Geologia do petroleo

Geologia do petroleo

(Parte 1 de 3)

Geologia do Petróleo w.pgt.com.br

Geologia do Petróleo PGT - Petroleum Geoscience Technology w.pgt.com.br

Geologia do Petróleo w.pgt.com.br

Geologia do Petróleo w.pgt.com.br

Sumário

1. Intodução

2. Petróleo 2.1 Composição do Petróleo 2.2 Origem do Petróleo

2.3 Fatores condicionantes da ocorrência de petróleo em bacias sedimentares

3. Rocha Geradora 3.1 Composição da Matéria Orgânica 3.2 Produção e preservação da matéria orgânica 3.3 Formação do querogênio

4. Geração e Migração do Petróleo 4.1 Conversão do querogênio em petróleo 4.2 Migração primária e secundária

5. Rocha Reservatório 5.1 Porosidade e permeabilidade 5.2 Qualidade do reservatório

6. Trapas 6.1 Trapas e rochas selantes 6.2 Alteração do petróleo na trapa 6.3 Cálculo de reservas e métodos de produção página

Geologia do Petróleo w.pgt.com.br

Geologia do Petróleo w.pgt.com.br

. Introdução

Este trabalho se propõe a sumarizar os principais conceitos relativos à formação de jazidas petrolíferas, do processo de acumulação da matéria orgânica nos sedimentos, passando pela geração e migração do petróleo, até sua acumulação nos trapas. Baseouse na experiência profissional dos autores e no conteúdo dos livros Petroleum Formation and Ocurrence (Tissot & Welte, 1984) e Elements of Petroleum Geology (Selley, 1998) e de algumas das referências neles contidas.

. Petróleo

O petróleo é uma mistura complexa de hidrocarbonetos e quantidades variáveis de nãohidrocarbonetos. Quando ocorre no estado líquido em reservatórios de subsuperfície ou em superfície, é denominado de óleo (ou óleo cru, para diferenciar do óleo refinado). É conhecida como condensado a mistura de hidrocarbonetos que encontra-se no estado gasoso em subsuperfície e torna-se líquida na superfície. Já o termo gás natural se refere à fração do petróleo que ocorre no estado gasoso ou em solução no óleo em reservatórios de subsuperfície.

Outra forma de ocorrência dos hidrocarbonetos são os hidratos de gás, que consistem em cristais de gelo com moléculas de gás (etano, propano e, principalmente, metano). Os hidratos de gás ocorrem em condições bastante específicas de pressão e temperatura, sendo mais comuns em depósitos rasos nas regiões polares ou em águas profundas em vários pontos do planeta.

2.1. Composição do petróleo

O petróleo contém centenas de compostos diferentes. Estudos realizados em amostras de óleo do campo de Ponca City (Oklahoma, EUA) foram identificados cerca de 350 hidrocarbonetos, 200 compostos de enxofre, além de diversos não-hidrocarbonetos. Em termos elementares, o petróleo é composto essencialmente por carbono (80 a 90% em peso), hidrogênio (10 a 15%), enxofre (até 5%), oxigênio (até 4%), nitrogênio (até 2%) e traços de outros elementos (ex: níquel, vanádio, etc). A composição do

Geologia do Petróleo w.pgt.com.br petróleo é geralmente descrita em termos da proporção de hidrocarbonetos saturados, hidrocarbonetos aromáticos e não-hidrocarbonetos.

Os hidrocarbonetos saturados, compostos de C e H unidos por ligações simples, incluem os alcanos normais (parafinas normais ou n-alcanos), os isoalcanos (isoparafinas ou alcanos ramificados) e os cicloalcanos (alcanos cíclicos ou naftenos). Os n-alcanos com menos de 5 átomos de carbono (metano, etano, propano e butano) ocorrem sob a forma de gás em condições normais de pressão e temperatura, enquanto aqueles de 5 a 15 átomos de carbono são líquidos e os com mais de 15 átomos de carbono variam de líquidos viscosos a sólidos. A maior parte dos alcanos normais presentes no petróleo possuem até 40 átomos de carbono. Os isoalcanos estão presentes pricipalmente com compostos de até 10 átomos de carbono, embora ocorram com até 25 átomos. Os cicloalcanos podem apresentar até 6 anéis de carbono, cada qual com 5 ou 6 átomos de carbono. Iso- e cicloalcanos ocorrem principalmente no estado líquido.

