UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS GEOLOGIA

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS GEOLOGIA NELSON HUOYA MENDONÇA CARACTERIZAÇÃO FACIOLÓGICA E ANÁLISE ESTRATIGRÁFICA DOS DEPÓSITOS DA FORMAÇÃO MARACANGALHA, PORÇÃO CENTRAL DA BACIA DO RECÔNCAVO, BAHIA. Salvador 2014

2 ii NELSON HUOYA MENDONÇA CARACTERIZAÇÃO FACIOLÓGICA E ANÁLISE ESTRATIGRÁFICA DOS DEPÓSITOS DA FORMAÇÃO MARACANGALHA, PORÇÃO CENTRAL DA BACIA DO RECÔNCAVO, BAHIA. Monografia apresentada ao Curso de Geologia, Instituto de Geociências, Universidade Federal da Bahia, como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel em Geologia. Orientador: MSc. Flávio Miranda de Oliveira Salvador 2014

3 iii TERMO DE APROVAÇÃO NELSON HUOYA MENDONÇA CARACTERIZAÇÃO FACIOLÓGICA E ANÁLISE ESTRATIGRÁFICA DOS DEPÓSITOS DA FORMAÇÃO MARACANGALHA, PORÇÃO CENTRAL DA BACIA DO RECÔNCAVO, BAHIA. Monografia apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel em Geologia Universidade Federal da Bahia 1 Examinador - Flávio Miranda de Oliveira (PETROBRÁS) - Orientador Mestre em Estratigrafia e Sedimentologia pela Universidade Federal de Rio Grande do Sul UFRGS 2 Examinador - Cícero da Paixão Pereira (ANP - UFBA) Especialista em Geologia pela Universidade Federal de Ouro Preto UFOP 3 Examinador - Roberto Rosa da Silva (PETROBRÁS- UFBA) Mestre em Geologia pela Universidade Federal de Ouro Preto-UFOP Salvador, Salvador, fevereiro 15 de maio de 2014 de 2012

4 iv I see trees of green, red roses too. I see them bloom for me and you. And I think to myself, What a wonderful world. I see skies of blue and clouds of white, The bright blessed day, the dark sacred night. And I think to myself, What a wonderful world. The colours of the rainbow, so pretty in the sky. Are also on the faces of people going by. I see friends shaking hands, saying: "How do you do?" They're really saying:"i love you". I hear babies cry, I watch them grow, They'll learn much more, than I'll never know. And I think to myself, What a wonderful world. Yes, I think to myself, What a wonderful world. Ramones (Bob Thiele/George David Weiss)

5 v AGRADECIMENTOS Aproveito a oportunidade desse trabalho para agradecer a todas as pessoas que participaram de alguma forma, direta ou indiretamente, desse período da minha vida e que me ajudaram a tornar a pessoa que sou hoje e o geólogo que tenho o orgulho de passar a ser neste momento. Agradeço primeiramente à minha família, pelo carinho compartilhado comigo por todos esses anos. À minha mãe, Aline, que sempre foi o alicerce de nossa família com seu amor incondicional e que me mostrou o valor das conquistas e vitórias. Ao meu pai, Nelson (bonito nome, por sinal), que me ensinou a ser ambicioso sem deixar de lado a alegria e a generosidade. Ao meu irmão, Bruno, que com sua pirraça interminável e companheirismo idem, foi em algumas poucas ocasiões meu inimigo mortal e na maioria das vezes meu melhor amigo, mas por quem eu sempre tive, tenho e terei uma idolatria enorme e um amor imensurável. À minha avó Jacira e minha tia Wanda principais incentivadoras da minha jornada acadêmica e que fazem de tudo para me ver sorrindo. Ao meu avô, Marçalo, com quem eu vivi os melhores momentos da minha vida e que hoje carrego comigo com muito carinho ótimas lembranças e com muito orgulho seu sobrenome. Gostaria de agradecer também aos meus avôs Nelson e Gina, aos meus tios, tias, primos e primas. Não posso deixar de agradecer, apesar de saber que eles nunca irão ler esse agradecimento, aos meus irmãos e fiéis companheiros Taz, Poi, Mel, Marcio Vitor, Leka, Doris, Ravi, Menino e Priscila além de Hannah e Vida, as quais fazem muita falta nas nossas vidas. Agradeço a todos os amigos que eu fiz durante esses cinco anos na UFBA, seja no IGEO ou nos cursos de Francês e de Alemão. Em especial a Tarcio, Cora, Rebeca, Letícia, Paulo (Rabicó), Alexandre, Deize, Mariana, Aníbal e Pedro (Cachorra) com quem eu compartilhei diversas histórias e inúmeras risadas. Aos veteranos e amigos Brunão, Marcelão e Priscila por me ajudarem sempre que podiam e pelo carinho demonstrado pela minha família. Aos colegas de estágio, Roberto, Eloísa e Marcela que tornaram as tardes na Petrobrás mais divertidas. Ao Flávio, pela orientação exemplar, mostrando sempre disposição para ajudar, ensinar e aprender. E aos professores, pelos ensinamentos prestados durante esses anos. MUITO OBRIGADO A TODOS.

6 vi RESUMO Localizada na região nordeste do Brasil e ocupando uma área aproximada de Km², a Bacia do Recôncavo foi formada durante a separação do supercontinente Godwana e que, posteriormente, culminou com o surgimento do Oceano Atlântico Sul durante o Eocretáceo (140 ma). A Formação Maracangalha faz parte da seção rifte dessa bacia. O presente trabalho teve como objetivo principal a caracterização faciológica e análise estratigráfica dos depósitos da Formação Maracangalha que ocorrem na porção central da Bacia do Recôncavo, Bahia. Através da descrição sistemática de cerca de 108 metros de testemunhos do Campo Fazenda Boa Esperança, foram reconhecidas nove litofácies e quatro associações de fácies que apresentam características litológicas e genéticas semelhantes, assim relacionadas: (a) Associação de fácies I, que é interpretada como registro de fluxos gravitacionais de massa, (b) Associação de fácies II, que constitui depósitos resultantes do processo de liquificação, (d) Associação de fácies III, que agrupa as fácies sedimentares pelíticas e (f) Associação de fácies IV, que representa, principalmente, os depósitos de fluxos de alta energia caracterizados por fácies conglomeráticas. A integração de algumas propriedades petrofísicas medidas nos perfis geofísicos frente às associações de fácies do poço testemunhado permitiu definir um padrão de reconhecimento de eletrofácies através de redes neurais artificiais que serviram para estimar a estratigrafia de poços não testemunhados. Foram também confeccionados gráficos que permitiram interpretar as zonas potencialmente favoráveis à acumulação de hidrocarbonetos. Palavras-chave: Bacia do Recôncavo, Formação Maracangalha, Fluxos Gravitacionais Subaquosos, Rede Neural Artificial.

7 vii ABSTRACT Located in northeastern Brazil and occupying an area of approximately 11,500 Km², the Recôncavo Basin was formed during the separation of the supercontinent Godwana, which, subsequently, resulted the South Atlantic s emergence during Eocretaceus (140 My). Maracangalha Formation belongs to the rift phase of this basin. This work had as main objective: the faciological characterization and stratigraphic analysis of Maracangalha Formation s deposits that occur in the central region of Recôncavo Basin, Bahia. By the description of 108m of Boa Esperança Field s core were identified nine litofacies and four facies associations, which present similar litological and genetics characteristics, related in this form: (a) Facies Association I, interpreted as mass gravity flows s register, (b) Facies Association II, composed by resultant deposits of liquification process, (d) Facies Association III, groups the pelitic sedimentary facies and (f) Facies Association IV, represents, mainly, the high energy flows deposits characterized by conglomeratic facies. The integration of some petrophysical properties measured by geophysical logs with the facies associations of the well cored enabled to define a model of eletrofacies recognition by artificial neural network, which was used also for estimate the stratigraphy of wells that weren t sampled by cores. Graphics that allowed interpreting the potential favorable zones for hydrocarbons accumulation were made too. Key-words: Recôncavo Basin, Maracangalha Formation, Subaqueous Gravity Flows, Artificial Neural Network.

