industria de petroleo parte 2

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Processos Orgânicos II
Indústria do Petróleo
- parte 2 –
Noções de Geologia do Petróleo 
e Aquisição de Dados Geofísicos
Prof. Jacques Fernandes Dias
jacques@fat.uerj.br
dias@usc.edu
Processos Orgânicos II
Origem do Petróleo
• Matéria Orgânica
– Microorganismos + 
algas = fitoplancton
• Decomposição aeróbia
(bactérias e fungos) + 
anaeróbia (sedimentos + 
bactérias e fungos)
• Sedimentação: condição
não-oxidante, baixa
permeabilidade, inibidor
de água circulante em
seu interior
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Processos Orgânicos II
Origem do Petróleo
Processos Orgânicos IIOrigem do Petróleo
Condições Térmicas
1. Diagênese:
- Temperaturas de até 65˚C
- Atividade bacteriana
- Formação de querogênio = matéria orgânica fóssil (metano
biogênico ou bioquímico) 
- querogêneo seco, quando proveniente de matéria vegetal e 
querogêneo gorduroso, quando proveniente de algas e matéria 
animal
2. Catagênese
- temperatura de até 165˚C
- quebra do querogêneo (perda de (H2O, CH4, CO2, etc...)
- no caso do petróleo, formação de HC líquidos e gás
3. Metagênese
- temperatura de até 210˚C
- quebra de HC líquidos em gás leve
4. Metamorfismo
- transformação do material (grafite, CH4 e CO2)
Etapas 2 - 4 Cozimento: efeito da temperatura (quebra) + efeito da pressão (junção)
Querogêneo seco gerou, via cozimento, linhito, carvão negro, antracito, xisto carbonífero e 
metano 
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Processos Orgânicos IIOrigem do Petróleo
Condições Térmicas
Processos Orgânicos II
Tipos de Rocha - Geologia
Geologia
-história da Terra e a 
origem do seu relevo
complexo
Geologia histórica: 
cronologia dos eventos
físicos e biológicos
Geologia física: 
-processos que atuam
sobre ou logo abaixo da
superfície da terra,
- materiais sobreos quais
tais processos se 
desenvolvem
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Processos Orgânicos II
Processos Orgânicos II
• Uma vez formado (rocha geradora inicia-se o processo
de migração até uma armadilha geológica): fase em que
se tem menos informação
– Migração Primária: Expulsão da rocha geradora
• Por causa da água
• Microfaturamento das rochas geradoras (fluxo através de meio com 
baixa permeabilidade – argilas/folhelhoss)
– Migração Secundária: Percurso até reservatório
• Ao longo de uma rocha porosa e permeável
• Caso não houvesse contenção a migração seguiria o rumo da
menor pressão perdendo-se em exsudações, oxidação e 
degradação bacteriana na superfície.
Origem do Petróleo
Migração
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Processos Orgânicos II
• Rocha reservatório
– Qualquer natureza contanto que seja POROSA e PERMEÁVEL (espaços vazios
interconectados)
• arenitos e calcarenitos e todas as rochas sedimentares
• Carbonatos e outros folhelhos porosos, apesar de serem impermeáveis podem se tornar
reservatórios quando naturalmente fragmentados
• Porosidade: Φ = Volume poro / Volume total
V(total) = V(poro) + V (sólidos = grão, matriz (material fino entre os grãos) 
e cimento (material de liga entre os grãos)) 
• Normalmente existe comunicação entre os poros, mas estes podem encontrar-se isolados
(por causa da cimentação)
• Porosidade abosoluta = V (total dos poros) / V (total da rocha)
• Porosidade efetiva = V (poros interconectados) / V (total da rocha) … importante para a 
engenharia de reservatórios (relacionados ao volume de fluido que pode ser extraído)
• Porosidade Primária: desenvolvida quando da conversão do material sedimentar
• Porosidade secundária: desenvolvidas no material já formado devido a esforços mecânicos
(aparecimento de fraturas)
– Rochas Calcáreas: dissolução de sólidos devido ao ataque da água
• Medição da Porosidade: perfis elétricos executados nos poços ou ensaios de laboratório em
amostras da rocha
• Caso brasileiro: reservatórios são geralmente arenitos e calcarenitos, existindo também
situações não –convencionais (igneas e metamórficas) como os folhelhoss fraturados na
Bacia do Reconcavo (BA), os basaltos na Bacia de Campos (RJ) e metamórficas fraturadas
na Bacia Sergipe-Alagoas
Origem do Petróleo - Acúmulo
Processos Orgânicos II
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Processos Orgânicos II
Processos Orgânicos II
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Processos Orgânicos II
Origem do Petróleo
Rocha Selante
• Rocha selante: barreira que gera o 
acúmulo
– Baixa permeabilidade (impermeabilidade)
– Plasticidade: manutenção da condição
selante mesmo submetida a esforços
determinantes de deformações
– Extensão
• Classes de Rochas: 
– folhelhos e evaporitos (sal)
Processos Orgânicos II
• Também conhecidas como TRAPAS. Sua estruturação
irá determinar a quantidade de óleo que acumulará.
