Aula 16 Reserva Não Convencionais GEO 222

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Reservatórios Reservatórios 
Convencionais x NãoConvencionais x Não--Convencionais Convencionais 
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Aula 16
Prof: Roberto Rosa
ROCHA RESERVATÓRIO
A rocha reservatório pode apresentar qualquer origem ou
natureza, mas para se constituir em um reservatório deve
apresentar espaços vazios em seu interior (porosidade) e que
estes vazios estejam interconectados, conferindo-lhe a
característica de permeabilidade.
Deste modo, podem se constituir rochas reservatório os
it b t lé d t d h i l t
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arenitos e carbonatos além de todas as rochas essencialmente
dotadas de qualquer tipo de porosidade que sejam permeáveis.
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ROCHA RESERVATÓRIO
Rochas Reservatórios Convencionais.
As rochas reservatórios convencionais são aquelas em que
o hidrocarboneto pode ser extraído por processos de
recuperação primária e secundária. Constituem reservatórios
porosos e permeáveis, de identificável interface com a água, de
baixa viscosidade e de densidade baixa e média. Como a maioria
dos arenitos e calcarenitos.
Como define Holditch 2007: “Fundamentalmente os
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Como define Holditch, 2007: Fundamentalmente os
reservatórios convencionais são aqueles cuja extração do produto
é considerada fácil, prática e econômica em um dado estágio
tecnológico de desenvolvimento.”
• Convencionais: São os reservatórios que podem ser
produzidos a taxas de fluxo econômicos. Produzindo
l ô i d t ól á t t tvolumes econômicos de petróleo e gás sem tratamentos
maciços de estimulação. Não necessitam de processos
de recuperação especiais ou de tecnologia avançada.
• Não Convencionais: Os reservatórios não
convencionais possuem características petrofísicas
particulares que impossibilitam o hidrocarboneto
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particulares que impossibilitam o hidrocarboneto
acumulado de ser extraído por processos simples de
recuperação, necessitando assim de um estágio
tecnológico de desenvolvimento avançado.
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 Metano em camadas de Carvão (Coalbed Methane)
Exemplos de Reservatórios
Não-Convencionais
 Arenitos com baixa permeabilidade (Tight Sands)
 Hidratos de Metano (Methane Hydrates)
 Reservatórios de óleo pesado (Heavy Oil)
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 Reservatórios de Folhelhos com Óleo (Shale Oil)
 Reservatórios de Folhelhos com Gás (Shale Gas)
Carbonificação do Carvão 
Reservatórios Não-Convencionais
Metano em Camadas de Carvão
• O Grau de Carbonificação do carvão
é determinado pelo grau de diagênese
(catagênese / metagênese) que a(catagênese / metagênese) que a
matéria orgânica foi submetida pelo
soterramento e efeitos tectônicos.
• Em temperaturas elevadas O
processo de carbonificação gera
principalmente gases metano, os
quais são provenientes do
craqueamento das moléculas de
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carvão.
• A medida que aumenta a
carbonificação do carvão ocorre um
aumento na quantidade de metano.
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Reservatórios Não-Convencionais
Metano em Camadas de Carvão
• O metano encontra-se tanto adsorvido na matriz do carvão quanto
disperso em seus poros durante seu processo de formação.
• O reservatório de metano em camadas de carvão pode ter uma
quantidade de gás cinco vezes superior a de um a rocha reservatório
convencional de mesma porosidade devido a parcela armazenada por
adsorção (Heemann et al., 2009).
• Segundo Loftin (2009), na adsorção, o metano adere à superfície das
pequenas partículas de carvão promovendo um aumento da densidade
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pequenas partículas de carvão promovendo um aumento da densidade
do fluido. Este processo permite que a capacidade de estocagem nesses
sistemas exceda, em muito, a normalmente encontrada nos reservatórios
convencionais
Reservatórios Não-Convencionais
Metano em Camadas de Carvão
• A adsorção do metano no carvão é controlada por alterações de
pressão. A diminuição de pressão provoca a liberação das moléculas da
superfície sólida processo que faz com que as moléculas sólidas retornemsuperfície sólida, processo que faz com que as moléculas sólidas retornem
à fase gasosa (processo de Dessorção).
