GEOLOGIA DO PETRÓLEO

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GEOLOGIA DO PETRÓLEO
Eng. Luiz Eduardo Trindade – [email protected]
TRANSFORMAÇÃO
DA MATÉRIA ORGÂNICA
Organismos vivos principalmente
plânctons, plantas e bactérias vão
morrendo e seus restos se depositam
em conjunto com o material carreado
pelos rios, em mares e lagos.
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TRANSFORMAÇÃO
DA MATÉRIA ORGÂNICA
A matéria orgânica contém gorduras,
proteínas e carboidratos.
As gorduras não são facilmente
atacáveis pelas bactérias anaeróbicas.
Algumas áreas em fundos de mares e
lagos são calmas.
Sem renovação, acabam ficando
desprovidas de Oxigênio.
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TRANSFORMAÇÃO
DA MATÉRIA ORGÂNICA
Transformação termoquímica de
matéria orgânica e a geração de
petróleo:
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TRANSFORMAÇÃO
DA MATÉRIA ORGÂNICA
Organismos vivos principalmente
plânctons, plantas e bactérias vão
morrendo e seus restos se
depositando em conjunto com o
material carreado pelos rios, em
mares e lagos.
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TRANSFORMAÇÃO
DA MATÉRIA ORGÂNICA
Lagoa costeira
Zona Anoxica
Zona Anoxica
(preservação)
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TRANSFORMAÇÃO DA
MATÉRIA ORGÂNICA
Os três principais estágios da transformação
da matéria orgânica nos sedimentos são:
-diagênese;
-catagênese;
- metagênese
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TRANSFORMAÇÃO DA
MATÉRIA ORGÂNICA
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TRANSFORMAÇÃO
DA MATÉRIA ORGÂNICA
A diagênese começa em sedimentos
recentemente depositados, onde a atividade
microbiana é um dos principais agentes de
transformação. Alterações químicas ocorrem
a pequenas profundidades. No final desta
fase, a matéria orgânica consiste
principalmente de querogênio. Do ponto de
vista da exploração do petróleo, as rochas
geradoras são consideradas imaturas.
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TRANSFORMAÇÃO
DA MATÉRIA ORGÂNICA
A catagênese resulta do aumento da
temperatura, durante a história de
soterramento dos sedimentos. O aumento
da temperatura do querogênio é
responsável pela geração da maioria dos
hidrocarbonetos. É a principal fase de
formação de óleo e gás úmido. As rochas
geradoras são consideradas maturas
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TRANSFORMAÇÃO
DA MATÉRIA ORGÂNICA
A metagênese é alcançada a grandes
profundidades, onde há destruição dos
hidrocarbonetos líquidos, sendo preservado
apenas o gás seco. As rochas geradoras são
consideradas senis ou supermaturas. Este
estágio começa mais cedo que o
metamorfismo da fase mineral.
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TRANSFORMAÇÃO
DA MATÉRIA ORGÂNICA
Até 65ºC  Diagênese - Atividade
bacteriana que provoca a reorganização
celular e transforma a matéria orgânica
em querogênio. O produto gerado é o
metano bioquímico ou biogênico.
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TRANSFORMAÇÃO
DA MATÉRIA ORGÂNICA
De 65ºC até 165ºC  Catagênese - Quebra
das moléculas de querogênio. O produto
gerado é hidrocarbonetos líquidos e gás.
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TRANSFORMAÇÃO
DA MATÉRIA ORGÂNICA
De 165ºC até 210ºC  Metagênese Quebra das moléculas de
hidrocarbonetos líquidos. O produto
gerado é gás leve.
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TRANSFORMAÇÃO
DA MATÉRIA ORGÂNICA
Ultrapassando 210ºC  Metamorfismo
- Degradação do hidrocarboneto
gerado deixando como remanescente
gás carbônico e algum resíduo de gás
metano.
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SISTEMA PETROLÍFERO
É um sistema físico-químico dinâmico que
gera e concentra petróleo (De Maison &
Huizinga, 1994).
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SISTEMA PETROLÍFERO
Descreve a relação genética entre a
“cozinha de geração” ativa e as
acumulações de óleo e gás associadas
(Magoon & Dow, 1994).