• As condições são desenvolvidas principalmente por
esforços físicos diretos, podendo ser também por
causas hidrodinâmicas.
• Classificadas como:
– Estruturais. Quando a trapa é predominantemente deste tipo
acham-se os maiores volumes de petróleo. 
– Estratigráficas
– Mistas ou combinadas
Origem do Petróleo
Armadilhas Geológicas
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Processos Orgânicos II
• Estruturais
– Respostas das rochas aos esforços e deformações
– Dobras e falhas (colocam em contato rochas reservatórios com rochas
selantes)
• Em 1860, Rogers mostrou ser fundamentalmente estrutural a descoberta de 
Drake.
• Campos Gigantes em anticlinais afetadas por falhamentos no Oriente Médio
(Ghawar, 2275 km2, Hassi R’Mel, 2600 km2) e na Rússia (Samotlor, 2000 km2)
• Bacias brasileiras do Recôncavo e costeiras.
Origem do Petróleo
Armadilhas Geológicas
Processos Orgânicos II
• Estratigráficas
– Interação e fenômenos de caráter paleogeográfico (paleorrelevo) e 
sedimentológicos com variações laterais de permeabilidade. Sequências
superpostas de camadas rochosas.
• Aprisionamentos brasileiros: Candeias, Recôncavo e Bacia do Ceará (arenitos
intercalados com folhelhoss), Bacia Potiguar
• Combinadas ou Mistas: Bacias Potiguar e do Espírito Santo
Origem do Petróleo
Armadilhas Geológicas
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Processos Orgânicos II
Prospecção de Petróleo
• Longo e dispendioso estudo e análise de dados geológicos e 
geofísicos, para depois se perfurar um poço.
• Objetivos:
– Localizar dentro de uma bacia sedimentar os locais (situações
geológicas) que tenham condição para acumular petróleo
– verificar quais são aquelas que possuem maior chance de 
ocorrência
• Métodos Geológicos
– Aerofotometria e fotogeologia (geologia de superfície)
– Geologia de subsuperfície
• Métodos Geofísicos
– Gravimetria
– Magnetometria
– Sísmicos
Processos Orgânicos II
• Programa exploratório visando reconstruir as condições
de formação e acúmulo em determinada região
• Mapas de geologia de superfície
– Rochas que afloram permitem identificação de bacias e 
estruturas capazes de reter hidrocarbonetos
– Rochas igneas e metamórficas praticamente eliminadas e 
bacias pequenas com espessura reduzida
– Locação de poços pioneiros (índice de sucesso da Petrobrás é
de 47%)
• Inferição (via mapas e poços) sobre a subsuperfície
– Poços exploratórios (ver o que não aflora, calibrando os
processos indiretos)
• Análise de informações de carater paleontológico e 
geoquímico
Prospecção de Petróleo
Métodos Geológicos
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Processos Orgânicos II
• Aerofotometria
– Meio para construção de mapas base ou topográficos
– Avião devidamente equipado fotografando a uma altitude, 
direção e velocidade constante.
