Geofísica do Petróleo 3

Prévia do material em texto

Geofísica do PetróleoGeofísica do Petróleo
MagnetometriaMagnetometria
MScMSc. Cristianlia Amazonas da Silva Pinto. Cristianlia Amazonas da Silva Pinto
ProfessoraProfessora
UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS – UFAM 
FACULDADE DE TECNOLOGIA – FT
CURSO DE ENGENHARIA DE PETRÓLEO E GÁS
Geomagnetismo
• Chineses  séculos A.C  comportamento 
magnético
• Terra  comportamento de um ímã
• Willian Gilbert  1600 – Comprovação científica
• Iniciaram o uso da Bússola
• Magnetita (Fe3O4)  magnetização naturalmagnetização natural
• Magnetometria  Um dos métodos mais
antigos usados na prospecção.
•• InformaçõesInformações rápidas, precisas, simples e de 
forma barata;
•• DetecçãoDetecção:  Mapeamento Indireto
Índice magnético
Profundidade
Volume
Estruturas  FALHAS 
?????
(???)
• Campo Natural da Terra;
• Falha  ausência de material;
• Minerais acessórios;
• Terreno  anomalia constante para um
determinado tipo de corpo;
• Anomalia  falta de material;
• Observar se há zona de contato
• Uma das principais aplicações do método
magnético é o seu emprego no mapeamento
geológico, que tem o intuito de cartografar, de
forma indireta, as diferenças litológicas e as
feições estruturais presentes, observadas em
grandes blocos magnéticos (como as rochas
ígneas básicas), bem como fornecer indicações
sobre afloramentos que apresentam similaridade
nas características de susceptibilidade magnética
• O método de pesquisa magnética foi aperfeiçoado a
partir da construção de equipamentos capazes de medir
as variações das componentes horizontal e vertical do
campo magnético, assim como de sua inclinação.
Atualmente, essas medidas são muito precisas e obtidas
por meio de um aparelho denominado magnetômetro,
tornando o método simples, barato, rápido e preciso de
se trabalhar (SHARMA, 1978; FERNANDES, 1984;
PARASNIS, 1986; LUIZ & SILVA, 1995; TELFORD, 1990).
Tipos de Magnetização encontrados na 
Natureza
Comportamento dos íonsComportamento dos íons;
• Pirita (FeS2)  Sulfeto Magnetização – enquanto enquanto 
circula correntecircula corrente;
• Magnetita (Fe3O4)  magnetização natural;magnetização natural;
• Madeira não passará a magnetização;
MaterialMaterial:
•• DiamagnéticoDiamagnético  Isolante (R = 0)
•• ParamagnéticoParamagnético  pequenos movimentos (R = 0)
OrientamOrientam--se segundo a orientação da correntese segundo a orientação da corrente
•• Ferromagnético Ferromagnético  (R >> 0)
• Obs.: magnetização complexas
Ex: Anti ferromagnéticas  magnetização de lace
lâminas  partes com orientação s
cromita e serpentinitas
Magnetometria
• O estudo da Magnetometria tem como base a
observação das variações locais do campo
magnético terrestre, proveniente da existência
de rochas contendo minerais com
susceptibilidade magnética, tais como
magnetitamagnetita (Fe3O4), ilmenitailmenita (FeTiO3) e pirrotitapirrotita
(FeS), (LUIZ & SILVA 1995).
• Ímã  corpo  obedece a orientação obedece a orientação 
eletromagnética sobre o campo magnético terrestreeletromagnética sobre o campo magnético terrestre
• Ímã  campo de força  definido por linhas
 conjunto das linhas de forças
Linhas de força  trajetória
Fluxo  norte – sul 
Imantação do ímã  grandeza
• Momento magnético do ímã
M = I . V 
Representação do momento de 
dipolo magnético
• O campo magnético que existe na superfície
terrestre pode ser considerado como resultante
de fenômenos elétricos subcrustais, de
fenômenos elétricos crustais, e ainda de
fenômenos elétricos externos.
• O campo magnético passa por variações ao longo
do tempo é frequente encontrar numa rocha uma
polarização que acompanha o campo magnético
atual, chamado de MagnetizaçãoMagnetização InduzidaInduzida, e
outra relacionada ao campo da época de
formação da rocha, conhecido por MagnetizaçãoMagnetização
RemanescenteRemanescente (FERNANDES, 1984).