8 viii LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Localização e acesso do município de Araçás Figura 2 Mapa de localização e mapa do arcabouço estrutural da Bacia do Recôncavo Figura 3 - Seção geológica esquemática mostrando a geometria em meio gráben da Bacia do Recôncavo, mostrando os falhamentos normais em alto ângulo Figura 4 - Carta Estatigráfica do Recôncavo Figura 5 - Localização da Área de Estudo Figura 6 - Divisão esquemática das partes constituintes de uma corrente de turbidez mostrando as linhas de fluxo da corrente na cabeça e suas vizinhanças Figura 7 - Sequência clássica de Bouma (1962) Figura 8 - Arcabouço genético de fácies Figura 9 - Modelos esquemáticos de um slide(esquerda) e slump(direita), indicando movimento de translação em superfície plana e movimento de translação somado a rotação em superfície côncava, respectivamente Figura 10 - Representação esquemática de um corpo de deslizamento (slide), observar as zonas extensionais (porção proximal), e as zonas compressionais (porção distal) Figura 11 - Representação esquemática de um corpo de escorregamento (slump). Observar a zona da escarpa proximal e a zona distal, mais deformada Figura 12 - Etapa de propagação Figura 13 - Etapa de retropropagação Figura 14 - Imagem do nfac com os parâmetros da rede neural artifical utilizados no processo de treinamento Figura 15 - Matriz de acerto resultado do treinamento da rede neural artifical Figura 16 - Imagem do nfac com a coluna estatigráfica gerada pela aplicação da rede neural artificial treinada. Poço testemunhado (P1) Figura 17 - Imagem do nfac com a coluna estatigráfica gerada pela aplicação da rede neural artificial treinada. Poço não testemunhado (P2) Figura 18 - Imagem do nfac com a coluna estatigráfica gerada pela aplicação da rede neural artificial treinada. Poço não testemunhado (P3) Figura 19 Secção geológica esquemática da área de estudo Figura 20 - Boxplot da porosidade Phi(%) agrupada por cada associação de fácies Figura 21 - Boxplot da permeabilidade agrupada por cada associação de fácies Figura 22 - Gráfico de dispersão permeabilidade x porosidade

9 ix LISTA DE FOTOS Foto 1 - Lamito Foto 2 - Arenito maciço Foto 3 - Conglomerado Foto 4 Arenito liquificado exibindo pipes Foto 5 Arenito estratificado Foto 6 Arenito com climbing ripples Foto 7- Arenito falhado Foto 8 - Ritmito Foto 9 Arenito com intraclastos... 40

10 x SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO OBJETIVOS JUSTIFICATIVA METODOLOGIA GEOLOGIA REGIONAL BACIA DO RECONCÂVO FORMAÇÃO MARACANGALHA CARACTERÍSTICAS DO CAMPO DE FAZENDA BOA ESPERANÇA PROCESSOS DEPOSICIONAIS E DE RESSEDIMENTAÇÃO ESTUDO DE ELETROFÁCIES ANÁLISE DOS DADOS DESCRIÇÃO E INTERPRETAÇÃO DE FÁCIES ASSOCIAÇÃO DE FÁCIES CARACTERIZAÇÃO DE ELETROFÁCIES CORRELAÇÃO ESTRATIGRÁFICA PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DOS RESERVATÓRIOS CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES REFERÊNCIAS... 57

11 xi 1. INTRODUÇÃO A área de estudo se encontra na região do Campo de Boa Esperança, Bacia do Recôncavo, município de Araçás, 105 km a nordeste de Salvador, sendo a principal via de acesso a BA-093 (Figura 1). Figura 1 - Localização e acesso do município de Araçás. FONTE: GoogleMaps (2013) 1.1. OBJETIVOS O objetivo desse trabalho foi elaborar uma análise detalhada das características faciológicas e evolução estratigráfica dos depósitos da Formação Maracangalha na área de estudo, assim como a avaliação dos reservatórios inseridos nesta unidade. Diante da proposta, o trabalho, teve como objetivo específico a identificação das litologias, estruturas e texturas sedimentares, a caracterização de fácies e associações de fácies, a sugestão do empilhamento estratigráfico e as interpretações dos ambientes deposicionais e os possíveis processos eodiagenéticos responsáveis pela origem desses depósitos, para então, propor a história da evolução estratigráfica da área de estudo indicando a potencialidade dos depósitos como reservatórios. E por fim o trabalho propõe a caracterização de eletrofácies utilizando técnicas de redes neurais artificiais.

12 JUSTIFICATIVA O petróleo tem uma participação de 33% na matriz energética mundial, conforme dados da Agência Internacional de Energia (AIE). O órgão, porém, prevê um crescimento de 5% ao ano na produção de petróleo não convencional até 2035, o que aumentaria sua participação dos atuais 3% para 10%. Apesar do desenvolvimento da produção de óleo e gás de reservatórios não convencionais ter assumido proporções significativas em escala mundial, a produção de óleo e gás ainda é incipiente no Brasil. Na Bahia ela praticamente inexiste, porém o Estado tem alvos preferenciais com grande potencial para reservatórios não convencionais nas bacias do Recôncavo e do Tucano Sul. Na Bacia do Recôncavo, os arenitos do Membro Caruaçu presentes na Formação Maracangalha destacam-se como importantes produtores de gás e óleo. No entanto, a explotação de hidrocarbonetos nesta unidade mostra-se como um grande desafio devido às suas características não convencionais, a exemplo da complexa correlação entre poços, das rápidas variações faciológicas verticais e laterais e de suas propriedades permo-porosas. Um trabalho com esse enfoque pode contribuir para uma melhor compreensão e interpretação dos possíveis cenários geológicos que resultaram os depósitos da Formação Maracangalha e do sistema petrolífero da bacia, em especial, nas regiões onde há ocorrência de gás e óleo METODOLOGIA A fundamentação teórica adotada na análise faciológica e estratigráfica foi embasada em uma pesquisa bibliográfica de estudos específicos da Formação Maracangalha e em literatura temática sobre os processos sin- e pós-deposicionais registrados na seção sedimentar investigada. A base de dados para este trabalho foi composta por amostras de testemunho e de perfis geofísicos de poços da área. Através da bibliografia foi possível estabelecer uma metodologia para a obtenção e interpretação dos dados, e propor modelos geológicos e sugerir análogos para outras regiões. Com a descrição dos testemunhos, feito por meio do programa

13 13 ANASETE, da Petrobras, e avaliação dos perfis geofísicos amostrados na Formação Maracangalha que ocorre na área de estudo foi desenvolvida uma descrição minuciosa das rochas, observando suas litologias, texturas e estruturas sedimentares, caracterização das fácies, foto-documentação das amostras, empilhamento estratigráfico e interpretação paleoambiental, conforme os recursos tecnológicos e padrões adotados pela Petrobras. A finalização do trabalho contemplou a integração dos dados obtidos nas etapas de descrição do testemunho e análise de perfis geofísicos juntamente com a pesquisa bibliográfica com a finalidade de caracterizar os depósitos da Formação Maracangalha, associando-os com os possíveis processos sin- e pós deposicionais que os originaram. Por fim, foi realizado um estudo de eletrofácies, incorporando dados de perfis geofísicos de dois poços adjacentes ao testemunhado. Através de recursos de redes neurais, especificamente com a técnica Back Propagation disponível no programa da Petrobras nfac, foi simulado um modelo de eletrofácies para os poços da área.

14 14 2. GEOLOGIA REGIONAL 2.1. BACIA DO RECÔNCAVO A Bacia do Recôncavo, localizada na porção terrestre do Estado da Bahia, Nordeste do Brasil, corresponde a uma área de aproximadamente km 2 e é classificada como um aulacógeno, segundo a classificação de Stzmari & Porto (1985 apud Figueiredo et. al., 1994). A origem da Bacia está diretamente relacionada aos esforços distensionais que culminaram na fragmentação do Supercontinente Gondwana e na formação do oceano Atlântico durante o Eocretáceo. Esses esforços foram extintos no Aptiano (final do Eocretáceo), o que resultou com o abandono do rifte. Seus limites são dados pelo Alto de Aporá, que a separa da bacia Tucano Sul, a norte e noroeste; pelo sistema de falhas da Barra, que a limita da Bacia de Camamu, a sul; pela Falha de Maragogipe, a oeste; e pelo sistema de falhas de Salvador, a leste (Figura 2). A Bacia é ainda subdividida em três compartimentos estruturais por duas falhas transversais de direção NW-SE (Mata-Catu e Itanagra), denominados de Norte, Central e Sul. Estas falhas se caracterizam como zonas de transferência, que dão a cada compartimento características estruturais e estratigráficas distintas. O compartimento Central possui um destaque maior nesse estudo, uma vez que o Campo de Fazenda Boa Esperança se encontra neste. O compartimento Central possui uma área de aproximadamente 3.500, km 2 e é limitado a noroeste pela falha de Tomba dor e a nordeste e sudoeste por falhas de transferência. Os baixos estruturais de Miranga e de Alagoinhas representam os dois depocentros distintos do compartimento, sendo o primeiro junto à falha de Salvador e o segundo, à falha do Tombador. Estes são separados pelo alto de Mata- Araçás, posição na qual foram obtidas as amostras de testemunho utilizadas nessa monografia.

