Fluidos de subsuperfície: como identificá-los?

Por: Ian Lucas Figueiredo Ferreira

Formação do Petróleo e Gás Natural

O petróleo e o gás natural são formados em locais onde a produção de matéria orgânica é maior do que o total que é destruído por bactérias e por decaimento. Locais como ambientes costeiros, onde há reprodução de muitos organismos, pouco oxigênio para a decomposição e alta taxa de sedimentação são ideais para a formação de hidrocarbonetos.

Resumidamente, os restos dos organismos são soterrados pelos sedimentos, protegidos da decomposição e, durante milhões de anos, ocorrem uma série de reações químicas desencadeadas pela alta temperatura em profundidade. O resultado é a transformação da matéria orgânica em hidrocarbonetos líquidos e gasosos. As rochas nas quais essas reações ocorrem são chamadas de rochas geradoras.

Processo simplificado da formação de hidrocarbonetos. Fonte: Para Entender a Terra

Armazenamento dos Fluidos

A alta compactação sofrida pelas rochas geradoras de hidrocarbonetos força a saída dos fluidos para as rochas permeáveis, como arenitos e calcários porosos. Essas rochas são chamadas de rochas reservatório.

Para que os fluidos se desloquem, é necessário a existências de estruturas nas rochas que permitam a sua passagem, até que alcancem algum reservatório. Um exemplo de estrutura são as falhas. Para que ocorra o acúmulo de grandes proporções de hidrocarbonetos é preciso que haja na geometria da rocha reservatório um ponto mais elevado, como, por exemplo, uma camada dobrada ou algum tipo de discordância entre os estratos. Já que os hidrocarbonetos são menos densos que a água, eles ascendem a essa parte mais elevada e permanecem flutuando na parte de cima do reservatório.

Junto a isso, a rocha precisa ser sobreposta por uma camada de rocha não porosa ou impermeabilizante, que não permita que os fluidos escapem. Folhelhos são rochas que possuem baixa porosidade e por isso costumam funcionar como uma boa rocha selante.

Reservatório de hidrocarbonetos. Fonte: Para Entender a Terra

Técnicas de Prospecção

Sabendo como os reservatórios são formados, é necessário saber como encontrá-los, e, para isso, a geofísica se mostra como a maior aliada. Esse ramo utiliza métodos físicos e matemáticos na análise de diversos problemas relacionados com a propagação e espalhamento de ondas elásticas e eletromagnéticas na Terra.

Primeiramente é feito um mapeamento geológico do local estudado, no qual são estudadas as rochas da região de interesse. São determinadas as litologias, mineralogia das rochas, idade, origem, tipos de depósitos, etc.

Dito isso, algumas das principais técnicas para a identificação de fluidos de subsuperfície são:

· Sísmica de Reflexão

A sísmica de reflexão consiste na produção de uma onda e o registro dos ecos resultantes. Tal onda pode ser produzida na terra por explosão de dinamite ou emissão de vibração possante a partir de uma instalação montada sobre um caminhão ou produzida por um canhão de ar que explode uma bolha de gás debaixo d’água. As ondas geradas refletem no interior das camadas e retornam à superfície, onde são registradas por geofones ou hidrofones. Elas são geradas na superfície em diversos pontos diferentes, até cobrir todo o perfil, fazendo com que um mesmo local tenha diversos pontos de reflexão. Esses pontos são então processados e transformados em uma única linha vertical com um desvio para a direita. A identificação de cada posição vertical de reflexão e a justaposição lateral da sequência das linhas tratadas permite traçar os horizontes refletores.

Perfil de reflexão sísmica. Fonte: Evolução tectônica da Bacia de Santos com ênfase na geometria crustal: Interpretação integrada de dados de sísmica de reflexão e refração, gravimetria e magnetometria

· Radar de penetração no solo (GPR)

Esse método utiliza um pulso elétrico para gerar ondas eletromagnéticas que são irradiadas para a subsuperfície através de uma antena emissora. A transmissão do sinal depende das propriedades elétricas do meio, como condutividade térmica e permissividade dielétrica, sob condições de altas frequências (10 a 2500 MHz), que são controladas principalmente pelo conteúdo do fluido presente no solo. O pulso é refletido e difratado pelas estruturas geológicas e posteriormente recebidas através de uma antena receptora colocada na superfície. Várias medidas são feitas, gerando diversos pontos, que são então combinados da mesma forma como é feito no método de sísmica de reflexão.