• Diferença no material;
• Meio = facilita ou dificulta a passagem (?)
• Magnetização  diferente nas camadas (?)
• Área de contato
• Densidade de Fluxo (D)
• Poder imantador (H)
Susceptibilidade (?)
↓M1 ↓M2 ↓M3
A B C
D ~ H
• Susceptibilidade
• É a capacidade que o material tem de deixar fluir
com maior ou menor intensidade as linhas de
força.
• Caso  possibilidade de haver um corpo
ferromagnético que não foi detectado pelo
magnetômetro.
Causa = meio isolante (impede a passagem da 
corrente)
PermeabilidadePermeabilidade –– característicacaracterística dodo meiomeio
SusceptibilidadeSusceptibilidade –– característicacaracterística dodo materialmaterial // corpocorpo
Permeabilidade MagnéticaPermeabilidade Magnética
Unidades
• Sistema MKS
W/m2 (weber /m2 )
• Sistema CGS
(G) - Gauss  T ou T (1  = 10 -5 G)
Campo Magnético Terrestre  CMT = 60.000 
(gama)
(oerst) = oe =10-5 
• Sistema Internacional (SI)
(1T = 10 -9 T)
Figura 4.16: Magnetômetro de
precessão nuclear, modelo
Scintrex MP-3. Cortesia de
Scintrex Ltd.
Magnetômetro
• Mede Componente 
Ex: Amazônia – trabalha-se com magnetômetro
de campo Total ou Horizontal
Próximo da Linha do Equador utiliza-se 
principalmente a componente HORIZONTAL
Vertical
Horizontal
Campo Total
H. N.
Equador
S
N
N
S H. S.
Obs.: Os pólos são invertidos Obs.: Os pólos são invertidos 
de acordo com os de acordo com os 
HemisfériosHemisférios
• Magnetização
• Imantação permanente
Orienta-se segundo o campo magnético principal que pode
ser a magnetização primitiva ou efeito catastrófico
(vários fenômenos)
ObsObs.:.: éé possívelpossível queque aa mesmamesma rocharocha temtem magnetizaçãomagnetização
diferentediferente ,, devidodevido aosaos diversosdiversos eventoseventos sofridossofridos..
• Lavagem Magnética
-- TérmicaTérmica = amostra submetida a ↑T e ao resfriar é 
obtida a medida
-- Campo AlternadoCampo Alternado = não pode destruir o campo natural
Natural
Primitiva
Secundária
Campos mag. menores são orientados segundo o campo mag. principal.Campos mag. menores são orientados segundo o campo mag. principal.
Prospecção  2 Efeitos produzidos
• 1 - Variações Diurnas
• 2 - Tempestades Magnéticas
1 – flutuações magnéticas com períodos de 24h;
amplitude máx. em torno de 50 a 80nT; os valores
aumentam suavemente a partir das primeiras horas da
manhã, atingem seu máx. por volta das 12h e tornam a
decrescer suavemente no período da tarde.
2 – ligadas as emissões intensas de plasma solar;
produzem variações no campo magnético
superiores a 1000 nT; essas variações são súbitas e
imprevisíveis.
Trabalho  Campo
• Tomar cuidado com falsas anomalia e tempestades
magnéticas;
• Deve-se aplicar mais de uma técnica para
determinar as conclusões. contra técnica
• Quanto mais técnicas empregadas maior a
quantificação ou ratificação
• Tempestades Magnéticas
 aparelho aparelho  são capturadas medidas totalmente são capturadas medidas totalmente 
diferentesdiferentes
OcorreOcorre rapidamenterapidamente comcom grandesgrandes variaçõesvariações
Correção da Variação Diurna
• Escolher uma estação como BASE
• Base deve estar em uma área estéril
• Estação Base = ponto de referencia
• Chega-se na base e realiza-se a leitura
• Quanto menor o tempo  mais precisa é a 
curva
•• driftdrift  variação variação 
Campo Geomagnético
• B = vetor de campo total (total 
field vector)
• B tem uma componente vertical 
Z e uma componente horizontal 
H na direção do norte magnético. 