15 15 Figura 2 Mapa de localização e mapa do arcabouço estrutural da Bacia do Recôncavo. FONTE: Silva et. al. (2007). O arcabouço estrutural apresenta arquitetura básica de meio-gráben (Figura 3), com falha de borda a leste (Sistema de Falhas de Salvador) e orientação geral NE-SW, resultado dos esforços distensionais que atuaram no embasamento précambriano (Milhomem et. al., 2003 apud Huoya, 2012). Segundo Silva et. al. (2007), o mergulho regional das camadas para leste é condicionado por falhamentos normais planares com direção preferencial N30 E, além de zonas de transferência com orientação N40 W. Segundo Abrahão e Warme (1990, apud Silva et. al. 2007), o campo de tensões responsável pelo rifteamento teria atuado entre o Mesojurássico e o Eocretáceo. A estratigrafia da Bacia do Recôncavo foi originalmente oficializada por Viana et. al. (1971) apud Huoya (2012) e posteriormente revisada por diversos autores até a proposição mais recente por Silva et. al. (2007; Figura 4). Como mostrado na carta estratigráfica, nota-se que a evolução da sedimentação da Bacia do Recôncavo começou com o aporte sedimentar durante o paleozóico (Formação Afligidos) sobre o embasamento pré-cambriano. Esse material apresenta tendência geral regressiva e é caracterizado por pelitos, arenitos e evaporitos de ambiente marinho que dão lugar a pelitos lacustres. Devido à desconformidade com depósitos mesozóicos,

16 16 acredita-se que esta formação tenha sido depositada em uma bacia SAG em sinéclise anterior ao processo de rifteamento (SANTOS et. al., 1990 apud WIEDERKEHR, 2010). Intervalo de Estudo Figura 3 - Seção geológica esquemática mostrando a geometria em meio gráben da Bacia do Recôncavo, mostrando os falhamentos normais em alto ângulo. Modificada de Milhomem et. al., FONTE: Carlotto, Em seguida houve a sedimentação jurássica, que é representada pelo Grupo Brotas representado pelas formações Aliança e Sergi. Essa sedimentação juntamente os depósitos das formações Água Grande e Itaparica do Cretáceo Inferior caracterizam a fase pré-rifte da Bacia do Recôncavo, que esta associada ao estágio final de flexura da crosta. A Formação Aliança é caracterizada pela presença de arcóseos flúvio-eólicos no Membro Boipeba e pelitos vermelhos no Membro Capianga. A Formação Sergi é constituída por depósitos associados a sistemas fluviais entrelaçados com posterior retrabalhamento eólico de arenitos finos a conglomeráticos. Eventualmente, ocorrem intercalações de pelitos e conglomerados. Os arenitos da Formação Sergi constituem os principais reservatórios da Bacia do Recôncavo. A Formação Itaparica é caracterizada por folhelhos e siltitos com raras intercalações de arenitos finos. O seu ambiente deposicional foi lacustre com ocorrências fluviais e eólicas. Por sua vez, a Formação Água Grande é representada por arenitos grossos a finos, interpretados como provenientes de um sistema fluvial entrelaçado, com retrabalhamento eólico. Com a implantação de um rifte na região do Recôncavo no Cretáceo inferior, houve um aumento na taxa de subsidência, assim como uma mudança significativa

17 17 do clima da região, permitindo, portanto, o estabelecimento de um ambiente propício à formação de um sistema lacustre. Este contexto está registrado nos pelitos do Membro Tauá da Formação Candeias, unidade onde se encontra as principais rochas geradoras da Bacia do Recôncavo. Nessa fase surgiram as fossas tectônicas, resultantes do esforço da geração das falhas normais de ângulos elevados e direção preferencial N30 E. Além da Formação Candeias, a fase rifte abrange também as formações Maracangalha, Marfim, Pojuca, Salvador, Taquipe e São Sebastião, cujas idades variam do Berrasiano ao Aptiano Inferior. A Formação Maracangalha caracteriza-se por pelitos lacustres, cinza esverdeados a cinza-escuro, dentro dos quais ocorrem corpos de arenitos finos, argilosos e maciços do Membro Pitanga e camadas lenticulares de arenitos finos a médios, com estratificações plano-paralelas e cruzadas tangenciais do Membro Caruaçu (Carlotto, 2006). As formações Marfim e Pojuca compõem o Grupo Ilhas, associados à sedimentação deltaica. Representada por arenitos cinza-claros de idade Valangiano Superior, com intercalações de camadas de pelitos cinza-esverdeados, a Formação Marfim destaca-se por um nível arenoso e é caracterizada por marcos elétricos que individualizam o Membro Catu. A Formação Pojuca é constituída por intercalações de arenitos muito finos a médios, lamitos, siltitos e calcários. Durante o Hauteriviano, uma queda no nível do lago, devido à influência da tectônica, gerou um cânion na porção oeste das bacias do Tucano Sul e Recôncavo (BUENO, 1987 apud MAGNAVITA et. al., 2005), onde se tornou possível o acúmulo de pelitos cinzentos com estratificação plano-paralela e lentes de arenitos maciços, com estruturas de escorregamento (CARLOTTO, 2006). O Grupo Massacará (Formação São Sebastião) que é constituído por arenitos grossos, amarelo-avermelhados, com intercalações de argila síltica foram depositados na fase final de assoreamento da Bacia (Berriasiano ao Eoaptiano), que coincide com o início da atividade de falhas transferentes, com orientação N40 W. A Formação Salvador é composta por conglomerados depositados por leques fluviais durante toda a fase rifte na borda leste da bacia. Seus arenitos distais caracterizam o Membro Sesmaria. Após a separação dos continentes, as fontes de calor da Bacia se afastaram iniciando assim a fase de subsidência térmica pós-rifte, conhecida também como fase Sag, e cuja maior intensidade tectônica se manifestou nas bacias marginais,

18 18 ficando atenuada no continente (MAGNAVITA et. al., 2005). Sob tal contexto geológico, ocorreu a deposição da Formação Marizal, que consiste de arenitos finos a grossos com estratificação cruzada, acumulados por leques aluviais durante o Neoaptiano. Os processos deposicionais pós-rifte da Bacia do Recôncavo completam-se com a invasão de águas marinhas depositando a Formação Sabiá no Mioceno, e no Pleistoceno, com a deposição do Grupo Barreiras, que possue sua natureza de sedimentação continental.

19 19 Intervalo de Estudo Figura 4 - Carta Estratigráfica do Recôncavo. Modificado de Silva et. al., 2007.

20 FORMAÇÃO MARACANGALHA Como descrito anteriormente, a Formação Maracangalha é constituída predominantemente por lamitos/folhelhos e, subordinadamente, por arenitos que constituem os Membros Pitanga e Caruaçu. Essa formação posiciona-se estratigraficamente de forma concordante e sobreposta à Formação Candeias e lateralmente com a Formação Salvador. Segundo Silva et al. (2000) apud Magnavita et. al. (2005), a deposição da Formação Maracangalha está associada ao aprofundamento do lago restrito gerado durante a fase faminta (fase rifte) no Eocretáceo (idades locais andares Rio da Serra-Aratu), no qual pacotes de arenitos depositados em meio aos pelitos lacustres. Esses arenitos dos membros Pitanga e Caruaçu apesar de serem relativamente espessos, apresentam difícil correlação lateral, devido às rápidas variações laterais e verticais de fácies. Diversos estudos com objetivo de interpretar a gênese destes arenitos foram realizados com diferentes interpretações. Dentre esses, destacam-se as pesquisas de Teixeira Netto & Oliveira (1985) apud Carlotto (2006), primeiro trabalho com interpretações sobre os arenitos dos membros Caruaçu e Pitanga que sugeriram deposição via correntes de turbidez para o Membro Caruaçu e fluxos gravitacionais arenosos para o Membro Pitanga. Mais recentemente, Guerra & Borghi (2003) apud Carlotto (2006), interpretaram através de afloramentos um trato de fácies do tipo slump, com fácies pouco deformadas para o Membro Caruaçu, e um trato de fácies do tipo plataforma-talude com maior deformação para o Membro Pitanga CARACTERÍSTICAS DO CAMPO DE FAZENDA BOA ESPERANÇA O Campo de Fazenda Boa Esperança (FBE) está situado na porção centronorte da Bacia do Recôncavo (Figura 5), com uma distância de aproximadamente 100 km da cidade de Salvador. Sua localização coincide com o alto de um bloco de uma grande falha normal de direção NE-SW, um prolongamento para SW da Falha de Araçás, permitindo, assim, um trapeamento estrutural. Esse campo ocupa uma área de 5km² onde já foram perfurados diversos poços, sendo alguns com amostragem contínua de testemunhos na Formação Sergi, onde se encontram os principais reservatórios de óleo do campo

21 21 Também ocorrem neste área grandes quantidades de gás nas camadas lenticulares de arenitos finos a médios do Membro Caruaçu da Formação Maracangalha. Todos os reservatórios do Campo de Fazenda Boa Esperança revelam baixas permeabilidades Entretanto, essas características não excluem a potencialidade econômica petrolífera, muito menos inviabilizam a produção de hidrocarbonetos na região. Área de Estudo Figura 5 - Localização da Área de Estudo. Modificado de Oliveira, Fonte: Gontijo, 2011.