Os Hidrocarbonetos aromáticos são compostos que apresentam o anel aromático (benzeno) e ocorrem sempre no estado líquido. Podem apresentar mais de um anel aromático, como os naftalenos (2 anéis) e os fenantrenos (3 anéis). O tolueno, com apenas um núcleo benzênico, é o composto aromático mais comum no petróleo, seguido pelo xileno e o benzeno.

Finalmente, os não-hidrocabonetos são compostos que contém outros elementos, além do carbono e hidrogênio, denominados de heteroátomos. Como os elementos nitrogênio, enxofre e oxigênio são os heteroátomos mais comuns, esses compostos são geralmente conhecidos como NSO. Também é comum a ocorrência de metais (especialmente níquel e vanádio) associados á matéria orgânica em compostos denominados de organometálicos. As resinas e asfaltenos são compostos NSO de alto peso molecular, pouco solúveis em solventes orgânicos. Sua estrutura básica consiste de ‘’camadas’’ de compostos poliaromáticos condensados, empilhadas sob a forma de agregados. A proporção de resinas e, principalmente, de asfaltenos no petróleo é diretamente proporcional a sua viscosidade.

Existem basicamente dois tipos de classificações de óleos. Aquelas propostas por engenheiros baseiam-se na composição e propriedades físico-químicas do óleo (densidade, viscosidade, etc) e são voltadas para as áreas de produção e refino. Já as classificações propostas por geólogos dão ênfase à composição, sendo voltadas para a origem e evolução do petróleo. Dentre as classificações de caráter geológico, uma das mais usadas é a proposta por Tissot & Welte (1978) que divide os óleos em seis tipos: parafínicos, parafínico-naftênicos, naftênicos, aromáticos intermediários, aromático-

Geologia do Petróleo w.pgt.com.br asfálticos e aromático-naftênicos. A composição de cada tipo reflete a origem, o grau de evolução térmica e os processos de alteração a que o petróleo foi submetido. Os óleos também são comumente chamados de leves ou pesados quando suas dendidades são, respectivamente, menores ou maiores do que a de água.

Os gases naturais, por sua vez, são classificados como gás seco ou úmido. O gás seco é composto essencialmente por metano, enquanto no gás úmido estão presentes também etano, propano e butano em proporções variáveis. Além dos hidrocarbonetos, outros compostos gasosos podem estar associados, como o dióxido de carbono (CO2), gás sulfídrico (H2S), e mais raramente, Hélio (He) e hidrogênio (H). O gás não-associado é aquele que ocorre sozinho no reservatório, e o gás associado ocorre junto com o o óleo.

2.2. Origem do petróleo

As primeiras teorias que procuraram explicar a ocorrência do petróleo postulavam uma origem inorgânica, a partir de reações que ocorreriam no manto.

Ainda hoje existem autores que advogam uma origem inorgânica para o petróleo, seja a partir da polimerização do metano proveniente do manto e migrado através de falhas, ou a partir de reações equivalentes às empregadas na síntese de Fischer-Tropsch, e que encontrariam condições favoráveis à sua ocorrência nas zonas de subducção.

Diversos fatos, no entanto, favorecem uma origem orgânica para a maior parte dos hidrocarbonetos encontrados próximos a superfície da Terra, em espacial para aqueles com dois ou mais átomos de carbono. Em primeiro lugar, quase todo o petróleo é encontrado em rochas reservatório de bacias sedimentares. As ocorrências de petróleo em rochas do embasamento, estão quase todas associadas à rochas sedimentares adjacentes. A presença e a quantidade de hidrocarbonetos em exalações provenientes de vulcões ou de falhas profundas durante terremotos é menos frequente e muito menor do que o esperado caso os mesmos tivessem uma origem mantélica. Outrossim, existem também evidências químicas da origem orgânica, como a presença no petróleo de compostos cuja estrutura molecular é mesma de substâncias encontradas nos seres vivos (ex: os esteranos encontrados no petróleo são o produto da degradação dos esteróides encontrados nas algas).