• I = Inclinação do campo
(inclination)  Mergulho B 
• D = declinação (declination) – ângâng. . 
horizontal entre o N horizontal entreo N GeogGeog e o N Mage o N Mag.
• Variação de intensidade – B:
 Equador  25.000 nT
 Pólos  70.000 nT.
• Cerca de 90% do campo da
Terra pode ser representado
pelo campo de um dipolo
magnético teórico no centro da
Terra, inclinado cerca de 11,50
em relação ao eixo de rotação.
• Momento magnético  dipolodipolo
geocêntricogeocêntrico (geocentric dipole)
fictício pode ser calculado a
partir do campo observado.
• dipolo fictíciodipolo fictício função harmônico, 
técnica de aproximações sucessivas do 
campo observado, conhecida como 
análise de harmônicos esféricosanálise de harmônicos esféricos –
análise de Fourieranálise de Fourier em coordenadas 
polares esféricas.
Análise de 
harmônicos esféricos
Campo Geomagnético de 
Referência Internacional 
(IGRF)
• O IGRF é a representação teórica do campo magnético normal da
Terra, ou campo principal, isto é, do campo que se origina no
interior da Terra, excetuando os campos causados por materiais
magnéticos da crosta e correntes elétricas induzidas por campos
magnéticos externos à Terra. Cada IGRF prevê uma variação
secular do campo, permitindo extrapolar para os cinco anos
seguintes. Ele é usado como referência para a definição das
perturbações causadas no campo normal pelas estruturas
geológicas e depósitos de minérios, sendo tomado como
referência para definir as anomalias magnéticas (LUIZ & SILVA,
1995).
Quando:Quando:
I = 0o I = 90o
H = F H = 0
Z = 0 Z = F
Figura 4.6: IGRF-1985 para: (a) inclinação do campo magnético (em graus);
(b) variação anual da inclinação (em minutos por ano). A inclinação 00
assinala o equador magnético. Adaptado de Barraclough (1987).
Variações Normais
• Oscilações Topográficas – deve-se ao grande contraste
magnético entre a terra e o ar, normalmente
desprezíveis devido a baixa interferência. Em algumas
situações no entanto, podem apresentar valores
significativos, devido a maior proximidade com o
terreno e um contato maior com o volume de ar que
esta presente neste espaço, a exemplo das áreas de
encostas de vales, grandes cortes ou mesmo aterro.
• Variações de Temperatura – antigamente as
medidas magnéticas apresentavam essa
influência, devido ao aumento de temperatura
que alterava as propriedades físicas das
substâncias. Atualmente, os equipamentos
modernos (magnetômetros) são praticamente
imunes a essa influência, chegando a ser
totalmente desprezível.
• Variações de Latitude – o campo magnético apresenta
uma intensidade da ordem de 30.000 nT no Equador e de
60.000 nT nos Pólos magnéticos, com um gradiente da
ordem de 10 nT/Km, sendo de sinal positivo no sentido
do equador magnético para os pólos magnéticos (NM e
SM). Dessa forma, quando o levantamento abrange
grandes extensões latitudinais (a exemplo dos
levantamentos aéreos regionais), tal efeito deve ser
corrigido, pois tais variações podem comprometer os
resultados obtidos. Para áreas consideradas pequenas
são consideradas desprezíveis.
• Efeitos de Altitude – é provocada pela diferença entre os
níveis de referência (Ex: levant. terrestre), onde a
intensidade magnética diminui com a altitude, gerando um
gradiente negativo (da ordem de 0,3nT/m) a medida que se
afasta da superfície terrestre. Por outro lado, a medida que
se aproxima do sol aumenta a influência dos ventos solares
(radiação solar) que pressionam a Magnetosfera contra
superfície.
• Referência levantamentos terrestre
Quando não ultrapassam 1 metro = diferença máx. de 0,03 nT
Se as cotas forem baixas (Ex: 30 m) desprezível
Variações Temporais
• Variações Diurnas – ocorrem devido o
movimento de rotação da Terra e pela
influência da radiação solar, que provocam
diferenças do aquecimento da Ionosfera,
observada ao longo do dia, com variações de
intensidade da ordem de 50 a 80 nT . Nos
casos em que a anomalia produzida for
superior a 500 nT a correção do campo
magnético pode deixar de ser realizada.
