geologia e geofisica do petróleo

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Geologia e geofísica do petróleo
Unidade 1 - Geologia geral 
Capítulo I - Geologia como ciência e a busca da compreensão do planeta Terra
Não encontramos nenhhum vestígio de um começo do planeta e nenhuma perspectiva de fim. 
O uniformitarismo pode ser resumido em "O presente é a chave do passado."
Atualmente sabemos que a intensidade e a natureza dos processos atuantes na Terra variam ao longo do trempo e que nem todos os fenômenos geológicos significativos podem ser observados nos dias de hoje. O conceito de atualismo é mais aceito hoje para a explicação do principio das causas naturais e é basedado na continuidade das leis naturais que regem a Terra, mas ele aceita que as condições geológicas que reinavam a époda dos diferentes registros geológicos poderiam ser diferentes das atuais.
A Terra é um sistema, que pode ser dividido em três subsistemas globkaisd: o sistema do clima, o sistema das placas tectônicas e o sistema geodinâmico. O sistema do clima envolve grandes trocas de massa e energis entre a atmosfera e a hidrosfera, interferindo diretamente na biosfera, sendo todos esses componentes energizados pela energia solar.
Capítulo 2 - Tempo Geológico
A geocronologia é o ramo da Geologia que trada de datação de rochas, sendo baseada em dois métodos:
↪Relativo - utiliza métodos de medição do tempo geológic que fornecem idades relativas como métodos químicos orgânicos e inorgânicos, métodos biológicos ou paleotológicos e métodos estratigráficos.
↪Absoluto - fornece idades absolutas baseadas em métodos radioscópicos que medem a taxa de desintegração atômica de uma amostra.
As primeiras datações relativas foram baseadas na aplicação dos princípios de Steno, no estudo de fósseis.. Com base nessas datações surgiram duas teorias para explicar a susseção de fósseis no registro geológico: o catastrofismo de Cuvier e a evolução biológica de Darwin.. Curvier defendia que os registros fósseis eram resultantes de extinções cataclísmicas globais, enquanto Darwin explicava a evolução biológica como resultado da seleção natural, as extinções representando eventos naturais. 
A escala de tempo geolócia adotada nos dias de hoje afirma que a era Fenozóica abrange os períodos Cambriano, Ordoviciano, Siluriano, Devoniano, Carbonífero, Permiano, Triássico, Cetáceo, Terciário e Quartenário.
Capítulo 3 - Formação e evolução da Terra
O protoplaneta Terra era constituído de uma massa rochosa primordial, que sofria impactos constantes de planetesimais e de corpos maiores nessa fase inicial, sendo a energia resultante dessas colisões equivalentes à energia de mulhões de fases nucleares. 
A fusão da massa rochosa permitiu que esse material fosse submetido ao processo de diferenciação, que é responsável pela subdivisão do interior da Terra segundo a densidade dos elementos químicos que a constituiem, formando três grandes zonas: Núcleo, manto e crosta. O ferro e o níquel são mais densos, logo se concencentram no centro da Terra, os elementos com densidade média, como os silicatos associados ao magnésio ocupam a zona média da Terra, e os silicatos menos densos atingem a temperatura de solidificação na parte mais externa.
O conhecimento sobre a subdivisão da Terra em camadas é baseado principalmente no estudo de propagação de ondas sísmicxas no interior da Terra. As ondas sísmicas utilizadas nesse estudo são as ondas P (longitudinal ou compressional) e S (transversal ou cisalhante), que sofrem refração e reflexão em interfaces entre camadas com velocidade e densidade diferentes, e são captadas pelos sismógrafos. As principais destas descontinuidades são aquelas que separam o núcleo do manto (descontinuidade de Gutenberg) e o manto da crosta, a descontinuidade de Mohorovicie, ou simplesmente Moho, que é caracterizada por uma zona de baixa velocidade sísmica. 
A crosta, camada mais externa da Terra, é subdividida em crosta oceânica e crosta continental.. A crosta oceânica é menos espessa, enquanto a continental é mais espessa e composta principalmente de granitos, e apresenta uma grande variedade de rochas sedimentares e metamósficas. A crosta ocêanica é constituída predominantemente de Silício e Magnésio enquanto a continental é formada de Silício e Alumínio.. O manto superiro é composto principalmente de pedridotito, que é uma rocha ígnea ultramáfica, rica em magnésio, ferro e cálcio.
O modelo mais aceito para explicar a movimentação de material no interior da Terra é o de correntes de convecção. As correntes de convecção são movimentos de ascensão de calor provocados pela composição e pelo estado físico de cada uma das subdivisões do interior na Terra. 