– Imagens de radas e satélite com cores processadas para
ressaltar características úteis
• Fotogeologia
– Determinação de feições geológicas a partir de fotos aéreas
– Dobras, falhas e mergulho de camadas visíveis
– Observa-se a variação de cor no solo
– Configuração dos rios e drenagem
– Regiões áridas são de fácil identificação (sem cobertura vegetal)
Prospecção de Petróleo
Aerofotometria e Fotogeologia
Processos Orgânicos II
Prospecção de Petróleo
Aerofotometria e Fotogeologia
Região árida Foto de satélite com linhas fruto
de dobramentos11
Processos Orgânicos II
• Poço Exploratório
– Descrição das amostras de rochas recolhidas durante a 
perfuração
– Estudo das formações perfuradas e sua profundidade
(referencial normal: nível do mar)
– Construção de mapas e seções estruturais através da
correlação entre informações de diferentes poços
– Identificação dos fósseis presentes nas amostras de rocha da
superfície e subsuperfície (paleontologia) permitindo a 
correlação entre tipos de rocha de um bacia ou entre bacias
Prospecção de Petróleo
Geologia de Subsuperfície
Processos Orgânicos II
Prospecção de Petróleo
Geologia de Subsuperfície
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Processos Orgânicos II
• Geofísica – estudo da terra usando-se propriedades
físicas (métodos indiretos)
• Grande parte do conhecimento adquirido do interior da
Terra (além dos limites dos poços) vem destes dados
– Existência e propriedades da crosta, manto e núcleo da Terra 
inicialmente determinadas por observações das ondas sísmicas
geradas por terremotos, atração gravitacional, amgnetismo e 
propriedades térmicas das rochas
• Gravimetria e magnetometria
Prospecção de Petróleo
Métodos Potenciais
Processos Orgânicos IIProspecção de Petróleo
Gravimetria
• Assunto de interesse histórico (250 anos) com a preocupação
da forma da Terra
• Campo Gravitacional depende de:
– Latitude
– Elevação
– Topografia
– Marés
– Variações de densidade na subsuperfície (este é o único parâmetro que
interessa a prospecção de petróleo)
• Permite fazer:
– estimativas da espessura dos sedimentos, 
– Presençsa de rochas com densidades anômalas (rochas igneas e 
domos de sal)
– Prever a existência de altos e baixos estruturais pela distribuição lateral 
desigual de densidades
• Unidade: 1gal = 1 cm/ s2
– Gravidade média da Terra: 980 gal
– Anomalias de interesse: 10-3 gal
– Precisão requerida: 1/ 1.000.000
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Processos Orgânicos IIProspecção de Petróleo
Gravimetria• Mapa Bouguer: 
corrigido para
latitude, elevação, 
topografia e marés
• Diferentes situação
geológicas podem
apresentar mapas
semelhantes
(confimação com 
outros métodos)
• Recôncavo Bahiano
teve a maioria de 
seus campos
descobertos por
interpretação de 
mapas
gravimétricos
Processos Orgânicos IIProspecção de Petróleo
Magnetometria
• Pequenas variações do campo magnético da Terra
• Matemática mais complexa (vetor apontado horizontalmente
no equador e verticalmente nos pólos que não são os polos
geográficos)
• Vôos aeromagnéticos dependem da latitude, direção e 
altitude do vôo
• Variações diurnas fruto de tempestades magnéticas
(atividades solares) e movimentação das camadas ionizadas
da alta atmosfera
• Unidade: 1gamma = 1 nTesta = 10-5 gauss
– Campo magnético terrestre: 50000 gammas
– Anomalias de interesse: 1 a 10 gammas
– Precisão requerida: 1/ 50.000
• Detecta a presença de magnetita (Fe3O4) disseminada nas
rochas (outros minerais apresentam susceptibilidade
magnética inferior)
– Rochas básicas: alta susc. mag. e ácidas (sedimentares): baixo
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Processos Orgânicos IIProspecção de Petróleo
Magnetometria
• Mapas de 
embasamento
magnético
• Problema da
ambiguidade
• Estimativas da
profundidade do 
embasamento ou
espessura da
camada sedimentar, 
altos estruturais e 
presença de rochas
intrusivas baixas
(alto teor de 
magnetita)
Processos Orgânicos IIProspecção de Petróleo
Métodos Sísmicos
• Geração de ondas elásticas → processo de reflexão e 
refração (interfaces das camadas com diferentes
constituições) → receptores na superfície
• Sísmico de refração
– Registro de ondas refratadas com ângulo crítico (head waves)
– Aplicação maior em sismologia, com uso restrito para
prospecção
– Muito utilizada na década de 50 com refinamento por métodos
potenciais
• Sísmico de reflexão
– Método de prospecção mais utilizado (90% dos investimentos
