Importância no estudo de sistemas petrolíferos

Claudia Paiva Silva
Partex Oil&Gas Portugal – IST Nov. 2010
Importância no estudo de sistemas
petrolíferos

Ciclo Litológico
•Meteorização (alteração)
•Erosão (transporte
sedimentos)
•Deposição
•Diagénese (soterramento,
compactação)

• Rochas natureza química
• Rochas natureza orgânica
• Rochas natureza terrígena (clásticas)
75% da superfície terrestre está coberta por rochas sedimentares.

• Geradas por precipitação química ou por concentração (através de evaporação), de
material em solução na água marinha ou lagunar em regime de saturação.
• Exemplos: carbonatos e dolomites (40% dos reservatórios), chertes, gesso, anidrite,
halite, cloreto de sódio (sal “normal”).
Classificação: elaborada 2º estrutura interna e
textura das rochas (Dunham) e EFC (Elementos Figurados
Carbonatados) (Folk).
+ rochas carbonatadas cristalinas: não se identifica textura original
sendo fortemente mineralizada

Mudstone: rocha suportada pela matriz com poucos grãos presentes
Wackestone: rocha suportada pela matriz com >10% grãos
Packstone: rocha suportada pelos grãos, matriz preenche espaço nãoporoso
Grainstone: rocha completamente suportada pela matriz com pouca ou
nenhuma % matriz
Boundstone: (ver Rochas Orgânicas)
Ambientes Baixa Energia: Mudstone e wackestone
Ambientes Energia média: Packstone e grainstone
Matriz: material que agrega os grãos constituintes da rocha,
provenientes de grãos detríticos de reduzida dimensão.
Cimento (Fase ligação): material cristalino que se forma no
espaço entre os grãos e a matriz, ou somente entre grãos, por
precipitação química provocando redução da porosidade e
permeabilidade da rocha (micrite, sparite/calcite, microsparite).
Oopelsparite packstone

• Resultam da acumulação de conchas e esqueletos, ou da precipitação química de CaCO 3
por actividade
orgânica; acumulação de compostos orgânicos vegetais.
• Exemplos: calcários recifais (tipo Boundstone material de origem forneceu o seu suporte durante a
deposição);
Também se incluem neste grupo os carvões, uma vez que sendo provenientes de acumulação orgânica, toda
a matéria constituinte incarbonizada perfaz a totalidade da rocha.
Calcário recifal
Grau de incarbonização: Reflecte o estado da transformação das substâncias vegetais em carvão
no decurso do processo natural de compactação. Baseia‐se em teores de humidade,
componentes voláteis e químicos (C, O, H, N), densidade, poder calorífico, entre outros.

• Formadas por clastos, ou fragmentos de grãos,
provenientes de rochas pré‐existentes, originadas
por processos erosivos mecânicos ou químicos.
• Após transporte (rios, vento) estes pequenos
fragmentos são depositados e sujeitos a processos
de litificação (sedimentogénese), que levam à
formação de um agregado sólido, rochoso a
rocha.

• A classificação de rochas clásticas pode ser feita
com base no tamanho dos grãos ou dos fragmentos
que as constituem:
Conglomerados: unidos por 1 matriz de areia ou
argila; podem ser bons reservatórios dependendo da
quantidade de matriz e forma dos grãos (angulosos,
na maioria dos casos);
Arenitos: dependendo do tamanho dos grãos e
composição química, variam a sua granularidade e
mineralogia; são os reservatórios mais frequentes,
embora as suas permeabilidade e porosidade
dependem da presença ou ausência de argilas, bem
como do grau de cimentação e calibragem;
Siltes e argilas: rochas com grãos de dimensão muito
reduzida, com permeabilidade e porosidade
reduzidas devido àfrequente presença de argilas.