· Gravimetria

Nesse método utiliza-se um instrumento muito sensível e preciso chamado gravímetro, capaz de medir o valor da aceleração da gravidade em um determinado lugar. Essas pequenas variações da gravidade refletem a distribuição de massas em subsuperfície, assim como as variações de densidade. Exemplificando, as rochas de sal não são rochas muito densas, logo, elas costumam apresentar baixa densidade em comparação às rochas ao seu entorno. Uma anomalia gravimétrica negativa pode indicar a presença de domos de sal. Esses domos funcionam como rochas selantes capazes de aprisionar hidrocarbonetos.

Reservatório de hidrocarbonetos. Fonte: Para Entender a Terra

· Magnetometria

A magnetometria mede a susceptibilidade magnética, uma grandeza adimensional que indica o grau de magnetização a ser induzido em um determinado material uma vez inserido um campo magnético externo. Esse método possui mais afinidade com rochas cristalinas, principalmente básicas e ultrabásicas. Entretanto, no campo da prospecção de hidrocarbonetos, essa técnica pode criar um grande contraste entre o embasamento cristalino e o preenchimento sedimentar, determinando a profundidade do preenchimento sedimentar da bacia, além de direcionar as sondas durante as etapas de perfuração de poço.

· Método Magnetotelúrico

Utilizando eletrodos e bobinas, são medidos campos elétricos de origem natural e causados por fenômenos externos, como tempestades de raios e correntes elétricas ionosféricas. Esse método é capaz de investigar a geometria e profundidade do embasamento cristalino em regiões onde o sinal sísmico é atenuado, permitindo a identificação de hidrocarbonetos abaixo de camadas de sal. Além disso, contribui para a identificação de fluidos percolantes por meio da identificação de contrastes de condutividade em subsuperfície.

· Resistividade

Resistividade é a capacidade de um material resistir à passagem de corrente elétrica. Utilizando dois eletrodos, um campo elétrico artificial é gerado na superfície do terreno e mede a resposta do subsolo a este campo. Os hidrocarbonetos e a água doce não são bons condutores, logo eles agem como isolantes elétricos.

· Potencial Elétrico Espontâneo

Esse método mede a diferença de potencial elétrico que aparece entre dois pontos. Para aplicá-lo basta apenas dois eletrodos, um milivoltímetro e fios isolados que conectem tudo. A diferença de potencial é causada pela atividade eletroquímica ou mecânica, sendo a água subterrânea um dos elementos mais importantes para que ele seja gerado, sendo então de extrema importância para localizar e entender como os fluidos de subsuperfície ocorrem e quais as suas fontes.

· Geofísica de poço

É um método que utiliza perfis verticais para identificar a profundidade dos reservatórios, assim como estimar o volume de fluidos. Para realizar as medições, desce uma sonda por um guincho até um fundo de poço ou através de um furo de sondagem. À medida que a sonda é levada de volta à superfície, são feitos furos nas laterais das paredes do poço, por onde são medidos parâmetros como resistividade, magnetismo, porosidades, composição mineralógica, entre outras características.

Referências

● Rigoti, C. A. - Evolução tectônica da Bacia de Santos com ênfase na geometria crustal: Interpretação integrada de dados de sísmica de reflexão e refração, gravimetria e magnetometria (2015)

● Pereira, L. T., Simas, J. L. - Integração de perfis geofísicos com dados obtidos em teste de formação a cabo para identificação de fluidos (2015)

● geoscan.com.br

● intergeo.org

● GROTZINGER, J.; SIEVER, R.; JORDAN, T. H. Para Entender a Terra. Tradução: MENEGAT, R. (coord.). 4a edição. Porto Alegre: Bookman, 2006.