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SISTEMA PETROLÍFERO
Um sistema petrolífero existe quando os
elementos e processos essenciais
ocorrerem (Santos Neto, 2003).
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SISTEMA PETROLÍFERO
Para que se forme uma acumulação
petrolífera são necessários cinco
requisitos básicos:
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SISTEMA PETROLÍFERO
- presença de rochas geradoras;
- presença de rochas-reservatório;
- presença de rochas capeadoras;
- trapas;
- relações temporais adequadas.
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SISTEMA PETROLÍFERO
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REQUISITOS PARA
ACUMULAÇÃO DE PETRÓLEO
Geração
Requeridos: matéria orgânica em
quantidade suficiente, temperatura e
tempo
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REQUISITOS PARA
ACUMULAÇÃO DE PETRÓLEO
Migração
Requeridos: momento adequado e rota
de migração adequada
Migração primária
Migração secundária
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REQUISITOS PARA
ACUMULAÇÃO DE PETRÓLEO
Acumulação
Requeridos: porosidade e
permeabilidade adequadas e selo
Pode ser até a superfície ou
formando outros reservatórios de
petróleo
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SISTEMA PETROLÍFERO
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ROCHAS GERADORAS
São rochas de granulação fina
(folhelhos e calcários), cuja matéria
orgânica, sob condições termoquímicas
adequadas, se transforma em petróleo.
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ROCHAS GERADORAS
Rochas geradoras efetivas: contêm
matéria orgânica (querogênio), em
quantidade e qualidade, e sofreram uma
evolução térmica adequada para
geração/expulsão de quantidades
significativas de petróleo. São
preferencialmente folhelhos, margas e
calcilutitos.
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ROCHA GERADORA
Testemunho de uma rocha geradora de petróleo da Formação Candeias (folhelho
rico em matéria orgânica), Bacia do Recôncavo.
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ROCHA GERADORA
Figura 9 – Rocha potencialmente geradora de petróleo observada ao
microscópio (folhelho). Fonte: Adans, 1984.
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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.
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ROCHA GERADORA
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.
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ROCHA GERADORA
Deve ser lembrado que apenas uma
pequena parte da matéria orgânica da
rocha geradora transforma-se em petróleo
(2 a 5%).
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ROCHA GERADORA
Outro dado interessante é que, do
petróleo acumulado nos reservatórios
geológicos, o homem só pode aproveitar
20 a 30%, sendo que, em alguns casos, a
recuperação é inferior a 10%.
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ROCHA RESERVATÓRIO
São rochas capazes de conter e
transmitir fluidos que, estando
numa situação geológica adequada
(fazendo parte da trapa e capeadas
adequadamente) permitem que o
petróleo seja acumulado e possa
ser produzido comercialmente.
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ROCHA RESERVATÓRIO
Arenitos – São as mais frequentes
rochas reservatório encontrada em
todo mundo, podem atingir varias
centenas de metros de espessura, e
podem apresentar grande
continuidade lateral e sua
porosidade pode ser intergranular ou
por fraturas.
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ROCHA RESERVATÓRIO
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ROCHA RESERVATÓRIO
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ROCHA RESERVATÓRIO
Calcário – São rochas sedimentares
geradas a partir da acumulação de
organismos (fragmentos de conchas)
associada a precipitação de
carbonatos e sua porosidade é quase
sempre secundária devido a
processos de dissolução e
fraturamento.
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ROCHA RESERVATÓRIO
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ROCHA RESERVATÓRIO
PROPRIEDADES
POROSIDADE
É uma das mais importantes
propriedades das rochas
reservatório, já que ela mede a
capacidade de armazenamento de
fluidos (água, óleo e gás)
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ROCHA RESERVATÓRIO
PROPRIEDADES
POROSIDADE ABSOLUTA
É a percentagem de vazios (espaços
porosos) das rochas, podendo ser
medido através da relação entre o
volume de vazios e o volume total da
rocha.
Vv
Vt
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ROCHA RESERVATÓRIO
PROPRIEDADES
POROSIDADE EFETIVA
É a relação entre os espaços vazio
interconectados de uma rocha e o
volume total da mesma
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ROCHA RESERVATÓRIO
PROPRIEDADES
POROSIDADE EFETIVA
Do ponto de vista da geologia do
petróleo esta propriedade é a que se
deseja quantificar pois representa o
espaço ocupado por fluidos que
podem ser deslocados.