Em suma, os dados disponíveis atualmente indicam que o petróleo é gerado a partir da transformação da matéria orgânica acumulada nas rochas sedimentares, quando

Geologia do Petróleo w.pgt.com.br submetida às cndições térmicas adequadas. Cabe ressaltar que o metano pode ter origem inorgânica (proveniente do manto) ou orgânica (degradação da matéria orgânica), cada qual com características isotópicas distintas. Traços de hidrocarbonetos de origem inorgânica (?) também são encontrados em meteoritos.

2.3. Fatores condicionantes da ocorrência de petróleo em bacias sedimentares

A formação de uma acumulação de petróleo em uma bacia sedimentar requer a associação de uma série de fatores:

(a) a existência de rochas ricas em matéria orgânica, denominadas de rochas geradoras;

(b) as rochas geradoras devem ser submetidas às condições adequadas (tempo e temperatura) para a geração do petróleo;

(c) a existência de uma rochas com porosidade e permeabilidade necessárias à acumulação e produção do petróleo, denominada de rochas reservatório;

(d) a presença de condições favoráveis à migração do petróleo da rocha geradora até a rocha reservatório;

(e) a existência de uma rocha imperpeável que retenha o petroleo, denominada de rocha selante ou capeadora; e

(f) um arranjo geométrico das rochas reservatório e selante que favoreça a acumulação de um volume significativo de petróleo.

Uma acumulação comercial de petróleo é o resultado de uma associação adequada destes fatores no tempo e no espaço. A ausência de apenas um desses fatores inviabiliza a formação de uma jazida petrolífera.

Geologia do Petróleo w.pgt.com.br

. Rocha Geradora

Uma rocha geradora deve possuir matéria orgânica em quantidade e qualidade adequadas e submetida ao estágio de evolução térmica necessário para degradação do querogênio. É aceito de modo geral, que uma rocha geradora deve conter um mínimo de 0,5 a 1,0% de teor de carbono orgânico total (COT). Os aspectos volumétricos da rocha geradora (espessura e extensão lateral) também não devem ser ignorados, pois uma rocha com quantidade e qualidade da matéria orgânica adequadas pode ser, por exemplo, muito delgada para gerar quantidades comerciais de petróleo.

O termo matéria orgânica se refere ao material presente nas rochas sedimentares, que é derivado da parte orgânica dos seres vivos. A quantidade e qualidade da matéria orgânica presente nas rochas sedimentares refletem uma série de fatores, tais como a natureza da biomassa, o balanço entre produção e preservação de matéria orgânica, e as condições físicas e químicas do paleoambiente deposicional.

3.1. Composição da matéria orgânica

Os organismos são de modo geral constituídos pelos mesmos compostos: lipídios, proteínas, carbohidratos e, nas plantas superiores, lignina. A proporção entre estes compostos, no entanto, difere entre as diversos tipos de organismos.

Os lípidios englobam as gorduras e cêras, cuja funções são de armazenamento de energia e proteção das células, respectivamente. Praticamente insolúveis em água, as gorduras consiste na mistura de vários triglicerídeos, classificados quimicamente como ésteres. Quando hidrolizados, os glicerídeos dão origem a glicerol e ácidos graxos. Já nas cêras, o glicerol é substituído por álcoois complexos, bem como estão presentes n-alcanos com vários átomo de carbono. Além dos lipídios típicos, existem substâncias similares, como alguns pigmentos (ex: clorofila), e os terpenóides e esteróides, que cumprem funções protetoras das células.

(Parte 1 de 3)

Comentários