Aula Rocha Selante 2014

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ROCHA SELANTE
Eliane C. Alves
2014 
ROCHA SELANTE
Rocha cuja principal característica é a
impermeabilidade, além da plasticidade que a capacita
a manter sua condição selante mesmo após submetida
a esforços determinantes de deformações. Os
folhelhos e os evaporitos (sal) são excelentes rochas
selantes, sua eficiência depende de sua espessura e
extensão.
Rochas Selantes
Comumente 
evaporitos, calcários 
and folhelhos.
Rochas 
Impermeáveis.
CAPACIDADE DA ROCHA 
SELANTE
 A capacidade do selo vai depender do tipo
de rocha alem de outros fatores como,
profundidade, fase de HC, espessura do
selo e etc.
CAPACIDADE SELANTE DE 
DIFERENTES TIPOS DE ROCHA
FOLHELHOS SELANTES 
• Folhelhos – têm grande pressão de
deslocamento e podem trapear largas
colunas de óleo até 1830 m
• Folhelhos sem esmectita – possui uma
passagem porosa cujo raio mede menos que
12 mm e pode trapear uma coluna de gás
de mais de 100m
Características dos Folhelhos 
As formações argilosas contendo esmectita são sensíveis à presença de água.
Muitas destas, contêm vários tipos e quantidades diferentes de argilas. Quanto
maior a quantidade de esmectita, maior a reatividade na presença de água,
devido às ligações intercristalinas relativamente fracas, que permitem a
entrada de água ou de outras substâncias polares, o que resulta no acréscimo
da distância interplanar ou basal. Esse fenômeno é conhecido por expansão ou
inchamento [Gomes et al., 2006]. .
As formações argilosas contendo esmectita são sensíveis à presença de água.
Muitas destas, contêm vários tipos e quantidades diferentes de argilas. Quanto
maior a quantidade de esmectita, maior a reatividade na presença de água,
devido às ligações intercristalinas relativamente fracas, que permitem a entrada
de água ou de outras substâncias polares, o que resulta no acréscimo da
distância interplanar ou basal [Lucena et al., 2006]. Esse fenômeno é conhecido
por expansão ou inchamento [Gomes et al., 2006].
AREIAS SELANTES 
• Areias – geralmente têm menor pressão de
deslocamento e podem trapear somente pequenas
colunas de óleo.
CARBONATOS SELANTES
• Carbonatos – possuem pressões de deslocamento
variáveis. Alguns carbonatos podem selar mais de
1500 – 6000 ft de óleo. Os melhores selos são os
calcário argilosos.
VARIAÇÃO NA CAPACIDADE COM A 
PROFUNDIDADE E A FASE DO HC
• A compactação e a diagênese durante o
soterramento provoca uma progressiva
redução na gargantas dos poros em muitas
litologias.
• É possível trapear mais gás que óleo, apesar
da alta pressão de flutuabilidade do gás
•As curvas mostram a capacidade
do selo por três diferentes óleos,
variando de 30 - 40° API
•Abaixo de 9000 ft, a capacidade
do selo é mais extensa para o gás
do que para qualquer composição
m = ft___
3.2808
ESPESSURA DO SELO
 Estudos feito em campos na California e
Montanhas Rochosas mostram a inexistência
de relação entre a espessura do selo e a
altura da coluna de HC trapeada.
AVALIAÇÃO DA ROCHA 
SELANTE
Fatores que afetam a integridade da rocha 
selante:
 Esforço externo aplicado (deformação
intensa do selo).
Fraturamento hidráulico (pressões de poro
suficientemente altas).
ANÁLISE DO ESFORÇO APLICADO AO 
SELO
A análise do esforço é utilizada como uma 
técnica pré- perfuração, junto com os dados 
sísmicos para a avaliação de prospectos.
A ductilidade é a propriedade mecânica 
mais importante para a avaliação da 
integridade do selo.
DUCTILIDADE
 É avaliada através da quantidade de esforço 
que uma rocha pode ser submetida antes do 
falhamento.
 Rochas dúcteis são bons selos o contrário 
de rochas rígidas.
Variáveis que controlam a ductilidade:
Litológica
Composição
Pressão de Confinamento
Pressão de Poro
Composição do Fluido
Temperatura
Quantidade de Esforço
Tempo
Estado de Compactação
ESTIMANDO A DUCTILIDADE DO SELO
A ductilidade do selo pode ser estimada através
de dados de laboratório e diagramas derivados dos
valores de densidade que refletem o estado de
compactação ou pela comparação dos esforços
testados em trapas associados com sucessos e
perdas.
DUCTILIDADE X DENSIDADE
Folhelhos Incompactados - Baixa Densidade
• são extremamente dúcteis e podem suportar
grandes quantidades de esforço antes de quebrar.
Folhelhos Altamente Compactados - Alta Densidade
• são extremamente quebradiços e fraturam quando
submetidos a pequenas quantidades de esforço.