22 22 3. PROCESSOS DEPOSICIONAIS E DE RESSEDIMENTAÇÃO Estruturas sedimentares são as evidências mais valiosas para decifrar ou pelo menos sugerir os processos sedimentares e, consequentemente, seus ambientes. É através da associação de fácies que se determina um ambiente deposicional. Quando o fluxo de água (ou ar) que passa sobre um leito de sedimentos é suficientemente forte para mover as partículas desse material, essa camada é moldada em formas topográficas com relevo vertical variando de frações de milímetros a alguns metros. A geometria tridimensional do acamadamento topográfico se desenvolve pela interação do fluido com o sedimento. Na etapa de descrição dos testemunhos do Campo de Fazenda Boa Esperança foi constatado que as amostras recuperadas tiveram gênese associada a processos gravitacionais subaquosos. Portanto, para melhor entendimento dos critérios utilizados nas classificações e interpretações das litofácies descritas foi necessário uma breve revisão bibliográfica do tema. Um fluxo gravitacional de massa ou de sedimentos é a movimentação destes corpos em decorrência da gravidade. No fluxo gravitacional de sedimentos (FGS) ocorre uma perda total, da organização e estruturação interna que os sedimentos possuíam antes de serem remobilizados. Além disso, os FGS são misturas de sedimentos mais fluidas que se deslocam declive abaixo como resultado da ação diferencial da gravidade devido ao contraste de densidade entre o fluxo e meio circundante, em contexto subaéreo ou subaquoso (d ÁVILA et. al., 2008 apud MAGALHÃES, 2011). Segundo os mesmo autores, os fluxos gravitacionais de sedimentos se iniciam quando a ação da gravidade sobre misturas de sedimento e água reprime a ação da fricção ou coesão entre as partículas. Os principais mecanismos desencadeadores desse processo são inundações fluviais, tempestades, terremotos, tsunamis, colapso de sedimentos, dentre outros. Middleton & Hampton (1973) dividiram os fluxos gravitacionais de sedimentos em quatro tipos principais, de acordo com a natureza de suporte dos grãos: (1) correntes de turbidez, nas quais o sedimento é suportado pelo movimento ascendente da turbulência do fluido; (2) fluxos de sedimentos fluidizados, cujo mecanismo de suporte é o fluxo ascendente de escape de fluidos; (3) fluxos de grãos (grains flows), nos quais o sedimento é suportado por colisões grão a grão; e (4) fluxo de detritos (debris flows), em que os grãos maiores são suportados pela coesão da matriz, composta por uma mistura de sedimento fino e fluido intersticial.

23 23 Correntes de turbidez são consideradas por muitos autores como o mecanismo mais significativo de transporte de sedimentos arenosos para água profunda devido às longas distâncias percorridas a altas velocidades e os grandes volumes transportados. O comportamento de sustentação é influenciado pelo processo denominado de auto-suspensão (Bagnold, 1986 apud Carlotto, 2006), onde se daria as seguintes etapas: (i) a turbulência é gerada pelo fluxo; (ii) o fluxo resulta do excesso de densidade da suspensão; (iii) o excesso de densidade resulta da carga suspensa; (iv) a carga suspensa é mantida pela turbulência. A autosuspensão só se desenvolve quando a corrente de turbidez atinge um valor crítico de densidade. Para valores superiores e inferiores de densidade, ocorre, respectivamente, a manutenção da sustentação dos sedimentos e a deposição da carga. Uma corrente de turbidez pode ser dividida em cabeça, corpo e cauda (Figura 6). Na cabeça, que é mais espessa e apresenta um comportamento erosivo, a velocidade do fluxo junto ao fundo é superior à velocidade de propagação de frente do fluxo. O corpo apresenta uma espessura uniforme e o sedimento presente nesta parte é transportado através de fricção com o leito e com a camada de água sobrejacente. Por fim, na cauda o fluxo afina rapidamente e torna-se mais diluído provocando o assentamento dos sedimentos finos da suspensão. A deposição resulta da desaceleração, que ocorre geralmente no corpo e na cauda, devido ao enfraquecimento do evento catastrófico que deu origem ao fluxo ou devido à expansão lateral, como observado na desembocadura de canais ou por uma mudança no grau de inclinação. Figura 6 - Divisão esquemática das partes constituintes de uma corrente de turbidez mostrando as linhas de fluxo da corrente na cabeça e suas vizinhanças (Suguio, 1980) apud Gontijo (2011). As principais estruturas sedimentares encontradas nos turbiditos são (Suguio, 1980 apud Gontijo 2011): (1) marcas basais (turboglifos, estrias, estruturas de

24 24 sobrecarga, etc.); (2) laminação convoluta, formada pela liquificação parcial da areia fina a muito fina; (3) estratificação gradacional, que quase sempre se apresenta com uma diminuição granulométrica ascendente, porém o inverso pode ocorrer se a natureza da corrente for de alta concentração; (4) laminação plano-paralela; (5) laminação cruzada de marca ondulada, que resulta da combinação de tração (para formar marcas onduladas) e rápida decantação de sedimentos em suspensão Em 1962 (confirmar ano), Arnold H. Bouma registrou seu nome na sedimentologia ao propor uma unidade turbidítica ideal e completa, caracterizando-a por uma sucessão vertical de cinco intervalos diferenciados por litologias e estruturas sedimentares próprias, representados, da base para o topo, por: (a) maciço ou normalmente gradado, (b) inferior com laminação paralela, (c) com laminação cruzada em marcas onduladas de corrente, (d) superior com laminação paralela e, (e) pelítico. Nos cinco intervalos ocorrem granodecrescência ascendente (Figura 7). Figura 7 - Sequência clássica de Bouma (1962), adaptada de Walker (1978). Fonte: Magalhães (2011). Posteriormente Mutti et. al.(1999) apud Gontijo (2011), sugeriu um corpo turbidítico em oito fácies sedimentares (F2 a F9) considerando a relação entre o tamanho dos grãos (subgrupos A, B, C e D) com estruturas sedimentares primárias. As subdivisões com base na granulometria são compostas por quatro subgrupos: (A) matacões a seixos pequenos, (B) seixos pequenos a areia grossa, (C) areia média a areia fina, e (D) areia fina a lama. A ocorrência de uma sedimentação que apresenta

25 25 variações de fácies, desde a mais proximal (F2) até a mais distal (F9) está condicionada a uma alta eficiência de um fluxo, o qual deve ser de grande volume e de longa duração (Figura 8). Nessa nova classificação, a sequência de Bouma (1962) ficou representada unicamente nas fácies F8 a F9. Fluidos de sedimentos fluidizados são importantes mecanismos de suporte de sedimentos a longas distâncias resultantes de um comportamento do fluido presente nos poros em sistemas granulares. Apesar do nome, o principal processo responsável por este transporte é a liquificação que se trata de qualquer processo que transforma um corpo sedimentar em um estado quase líquido, entre eles a fluidização. Nichols (1995) apud Carlotto (2006) descreve o processo de liquificação da areia, como a falta de sustentação dos seus grãos por contato estático que reduz a coesão até o ponto em que a areia flui, comportando-se como se fosse um líquido. De acordo com o mesmo autor, podem ser identificados três processos de liquificação e suas respectivas estruturas resultantes: (a) Fluidização: se o fluxo de fluido dos poros for ascendente, sua força de arrasto aumentará na medida em que o fluxo aumentar, até o ponto em que equivalerá à força gravitacional exercida pelo peso dos grãos. Escapes de fluidos (pilares, bolhas etc.), estruturas em prato (dishe) e gradação normal são estruturas originadas por esse processo. (b) Liquefação: quando a areia for submetida à tensão cisalhante cíclica por choques individuais ou vibração contínua (causada por terremoto, por exemplo), a agitação dos grãos poderá causar colisões entre eles, fazendo com que os grãos fiquem momentaneamente suspensos dentro do fluido dos poros. O processo de liquefação pode produzir estruturas de carga e gradação inversa. (c) Liquificação cisalhante: ocorre pelo o cisalhamento devido à ação do componente gravitacional sobre um corpo arenoso movendo-se talude abaixo. O cisalhamento faz com que os grãos colidam entre si, de modo que a energia cinética é transferida grão a grão. Sendo essa energia grande o suficiente para contrabalançar a energia potencial gravitacional, o sedimento não será mais suportado por contatos estáticos grão a grão, podendo liquificar por perda de coesão. Liquificação cisalhante causa estruturas de fluxo de massa.

