MESTRADO EM ENG. GEOLÓGICA E DE MINAS GEOLOGIA DE SISTEMAS PETROLÍFEROS

MESTRADO EM ENG. GEOLÓGICA E DE MINAS GEOLOGIA DE SISTEMAS PETROLÍFEROS Actualização 30/9/2009 ANO LECTIVO 2009/2010

DESCRIÇÃO GERAL DA APRESENTAÇÃO Discute-se o conceito de sistema petrolífero e a respectiva aplicação. O que é um sistema petrolífero, como se identifica e como pode ser cartografado? Nota: Esta apresentação baseia-se no capítulo 3 do livro Petroleum Systems de Leslie B. Magoon e Edward A. Beaummont

Desenvolvimento da Apresentação Secção A B C D Tópico Definição de Sistema Petrolífero (SP) Exemplos de dois SP Aplicação do conceito de SP Referências

Secção A Definição de Sistema Petrolífero (SP)

DEFINIÇÃO DE SISTEMA PETROLÍFERO (SP) Introdução O primeiro passo da análise de sistemas petrolíferos começa com a definição de sistema petrolífero. Discute-se o conceito de SP, como se identifica e denomina um SP, como se relacionam os diversos componentes geográficos, estratigráficos e temporais do SP e como se cartografa um SP. Tópicos Definição Identificação Designações Desenvolvimento espacial e temporal Dimensão Cartografia ou mapeamento

CONCEITO DE SISTEMA PETROLÍFERO (SP) É um conceito unificador que inclui os diferentes elementos e processos da GEOLOGIA DO PETRÓLEO. A aplicação prática dos sistemas petrolíferos pode ser utilizada na prospecção, na avaliação de recursos e em investigação. Os aspectos aqui focados são mais dirigidos à prospecção. Um sistema petrolífero compreende um conjunto de rochas progenitoras (rochas-mãe) e todas as acumulações de petróleo e gás a elas geneticamente associadas. O sistema inclui todos os elementos e processos responsáveis por essas acumulações.

PETRÓLEO designação geral para compostos que incluem elevadas concentrações de algumas destas substâncias: hidrocarbonetos gasosos térmicos ou biológicos; condensados, óleos minerais brutos, betumes naturais. SISTEMA conjunto de ELEMENTOS e PROCESSOS interdependentes que formam a unidade funcional responsável pela formação das acumulações de hidrocarbonetos.

SISTEMA PETROLÍFERO ELEMENTOS ESSENCIAIS Rocha-mãe (source rock) Rocha reservatório (reservoir rock) Rocha de cobertura do reservatório (cap or seal rock) Rocha de cobertura (overburden rock) acima da rocha-mãe PROCESSOS Formação de armadilhas Génese - migração - acumulação de hidrocarbonetos Estes elementos e processos devem estar correctamente posicionados no tempo e no espaço, de modo a que a matéria orgânica contida na rocha-mãe possa ser convertida numa acumulação de petróleo. Diz-se que existe um SP sempre que estes elementos e processos estejam bem definidos ou que tenham uma probabilidade de ocorrência muito elevada.

ESTUDO DE SISTEMAS PETROLÍFEROS O estudo de SP consiste na identificação, categorização, determinação do nível de confiança, e na cartografia geográfica, estratigráfica e temporal do SP. A investigação deve incluir os seguintes componentes: Correlação geoquímica petróleo-petróleo Correlação geoquímica petróleo-rocha-mãe Tabela da evolução histórica do afundamento Mapa do sistema petrolífero Corte/Secção do sistema petrolífero Tabela de acontecimentos Tabela das acumulações de hidrocarbonetos Determinação da eficiência formação-acumulação de hidrocarbonetos.

IDENTIFICAÇÃO DE UM SP Antes de estudar um sistema petrolífero este deve estar previamente identificado! Para identificar um SP, o investigador deve encontrar VESTÍGIOS DE PETRÓLEO! Qualquer quantidade de petróleo, por muito pequena que seja, constitui a prova da existência de um SP. Esses vestígios podem consistir em manifestações superficiais, derrames, ou serem encontrados em formações intersectadas por sondagens ou corresponder a verdadeiros reservatórios.

COMO IDENTIFICAR UM SP? PASSO TAREFA 1 2 Procurar indicações que confirmem a existência de petróleo Determinar a dimensão do SP seguindo os passos Passo A B C D Tarefa Agrupar as ocorrências de petróleo com base na geoquímica e nas ocorrências estratigráficas Identicar as fontes usando correlações petróleo rocha-mãe Localizar a área geral de rochas-mãe activas responsáveis geneticamente pelas ocorrências Criar a tabela de acumulações para determinar a quantidade total de hidrocarbonetos e identificar o maior reservatório 3 Atribuir um nome ao SP

COMO ATRIBUIR O NOME A UM SP? O nome a atribuir um SP particular deve permitir distinguilo de outros SP e de outras designações geológicas Componentes do nome 1. Rocha-mãe inserida no domínio da rocha-mãe activa 2. Nome do maior reservatório do SP 3. Símbolo indicador do nível de certeza (!,.,?)