A composição e a fluidez do núcleo externo são responsáveis pelo sistema geodinâmico., que envolve processos responsáveis pela geração do campo magnético terrestre, que se desenvolvem no núcleo externo. Os mecanismos responsáveis por gerar as correntes de convecção de calor no núcleo externo podem estar associados ao seu resfriamento/solidificação e conversão em núcleo interno sólido. O campo magnético terrestre atua como um escudo que protege a atmosfera terrestre da ação direta dos ventos e tempestados solares. 
O estudo do paleomagnetismo é baseado em medidas do norte magnético da época de consolidação/solidificação das rochas remanescentes nos minerais magnéticos que compõem estas rochas e na datação das mesmas
Capítulo 4 - Tectônica de placas e noções de geologia estrutural
O embasamento sólido para a teoria de tectônica de placas surgiu somente após a segunda Guerra Mundial, com o mapeamento da cordilheira Meso-Atlântica submarina e a descoberta do vale profundo na forma de fenda. Os limites divergentes são representados pelo desenvolvimento de oceanos, mas esse tipo de limite se instala por meio de um processo chamado rifteamento, que é desencadeado pela subida do magma e pela ação de forças extresionais (estiramento). O rifteamento é o desenvolvimento de uma associação de rupturas ou quebras nas rochas, denominadas falhas geológicas, que compõem a crosta continental, uma placa rígida litosférica única, com padrão relativamente simétrico e escalonado, formando uma depressão mais profunda no eixo da abertura.. 
Na fase de separação de placas nos continentes, o desenvolvimento de vales em rifte é caracterizado por atividade vulcânica e terremotos distribuídos sobre uma zona mais larga que a dos centros de expansão oceânicos. 
Subducção - mergulho da placa mais densa sob a menos densa. Nessa zona que ocorre o processo entre duas margens ativas. 
O movimento entre as placas ao longo do tempo geológico é denominado "Ciclo de Wilson", que controla a abertura e o fechamento de bacias oceânicas ou oceanos. As principais estruturas observadas nas rochas devido à atuação de forças tectônicas são falhas e dobras. As falhas são rupturas ou quebras nas rochas ao longo de um plano com mergulho, e são caracterizadas de acordo com o plano e o sentido do mergulho (falhas normais e inversas) ou do seu movimento (falhas transcorrentes), além da diferença entre os blocos adjacentes que caracteriza o movimento relativo entre eles. Esse movimento é caracterizado quantativamente pelo rejeito e pela separação da falha..
Uma dobra é uma deformação em que se verifica o encurvamento de superfícies originalmente planas. Dobramentos ocorem no domínio de deformação sólido plástico, pois as rochas precisam encontrar-se mais maleáveis para serem dobradas. 
Capítulo 5 - Minerais, rochas e ciclo das rochas.
Minerais são elementos ou compostos definidos química e estruturalmente, cristalizados naturalmente por processos geológicos inorgânicos e encontrados em estado natural, apresentam composição química constante dentro de certos limites de temperatura e pressão. De acordo com a composição e estrutura cristalina podem ser classificados como isomorfos ou polimorfos.
As rochas são classificadas de acordo com o registro dos processos que ocorreram ao longo de sua formação ou posteriormente. Quanto a origem podem ser classificadas como ígneas, metamórficas ou sedimentares. As rochas ígneas são formadaspela consolidação/cristalização do magma, material mineral em fusão provinda do inteiror da Terra que pode ocorrer de três maneiras: cristalização rápida dos cristais de rocha quando o magma entra em contato com a superfície. As rochas sedimentares, são formadas por partículas ou grãos que foram depositados ou precipitados em bacias sedimentares, essas rochas pordem ser siliciclásticas, carbonáticas ou químicas. Por constituírem o principal habitat de hidrocarbonetos..
As rochas metamórficas, são caracterizadas por mudanças na mineralogia, textura e estrutura de rochas preexistentes que foram submetirdas a condições de pressão e temperatura diferentes daquelas de seu ambiente de formação. Esse processo de transformações de estado é denominado metamorfismo e envolve a recristalização das rochas
As bacias sedimentares são grandes áreas deprimidas na crosta terrestre, que se acumularam e consolidaram rochas sedimentares ao longo do tempo geológico. Seu desenvolvimento está associado a tectônica de placas e a principal classificação utilizada é a de Klemme, que é baseada no prosicionamento dinâmico das bacias em relação às placas tectônicas, as bacias podem ser divididas em oito tipos, são eles: interior simples; interior composta; rifte; pequenas bacias oceânicas; margens passivas; subducção; mediana e deltas.
Capítulo 6 - Rochas sedimentares: processos e ambientes deposicionais
Rochas sedimentares são as principais formadoras e acumuladoras de petróleo. 