26 Figura 8 - Arcabouço genético de fácies. Modificado de Mutti et. al. (1999). FONTE: Carlotto (2006). 26

27 27 Fluxo de grãos (grains flows): segundo Carlotto (2006), pela restrita ocorrência apenas nas porções proximais de cânions submarinos, são processos de pouca relevância dentro do leque de mecanismos de ressedimentação. Porém, a compreensão do mecanismo de fluxo de grãos, principalmente sobre as colisões intergranulares, tem importância visto que tal processo pode operar em conjunto com correntes de turbidez fluindo sobre baixos gradientes. Nessas condições, uma corrente de turbidez sustenta um carpete de tração de grãos que colidem próximo ao fundo do leito. Os depósitos de fluxos de grãos apresentam normalmente gradação inversa, resultante da pressão dispersiva e do peneiramento cinético, onde os grãos maiores concentram-se nas porções superiores da camada de cisalhante. Fluxo de detritos (debris flows): são fluxos plásticos, nos quais a água e os sedimentos estão completamente misturados e onde não é mais possível reconhecer qualquer acamadamento ou laminação originais. Estes processos ocorrem quando a força da matriz e flutuabilidade são os mecanismos de sustentação dos grãos, sendo este último menos expressivo. Assim, como nos demais processos gravitacionais subaquosos, no fluxo de detritos, a sua deformação está vinculada à viscosidade da matriz e à velocidade do fluxo. Em fluxos mais viscosos, o stress cisalhante interno pode ser suficiente apenas para superar a força da matriz próximo à base do corpo, podendo o núcleo do fluxo mover-se como um plugue rígido de sedimento congelado (CARLOTTO, 2006). Geralmente, este tipo de fluxo apresenta matriz de granulação fina, com significativo conteúdo argiloso, embora o movimento possa ocorrer mesmo quando a quantidade de matriz argilosa é baixa. Os fluxos detritos apresentam uma seleção granulométrica pobre, em que grandes clastos flutuam sobre uma matriz de granulação fina. Os depósitos resultantes desse processo mostram pouca ou nenhuma organização interna, sendo que algumas camadas podem apresentar gradação normal incipiente. Em caso do depósito repousar em um região de grande inclinação, deslizamentos e escorregamentos podem ocorrer. Os fluxos gravitacionais de massa são subdivididos em escorregamentos (slumps) e deslizamentos (slides). Estes dois tipos de FGM se diferenciam entre si e dos FGS pelo grau de deformação interna, sendo alto para os FGS, intermediário para os slumps e baixo para os slides (MIDDLETON & HAMPTON, 1973). De acordo com Shanmugam (2006) apud Lima (2011), os slides tratam-se de movimentos de massa, ao longo de uma superfície basal de descolamento,

28 28 movendo-se como um bloco coeso, enquanto que, os slumps ocorrem ao longo da superfície basal de descolamento, geralmente côncava, sendo que o deslocamento transversal da massa é acompanhado de um rotação que desestabiliza a estrutura interna (Figura 9). Figura 9 - Modelos esquemáticos de um slide (esquerda) e slump (direita), indicando movimento de translação em superfície plana e movimento de translação somado a rotação em superfície côncava, respectivamente. Lima, Para Stow et. al. (1996) apud Carlotto (2006), os blocos dos slides movem-se sem apresentar deformação interna, porque todo o cisalhamento concentra-se na superfície de escorregamento basal. Além disso, dentro de um bloco de deslizamento, a porção proximal (updip) pode apresentar deformação distensional ocasionando a formação de falhas lístricas, enquanto que na porção distal (downdip) pode haver compressão sobre os sedimentos, deformando-os (Figura 10). Para os mesmos autores, os slumps exibem muitas feições que também ocorrem nos deslizamentos, sendo com eles gradam progressivamente. Normalmente, o material que escorrega no mergulho abaixo é inconsolidado, apresentando uma variedade muito grande de estilos de deformação interna, desde o estágio rúptil até o altamente dúctil. Assim como os slides, os slumps apresentam estruturas distensionais nas áreas mais proximais, a exemplo de falhas lístricas, e estruturas compressionais, como dobras e thrusts nas porções distais, onde o movimento cessa (Figura 11). Caso esse movimento não cesse, algumas porções poderão continuar a se mover, acrescentando uma maior complexidade no padrão de deformação interna.

29 29 Figura 10 - Representação esquemática de um corpo de deslizamento (slide), observar as zonas extensionais (porção proximal), e as zonas compressionais (porção distal). Modificado de Stow et. al. (1996) apud Carlotto (2006). Os escorregamentos são caracterizados pela presença de estruturas deformacionais internas onde ainda é possível reconhecer a laminação ou acamadamento originais. Um dos principais resultados dos escorregamentos é a atuação como agentes disparadores de outros fluxos gravitacionais através da aceleração talude abaixo, diluição e transformação do fluxo. A ampla variação de escalas é outra característica dos depósitos de slumps, com espessuras desde poucos centímetros até mais de 100 metros, eventualmente atingindo até centenas de quilômetros de extensão. Figura 11 - Representação esquemática de um corpo de escorregamento (slump). Observar a zona da escarpa proximal e a zona distal, mais deformada. Modificada de Stow et. al. (1996) apud Carlotto (2006).

30 30 4. ESTUDO DE ELETROFÁCIES Além da análise sedimentológica elaborada a partir dos testemunhos, neste trabalho também foram adotados outros dois tipos de recursos disponíveis.. recorreu-se aos dados obtidos nos perfis geofísicos dos poços investigados no estudo. Também foram simuladas eletrofácies a partir dessa base de dados utilizando-se a tecnologia de Redes Neurais Artificiais (RNA s) através do programa nfac, desenvolvido pela Petrobras. A utilização dos perfis geofísicos permitiu a correlação com as informações obtidas na descrição dos testemunhos, além da análise e interpretação dos dados geológicos obtidos em outros poços não testemunhados na área. Já as RNA s foram utilizadas para a identificação de eletrofácies, estimando litologias a partir da análise combinada de perfis geofísicos com os testemunhos de um poço PERFIS GEOFÍSICOS Os perfis geofísicos retratam, em relação à profundidade, uma ou mais características ou propriedades das rochas perfuradas. Alguns desses atributos são conhecidos como resistividade elétrica, potencial eletroquímico natural ou potencial espontâneo, tempo de trânsito de ondas sonoras, radioatividade natural ou induzida etc. Esses dados são obtidos com o deslocamento vertical contínuo de sensores no interior do poço e denominados genericamente de perfis elétricos, independentemente da propriedade medida ou do processo físico de aferição utilizado (VARELLA, 2007 apud PONTE, 2010). Para este trabalho foram utilizados cinco tipos de perfis geofísicos: raios gama (GR), porosidade neutrônica (NPHI), densidade (RHOB), DRDN e resistividade profunda (ILD). O perfil GR permite quantificar a radioatividade natural das rochas em função da identificação dos isótopos do Urânio, Tório e Potássio presentes na natureza. Um dos perfis mais usados na correlação de poços é utilizado na identificação e quantificação de intervalos argilosos e de minerais radioativos. Os perfis de raios gama também são usados para interpretar ambientes deposicionais O perfil NPHI responde ao teor de hidrogênio presente nos fluidos nas rochas sedimentares, permitindo assim uma estimativa de porosidade e,

31 31 consequentemente, a identificação de litologias e dos fluidos da rocha, determinação da argilosidade e detecção de hidrocarbonetos. O perfil RHOB representa o registro contínuo das variações de densidade das rochas, através da detecção dos raios gama dispersos pelo choque contra os elétrons dos elementos componentes das rochas. Sua magnitude é proporcional à densidade eletrônica da rocha (ρe) que, por sua vez, indica a densidade total da formação (ρb). Além da densidade das rochas, o perfil de densidade total permite o cálculo da porosidade e, em conjunto com o perfil NPHI, a identificação de zonas de gás ou hidrocarbonetos leves. A curva DRDN consiste em uma relação entre os perfis de porosidade neutrão e densidade. Apesar de unidades de medidas diferentes, o crossover visual permite uma análise litológica em função da argilosidade. Aplicando a equação abaixo, os valores negativos de DRDN representam os arenitos, enquanto que as rochas pelíticas indicam valores positivos para esta variável. DRDN= [(RHOB - 2) / 0,05] [(0,45 - NPHI) / 0,03] Utilizando medições de campos elétricos e magnéticos induzidos nas rochas, o perfil ILD fornece o valor aproximado da resistividade (Ro) da formação. É utilizado principalmente para caracterizar os fluidos contidos no espaço poroso das rochas REDES NEURAIS ARTIFICIAIS Com o avanço da tecnologia, um grande desejo do homem tem se manifestados mo sentido de desenvolver uma máquina inteligente e que possa operar de maneira independente do controle humano. Um instrumento cuja independência seja estabelecida de acordo com seu próprio aprendizado e que tenha capacidade de interagir com ambientes incertos ou desconhecidos por ele, criando, assim, uma máquina que possa ser chamada de autônoma, inteligente ou cognitiva. O cérebro é considerado o mais fascinante processador baseado em carbono existente sendo composto por aproximadamente 10 bilhões de neurônios, as células responsáveis por todas as funções e movimentos do organismo. Os neurônios estão conectados uns aos outros através de sinapses, e juntos formam uma grande rede, chamada de rede neural, capaz de proporcionar uma grande capacidade de

