapeamento de grandes estruturas geológicas que não apareciam na superfície.


Gravimetria

A prospecção gravimétrica evoluiu do estudo de campo gravitacional, um assunto que tem interessado os geodesistas nos últimos 250 anos, preocupados em definir a forma da Terra.
Atualmente sabe-se que o campo gravitacional depende de cinco fatores: latitude, elevação, topografia, marés e variações de densidade em subsuperfície. Este último e o único que interessa na exploração gravimétrica para petróleo, pois permite fazer estimativas da espessura de sedimentos em uma bacia sedimentar, presença de rochas com densidades anômalas como as rochas ígneas e os domos de sal, e prever a existência de altos e baixos estruturais pela distribuição lateral desigual de densidades em subsuperfície.

A unidade de medida da aceleração do campo gravitacional terrestre é o gal em homenagem ao físico italiano Gallileo Galilei (1564-1642), e vale 1cm/s² . A aceleração media na superfície da Terra é 980 gal (aumenta 5% do equador para os pólos) e as anomalias produzidas por estruturas geológicas de interesse a prospecção de petróleo são da ordem de 10-³ gal. Conseqüentemente os gravímetros são instrumentos de medida bastante sensíveis e devem detectar variações de 10-³ gal em um campo de+³gal, ou seja, devem ter uma precisão da ordem de 1/1000000.

O mapa gravimétrico obtido após a aplicação das correções de latitude, elevação, topografia e marés é denominado mapa Bouguer, em homenagem ao matemático francês Pierre Bouguer (1698-1758). A interpretação do mapa Bouguer é ambígua, pois diferentes situações geológicas podem produzir perfis gravimétricos semelhantes. Portanto, a utilização individual do método gravimétrico não consegue diagnosticar com confiabilidade a real estrutura do interior da Terra, muito embora possa mostrar a existência de algum tipo de anomalia. Contudo, quando utilizado conjuntamente com outros métodos geofísicos e com o conhecimento geológico prévio da área, permite um avanço significativo no entendimento da distribuição espacial das rochas em subsuperfície.

A figura abaixo apresenta o mapa Bouguer da Bacia do Recôncavo e suas cercanias, no qual as tonalidades mais azuis indicam embasamento mais profundo, ou espessura maior de sedimentos, enquanto as cores mais vermelhas indicam embasa- mento mais raso. As grandes feições estruturais e o arcabouço do embasamento são bem visíveis neste mapa.
A maioria dos grandes campos de petróleo no Recôncavo Baiano foi desco- berta através da interpretação de mapas gravimétricos.

Magnetometria

A prospecção magnética para petróleo tem como objetivo medir pequenas variações na intensidade do campo magnético terrestre, conseqüência da distribuição irregular de rochas magnetizadas em superfície.

Embora similares, a matemática envolvida no método magnético é mais complexa do que no método gravimétrico devido às variações na direção do vetor magnético da Terra e também porque diferentes instrumentos medem diferentes componentes deste vetor. Enquanto no método gravimétrico o vetor aponta sempre para o centro da Terra, no método magnético o vetor é horizontal no equador e vertical nos pólos magnéticos, que por sua vez não coincidem com os pólos geográficos.

Nos levantamentos aeromagnéticos as medidas obtidas pelos magnetômetros dependem de vários fatores, dos quais se destacam: latitude, altitude de vôo ou elevação, direção de vôo, variações diurnas e presença localizada de rochas com diferentes susceptibilidades magnéticas. As variações diurnas são causadas por atividades solares, denominadas tempestades magnéticas, e pelo movimento de camadas ionizadas na alta atmosfera que atuam como correntes elétricas perturbando o campo magnético terrestre.

Petróleo - Prospecção (2): Métodos Geológicos

A primeira etapa de um programa exploratório é a realização de um estudo geológico com o propósito de reconstituir as condições de formação e acumulação de hidrocarbonetos em uma determinada região. Para esse fim, o geólogo elabora mapas de geologia de superfície com o apoio da aerofotogrametria, fotogeologia, imagens de satélite, infere a geologia de subsuperfície a partir dos mapas de superfície e dados de poços, como também analisa as informações de caráter paleontológico e geoquimico.

1) Geologia de superfície:

Através do mapeamento das rochas que afloram na superfície, é possível reconhecer e delimitar as bacias sedimentares e identificar algumas estruturas capazes de acumular hidrocarbonetos. Os mapas geológicos, que indicam as áreas potencialmente interessantes, são continuamente construídos e atualizados pêlos exploracionistas. Nestes mapas, as áreas compostas por rochas ígneas e metamórficas são praticamente eliminadas, como também pequenas bacias com espessura sedimentar muito reduzida ou sem estruturas favoráveis à acumulação.