• Maturidade mineralógica e proveniência dos constituintes terrígenos:
Aplicação da razão Qz/Flds aos grãos sedimentares.
Uma vez que ao longo do transporte os fragmentos rochosos vão sendo desgastados
(e respectivos minerais constituintes), existe de forma natural um
enriquecimento relativo dos minerais considerados mais estáveis, e designamos
por maturação rochosa o aumento de teor em SiO 2
(% em Quartzo) presente
nos grãos.
Imaturas – leques aluviais, leitos de inundação fluviais e turbiditos
Submaturas ‐ areias fluviais pouco evoluídas
Maturas –areias fluviais muito evoluídas com transporte superior a várias centenas
de km’s.
Folk (1951) também caracterizou os conceitos de calibração das areias e
arredondamento dos grãos para a sua classificação, ambas igualmente utilizadas
e aplicadas no estudo sedimentológico das rochas sedimentares.

• De uma forma paralela as areias também podem ser diferenciadas de
acordo com a DIMENSÃO DOS GRÃOS:
Muito grosseiras (2 –1 mm)
Grosseiras (1 –0.5 mm)
Médias (0.5 –0.25 mm)
Finas (0.25 –0.125 mm)
Muito finas (0.125 – 0.063 mm)
Geralmente a porosidade destas areias é elevada o que permite a
percolação de fluidos.

• Arranjo espacial micro, macro e megascópico da texturas do material sedimentar e que se
vai depositando, induzido pelos diferentes e vários ambientes sedimentares. Geralmente
designa‐se por tipos de estratificação (conjunto de leitos ou lâminas de sedimento
depositados paralelamente ou inclinados em relação ao plano geral de sedimentação);
‐ Laminar (plano‐paralela)
‐ Entrecruzada ou cruzada (marcas de ondulação resultantes do movimento de partículas)
‐ Rippled
‐ Convoluta (resulta do enrolamento de sedimentos terrígenos impregnados na água,
plásticos ou fluidizados, numa fase de pós‐ deposição)

• Geradas por sobreposição de uma camada arenosa
a uma argilosa, desenvolvendo bolsadas irregulares
de areias nos corpos sedimentares;
‐ flute casts
‐ prod casts
‐ groove casts
‐ drag marks
Groove cast
A – Flute casts
B – Groove casts (estrias de arraste)
C – Prod casts (saltação)
A
C
B

• Deformações produzidas por organismos instalados no
sedimentos geralmente originando perfurações que tendem
a destruir a estrutura deposicional original, auxiliando
contudo no estudo paleoecológico do ambiente sedimentar.

• Corresponde a 1 área (2 dimensões) onde teve lugar o depósito de materiais
num tempo cronológico passados aplicável ao tempo cronológico actual;
• A sua dimensão horizontal émuito variável podendo ir de metros a centenas de
km;

• Corresponde ao volume (3 dimensões) que ocupa
todo o material com igual litologia, conteúdo
fossilífero ou idade. Este volume é também muito
variável mas, normalmente, ultrapassa em
espessura uma escala dm e, em área, uma escala
km.

• Designa‐se pelo somatório de todos os aspectos litológicos
(composição, textura, estruturas sedimentares e cor),
paleontológicos (conteúdo e registo fossilífero),
geométricos e paleocorrentes, que integram uma unidade
estratigráfica, tornando‐a única e identificável entre aquelas
se lhe sobrepõem como as que a procedem.
‐ Litofácies: abrange somente os aspectos litológicos de um
conjunto de estratos, correlacionando as condições físicoquímicas
que se deram durante a deposição e que geram
uma estruturação interna mais ou menos desenvolvida.

• É geralmente realizada com base nas suas diferentes características que
levam a um significado genético distinto;
• Não éuma classificação de rochas, uma vez que devem ter em conta as
características que definem Fácies Sedimentar;
• Nas classificações é geralmente usado um símbolo ou uma letra, sendo
que várias propostas de classificação foram elaboradas e são
usualmente aplicadas dentro destes padrões, tornando‐se uma
ferramenta de trabalho muito específica e útil;
• As mais utilizadas são as classificações de Fácies Detríticas (clásticas),
tanto em materiais fluviais como em turbidíticos e, as Fácies
Carbonatadas.