32 32 processamento e armazenamento de informações. Diferentemente do cérebro humano, a inteligência artificial transcrita em linguagem computacional opera em modo sequencial, proporcionando maior eficiência em resolução de tarefas nas quais devem ser seguidas etapas; já o cérebro humano funciona de modo paralelo, sendo mais eficiente na resolução de tarefas que exigem diversas variáveis. E é justamente o cérebro humano a principal fonte de motivação e exemplo para a criação de máquinas autônomas e inteligentes. As redes neurais artificiais consistem em um método para solucionar problemas de inteligência artificial, construindo um sistema que tenha circuitos que simulem o cérebro humano, inclusive seu comportamento, ou seja, aprendendo, errando e fazendo descobertas. São técnicas computacionais que apresentam um modelo inspirado na estrutura neural de organismos inteligentes e que adquirem conhecimento através da experiência. A interface da rede neural artificial é definida pelas unidades de entrada, intermediárias e de saída. As duas primeiras representam as unidades visíveis pela rede, sendo dependentes da aplicação do que quer se modelar. As camadas intermediárias são ocultas e utilizadas para modificar a entrada, de modo a suportar qualquer função requerida para a entrada e saída, impondo uma representação adicional aos dados de entrada e saída desejada. Essa etapa fica encargo da própria máquina e seu aprendizado, como citado anteriormente baseado nas funções pré-estabelecidas e em tentativas e erros. No presente trabalho a interface da rede neural artificial apresentou quatro camadas: Camada de entrada com quatro elementos, duas camadas intermediárias sendo a primeira com doze elementos e a segunda com dezesseis, e a camada de saída com os mesmo quatro elementos de entrada. Existem diversos tipos de RNA s e diferentes maneiras de classificá-las. Talvez a mais importante seja quanto à forma de aprendizado que pode ser: supervisionada ou não supervisionada. De acordo com Portugal e Fernandes (1995), no aprendizado supervisionado são sucessivamente apresentadas à rede conjuntos de padrões de entrada e seus correspondentes padrões de saída. Durante este processo, a rede realiza um ajustamento dos pesos das conexões entre os elementos de processamento, segundo uma determinada lei de aprendizagem, até que o erro entre os padrões de saída gerados pela rede alcance um valor mínimo desejado. Perceptron, adaline e madaline, backpropagation são exemplos de algumas das dezenas de leis de aprendizagem supervisionada.

33 33 No aprendizado não-supervisionado a rede analisa os conjuntos de dados apresentados a ela, determina algumas propriedades dos conjuntos de dados e aprende a refletir estas propriedades na sua saída. A rede utiliza padrões, regularidades e correlações para agrupar os conjuntos de dados em classes. As propriedades que a rede vai aprender sobre os dados podem variar em função do tipo de arquitetura utilizada e a lei de aprendizagem. Mapa Auto-Organizável de Kohonen, Redes de Hopfield e Memória Associativa Bidirecional, são alguns exemplos de métodos de aprendizado não supervisionado (PORTUGAL & FERNANDES, 1995). As redes também podem subdivididas quanto às suas características: contínua, discreta, determinística e estocástica, ou quanto à sua estrutura: redes de múltiplas camadas (multilayer feedfoward network), cujo fluxo de dados segue uma única direção e redes recursivas (recurrent network). Neste trabalho foram utilizadas redes neurais artificiais do tipo multilayer feedfoward network e método de aprendizagem supervisionado através do algoritmo back-propagation, que é considerado por alguns autores como um dos tipos de redes neurais mais adequados. Conforme Beale (1990) apud Mueller (1996), o backpropagation funciona de forma que ao se apresentar um determinado padrão de entrada a uma rede neural não treinada e o respectivo padrão de saída, uma saída aleatória é produzida. A partir da saída produzida pela rede é calculado um erro, representando a diferença entre o valor obtido e o desejado. O objetivo consiste em reduzir continuamente o erro até um determinado valor aceitável. Isto é alcançado pelo ajuste dos pesos entre as conexões dos neurônios pela aplicação da regra Delta Generalizada, que calcula o erro para alguma unidade particular e propaga esse erro para a camada anterior. Cada unidade tem seus pesos ajustados de modo a minimizar o erro da rede. A estrutura desse método consiste na apresentação de um padrão de entrada. Posteriormente, a resposta de uma unidade é propagada como entrada das unidades na camada seguinte, até a camada de saída, onde é obtida a resposta da rede e o erro calculado, terminando assim a etapa de propagação. Após da etapa de propagação, ocorre a retropropagação que realiza as alterações nos pesos sinápticos desde a camada de saída até a camada de entrada (Figura 12 e Figura 13).

34 34 Figura 12 - Etapa de propagação. FONTE: LAB. DE BIOINFORMÁTICA. Figura 13 - Etapa de retropropagação. FONTE: LAB. DE BIOINFORMÁTICA.

35 35 5. ANÁLISE DOS DADOS 5.1. DESCRIÇÃO E INTERPRETAÇÃO DE LITOFÁCIES Através da descrição detalhada de cerca de 110 metros de testemunho, foram determinadas nove fácies sedimentares para a Formação Maracangalha. As litofácies foram interpretadas utilizando como critérios os processos deposicionais e/ou deformacionais perceptíveis nas rochas, além dos atributos texturais e composicionais. Assim, pode ocorrer mais de um mecanismo sedimentar ou até mesmo vários, sejam eles primários, deformacionais ou diagenéticos, contemporâneos ou não, para classificar um tipo faciólogico Lamitos (LM) Presente em aproximadamente 27,4 metros do testemunho descrito, o que representa cerca de 25,4 % do total, os lamitos apresentam-se em pacotes com espessuras centimétricas a alguns metros. Essa litofácies é caracterizada principalmente por sua granulometria muito fina, que varia de argila a silte. Mostra estruturas como laminações horizontais bem evidentes a incipientes e, em algumas profundidades, notam-se estratificações plano-paralela ressaltada pela fissilidade da rocha, o que, nesse caso, a classifica de folhelho (Foto 1). A coloração dos lamitos varia de verde escuro a cinza esverdeado. Foto 1 - Lamito Arenitos maciços ou com gradação normal (AR-ma / AR-gn) Esta litofácies representa 8,4% dos testemunhos analisados, o que equivale a cerca de 9 metros de amostras. Ocorre em intervalos onde há a ausência de estruturas sedimentares ou na forma de gradação normal. Os arenitos apresentam granulometria que varia de fina a média, raramente grossa, e são compostos por grãos de quartzo subarredondados, com seleção média. Também foram observados em algumas profundidades um alto grau de argilosidade e cimentação por calcita. A coloração é marrom acinzentada ( Foto 2).

36 36 A deposição dessas duas litofácies pode estar relacionada à decantação a partir de suspensão arenosa turbulenta de alta densidade, equivalente ao intervalo Ta da sequência de Bouma (1962) ou litofácies F8 de Mutti et. al. (1999). Outra possível interpretação para tais estruturas sedimentares refere-se à intensa liquificação contemporânea ou imediatamente posterior aos processos de ressedimentação. Foto 2 - Arenito maciço Conglomerados e Arenitos conglomeráticos (CG/ARC) Representaram 13,4 metros (aproximadamente 14,5%) das rochas descritas. Essa fácies é caracterizada pela presença de clastos e fragmentos de rochas polimíticas (quartzo, feldspato, gnaisse, quartizito, dentre outros). Os constituintes do arcabouço são arredondados e com esfericidade baixa, imersos em matriz de granulometria muito fina a média, composta por grãos de quartzo subarredondados, geralmente com cimentação calcítica localizada (Foto 3). O tamanho dos clastos nos conglomerados varia de alguns milímetros a poucos centímetros. Raramente, são encontrados clastos de tamanho matacão (40cm), de rochas graníticas alcalinas. É comum a ocorrência de estruturas de granodescrecência ascendente (fining upward). Foto 3 - Conglomerado Arenitos liquificados (AR-lf) Esses arenitos estão presentes em 11,7% das rochas descritas, e são compostos por grãos de quartzo subarredondados com selecionamento médio a bom e granulometria muito fina a fina, em algumas poucas vezes média. A coloração característica dessa fácies é marrom acinzentado. Os arenitos liquificados são caracterizados, principalmente por estruturas sedimentares resultantes dos diferentes processos de liquificação. Foram

37 encontrados estruturas de escape de fluidos como pratos e pilares (Foto 4), além de estruturas primárias como estratificações plano-paralelas, cruzadas de baixo ângulo e marcas onduladas calvagantes (climbing ripples). Algumas outras estruturas feições como falhas, fraturas e intraclastos de lamitos, também foram identificados associados aos arenitos liquificados. A gênese das estruturas de escape de fluidos na forma de pilares (pipes) é Foto 4 Arenito liquificado exibindo pipes. explicado pela diferença de pressão confinante e compactação em alguns locais, fazendo com que o escape d água se processe mais facilmente através de rotas verticais, rompendo barreiras de permeabilidade. Estruturas secundárias como falhas e fraturas também são resultantes dessa diferença de pressão e compactação. O movimento de fluidos e consequentemente o arraste de sedimentos na rocha pode tornar a subsidência maior em alguns pontos, resultando no encurvamento das estratificações ou laminações préexistentes na rocha, o que gera as estruturas sinclinais conhecidas como em prato (dish) Arenito com estratificação plano-paralela ou cruzada de baixo ângulo (AR-pp/AR-xb) Caracterizados, essencialmente, por exibirem estrutura sedimentar de estratificação plano-paralela ou estratificação cruzada de baixo ângulo, essa fácies é composta por arenitos de grãos de quartzo subarredondados, bem selecionados, granulometria muito fina a fina e com uma argilosidade expressiva (Foto 5). Os arenitos estratificados ângulo estão presentes em 20,5 % do testemunho descrito com sua coloração marrom acinzentado característica. A presença de estratificação plano-paralela reflete uma condição de regime de fluxo superior, onde a velocidade de transporte é alta. Já estratificação cruzada de baixo ângulo é resultado de um transporte um pouco mais lento, o que indica um Foto 5 - Arenito estratificado estágio transicional entre os regimes de fluxo superior e inferior. Porém as duas