• Variações Anuais – ocorrem devido o
movimento orbital da Terra ao longo de uma
órbita elíptica provocando diferenças na
propagação dos ventos solares que incidem
sobre a superfície terrestre no trajeto de uma
volta completa (um ano). A nível de
levantamento de prospecção essas variações são
desconsideradas, devido sua ação temporal.
• Variações Seculares – são conhecidas por registros ao
longo da história geológica da Terra, ou seja, baseiam-se
nos fósseis por meio de paleomagnetismo. Essas variações
foram observadas ao longo do tempo pelas cartas
magnéticas produzidas, sendo que o padrão do campo
magnético deslocava-se lentamente num determinado
intervalo de tempo para oeste (deriva para oeste) numa
velocidade inconstante da ordem de 0,18o de latitude por
ano (se tal velocidade fosse constante só desenvolveria
uma volta completa em 2000 anos).
• Através dessas observações foi verificado também a
diminuição do momento dipolo magnético que passou de
8,558 x 1025 G . cm3 para 8,013 x 1025 G . cm3, de modo geral
essas variações não influenciam nos levantamentos de
curto tempo pelo fato de que são muito pequenas, em
relação a extensão temporal.
• Inversão de Polaridade – é a variação
referente as mudanças de polaridade notadas
pela mudança de direção de (180o) do dipolo
magnético, verificadas no tempo geológico
pelos registros paleomagnéticos.
• Variações Ocasionais – são normalmente
consideradas desprezíveis. Porém as que dizem
respeito as tempestades magnéticas podem afetar
fortemente o levantamento, uma vez que chegam a
alcançar intensidade de variação da ordem de
1000nT, podendo apresentar duração de um dia ou
mais. Caso isso ocorra deve-se suspender o
levantamento pois o trabalho não terá
confiabilidade.
• Variações devido a causas locais – essas causas podem ser
geológicas, produzidas por fontes naturais (concentrações
minerais ferromagnéticas), litologias diferentes, etc., ou
antrópicas (artificiais) causadas por depósitos de materiais
metálicos, rede de transmissão elétrica, etc.
• Todas essas perturbações no campo magnético são
consideradas como ruídos.
• No caso da prospecção o objetivo são exatamente a
identificação dos efeitos devido, respectivamente, as
mineralizações ou litologias deixando de serem ruídos.
Correção dos dados MagnéticosCorreção dos dados Magnéticos
• Função  retirar todos os efeitos adicionados
ao campo magnético terrestre.
Variações Temporais ou Normais;
Efeitos de maior relevância
Variações Diurnas;
Correção Topográfica;
Correção dos Efeitos de Altitude;
Correção dos Efeitos de Latitude;
Correção do Efeito da Temperatura;
• Variações Diurnas: a correção desta pode ser realizada
de duas formas, a depender da metodologia de
obtenção de dados.
1ª) Consiste na utilização de 2 magnetômetros, sendo um
empregado como módulo de base, permanecendo fixo
na estação de referência, e o outro utilizado de modo
itinerante. A sistemática de medidas é feita da seguinte
maneira: o aparelho fixo realiza medidas de forma
contínua ou em intervalos de 5 a 15 min., os quais
servem para corrigir o efeito das variações sobre o
aparelho móvel. Com os resultados obtidos constrói-se
uma curva de variação temporal que permite uma curva
de variação temporal que permite obter a variação
ocorrida a cada instante. Para maior credibilidade nos
resultados a base de referencia não devem ultrapassar
um raio de 80 Km.
• 2ª) consiste na utilização de apenas um aparelho,
de modo que o levantamento deve ser realizado
por meio de sucessivas reocupações de base (ou
bases), entre as quais são efetuadas medidas nas
respectivas estações.
As reocupações de base não devem ultrapassar
intervalos de tempo superiores a 2 horas. Assim, a
partir de cada reocupação e das medidas nas
estações, será construídoum gráfico de correção,
através da distribuição linear das variações
observadas. A análise de confiabilidade dos dados
consiste na observação das variações entre os
valores de reocupação, que não devem ser maiores
que 10 nT.