em prospecção)
– Alta definição das feições geológicas em subsuperfície
– Custo relativamente baixo
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Processos Orgânicos II
Processos Orgânicos II
Fontes (geradores das ondas mecânicas – ponto de tiro)
• Dinamite e vibrador (terra) e canhão de ar comprimido (mar, 
localizados de 7 a 15 abaixo da superfície)
• Emissão de pulso 3-D característico (assinatura)
Receptores (transformam ondas mecânicas em oscilações elétricas que
são passadas ao sismógrafo – tratamento dos dados)
• Geofones (eletromagnéticos)
– Bobina em um campo magnético
(imã) acondicionado em um invólucro
cravado à superfície da Terra
– Ondas → trepidação →movimento
relativo entre a bobina e o campo →
corrente elétrica proporcional
• Hidrofones (pressão)
– Cristais piezoelétricos que geram
corrente proporcional à variação de 
pressão, causadas pelas ondas
acústicas
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Processos Orgânicos II
Aquisição de Dados Sísmicos
• Canais de recepção (de 128 a 1024 canais) 
dispostos ao longo de uma reta de maneira
equidistante (20 a 50 metros)
• Sistema de posicionamento dinâmico por
levantamento topográfico em terra e 
radioposicionamento e satélites no mar
• Parâmetros (função do grau de 
detalhamento/qualidade dos resultados e 
custo):
– resolução vertical e horizontal distorções
– atenuação de ruídos
–Profundidade de interesse (tempo de 
registro)
– amostragem espacial (horizontal e 
lateral) importantes no processamento
das imagens junto com a temporal (função
das frequências dos sinais)
Processos Orgânicos IIAquisição de Dados Sísmicos
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Processos Orgânicos IIOndas Sísmicas
Processos Orgânicos IIOndas Sísmicas
• Outras ondas não usadas em prospecção de petróleo
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Processos Orgânicos IIOndas Sísmicas
• No choque parte
se reflete e parte
se refrata
• A quantidade
refletida depende
da diferença das
impedâncias
acústicas
(densidade x 
velocidade)
Processos Orgânicos IIOndas Sísmicas
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Processos Orgânicos II
Métodos Sísmicos – Resultados
• Pelo contraste das impedâncias: traço sísmico ou
sismograma sintético que correlaciona dados dos poços
(densidades das camadas) com os eventos da secção
sísmica
Processos Orgânicos II
Métodos Sísmicos – Resultados
• Para obteção das velocidades: técnica CDP (Common Depth Point) 
– aquisição de um mesmo ponto da subsuperfície (onda refletida) 
várias vezes (48 a 240) com diferentes posições de tiros e 
receptores … permite também:
– Acelerar a aquisição
– Cobertura contínua mesmo com obstáculos ou impossibilidade de 
acesso na superfície (plataformas de petróleo e redes elétricas)
– Atenuar reverberações em mar;
– Atenuar ruídos (vento, ondas, tráfego, entre outros)
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Processos Orgânicos II
Métodos Sísmicos
• Análise de velocidades: caso a velocidade
seja constante num meio a aquisição será
uma função hiperbólica (aproximação)
• Processamento de dados dos sinais:
– Uso de computação de grande porte
– Produção de imagens para busca de 
situações favoráveis ou caracterização de 
reservatórios (gerenciamento da produção)
– Deconvolução, filtragens de sinais e 
correções: tratamento matemático
– Geração de secções compostas por traços
sísmicos
• Interpretação dos dados sísmicos
– Mapas estruturais
– Identificação das feições geológicas
(deposição sedimentar, variações laterais, 
presença de camadas e domos de sal, 
intrusivas, evolução estratigráfica e até
detecção direta de HC através de anomalias
de amplitude)
Processos Orgânicos II
Efeito da difração 3-D
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Processos Orgânicos II
Métodos Sísmicos aplicados
durante a produção
4 - D
Processos Orgânicos II
Métodos Sísmicos aplicados no poço
• Uso do(s) poço(s) para
instalação de fontes e receptores
• Cargas explosivas na superfície
e receptores ao longo do poço: 
observa-se a ação das ondas
descendentes (compressionais e 
reverberações) e ascedentes
(reflexões), obtendo-se dados da
litologia atravessadas pelo poço
(é equivalenteao sismograma
sintético de maneira ainda mais
precisa)
• Instalação de fontes em um 
poço e receptores em um poço
adjacente, Tomografia Sísmica. 
A região entre os poços é
dividida em áreas com 
velocidade constante. 
Importante, via técnica 4-D, para