38 38 estruturas sedimentares têm em comum o processo de tração no mecanismo de deslocamento dos sedimentos. Equivalem ao intervalo Tb de Bouma (1962) ou a fácies F9a de Mutti et. al. (1999), representando os estágios iniciais de correntes de turbidez de baixa densidade Arenitos com laminação cruzada cavalgante (AR-rp) Presente em 5,9% do total de rochas descritas, esta fácies apresenta estruturas sedimentares primárias do tipo laminação de marcas onduladas cruzadas cavalgantes (climbing ripples) (Foto 6). Possuem granulometria muito fina a fina e são constituídos por grãos de quartzo bem selecionados e subarredondados com argilosidade alta. Os pacotes com arenitos com estratificação cruzada cavalgante apresentam espessuras variando de 6 a 90cm e eventualmente ocorrem intercalados com arenitos com estratificação plano-paralela ou cruzada de baixo ângulo, indicando, assim, um decréscimo da velocidade do fluxo de transporte dos sedimentos. Climbing ripples desenvolvem-se sob o regime de fluxo inferior, onde ocorrem tanto processos de tração quanto de decantação. O intervalo Tc da sequência de Bouma (1962) e a fácies F9a de Mutti et. al. (1999), representam bem esse processo de formação das laminações cruzadas cavalgantes, gerados nos estágios iniciais a intermediários de correntes de turbidez de baixa densidade. Foto 6 Arenito com climbing ripples Arenitos com estruturas rúpteis (AR-fa/AR-ft) Essa fácies compreende os arenitos em que as estruturas rúpteis, como falhas e fraturas, são as feições sedimentares mais evidentes. As falhas, na maioria, normais, ocorrem com diferentes direções e mergulho não demonstrando um padrão, e apresentam rejeitos de, no máximo, alguns centímetros. Além disso, as falhas são não-pervasivas, ou seja, são restritas aos intervalos dessa fácies, não afetando as camadas sotopostas e sobrepostas. Portanto, pode-se interpretar a gênese dessas estruturas como contemporânea ao processo de ressedimentação.

39 39 No testemunho descrito foi possível identificar fraturas de até algumas dezenas de centímetros de extensão, caracterizadas por seu preenchimento de calcita. Fácies de arenitos com estruturas rúpteis foram observadas em 3,3 % das rochas analisadas (Foto 7) Ritimito (RT-pp) Por definição, ritimitos são rochas que apresentam estratificação plano-paralela, que é marcada pela alternância de duas litologias diferentes, formando estratos semelhantes e repetitivos. No caso do testemunho descrito, a alternância é entre camadas de arenitos muito finos e lamitos. Apresentam u ma coloração cinza esverdeado. A camada de arenito é composta por grãos de quartzo subarredondados e bem selecionados com alta argilosidade. Apresentam espessura máxima de 90cm e mínima de 10cm e compreendem 5,9% das litologias descritas. Estão associados a estruturas sedimentares do tipo falhas, fraturas e climbing ripples (Foto 8).Os contatos com as litofácies sobrepostas são geralmente abruptos e planos, e gradacionais com as litofácies sotopostas. Os arenitos e lamitos estratificados refletem processos de decantação com algum componente trativo, representando os estágios finais da deposição de uma corrente de turbidez de baixa densidade, equivalentes ao intervalo Td de Bouma (1962). Foto 7- Arenito falhado Foto 8 - Ritmito com falhas.

40 Arenitos com intraclastos (AR-ic) Representando 4,4% do testemunho descrito, os arenitos com intraclastos apresentam cor cinza esbranquiçada. Formam pacotes arenosos de granulometria muito fina a fina e são constituídos por grãos de quartzo subarredondados moderadamente selecionados, alta argilosidade, geralmente com a presença de intraclastos de lamito. Porém, também foram encontrados intraclastos de arenitos médio (Foto 9). Os pacotes dessa fácies podem apresentar espessuras de 10cm a 1,4 metros. Por vezes, estão bioturbados. Foto 9 - Arenito com intraclastos

41 ASSOCIAÇÕES DE FÁCIES Após a etapa de descrição das unidades faciológicas observadas no testemunho, foi realizado um estudo com o intuito de agrupar as fácies que apresentaram as características texturais, granulométricas e genéticas semelhantes em conjuntos denominados de associações de fácies. Deste modo, foram determinadas 4 associações de fácies Associação de fácies I (AF-I) A associação de fácies mais expressiva das rochas descritas engloba os arenitos com laminação cruzada cavalgante (AR-rp), arenitos com estratificação plano-paralela e com cruzada de baixo ângulo (AR-pp/AR-xb), Representa 26,4% do total do testemunho. A AF-I está representada por litotipos que podem ser resultantes de fluxos gravitacionais de massa (deslizamentos e escorregamentos), guardando algumas características dos depósitos originais, isto é, anteriores à ressedimentação. Também podem estar associados aos estágios terminais de correntes de turbidez de alta densidade que ocorreram nas porções mais distais, ou ainda correspondem às acumulações proximais de turbiditos de baixa densidade. Essas fácies correspondem aos intervalos Tb, Tc ou Tbc da sequência de Bouma (1962), de igual equivalência às fácies F5, F7 e F8 de Mutti et. al. (1999). A gênese destes depósitos está vinculada, provavelmente, à desaceleração de correntes de turbidez ao atingirem o assoalho lacustre, depositando a carga de sedimentos por mecanismo que envolve o transporte por tração (Tb) e, posteriormente, os processos conjuntos de suspensão e tração (Tc). As principais feições sedimentares geradas por esse mecanismo são as estratificações planoparalelas, estratificações cruzadas de baixo ângulo e laminações cruzadas cavalgantes. Os pacotes sedimentares dessa associação de fácies apresentam alta argilosidade, espessuras que variam de poucos milímetros até dezenas de centímetros, e são compostos por grãos finos a muito finos de quartzo subarredondado, com alta argilosidade.

42 Associação de fácies II (AF-II) Os arenitos liquificados (AR-lf) e os arenitos maciços (AR-ma) ou com gradação normal (AR-gn) são os principais formadores da associação de fácies III. É representada pelos depósitos modificados pelo escape de fluidos, principalmente em corpos turbidíticos. Os fluxos liquificados são inicializados durante os deslizamentos, posteriormente seguidos pelo processo de liquificação ocasionado pela incorporação de água ao sistema, o que diminui a capacidade de sustentação dos grãos e propicia uma alteração da pressão e compactação em alguns locais. As principais estruturas de escape de fluidos, pratos e pilares, formam-se no estado final de deposição ou imediatamente após, devido à liberação de grande quantidade de fluido intersticial do fluxo em movimento ascendente, perturbando o arcabouço da rocha. Presente em 20,1% do total do testemunho descrito e podendo alcançar pacotes de até 2m, a associação de fácies II pode ser equivalente ao intervalo Ta da sequência de Bouma (1962), ou as litofácies F8 de Mutti et. al. (1999) Associação de fácies III (AF-III) A AF-III engloba as litofácies lamitos (LM) e ritmitos (RT) e compreende cerca de 35,6% do total das rochas descritas. Essa associação de fácies é composta, essencialmente, por rochas de granulometria muito fina (argila e silte) e por ritmitos, constituídos pela fina intercalação de areia fina e muito fina. A associação de fácies III está presente em todo o testemunho, formando pacotes com espessuras de até 15 metros e exibindo estratificações plano-paralelas e cruzadas cavalgantes (climbing ripples). Além disso, é comum encontrar essa associação de fácies vinculada a deformações rúpteis (falhas e fraturas). Possivelmente, tais estruturas foram contemporâneas ao processo de ressedimentação, conforme sugere o seu caráter não pervasivo que as restringe unicamente a um intervalo limitado. Tratam-se, possivelmente, de depósitos distais de correntes de turbidez de baixa densidade, ou estariam associados à decantação de sedimentos finos em suspensão, sob condições redutoras, calmas e com baixas taxas de acumulação, cujo registro pode demandar longos períodos.. A ocorrência de feições deformacionais sugere que depósitos de baixa densidade foram modificados por sobrecarga e/ou compressão.