Nesta fase existe a possibilidade de reconhecimento e mapeamento de estruturas geológicas que eventualmente possam incentivar a locação' de um poço pioneiro. As informações geológicas e geofísicas obtidas a partir de poços exploratórios são de enorme importância para a prospecção, pois permitem reconhecer as rochas que não afloram na superfície e aferir e calibrar os processos indiretos de pesquisas como os métodos sísmicos.


2) Aerofotogrametria e fotogeologia:

A aerofotogrametria é fundamentalmente utilizada para construção de mapas base ou topográficos e consiste em fotografar o terreno utilizando-se um avião devidamente equipado, voando com altitude, direção e velocidade constantes.

A fotogeologia consiste na determinação das feições geológicas a partir de fotos aéreas, onde dobras, falhas e o mergulho das camadas geológicas são visíveis As estruturas geológicas podem ser identificadas através da variação da cor do solo da configuração de rios e de drenagem presente na região em estudo. Em regiões áridas, a ausência de cobertura vegetal permite a identificação direta das rochas presentes na área de estudo.

Além das fotos aéreas obtidas nos levantamentos aerofotogramétricos utilizam-se imagens de radar e imagens de satélite, cujas cores são processadas para ressaltar características específicas das rochas expostas na superfície.


3) Geologia de subsuperfície:

Consiste no estudo de dados geológicos obtidos em um poço exploratório A partir destes dados é possível determinar as características geológicas das rochas de subsuperfície. As técnicas mais comuns envolvem:

- a descrição das amostras de rochas recolhidas durante a perfuração;

- o estudo das formações perfuradas e sua profundidade em relação a um referencial fixo (frequentemente o nível do mar);

- a construção de mapas e seções estruturais através da correlação entre as informações de diferentes poços; e

- a identificação dos fósseis presentes nas amostras de rocha provenientes da superfície e subsuperfície através do laboratório de paleontologia. Com os resultados obtidos pode-se correlacionar os mais variados tipos de rochas dentro de uma bacia ou mesmo entre bacias.

Petróleo - Prospecção

A descoberta de uma jazida de petróleo em uma nova área é uma tarefa que envolve um longo e dispendioso estudo e análise de dados geofísicos e geológicos das bacias sedimentares. Somente após exaustivo prognóstico do comportamento das diversas camadas do subsolo, os geólogos e geofísicos decidem propor a perfuração de um poço, que é a etapa que mais investimentos exige em todo o processo de prospecção.

Um programa de prospecção visa fundamentalmente a dois objetivos: (i) localizar dentro de uma bacia sedimentar as situações geológicas que tenham condições para a acumulação de petróleo; e (ii) verificar qual, dentre estas situações possue mais chance de conter petróleo. Não se pode prever, portanto, onde existe petróleo, e sim os locais mais favoráveis para sua ocorrência.

A identificação de uma área favorável à acumulação de petróleo e realizada através de métodos geológicos e geofísicos, que, atuando em conjunto, conseguem indicar o local mais propício para a perfuração. Todo o programa desenvolvido durante a fase de prospecção fornece uma quantidade muito grande de informações técnicas, com um investimento relativamente pequeno quando comparado ao custo de perfuração de um único poço exploratório.

Petróleo - Origens Geológicas (5): Aprisionamento do Petróleo

Um dos requisitos para a formação de uma jazida de petróleo é a existência de armadilhas ou trapas, que podem ter diferentes origens, características e dimensões.

Admitindo-se diferentes bacias sedimentares, de dimensões equivalentes, contendo rochas geradoras com potenciais de geração de hidrocarbonetos também equivalentes, dados pêlos seus teores de matéria orgânica e condições termoquímicas, os volumes de petróleo a serem encontrados poderão ser os mais distintos, desde volumes gigantescos em umas até insignificantes em outras, isso dependendo de seus graus de estruturação, da existência e inter-relação das armadilhas e dos contatos que essas armadilhas propiciem entre rochas geradoras e reservatórios. Em última instância, de nada vale uma bacia sedimentar dotada de rochas potencialmente geradoras e reservatórios se não estiverem presentes as armadilhas contentoras da migração. O termo armadilha tem conotação ampla e engloba todas as variantes de situações em que possa haver concentração de hidrocarbonetos.

O desenvolvimento de condições para o aprisionamento de petróleo pode ser ditado pela geração de esforços físicos que vão determinar a formação de elementos arquitetônicos que se transformam em abrigos para a contenção de fluidos. A formação de uma armadilha pode prescindir da atuação de esforços físicos diretos. E o caso das acumulações resultantes das diferenças entre os sedimentos, ou da atuação de causas hidrodinâmicas.

Convencionalmente, as armadilhas são classificadas em estruturais, estratigráficas e mistas ou combinadas, embora nem sempre na prática sejam simples as suas individualizações. As armadilhas mais prontamente descobertas em uma bacia têm controle dominantemente estrutural e detêm os maiores volumes de petróleo. Elas são respostas das rochas aos esforços e deformações, e nesse tipo enquadram-se as dobras e as falhas.