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ROCHA RESERVATÓRIO
PROPRIEDADES
POROS INTERCONECTADOS
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POROS ISOLADOS
ROCHA RESERVATÓRIO
PROPRIEDADES
POROSIDADE PRIMÁRIA
É aquela que se desenvolveu durante a
deposição dos sedimentos. Ex.
porosidade intergranular do arenito
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ROCHA RESERVATÓRIO
PROPRIEDADES
POROSIDADE SECUNDÁRIA
É aquela resultante de alguns
processos geológicos que ocorreram
após a formação da rocha sedimentar
(diagenese). Ex. Fraturas em arenitos e
folhelhos, cavidades devido a dissolução
do calcário.
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ROCHA RESERVATÓRIO
A classificação das rochas-reservatório
quanto à porosidade, pode ser
visualizada na tabela:
Porosidade (%)
Fechada
Regular
Boa
Excelente
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0-9
9 - 15
15 - 20
20 - 25
ROCHA RESERVATÓRIO
PROPRIEDADES
COMPRESSIBILIDADE
Esta ligada a profundidade em que a
rocha se encontra
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ROCHA RESERVATÓRIO
POROSIDADE x COMPRESSIBILIDADE
(Krumbein & Sloss, 1951)
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ROCHA RESERVATÓRIO
PROPRIEDADES
SATURAÇÃO DE FLUIDO
É a fração do volume de poros
ocupado pelo fluido (água, óleo e gás)
Sf
Vf
Vp
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ROCHA RESERVATÓRIO
SATURAÇÃO DE FLUIDO
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ROCHA RESERVATÓRIO
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ROCHA RESERVATÓRIO
PROPRIEDADES
PERMEABILIDADE
É a capacidade de uma rocha
permitir fluxo de fluido
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ROCHA RESERVATÓRIO
Tabela 5 – Classificação das rochas
reservatório quanto à permeabilidade.
Permeabilidade (mD)
Baixa
Menor que 1
Regular
1 – 10
Boa
10 – 100
Muito boa
100 – 1000
Excelente
Maior que 1000
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ROCHA RESERVATÓRIO
Normalmente, a permeabilidade
encontrada nos reservatórios varia entre 5 e
1000 mD. Verifica-se, na figura a seguir, que
rochas com a mesma porosidade podem ter
permeabilidades bastante diferentes.
Uma rocha pode ser muito porosa, porém
não permeável, como é o caso dos folhelhos.
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ROCHA RESERVATÓRIO
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ROCHA RESERVATÓRIO
PROPRIEDADES
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ROCHA RESERVATÓRIO
PROPRIEDADES
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ROCHA RESERVATÓRIO
PROPRIEDADES
CAPILARIDADE
Fenômeno que ocorre no interior de
um meio poroso, quando neste
possui dois líquidos imiscíveis,
criando uma superfície de separação
entre eles
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ROCHA RESERVATÓRIO
CAPILARIDADE
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ROCHA RESERVATÓRIO
PROPRIEDADES
MOLHABILIDADE
É o equilíbrio de forças na interface
óleo, água e rocha.
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ROCHA RESERVATÓRIO
MOLHABILIDADE
Óleo
Água
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Sólido
GEOLOGIA DO PETRÓLEO
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ROCHA RESERVATÓRIO
FATORES QUE AFETAM A QUALIDADE
DO RESERVATÓRIO
Forma dos grãos: arredondamento e
esfericidade. Quanto mais arredondados
e esféricos forem os grãos, maior será a
porosidade e mais livres as gargantas
entre os poros, e conseqüentemente
maior a permeabilidade
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ROCHA RESERVATÓRIO
FATORES QUE AFETAM A QUALIDADE
DO RESERVATÓRIO
Tamanho dos grãos: quanto maiores
forem os grãos, maiores serão as
gargantas entre os poros, com maior
permeabilidade.
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ROCHA RESERVATÓRIO
FATORES QUE AFETAM A QUALIDADE
DO RESERVATÓRIO
Seleção: em uma rocha mal
selecionada, os grãos menores ocuparão
os espaços porosos existentes entre os
grãos maiores, diminuindo a porosidade e
a permeabilidade. Rochas bem
selecionadas são mais porosas e
permeáveis.