• Para o estudo das fácies detríticas, Miall (1978) propôs uma
classificação baseada no tamanho dos grãos, cuja 1ª letra corresponde à
granulometria dos mesmos e a 2ª, àsua estrutura, com significado
genético:
Gravel massive
Sand planar
Fine ripples

• De acordo com as litofácies definidas previamente, o geólogo consegue
determinar qual o grau energético associado a cada uma, o que se
traduz pela seguinte classificação:
Fácies de alta a média energia
• Litofácies grosseiros (Gt, Sp, Sh)
Fácies de baixa energia
• Litofácies finas (Sr, Fl, Fm)
• Por outro lado, as litofácies também podem caracterizar corpos
sedimentares típicos, que se designam por Elementos Arquitecturais do
depósito fluvial (Miall, 1985):
‐ Associados ao preenchimentos de canais por barras arenosas
‐ Associados ao transbordo localizado ou generalizado.

• O mesmo autor considerou e distinguiu ainda uma tipologia
de 12 sistemas fluviais (muito importantes no estudo de
sistemas deposicionais para a pesquisa de hidrocarbonetos),
perante a organização das litofácies e dos seus EA.

Pode‐se assim afirmar que a caracterização de fácies ajuda na reconstituição do
ambiente geológico (profundidade da água, energia do ambiente de sedimentação,
temperaturas, etc.) em que os materiais foram depositados, podendo‐se elaborar
posteriormente mapas de fácies extremamente úteis para a caracterização de um
sistema petrolífero.
• Reservatórios Clásticos:
Sequências de argilas e arenitos (Sh, Sm, Sl, Fm, Fl);
A presença de argilas afecta drasticamente a qualidade do reservatório;
Quanto mais fino for o grão dos arenitos (areias finas) maior a probabilidade de
ocorrerem argilas;
Quanto maior a % de argilas, menor terá sido a energia de deposição sedimentar
Importância da cor:
Estabelece a relação entre o meio ambiente deposicional e as condições de
sedimentogénese, através da preservação de matéria orgânica ou sua lixiviação (areia
laranja: ambiente oxidante, sem preservação; areia cinzenta ou negra: ambiente
redutor com preservação de MO).

Imagem cedida por Partex Oil&Gas Services

Influência da porosidade e permeabilidade (Efeito da diagénese)
A diagénese altera a estrutura
inicial da rocha através de
processos físico‐químicos.
Estas transformações levam
normalmente à evolução das
características da rocha de forma
positiva ou negativa.
Reservatório – Porosidade e permeabilidade médias a elevadas (20 a 25% de
porosidade, 600 mD)
Selante (rocha de cobertura) – Porosidade e permeabilidade inexistentes

• As melhores rochas de cobertura são formadas por material sedimentar dúctil
(Fm, Fl)
• As argilas são os selos mais comuns na maior parte dos reservatórios clásticos,
formados ao longo de ciclos transgressivos (= com subida do nível médio das
águas), uma vez que correspondem a uma estruturação onde na base se
encontrem depositados sedimentos mais grosseiros, tipicamente areníticos e,
no topo, sejam depositados sedimentos finos. À medida que a zona sedimentar
vai sendo coberta pela coluna de água, a energia vai diminuindo e a deposição
de grosseiros decai.
Imagem cedida por Partex Oil&Gas Services

• Geralmente o estudo sedimentológico éfeito com base amostral, em
laboratório e no campo, através do estudo directo e visual dos
afloramentos;
• Para um estudo detalhado das características petrofísicas (porosidade e
permeabilidade) éretirado da amostra um pequeno cilindro (plug);
• Juntamente a este trabalho costumam‐se utilizar diagrafias com dados
recolhidos directamente dos poços perfurados, de forma a ser possível
corroborar todos os resultados obtidos.