Escolha do nome da rocha reservatório

Escolha do nível de certeza da formação de acumulações de petróleo Definem-se três níveis (conhecido, hipotético, especulativo) Nível de certeza CONHECIDO Critério Correlação positiva óleo-rocha-mãe ou gás-rocha-mãe Símbolo (!) HIPOTÉTICO Na ausência de correlação positiva petróleo-rocha-mãe, evidências geoquímicas ESPECULATIVO Evidências geológicas ou geofísicas (?) (.)

Desenvolvimento espacial e temporal dos SP Os SP são limitados em termos de tempo e espaço. Cada sistema pode ser descrito pelos seus elementos e processos temporais e espaciais únicos. Idade Momento crítico ASPECTOS TEMPORAIS Tempo de preservação ASPECTOS ESPACIAIS Desenvolvimento geográfico Desenvolvimento estratigráfico

ASPECTOS TEMPORAIS IDADE tempo requerido para o processo de génese migração acumulação dos hidrocarbonetos MOMENTO CRÍTICO tempo que melhor estabelece a génese migração - acumulação de hidrocarbonetos. O mapa e o corte correspondentes ao momento crítico fornecem a melhor visualização do desenvolvimento geográfico e estratigráfico.

ASPECTOS TEMPORAIS TEMPO DE PRESERVAÇÃO (TP) - inicia-se imediatamente a seguir ao processo de formação-migraçãoacumulação e prolonga-se até à actualidade. Compreende todas as mudanças nas acumulações durante esse período. Durante o TP, pode acontecer a remigração, degradação física e biológica, ou a completa destruição do petróleo. O petróleo remigrado (migração terciária) durante o TP pode acumular-se em rochas reservatório formadas após a formação do sistema petrolífero. A intensidade da actividade tectónica condiciona a preservação dos reservatórios iniciais ou a existência de remigrações. Se as acumulações forem destruídas ao longo do PT, o SP deixará de existir.

ASPECTOS ESPACIAIS DESENVOLVIMENTO/EXTENSÃO GEOGRÁFICO(A) O desenvolvimento geográfico de um SP é determinado pelo momento crítico. Define-se como a área delimitada pela linha que circunscreve o conjunto da rocha-mãe activa e todas as manifestações petrolíferas dela derivadas.

ASPECTOS ESPACIAIS SP fictício Deer-Boar (.)

ASPECTOS ESPACIAIS DESENVOLVIMENTO ESTRATIGRÁFICO O desenvolvimento estratigráfico de um SP corresponde ao conjunto de unidades litológicas que abrange os elementos essenciais presentes no domínio geográfico do SP. Pode ser representado através da tabela do afundamento histórico e de um corte correspondente ao momento crítico.

SP fictício Deer-Boar (.)

ASPECTOS ESPACIAIS E TEMPORAIS TABELA DE ACONTECIMENTOS Mostra a relação temporal dos elementos e processos essenciais do SP. Indica trambém o tempo de preservação e o momento crítico para o sistema. Este tipo de tabelas pode ser usado para comparar os tempos de ocorrência dos processos com os tempos de formação dos elementos

Tabela de acontecimentos Tempo vs. Elementos e Processos dispostos por dificuldade crescente Idade do sistema tempo requerido para a génese-migração-acumulação de hidrocarbonetos

DIMENSÃO DE UM SP A DIMENSÃO de um sistema petrolífero corresponde ao volume total de hidrocarbonetos recuperáveis, provenientes da mesma rocha mãe activa. Este volume é usado para comparação com outros sistemas e serve para determinar a eficiência da formação-acumulação do sistema. EFICIÊNCIA DE FORMAÇÃO-ACUMULAÇÃO Corresponde à razão (expressa em percentagem) entre o volume total de petróleo aprisionado no SP e o volume total gerado pela rocha-mãe activa.

SP fictício Deer-Boar (.) 1,2 biliões de barris (bbl)

CARTOGRAFIA OU MAPEAMENTO DE UM SP A cartografia de um SP faz-se através da ilustração do seu desenvolvimento espacial (geográfico e estratigráfico) e temporal. Desenvolvimento geográfico ou conhecido delimitação em planta das ocorrências conhecidas associadas à rocha-mãe activa, correspondente ao momento crítico. Desenvolvimento estratigráfico inclui a rochamãe e todas as litologias de cobertura regional; mostra-se a partir da tabela de afudamento e de um corte, correspondente ao momento crítico. Desenvolvimento temporal indica-se a partir de uma tabela de acontecimentos, que inclui a idade dos elementos e processos, o tempo de preservação e o momento crítico.

Secção B Exemplos de Sistemas Petrolíferos

SISTEMA PETROLÍFERO MANDAL EKOFISK(!)

EKOFISK

SISTEMA PETROLÍFERO ELLESMERIAN(!)