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Reservatórios Não-Convencionais
Metano em Camadas de Carvão. 
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• Definição: gás adsorvido nas camadas de carvão.
• Técnica: despressurização da camada pela retirada de água + injeção de N2p ç p g j ç 2
ou  CO2  e início da produção do gás (Dessorção).
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O gelo que queima
Hidratos de Metano 
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A molécula de água envolve o metano 
Hidratos de Metano 
• Os hidratos são formados quando moléculas de água se solidificam
formando uma estrutura do tipo “gaiola” em torno de moléculas de
metano. (PEER, 2010).
• Hidratos de gás são geralmente encontrados em margens continentais• Hidratos de gás são geralmente encontrados em margens continentais
com altas taxas de sedimentação, as quais asseguram rápido
soterramento e preservação da matéria orgânica existente.
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Testemunho de hidrato obtido
no mar do Japão
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Por que ocorrem os hidratos de gás ?
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• As condições de formação e estabilidade dos hidratos são
determinadas pela relação entre três variáveis: concentração do metano,
temperatura e pressão
Hidratos de Metano 
temperatura e pressão.
• O composto tende a se formar em locais onde há temperaturas
relativamente baixas, pressões relativamente altas e quantidades
suficientes de água e gás formador do hidrato. (CLENNELL 2000, apud
MACHADO, 2009).
• Os hidratos têm a peculiaridade de serem grandes fontes de gás.
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A dissociação de 1m3 de hidrato à temperatura ambiente resulta em
164 m3 de metano e 0,8 m3 de água (KVENVOLDEN, 1993).
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Fragmentos de hidratos recuperados por testemunhagem
a pistão no Mar do Japão
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Exsudação de bolhas de metano no Mar do Japão
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Onde se encontram os hidratos de gás no Brasil
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BSR – Bottom Simulating Reflectors
Hidratos de Metano 
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Estudos de estabilidade do talude: A dissociação de hidratos é um possível mecanismo
para iniciar processos de movimento de massa. Esta dissociação pode ser causada por
algum processo que reduza a pressão e/ou aumente a temperatura, como o rebaixamento
do nível do mar ou circulações oceânicas anômalas.
Por que estudar sobre os hidratos de gás?Por que estudar sobre os hidratos de gás?
Nível de mar alto
Liberação de metano para a atmosfera
120m
Base da zona de estabilidade
Diminuição da pressão
hidrostática
Nível de mar baixo
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Modificado de Kvenvolden (1999)20m
Base da zona de estabilidade
dos hidratos de gás (GHSZ)
Movimento de massa
hidratos de gás
Para estudos ambientais: o metano é um gás 10 vezes mais causador de efeito estufa que o dióxido de
carbono, atuando nas mudanças climáticas. Dissociações gigantescas de hidratos podem ocorrer em
períodos de mar baixo, liberando imensas quantidades de metano para a atmosfera.
interglaciais glaciais
Por que estudar sobre os hidratos de gás?Por que estudar sobre os hidratos de gás?
NívelNível de mar altode mar alto Nível de mar baixoNível de mar baixo
20Modificado de Matsumoto et al., (2009)
Estágio 1: estável
formação de hidratos
baixa pressão (instável)
transição
Estágio 2: instável
crescimento de hidratos
(formação de montes)
(mounds)
Estágio 3: instável
dissociação de hidratos 
(formação de depressões)
(pockmarks)
alta pressão (estável)
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• Por quê explorar:
– Necessidade de energia » Alto custo do petróleo » Nova fonte de
Viabilidade Econômica e Logística 
Necessidade de energia Alto custo do petróleo Nova fonte deenergia (Hidratos de Metano)
– Segundo USGS, esses depósitos, em nível mundial, indicam ser o
dobro de energia dos hidrocarbonetos fósseis existentes, sendo na
ordem de 1013m³ para áreas de onshore e 20x1015m³ para áreas de
offshore.
O USGS i id d d hid d i
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– O USGS estima que a quantidade de metano hidratado existente
somente nas águas norte‐americanas chegam a 600 trilhões de
metros cúbicos de gás, suficiente para abastecer toda a nação
(EUA) por mais de 2000 anos!