• O Petróleo ocorre normalmente associado às rochas sedimentares,
contudo, para a sua acumulação são necessários 5 factores
fundamentais:
• ‐ Rocha mãe – xisto argiloso, ou argila, com presença de matéria
orgânica
• ‐ Rocha reservatório –porosa e permeável (arenitos ou carbonatos)
• ‐ Rocha de cobertura (selante) – argila ou evaporitos, impermeável
• ‐ Armadilha –formada estrutural ou estratigraficamente impedindo que
o petróleo se mova, facilitando a sua acumulação.
• ‐ Calor – o gradiente geotérmico terrestre actua sobre os sedimentos à
medida que estes vão sendo soterrados em profundidades
consideráveis.

Argila
Arenitos

• O petróleo é formado a partir da matéria sedimentar
orgânica depositada em condições muito específicas, sendo
sujeita igualmente a factores muito especiais. Geralmente a
deposição ocorre em meio aquático, com altas taxas de
sedimentação de forma a prevenir a oxidação e degradação
da MO.
• A transformação da MO em petróleo abrange três etapas
distintas:
Diagénese
Catagénese
Metagénese

• Diagénese: fase desenvolvida a baixas temperaturas e pressões, onde
ocorrem as primeiras transformações físico‐químicas que dão origem ao
composto denominado “kerogénio”. Basicamente, durante esta etapa,
gera‐se gás metano por actividade bacteriológica, sendo o constituinte
principal das acumulações (reservoirs) de gás mundiais;
• Catagénese: fase durante a qual a maioria do kerogénio é transformada
em óleo, contudo é importante que o grau calorífico se mantenha
constante de forma a não transformar o estado líquido do óleo em,
novamente, estado gasoso, bem como a não alterar as condições da
rocha‐mãe;
• Metagénese: designa geralmente a zona do “gás seco”, onde égerado o
último volume de gás metano a partir do kerogénio; ocorre em
ambiente de temperaturas e pressões muito elevados.

• Todo o processo de formação do petróleo não éum acontecimento rápido.
Sabemos que são necessários milhões de anos para que se formem novas
acumulações de hidrocarbonetos à subsuperfície terrestre, independentemente
da sua profundidade.
• Para além disso, o processo de deslocação das gotas de óleo é feito
morosamente, gota a gota, poro a poro, àmedida que a água existente vai
sendo substituída.
• As condições das rochas reservatório são, como já foi visto, extremamente
importantes para as acumulações e, quanto melhor se conhecerem as suas
características, maiores as probabilidade de se encontrarem hidrocarbonetos.

• A pesquisa de hidrocarbonetos é feita essencialmente com
base na Geologia Sedimentar;
• A descrição dos corpos sedimentares e o estudo do
ambiente deposicional com base nos grãos detríticos é
fundamental à reconstituição dos paleoambientes
geradores de hidrocarbonetos;
• Os conjuntos de fácies sedimentares éo suporte para um
mapeamento lito‐estratigráfico correlacionável entre poços;
• O resultado final será sempre a interpretação de vastas
áreas onde é possível se definir um ou mais sistemas
petrolíferos.

Arenitos
Oil
Areia
Bolas argilosas
Oil
Argila
Imagens cedidas por Partex Oil&Gas Services

Areias
Arenito fino
Areias
Arenito grosseiro (com seixos)
Conglo.
Conglo.
Argilas
• Classificação Miall básica e descrição das estruturas
sedimentares observáveis.
Imagens cedidas por Partex Oil&Gas Services

• Costa Silva, A., J.‐ Petróleo e Gás (apontamentos para as aulas),
Edição Secção Folhas do IST, Lisboa, 2004
• Barata Alves, F.; Salgado Gomes, J. –O Universo da Indústria
Petrolífera (Da pesquisa à refinação), Fundação Calouste
Gulbenkian, Lisboa, 2007
• Galopim Carvalho, A., M. –Geologia Sedimentar Volume II –
Sedimentologia, Âncora Editora, Lisboa 2005
• Galopim Carvalho, A., M. –Geologia Sedimentar Volume III –
Rochas sedimentares, Âncora Editora, Lisboa, 2006
• Potter, PetitJohn –Atlas and glossary of primary sedimentary
structures, Springer‐Verlag, Berlim, 1964