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ROCHA RESERVATÓRIO
FATORES QUE AFETAM A QUALIDADE
DO RESERVATÓRIO
Fábrica: uma rocha mais compactada,
com empacotamento entre grãos mais
apertado, tem porosidade e
permeabilidade menores. Grãos
orientados tendem a diminuir a
porosidade, e a tornar a permeabilidade
anisotrópica.
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ROCHA RESERVATÓRIO
FATORES QUE AFETAM A QUALIDADE
DO RESERVATÓRIO
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ROCHA RESERVATÓRIO
FATORES QUE AFETAM A QUALIDADE
DO RESERVATÓRIO
Diagênese: A cimentação ocupa os
espaços porosos, diminuindo porosidade
e permeabilidade. A dissolução tanto de
grãos como de cimento tem efeito
justamente contrário.
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ROCHA RESERVATÓRIO
FATORES QUE AFETAM A QUALIDADE
DO RESERVATÓRIO
A continuidade lateral e vertical é
essencial para que a rocha-reservatório
alcance volumes capazes de conter
quantidades economicamente
significantes de petróleo.
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ROCHA RESERVATÓRIO
FATORES QUE AFETAM A QUALIDADE
DO RESERVATÓRIO
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ROCHAS CAPEADORAS
As rochas capeadoras ou selantes são
aquelas que retém os hidrocarbonetos
na rocha reservatório.
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ROCHAS CAPEADORAS
Uma boa rocha capeadora deve ser
mais ou menos plástica (folhelho), pois as
rochas mais rígidas são mais fraturáveis
(arenito) , deixando escapar o petróleo. Os
calcários, quando puros, são muito
quebradiços e, portanto, inadequados
como rochas capeadoras
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ROCHAS CAPEADORAS
Figura 16 - Seção esquemática de uma acumulação de petróleo, numa trapa estrutural. Fonte: Ferreira,
1989.
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ROCHAS CAPEADORAS
Nenhum material é completamente
impermeável. O capeamento,
freqüentemente, é imperfeito, o que
acarreta a presença de exsudações na
superfície.
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ROCHAS CAPEADORAS
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ROCHAS CAPEADORAS
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ROCHAS CAPEADORAS
Na figura abaixo temos um resumo das
relações entre o tipo de rocha e sua
função numa acumulação de petróleo.
FOLHELHOS
GERADORES E SELANTES *
ARENITOS
RESERVATÓRIOS
CALCÁRIOS
RESERVATÓRIOS
GERADORES E SELANTES *
EVAPORITOS
SELANTES
* RESERVATÓRIO QUANDO FRATURADOS
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TRAPAS ou ARMADILHAS
São situações estruturais ou
estratigráficas que propiciam condições
para a existência de acumulações
petrolíferas.
De um modo geral, as trapas podem ser
classificadas, em três tipos principais:
estruturais, estratigráficas e combinadas.
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TRAPAS ou ARMADILHAS
TRAPAS ESTRUTURAIS
São trapas formadas por alguma
deformação local, como resultado de
falhamentos e de dobramentos, sendo
as mais evidentes nos mapeamentos
geológicos de superfície e as mais
rapidamente localizadas em
subsuperfície.
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TRAPAS ou ARMADILHAS
TRAPAS ESTRUTURAIS
Pode-se identificar uma trapa
estrutural por geologia de superfície,
perfurações estruturais, geologia de
subsuperfície, por métodos geofísicos
ou por combinação destes métodos.
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TRAPAS ou ARMADILHAS
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TRAPAS ou ARMADILHAS
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TRAPAS ou ARMADILHAS
TRAPAS ESTRATIGRÁFICAS
São as trapas formadas por alguma
variação na estratigrafia, na litologia ou
em ambas. Podem ser primárias ou
secundárias.
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TRAPAS ou ARMADILHAS
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TRAPAS ou ARMADILHAS
TRAPAS ESTRATIGRÁFICAS
PRIMÁRIAS
São produtos diretos do ambiente de
sedimentação. São também
denominadas trapas deposicionais.