43 43 Essa associação de fácies representa os intervalos Td e Te da sequência de Bouma (1962), e equivale às fácies F9b até F9e de Mutti et. al. (1999). A importância dessa associação de fácies como unidades reservatório é desprezível, pois é constituída por intervalos pelíticos com muito baixas permeabilidades e porosidades Associação de fácies IV (AF-IV) A associação de fácies IV é caracterizada por depósitos de sedimentos de granulometria grossa, seixos a areia grossa e, ocasionalmente, matacão. A AF-IV agrupa os conglomerados. arenitos conglomeráticos (CG/ARC) e os arenitos com intraclastos (AR-ic). Estão presentes em 17,9% do total do testemunho descrito, ocorrendo pontualmente concentrados.. São sedimentos resultantes de fluxos de altas energia e densidade associados às porções proximais da deposição. A presença de clastos e fragmentos de rochas polimíticas e diferentes das demais litologias observadas no testemunho podem indicar que são provenientes de fora da bacia ou, mais provável, marginais às bordas falhadas que delimitam a bacia, como resultado da erosão do embasamento proterozóico, em resposta às reativações dessas falhas durante o processo de rifteamento. Os clastos estão geralmente imersos em matriz arenosa composta por grãos de quartzo subarredondados, granulação areia média a muito grossa. Os depósitos dessa associação de fácies correspondem a acumulações residuais da fácies F3 da classificação de Mutti et. al. (1999) e formam pacotes com espessuras de até 4 metros.

44 CARACTERIZAÇÃO DE ELETROFÁCIES A descrição detalhada das unidades litológicas amostradas nos testemunhos é dispendiosa e requer bastante um tempo operacional considerável. Dessa forma, para estimar as litologias em poços não testemunhados torna-se necessário a utilização de métodos alternativos e indiretos, a exemplo de técnicas estatísticas ou não lineares. No presente caso, foi adotado recursos de redes neurais artificiais. Uma das potencialidades de ferramentas de rede neurais artificiais para simulação de dados em poços perfurados que não contenham intervalos não testemunhados é integrar as propriedades medidas nos perfis geofísicos juntamente com os dados obtidos pela descrição de testemunhos. Este processo é denominado treinamento da rede e se presta para obter padrões de resposta para a assinatura elétrica frente que caracteriza cada grupo litológico definido a priori (litofácies, associação de fácies etc.). Como descrito anteriormente no capítulo 4 deste trabalho, para realizar a simulação das eletrofácies com redes neurais artificiais foram adotados os recursos e facilidades do programa nfac, de propriedade da Petrobrás. A análise considerou 3 poços perfurados no Campo de Fazenda Boa Esperança, sendo apenas um deles testemunhado no intervalo de interesse. Os dados faciológicos observados nos testemunhos e seus correspondentes atributos geofísicos medidos nos perfis serviram para estabelecer informações padrões no processo de treinamento da rede neural artificial. Deve-se salientar que a qualidade e natureza dos dados de entrada refletem fortemente no desempenho das redes. Entende-se por qualidade, o estudo e interpretação dos dados anteriormente a etapa de inclusão no treinamento da rede neural artificial, como realizado na descrição fáciológica e consequentemente o agrupamento em associações. A natureza condiz com a disponibilidade das informações para a utilização no trabalho, como por exemplo as curvas de perfis geofísicos que foram selecionados de acordo com o leque de opções disponíveis, excluindo aqueles que não agregariam nenhuma informação importante ao trabalho. O processo de treinamento consistiu na apresentação das associações de fácies e a seleção das curvas geofísicas (GR, NPHI, RHOB, DRDN e ILD) como dados de entrada. Através de metodologias não lineares, a RNA foi treinada para reconhecer os padrões de perfis frente às associações de fácies Utilizando uma configuração de rede neural do tipo backpropagation, os padrões estabelecidos pelo

45 45 sistema são reproduzidos na saída e comparados com os valores reais adotados no treinamento. Os desvios observados são então propagados em cada ciclo iterativo (etapa de retropropagação) e redistribuídos a cada elemento da rede, estabelecendo um peso proporcional à contribuição direta no erro total, até que esse erro fosse minimizado, na busca por uma otimização ao processo. A estrutura de rede seguiu os parâmetros defaults do nfac recomendados para este tipo de estudo (Figura 14). Figura 14 - Imagem do nfac com os parâmetros da rede neural artificial utilizados no processo de treinamento. A otimização de sistemas lineares não é direta e envolve múltiplas tentativas. A escolha da melhor calibragem do treinamento é definida pelo operador ou programador da rede, com base no processo de tentativa e erro. a. Dessa forma, na avaliação dos resultados foram considerados os aspectos qualitativos e quantitativos entre os dados reais (ou entrada) e simulados (ou saída), e o processo de treinamento foi considerando concluído quando a confrontação entre as associações de fácies (dados de entrada) e as eletrofácies (dados de saída) atingiu um índice de acerto satisfatório. No caso, este valor atingiu 75,89% (Figura 15).

46 46 Dados de entrada (Litofácies) AF-I AF-II AF-III AF-IV TOTAIS AF-I 152 (76.0%) 12 (25.0%) 37 (18.0%) 10 (12.2%) 211 Dados de saída (Eletrofácies) AF-II 32 (16.0%) 30 (62.5%) 7 (3.4%) 1 (1.2%) 193 AF-III 11 (5.5%) 3 (6.3%) 157 (76.6%) 4 (4.9%) 52 AF-IV 5 (2.5%) 3 (6.3%) 4 (2.0%) 67 (81.7%) 79 TOTAIS ACERTO 76.0% 62.5% 76.6% 81.7% 75.9% Figura 15 - Matriz de acerto resultado do treinamento da rede neural artificial. A análise da matriz de acerto permite concluir que o desempenho inferior na caracterização da AF-II, em relação ao observado na simulação das outras associações, é causado pela similaridade das propriedades medidas nos perfis geofísicos frente às unidades geológicas definidas. A AF-II foi confundida em 25% dos casos com a AF-I. Noutros termos, este resultado equivale a dizer que, em referência aos atributos medidos nos perfis, os arenitos maciços e gradados da AF-II revelam um comportamento semelhante àqueles observados nos arenitos com laminação ondulada cavalgante e estratificados de forma plano-paralela ou em baixo ângulo da AF-I. Apesar disso, o resultado total obtido no treinamento demonstrou ser bastante satisfatório, conforme revela o alto índice de acerto entre os valores de entrada e de saída, permitindo assim a aplicação do modelo treinado nos demais poços estudados que não dispõem de amostras de testemunhos. Uma vez terminado o processo de treinamento, foi realizada a aplicação do modelo de eletrofácies obtido com a rede neural artificial configurada no poço testemunhado (P1) e nos poços dois adjacentes (P2 e P3) selecionados neste trabalho (Figura 16, Figura 17 e Figura 18). Posteriormente, este modelo de distribuição de eletrofácies auxiliou na interpretação e na correlação estratigráfica da área de estudo. A divergência de resultados entre a coluna de eletrofácies e as prováveis litologias pelíticas indicadas nos perfis geofísicos, principalmente GR e na relação entre NPHI e RHOB, entre as profundidades 2085 a 2106 e 2120 a 2151 do poço 2, pode ser intrepretada como um possível erro do modelo de eletrofácies.

47 Figura 16 - Imagem do nfac com a coluna estratigráfica gerada pela aplicação da rede neural artificial treinada. Poço testemunhado (P1). 47

48 Figura 17 - Imagem do nfac com a coluna estratigráfica gerada pela aplicação da rede neural artificial treinada. Poço não testemunhado (P2). 48

49 Figura 18 - Imagem do nfac com a coluna estratigráfica gerada pela aplicação da rede neural artificial treinada. Poço não testemunhado (P3). 49

50 CORRELAÇÃO ESTRATIGRÁFICA Com a interpolação dos dados obtidos das colunas estratigráficas sintéticas geradas pela rede neural artificial, pôde-se construir uma seção geológica esquemática da área de estudo (Figura 19). Nota-se, pela seção que as eletrofácies que predominam são os arenitos estratificados (AF-I), presentes em praticamente todos os níveis estratigráficos, porém, sem revelar evidências de algum padrão ou controle deposicional. A AF-II está dispostas em pacotes sedimentares com espessuras e extensões razoáveis. Em determinadas posições, a AF-II encontra-se em contato direto com lamitos ou arenitos estratificados, o que possibilita que essas camadas, normalmente de menor porosidade e permeabilidade, atuem como rochas selantes e, assim, favorecer o acúmulo de hidrocarbonetos nos reservatórios da AF-II. Os lamitos (AF-III) apresentam-se em pacotes espessos com boa continuidade lateral, principalmente no topo e na base da seção, o que permite inferir que tratam-se do registro geológico dos principais períodos de inundação do intervalo estudado. As fácies conglomeráticas (AF-IV) se apresentam em uma quantidade significativa, principalmente na porção mediana basal do intervalo estudado, indicando, possivelmente, um maior aporte de fontes externas à bacia, sobretudo do embasamento, em resposta às reativações tectônicas na área de estudo.

51 Figura 19 Secção geológica esquemática da área de estudo. 51