As rochas siliciclásticas são constituídas de rochas preexistentes.
As rochas avaporíticas são formadas pela cristalização e precipitação de íons dissolvidos em águas supersaturadas devido a evaporação intensa.
Rochas carbonáticas são formadsas principalmente de minerais com o radical CO3-2.
Unidade 2 - Geologia de petróleo
O sistema petrolífero é um sistema fisico-químico dinâmico de geração e acumulação de petróleo que funciona no espaço e no tempo geológico. Os elementos essenciais do sistema petrolífero são as rochas geradora, carreadora, reservatório, selante (capeadora) e de sobrecarga. Os processos fundamentais são geração-migração-acumulação de hidrocarbonetos, denominado trinômio, e formação de armadilhas ou trapas.
Na atividade de exploração de petróleo, antes do estabelecimento do sistema petrolífero de uma área, temos um prospecto, que constitui uma acumulação protencial que deve ser confirmada por meio de uma locação exploratória e um play, que pode conter um ou mais prospectos geologicamente relacionados. Nesta situação, o poço exploratório ainda não confirmou a existência do sistema petrolífero. A partir da descoberta de óleo por meio deste poço, a acumulação, comercial ou não, faz com que ele seja um sistema petrolífero. Plays e prospectos complementares podem então surgir com base nesse sistema petrolífero e caso estes confirmem outras acumulações podem surgir prospectos complementares, que caso confirmem outras acumulações geologicamente relacionadas a inicial, as fronteiras do sistema podem ser ampliadas. Assim, o sistema petrolífero pode ser classificado de acordo com o nível de certeza em três tipos o sistema conhecido, o hipotético e o especulativo. Somente a acumulação comercial de óleo pode ser denominada campo. 
Capítulo 1 - Rochas geradoras e fatores que condicionam a geração de hidrocarbonetos 
Rochas geradoras são ricas em matéria orgânica de qualidade, que pode ser dividida em três tipos:
Tipo I - proveniente de ambiente lacustre e marinho, com elevado potencial gerador de hidrocarbonetos.
Tipo II - ambiente marinho ou misto com potencial intermediário para óleo e gás.
Tipo III - matéria orgânica de origem continental, com baixo potencial gerador de hidrocarbonetos, principalmente gás.
A conversão de matéria orgânica em hidrocarbonetos é chamada maturação, sendo uma reção termoquímica que depende da pressão de soterramento ecercida sobre a rocha geradora, da temperatura alcançada na história geológica e do tempo geológico. O processo de evolução térmica/maturação da rocha pode ser dividido em três etapas: diagênese, catagênese e metagênese. 
Capítulo 2 - Rochas reservatório e carreadora
Rochas carregadoras e reservatório são porosas e permeáveis, a reservatório está numa situação geológica que permite que o petróleo seja acumulado, a carregadora permite que o petróleo expulso da geradora migre até a rocha reservatório. 
A rocha reservatório tem sua qualidade determinada pela sua porosidade e permeabilidade, ela normalmente contém dois ou mais fluídos saturando seu meio poroso, a facilidade com que esses fluidos se movem é chamada permeabilidade efetiva ao fluido em questão.
Capítulo 3 - Trapeamento de hidrocarbonetos e rochas selantes
Rochas selantes, ou capeadoras, são impermeáveis, ou com baixa permeabilidade, não permitindo a migração/passagem do óleo. 
Armadilhas são locais em subsuperfície em que o petróleo é trapeado, ficando retido nas rochas reservatório. A armadilha é constituída de uma rocha reservatório, onde o petróleo é acumulado, e de uma rocha selante ou capeadora, que impede que ele continue migrando. As trapas podem ser do tipo estrutural, estratigráfico ou misto. Nas trapas estruturais, o óleo é contido por algum tipo de deformação estrutural, como dobra ou falha. Nas trapas estratigráficas, o trapeamento do óleo e gás está relacionado ao sistema deposicional das rochas reservatório, ou ainda à presença de discordâncias. Nas trapas mistas, ocorre a associação entre a estratigrafia e a estrutura para formar, na parte alta do reservatório, capeado pelo selante, a estrutura armadilha para o hidrocarboneto.
Capítulo 4 - trinômio Geração - Migração - Acumulação
De forma resumida, o petróleo é gerado por aquecimento e soterramento da matéria orgânica contida em rochas de granulometria fina, é expulso e migra para rochas porosas e permeáveis, se acumulando nessas rochas porque elas se encontram trapeadas por rochas impermeáveis. 
A migração ocorre devido ao fato dos hidrocarbonetos gerados na rocha geradora terem volume maior que a matéria orgânica original e como os hidrocarbonetos são fluidos que tendem a buscar locxais de menor pressão, migra pelas microfissuras dentro da rocha geradora. 