• Correções Topográficas – normalmente tem baixa
interferência, pois ocorre em decorrência do
contraste magnético entre o material rochoso e o
espaço aéreo, sendo na maioria das vezes
desprezível. Se por outro lado ocorrerem tais
variações e sendo estas superiores a 2000 nT esses
valores geram influências, onde as maiores são
relacionadas ao terreno local, a exemplo das rochas
básicas, e a menor normalmente associada a
terrenos sedimentares.
• Correção dos Efeitos de Altitude – como esse
efeito é muito baixo (0,03 nT) e uma vez que
geralmente age no sentido de diminuir a
intensidade do campo a medida que aumenta a
distância vertical em relação à superfície da Terra.
Essa correção somente tem importância quando
o levantamento é feito sobre terrenos de
topografia baste irregular, com variações de cotas
significativamente grandes.
• Correção dos Efeitos de Latitude – em áreas que
compreendem uma extensão de mais de um grau de
variação norte – sul esse efeito passa a ser de grande
importância nos resultados, obrigando a realizar
correções. Para tal, utiliza-se de cartas magnéticas (ou
modelos) que trazem informações seguras para o
estabelecimento dessas variações de modo que devem
ser o mais preciso possível sobre a região onde será
executado o levantamento.
• Correção do Efeito de Temperatura – a temperatura
passa a interferir no comportamento magnético
quando altera as propriedades intrínsecas das
substâncias. Uma vez que as variações ambientais
normais (poucas dezenas de oC) não chegam a alterar
significativamente essas características naturais, e
somada ao fato de que os magnetômetros modernos
são perfeitamente adaptados a tais interferências,
esses efeitos são considerados desprezíveis e portanto
não considerados.
Correção
• 1 – Magnetômetro
Correção do Efeito Diurno
Reocupação de base  intervalo = máx. 2h
Retirada do efeito  drift  “looploop”
•• driftdrift = (L= (Laa –– LLff) / (T) / (Taa –– TTff))
La = Leitura de abertura na BASE
Lf = Leitura de fechamento na Base;
Ta = Tempo de abertura na BASE
Tf = Tempo de fechamento na Base
Correção – dM
ddMM = = driftdrift x x ddtntn ( ( ddtntn = = Ta - Tn )
dM = Correção
ddtntn = Variação (diferença) do tempo
Ta = Tempo de abertura na Base
Tn = Tempo de leitura na Estação
• A intensidade corrigida do campo magnético, dá-se pela 
adição algébrica entre a leitura na estação com o valor 
de correção, rebatendo assim todos os valores para o 
mesmo nível.
•• VCVCnn = = LLnn + + ddMM
VCn = Valor corrido para a estação
Ln = Leitura na Estação (obtida no Levantamento de Campo)
dM = Correção
•• ParaPara realizarrealizar aa amarraçãoamarração dede pontospontos dede mesmamesma base,base,
corrigimoscorrigimos pelapela diferençadiferença entreentre eleseles jájá corrigidacorrigida ((VCVCnn))
repassandorepassando sistematicamentesistematicamente aa diferençadiferença parapara asas estaçõesestações
seguintesseguintes dentrodentro dessedesse ““looploop””..
• Planilhas  Excel;
• Coordenadas  Estações  Georefenciamento;
(UTM ou Geogáfica)  “CONVERTCONVERT”
•Softwares para compor a base para o Georeferenciamento;
• Produto temático  “Surfer” -- ((SoftwareSoftware SuferSufer 3232))..
•• Campo Magnético NormalCampo Magnético Normal
Componente F  Observatório Nacional /CNPq
Ex: Software  Elemag
Inserir as coordenadas geográficas;
Conversão  componente magnética para cada 
estação
•• Anomalia (Anomalia (AnAn))
AnAn = Intensidade corrigida = Intensidade corrigida -- Campo NormalCampo Normal
Pl
an
ilh
a 

D
ad
os
 d
e 
Ca
m
po
Planilha de Correção/Redução de 
Dados Magnetométricos
Ponto
Coordenadas
LeituraLeitura
((T)T)
dt
(min)
Correção
(T)
Intensidade
Corrigida
(T)
F
Campo 
Normal
(T)
Anomalia
(T)LatitudeLatitude LongitudeLongitude
B
E1
E2
E3
E4
E5
B(R)