– Dificuldades Atuais:
• Quando removidos do seu ambiente original (alta pressão e baixa
t t ) hid t d õ lib á dtemperatura), os hidratos decompõe‐se e liberam o gás de
hidrocarboneto (metano, no caso) nele contidas.
• Ainda não existe uma maneira segura de transportar grandes
quantidades de hidratos de instalações de produção em terra.
– É também bem conhecido do setor da exploração petrolífera o risco de
explosão e de afundamento das plataformas off‐shore quando as
perfurações no fundo oceânico encontram sedimentos ricos em
hidratos de metano
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hidratos de metano.
– Os riscos da sua exploração são tão grandes que nenhum país começou
com força total a sua exploração
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• Panorama atual x Futura fonte de energia
– Atualmente são considerados pela comunidade científica como a principal
Conclusões
p p p
reserva de hidrocarboneto para o próximo século, com recursos representativos
de 50% de todo o carbono orgânico da Terra.
– Mais de 200 depósitos já foram encontrados no mundo e a produção comercial
de apenas 15% desse gás forneceria energia mundial por cerca de 200 anos.
–Carência tecnológica: os hidratos são compostos muito
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Carência tecnológica: os hidratos são compostos muito
instáveis, que se dissociam facilmente, gerando riscos para explotação.
For more than 10 years international projects have
been studying whether and how methane hydrate might be
produced in the future. Scientists must first determine
h h i i ll ibl l h f h
Exploração de Hidratos de Metano no Japão 
whether it is at all possible to release methane from the
hydrates in large amounts and, if so, which methods would
be most practical.
The production of methane hydrate is
fundamentally different from the extraction of oil and natural
gas. These conventional fuels flow naturally through the
pores of the reservoirs to the well. Hydrates, on the other
hand are solid and must first be dissociated before the
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hand, are solid, and must first be dissociated before the
methane gas can be extracted. Three different procedures
are being considered for the recovery of methane:
O Japão e a Coréia do Sul, países importadores de gás na Ásia
estão buscando uma Tecnologia que seja viável a exploração de
gás de Hidratos
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WATER CIRCULATION: Hot water is pumped into the methane hydrate deposits through a well, raising the
temperature to the point that the hydrate breaks down and methane is released.
DEPRESSURIZATION: High pressures prevail in the methane hydrate layers because of overlying water and
sediment loads. Drilling into the deposits from above releases pressure and with the drop in pressure the hydrate
slowly dissociates and the methane is released.
CARBON DIOXIDE INJECTION: Methane is released from hydrates when they are infused with a gas One result
Exploração de Hidratos de Metano no Japão 
CARBON DIOXIDE INJECTION: Methane is released from hydrates when they are infused with a gas. One result
of this is a stronger bond of the water molecule with carbon di-oxide than it had with the methane. The carbon
dioxide hydrate is thus significantly more stable than the methane hydrate. Thus the carbon dioxide would not be
released into the atmosphere, but transported in liquid form by ship or pipeline to the deposit and sequestered in
the hydrates.
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Methane hydrate can be dissociated by pumping in hot water (a) or by reducing the pressure in 
the well using pumps (b). If carbon dioxide is injected into the hydrate (c), the carbon dioxide 
molecule replaces the methane. In this case the hydrate does not dissociate.
• Definição: arenito com espaço poroso irregular pouco conectado.
• Técnica fraturamento da rocha reservatórioTécnica fraturamento da rocha reservatório.
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28Fonte: EIA
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• Possuem permeabilidade menor que 0,1 millidarcy. O grau
• O arenito convencional mostra um espaço poroso bem
conectado, enquanto o do arenito tight é extremamente irregular
e pouco conectado por capilaridades.
de permeabilidade depende do tamanho e da forma dos poros e
das suas interligações.
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• A maior parte desses reservatórios encontram-se associados a
depósitos de fluxos gravitacionais de massa , ou reservatórios que
sofreram extensos processos diageneticos reduzindo a porosidade.
O l d bilid d d tó i d it• Os valores de permeabilidade dos reservatórios de arenitos
fechados encontrados no Brasil, e nos quais estão concentradas as
jazidas de gás, encontram-se na faixa de 0,1mD a 2 mD.
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Fonte: EIA