Dúctil
Densidade (g/cm )
3
Dú
ct
ilid
ad
e 
(%
)
Quebradiço
5
4
3
2
1
0
1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8
• Folhelhos com densidade menores que 2,1g/cm3 deformam
ductilmente e não fraturam a medida que a pressão de
confinamento aumenta na bacia.
• Folhelhos com densidade maiores que 2,1 g/cm3 sofrem
quebramento dado o esforço suficiente.
DUCTILIDADE X PROFUNDIDADE
 A ductilidade do selo diminui com progressivo
soterramento, compactação e diagenese dentro da bacia,
pois os folhelhos do selo mudam as suas propriedades
mecânicas com o soterramento, já que o selo é convertido
de uma lama para uma rocha.
0
500
1000
1500
2000
2500
3500
4000
4500
5000
1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8
3000
Pr
o
fu
nd
id
a
d
e 
(m
)
Densidade (g/cm )
3
quebradiço
 muito 
quebradiço
DUCTILIDADE X TEMPO
 A ductilidade não muda somente com a profundidade, mas 
também com o tempo e progressiva subsidência.
• Um folhelho soterrado a 4000 m e tendo uma densidade de 
2,6 g/cm3 torna-se quebradiço, em contrapartida soterrado 
a uma baixa profundidade possui uma densidade mais 
baixa e dúctil. 
160
150
140
120
110
100
80
70
40
30
20
10
130
90
60
50
0
2.22.01.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.1 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7
DÚCTIL
TE
M
PO
 (m
.A
)
PALEODENSIDADE (g/cm3)
QUEBRADIÇO
• Selo do Jurássico Superior no Graben Central, Mar do
Norte.
• Esforços até 100 m.a não contribuiu para o risco do selo.
Alguma deformação ocorrendo depois de 100 m.a pode ter
causado o fraturamento.
ESTIMANDO O ESFORÇO APLICADO AO SELO
• Sabendo-se a ductilidade ou paleoductilidade, a quantidade
de esforço que afetou o selo pode ser determinada.
• A análise do esforço incremental é uma das técnicas mais
utilizadas, originalmente aplicada para reservatórios
fraturados, hoje é utilizada para análise do selo de topo.
• A análise do esforço incremental mede a mudança nas
linhas sísmicas e através desta se calcula a magnitude do
esforço, assim como a deformação ocorrida a diferentes
intervalos de tempo. Mostrando como o esforço tem
variado com o tempo.
• A vantagem é que essa técnica pode ser aplicada a
propectos antes da perfuração.
CALCULANDO A DEFORMAÇÃO INCREMENTAL
0 m.a
• O calculo da deformação é feito da seguinte forma: 
A deformação () no limite de seqüência de 131 m.a é : 
 = (I2 -I0)I0 = 2.5%
no limite de 60 m.a e:
 = (I1 -I0)I0 = 0.5%
I0= comprimento da 
linha inicial 
indeformada
I1 = comprimento da 
linha deformada da 
seq. de 60 m.a
I2 = linha deformada da 
seq. de 131 m.a
Importância para a exploração:
A chances de sucesso podem ser aumentadas 
perfurando-se estruturas que foram 
submetidas a pouco esforço.
ALTA PRESSÃO E FRATURAMENTO 
HIDRÁULICO NATURAL
• O selo do topo pode ser hidraulicamente fraturado 
pela alta pressão de fluido nos poros da rocha. 
• Alta pressão de poro pode superar a tensão normal 
que mantém fraturas fechadas.
LIMITE DE FRATURAMENTO
 Teoricamente, o fraturamento ocorre quando a 
pressão de poro atinge a pressãode fluido (Pf). 
De qualquer modo, Pf aumenta quando a pressão 
de poro aumenta.
 A pressão de poro iguala ou excede Pf somente 
quando a pressão de poro é igual ou maior que a 
tensão litostática. 
0
0
0.1
0.1
0.2
0.2
0.3
0.3
0.4
0.4
0.5
0.5
.5
0.6
0.6
.6
0.7
0.7
.7
0.8
0.8
.8
0.9
0.9
.9
1
1
1 GRADIENT
E DE SOBRECA
RGA DE STRESS
 (psi/ft)
PRES
SÃO
 DE 
POR
O =
 Pf
PRESSÃO DE PORO (psi/ft)
ALTA PRESÃO E DISTRIBUIÇÃO DE 
HIDROCARBONETOS
5000
óleo
 Produção %
d
is
tâ
n
c
ia
 a
b
a
ix
o
 (
ft
)
d
is
tâ
n
c
ia
 a
c
im
a
 (
ft
)
-5000
0
0 5 10 15 20 25 30
4000
-4000
3000
-3000
2000
-2000
1000
-1000
IMPORTÂNCIA:
• A alta pressão de poro tem ocasionado o
fraturamento de selos e consequentemente a perda
de HC em várias bacias.
• A perda da integridade do selo devido ao
fraturamento hidráulico também controla o risco
econômico.