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TRAPAS ESTRATIGRÁFICAS
PRIMÁRIAS
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TRAPAS ou ARMADILHAS
TRAPAS ESTRATIGRÁFICAS
SECUNDÁRIAS
São as que desenvolveram-se após a
deposição e diagênese da rocha
reservatório. Estas trapas estão
freqüentemente associadas a
discordâncias.
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TRAPAS ESTRATIGRÁFICAS
SECUNDÁRIAS
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TRAPAS ou ARMADILHAS
TRAPAS COMBINADAS
São as trapas formadas pela
combinação de fatores estruturais e
estratigráficos em proporção
aproximadamente igual.
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TRAPAS ou ARMADILHAS
TRAPAS COMBINADAS
Trapas combinadas típicas são
formadas quando uma falha corta um
arenito próximo à sua mudança de fácies
para folhelho ou quando este mesmo
arenito é dobrado.
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TRAPAS COMBINADAS
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TRAPAS COMBINADAS
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RELAÇÕES TEMPORAIS
Uma acumulação comercial de petróleo
só ocorre após uma seqüência
predeterminada de eventos.
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RELAÇÕES TEMPORAIS
Se uma trapa se formar após a migração
do petróleo, ela será seca.
Conseqüentemente, uma trapa formada
muito tarde na história de uma bacia não
é atrativa do ponto de vista exploratório.
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RELAÇÕES TEMPORAIS
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MIGRAÇÃO DO PETRÓLEO
A saída dos hidrocarbonetos a partir do
querogênio e o seu transporte dentro de
uma rocha geradora constitui o
mecanismo denominado de migração
primária.
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MIGRAÇÃO DO PETRÓLEO
O movimento do petróleo, depois da
sua expulsão da rocha geradora,
através de fraturas, falhas,
discordâncias e das rochas
permeáveis, constitui a migração
secundária
Eng. Luiz Eduardo Trindade – [email protected]
MIGRAÇÃO DO PETRÓLEO
ATÉ CENTENAS DE QUILÔMETROS
ACUMULAÇÃO
MIGRAÇ
ÃO NO
DUTO ("
CARR IER
BE
+
+
D")
+
+
+ +
GERAÇÃO
+
+
+
+ +
"COZINHA"
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+
+
MIGRAÇÃO PRIMÁRIA DO
PETRÓLEO
A geração de hidrocarbonetos, a partir da
atuação da temperatura sobre o
querogênio, aumenta continuamente o
volume de querogênio, com a criação de
centros de alta pressão dentro das rochas
geradoras.
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MIGRAÇÃO PRIMÁRIA DO
PETRÓLEO
Aumento de pressão, microfraturas,
subseqüente liberação de pressão,
expansão dos fluidos e, finalmente,
transporte, são processos descontínuos
que devem se repetir muitas vezes nas
rochas geradoras, a fim de produzir a
movimentação de uma quantidade
significativa de óleo ou gás.
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MIGRAÇÃO SECUNDÁRIA
DO PETRÓLEO
É controlada por quatro parâmetros:
flutuação de óleo e gás na água que
satura os poros das rocha, diferencial de
pressão, diferencial de concentração e
fluxo hidrodinâmico.
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MIGRAÇÃO SECUNDÁRIA
DO PETRÓLEO
Enquanto os fluidos aquosos nos poros
das rochas em subsuperfície estiverem
estacionários, a única força condutora
para a migração secundária é a flutuação.
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MIGRAÇÃO SECUNDÁRIA
DO PETRÓLEO
A pressão capilar é a força que faz com
que as gotas de petróleo e as bolhas de
gás preencham os espaços porosos da
rocha. Sempre que as pressões capilares
são muito altas ou os poros das rochas
são muito reduzidos, o óleo em migração
é trapeado.
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MIGRAÇÃO SECUNDÁRIA
DO PETRÓLEO
O estágio final da formação de
acumulações de petróleo é a
concentração (segregação) nas porções
mais elevadas disponíveis na trapa.
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MIGRAÇÃO SECUNDÁRIA
DO PETRÓLEO
A rocha capeadora ou barreira de
permeabilidade é que paralisa a
movimentação do petróleo, em virtude de
um decréscimo geral no diâmetro dos
poros, exercendo, por isso, pressões
capilares maiores que as forças
condutoras.
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FIM
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