Em 1860, ano seguinte à perfuração do poço pelo Cel. Drake na Pensilvânia Henry D. Rogers, da Universidade de Glasgow, mostrou que aquela ocorrência tinha controle estrutural. Daí por diante, todo o sucesso inicial da exploração de petróleo nos Estados Unidos se baseou na aplicação desse princípio, verificando-se que todos os grandes reservatórios de petróleo situavam-se em dobras do tipo anticlinal, embora nem todas as anticlinais fossem portadoras de petróleo.

As anticlinais dobradas englobam grandes volumes de petróleo e nelas está situada a maioria dos campos gigantes. São de fácil identificação tanto por métodos geológicos de superfície quanto por métodos geofísicos.

E comum à ocorrência de campos gigantes em áreas anticlinais afetadas por falhamentos, como, por exemplo, nas áreas de Ghawar no Oriente Médio com 2 275 km², Hassi R'Mel, com 2.600 W e o campo de Samotior, o maior da União Soviética, com 2.000 km².

As falhas desempenham um papel relevante para o aprisionamento de petróleo ao colocar rochas reservatório em contato com rochas selantes. O modelo de aprisionamento com base em sistemas de falhas é aplicado com sucesso nas bacias sedimentares brasileiras, principalmente na do Recôncavo e nas bacias costeiras.

As armadilhas estratigráficas não têm relação direta com os esforços atuantes nas bacias sedimentares, e são determinadas por interações de fenômenos de caráter paleogeográfico, caso dos paleorrelevos, e sedimentológicos como as variações laterais de permeabilidade.

Como exemplos de aprisionamentos estratigráficos nas bacias brasileiras ocorrem acumulações na Formação Candeias, no Recôncavo e na Bacia do Ceará onde arenitos intercalam-se com folhelhos nos campos de Xaréu, Espada e Atum Um exemplo de aprisionamento paleogeográfico é a acumulação do campo de Fazenda Belém, na Bacia Potiguar.


As armadilhas combinadas ou mistas compreendem aquelas situações em que as acumulações de hidrocarbonetos têm controle tanto de elementos estruturais quanto estratigráficos. Exemplos deste tipo encontram-se na Bacia Potiguar, nos campos de Baixa do Algodão, Mossoró, Alto da Pedra e Canto do Amaro. Encontram-se também na Bacia do Espírito Santo, onde reservatórios da formação Barra Nova apresentam-se em acumulações controladas estruturalmente por falhas e arqueamentos provocados por movimentação de sal.


Petróleo - Origens Geológicas (4): Rocha-selante

Rocha selante ou selo, em uma estrutura sedimentar é uma barreira que impede a migração de hidrocarbonetos das rochas-reservatório, favorecendo a sua acumulação. Sua característica principal é sua baixa permeabilidade, ocorrendo superposta ao reservatório. Além da impermeabilidade, a rocha selante deve ser dotada da plasticidade, característica que a capacita a manter sua condição selante mesmo após submetida a esforço determinante de deformações.
Tipos de rocha selante:
Duas classes de rochas são Selantes por excelência: os Folhelhos (rochas argilosas laminadas) e os Evaporitos (sal). Outros tipos de rochas também podem funcionar como tal, como, por exemplo, rochas carbonáticas, rochas ígneas, etc. A eficiência Selante de um rocha não depende só de sua espessura, mas também de sua extensão.

Petróleo - Origens Geológicas (3): Rocha-reservatóro

Rocha reservatório é uma formação que ocorre após a produção do petróleo nos poros de rochas sedimentares, resultante da decomposição da matéria orgânica e de algumas condições fisico-químicas (TTP- tempo, temperatura, pressão) haverá sua migração para outras regiões, onde dar-se-á o seu acúmulo.
Em geral o local de acúmulo é formado por rochas impermeáveis as quais impedirão sua passagem criando um reservatório. Quando seu acúmulo ocorre em regiões com presença de água o petróleo será acondicionado sobre a água e o gás produzido na rochas reservatóiro ficarão na parte mais superior do reservatóio, por motivos óbvios. Quanto menor a distância das rochas geradoras para a região do reservatório menor será a perda pelo seu transporte. Distânicas elevadas implicam na dissipação de parte do petróleo durante seu trajeto.

Petróleo - Origens Geológicas (2): Migração

Chamamos de migração o caminho que o petróleo faz do ponto onde foi gerado até onde será acumulado. Devido a alta pressão e temperatura, os hidrocarbonetos são expelidos das rochas geradoras, e migram para as rochas adjacentes . A partir da migração é que o petróleo terá chances de se acumular em um reservatório e formar reservas de interesse econômico.

A migração ocorre em dois estágios:

•Migração primária: movimentação dos hidrocarbonetos do interior das rochas fontes e para fora destas;
•Migração secundária: em direção e para o interior das rochas reservatórios.