Secção C Aplicação do conceito de SP

APLICAÇÃO DO CONCEITO DE SP Introdução Nesta secção discute-se a aplicação do conceito de SP à prospecção. Define-se província, bacia, sistema, play (conjunto de prospetos com potencial petrolífero) e prospeto (alvo/armadilha com potencial petrolífero), e mostra-se como o sistema se relaciona com o play complementar. Explica-se também como o estudo do SP pode ser usado para reduzir o risco da prospecção. Tópicos Bacias, Sistema, Play, prospeto Redução do risco da prospecção Exemplos de aplicação

Província petrolífera termo geográfico que indica uma área onde o petróleo ocorre em termos comerciais. O termo BACIA é usado incorrectamente muitas vezes na acepção de província. Algumas províncias são de origem estrutural.

O sistema petrolífero compreende um conjunto de rochas progenitoras (rochas-mãe) e todas as acumulações de petróleo e gás a elas geneticamente associadas. Ao contrário do play e do prospeto, que correspondem a acumulações comerciais desconhecidas, o SP inclui apenas as ocorrências descobertas. Se uma sondagem exploratória encontrar alguma quantidade de petróleo, esse petróleo passará a fazer parte do SP.

O play e o prospeto são utilizados pelo prospetor para apresentar argumentos geológicos que justifiquem a realização de sondagens de acumulações comerciais não descobertas O play consiste num ou mais prospetos geológicos relacionados. Prospeto corresponde a uma armadilha potencial que deverá ser pesquisada através de perfuração para determinar se contém uma quantidade comercial de petróleo. Uma vez finalizada a perfuração, o termo prospeto cai, pois o local será um furo seco ou um campo produtivo. A presença de uma carga petrolífera, de uma armadilha adequada, e o facto da armadilha ser anterior ou posterior a essa carga devem ser tidos em conta nessa avaliação.

Um play é geralmente proposto sem consiederar um SP em particular. Contudo, quando este é baseado num SP específico é designado como play complementar. Utilização do conceito de SP pelo prospetor 1. Através do mapeamento, cria novas propostas de plays com vista a aumentar os campos de petróleo e de gás do SP, o que pode ser expresso pela equação 2. O SP serve como padrão para outros SP menos prospectados

Redução do Risco de Prospecção Onde encontrar quantidades substanciais de hidrocarbonetos com valor comercial? O estudo dos SP permite avaliar as cargas petrolíferas, as armadilhas e a temporização. Adicionalmente permite determinar a intensidade da prospecção e os riscos de avaliação.

Avaliação do risco Avaliam-se geralmente 3 variáveis independentes (variação de 0 1) (C) Carga de petróleo (fluidos) volume e características do óleo e do gás, caso este exista (A) Armadilha (rocha sedimentar) geometria do reservatório, da rocha de cobertura e da armadilha (interface reservatório-cobertura) (T) Temporização (tempo) a armadilha formou-se antes ou depois da carga de petróleo? Risco da prospecção = C. A. T

O play complementar avalia o risco de prospecção na procura de hidrocarbonetos não descobertos associados a um SP particular. Uma nova ideia ou play, relacionado com o SP, pode surgir após o estudo completo do sistema. Este play complementa o SP pois pode aumentar o volume de hidrocarbonetos (caso haja descoberta). A carta de risco do play complementar baseia-se na carta de acontecimentos do SP, onde é indicada a influência das 3 variáveis (armadilha, carga, temporização).

1. Risco mínimo acumulação em torno da armadilha 2. Algum risco acumulações localizadas em três lados 3. Risco elevado acumulações num dos lados 4. Risco extremo acumulações distantes do prospeto O mapa do SP pode ser utilizado para avaliar o tempo e o volume da carga de hidrocarbonetos ou indicar o risco de um play complementar ou prospeto, baseando-se na sua posição relativamente ao desenvolvimento geográfico do sistema.

Densidade de perfuração indica a intensidade de sondagens de prospecção efectuadas numa província petrolífera. Para determinar o nível de prospecção, os SP de uma província deverão ser mapeados, com referência à dimensão e localização das acumulações comerciais e aos furos secos. A proporção de furos secos determina a intensidade e sucesso da prospecção.

O estudo inicia-se com 100% de prospetos. Com o tempo estes transitam para acumulações ou furos secos. A maior parte das reservas cumulativas são descobertas no início do processo de prospecção. Quanto mais cedo ficar determinada a dimensão e a extensão do SP, mais cedo se tomará a decisão de continuar ou não a fazer furos de prospecção.

EXEMPLOS DE APLICAÇÃO DO CONCEITO

EXEMPLOS DE APLICAÇÃO DO CONCEITO Qual a prioridade na perfuração?

EXEMPLOS DE APLICAÇÃO DO CONCEITO Posição da rocha-mãe madura relativamente às armadilhas

EXEMPLOS DE APLICAÇÃO DO CONCEITO Sistema com drenagem vertical

Sistema com drenagem vertical

EXEMPLOS DE APLICAÇÃO DO CONCEITO Sistema com drenagem horizontal

Sistema com drenagem horizontal