O estudo do trinômio de um sistema petrolífero ao longo do tempo geológico resulta na identificação, de dois elementos característicos, o primeiro é o intervalo de tempo que engloba o processo completo do trinômio, que é denominado tempo de preservação de um sistema petrolífero, e o segundo é o tempo específico que melhor representa o trinômio da maioria do óleo num sistema petrolífero, que é denominado momento crítico
Capítulo 5 - Potencial de hidrocarbonetos nas bacias sedimentares brasileiras e noções de reservas
As bacias sedimentares brasileiras variam quanto ao seu contexto de formação e idade geológica de seu preenchimento sedimentar que varia desde o protorozoico/paleozoico até o cenozoico.
O cálculo do volume de óleo in place (VOIP) e do volume de óleo recuperável (VOER) da acumulação são utilizados para medir a viabilidade de uma bacia petrolífera, no caso do VOER, deve ser superior aos custos para o desenvolvimento do campo para que a acumulação tenha viabilidade econômica.
Unidade 3 - Geofísica de petróleo
A geofísica é um procedimento indireto e não invasivo de investigação de subsuperfície que procura identificar feições geológicas por meio das suas propriedades físicas.
Capítulo 1 - Propriedades físicas de rochas e fluídos
Propriedades elétricas - Existem três parâmetros para caracterizar as rochas: Permeabilidade magnética, permissividade dielétrica e condutividade ou resistividade Na geofísica de poço, a permeabilidade magnética é pouco utilizada, devido ao fato da predominância de minerais não não magnéticos nas rochas, enquanto o registro de permissividade dielétrica é utilizado para distinguir os hidrocarbonetoa da água doce, pois a constante dielétrica varia entre 1 e 2 para os hidrocarbonetos e entre 77 e 79 em aguar diluídas com menos de 500 ppm de sais totais. 
Propriedades acústicas - Ageofísica de poço utiliza os métodos acústicos para determinar a porosidade das rochas. Além disso, os perfis de velocidade de propagação das ondas têm importância fundamental para a determinação da função velocidade dos meios, o que permite calibrar o poço na sísmica e costruir a função velocidade para transformar a sísmica do domínio do tempo para o dompinio da profundidade
Propriedades radioativas - As rochas apresentam maior ou menor radioatividade de acordo com a quantidade de minerais raidoativos que elas contêm. Dentre as rochas sedimentares, as rochas radioativas são os argilitos e /ou folhelhos devido às suas habilidades de reter íons metálicos, entre eles Urânio, Tório e o Potássio40.
Capítulo 2 - Perfilagem de poços
A avaliaao de formação é feita para determinar se uma locação promissora é realmente um poço co hidrocarbonetos e pode ser dividida em duas etapas: 
1 - Avaliação exploratória realizada: durante a execução de perfuração e após a perfuração, mas antes de ser revestido ou completado. 
2 - Avaliação exploratória ou de produção: após o poço ter sido considerado de interesse pela avaliação exploratória e ter sido revestido
Perfilagem de poços é feita com objetivo de determinar a profundidade e as propriedades da rocha-reservatório e dos fluidos que saturam seus poros, permitindo obter parâmetros petrofísicos que serão utilizados nos modelos geológicos e de fluxo.
Como a maioria dos métodos geofísicos é incapaz de distinguir os componentes sólidos entre eles, para egeito de estudo, as rochas sedimentares são divididas em duas partes: matriz, que engloba todo o material sólido e poro que constitui todo o espaço vazio que pode ser preenchido pos fluidos. As principais propriedades investigfadas são eletréticas, radioativas e acústicas. 
Capítulo 3-Métodos potenciais: magnetometria e gravimetria, métodos elétricos
Métodos potenciais são aqueles que utilizam os campos naturais da Terra, não necessitando de uma fonte artificial de energia.
Magnetometria - Investiga a Geologia de uma determinada área registrando as variações do campo magnético da Terra provocadas pela susceotibilidade magnética de corpos rochosos em subsuperfície. É normalmente empregada na prospecção de materiais magnéticos, mas pode ser utilizada com hidrocarbonetos.
Gravimetria - Analisa a intensidade da gravidade e a compara com o modelo teóricos, apresentando diferenças, siginifica que as rochas daquela região apresentam uma gravidade diferente, ou seja, profundidade diferente do resto da superfície.
Capítulo 4 - Métodos sísmicos
Os métodos sísmicos são baseados no registro dos fenômenos ondulatórios de refração e reflexão de ondas acústicas.. Os métodos sismicos são mais utilizados para imagear a geologia de subsuperfície.