universidade federal rural do rio de janeiro instituto de - R1

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE AGRONOMIA
DEPARTAMENTO DE GEOCIÊNCIAS
CURSO DE GEOLOGIA
Análise Microfaciológica do potencial petrolífero dos recursos não
convencionais (Shale Gas) dos Folhelhos da Fm. Ponta Grossa (Bacia do
Paraná) PR, Brasil
Guilherme Brugger Lemos
Ma. Maria Fernanda Barroso Maia
Dezembro de 2015
AGRADECIMENTOS
A minha família, por sempre estar ao meu lado, me apoiando e ajudando de todas as formas
possíveis para que eu pudesse chegar a este ponto.
A minha orientadora, Maria Fernanda Maia pelos ensinamentos e principalmente pela
amizade.
Ao professor Thiago Carelli e ao LAGESED pela ajuda e disponibilidade fornecida durante a
parte final do trabalho.
Ao Programa de Pós Graduação em Análises de Bacias e Faixas Móveis da UERJ por ter
cedido as amostras para as análises feitas nesta monografia.
A todos os docentes do Departamento de Geologia da UFRRJ, por de alguma forma terem
somado a minha formação como Geólogo.
A todos meus amigos da família rural, que me apoiaram, ajudaram, brigaram e festejaram
comigo. Sem vocês esses últimos anos não teriam sido maravilhosos.
Aos meus grandes amigos da República Agrogeo e aos meus amigos do Time Arrepio.
Por último, mas não menos importante, ao Goku por ter salvo a Terra, inúmeras vezes.
i
Sumário
CAPÍTULO I – Introdução ................................................................................................................................... 1
I.1- Apresentação .......................................................................................................................................... 1
I.2- Objetivo ..................................................................................................................................................2
I.3- Localização .............................................................................................................................................. 2
I.4- Materiais e Métodos ............................................................................................................................... 3
I.4.1- Levantamento bibliográfico ............................................................................................................. 3
I.4.2- Estudos petrográficos ....................................................................................................................... 4
CAPÍTULO II - REVISÃO TEMÁTICA ..................................................................................................................... 5
II.1- Folhelhos ................................................................................................................................................ 5
II.2- Shale gas................................................................................................................................................. 5
II.3- Petrografia de Folhelhos ........................................................................................................................ 7
CAPÍTULO III – GEOLOGIA REGIONAL .............................................................................................................. 10
III.1- Aspectos Gerais da Bacia do Paraná ................................................................................................... 10
III.2- Estratigrafia ......................................................................................................................................... 13
III.2.1- Formação Ponta Grossa ............................................................................................................... 15
III.3- Evolução Térmica ................................................................................................................................ 16
CAPÍTULO IV – RESULTADOS ........................................................................................................................... 18
IV.1 - CLASSIFICAÇÃO DAS AMOSTRAS ........................................................................................................ 18
IV.2 – DADOS PETROGRÁFICOS ................................................................................................................... 20
IV.2.1 - POÇO PALEOSUL 02-RV-MS............................................................................................................ 21
LÂMINA MS-13,15m ................................................................................................................................ 21
LÂMINA MS-13,30m ................................................................................................................................ 22
LÂMINA MS-13,95m ................................................................................................................................ 22
LÂMINA MS-15,30m ................................................................................................................................ 23
LÂMINA MS-16,00m ................................................................................................................................ 23
LÂMINA MS-22,75m ................................................................................................................................ 24
LÂMINA MS-33,90m ................................................................................................................................ 25
IV.2.2 - POÇO PALEOSUL 03-JA-PR .............................................................................................................. 26
LÂMINA PR-30,50m ................................................................................................................................. 26
LÂMINA PR-35,90m ................................................................................................................................. 26
LÂMINA PR-42,60m ................................................................................................................................. 27
LÂMINA PR-56,83m ................................................................................................................................. 28
LÂMINA PR-80,84m ................................................................................................................................. 29
LÂMINA PR-101,46m ............................................................................................................................... 30
LÂMINA PR-101,55m ............................................................................................................................... 31
LÂMINA PR-108,19m ............................................................................................................................... 31
ii
LÂMINA PR-120,10m ............................................................................................................................... 32
IV.4 - SÍNTESE DAS MICROFÁCIES ................................................................................................................ 33
CAPÍTULO V– DISCUSSÕES E CONCLUSÕES ..................................................................................................... 35
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................................................................ 39
iii
Lista de Figuras
Figura 1 - Localização dos poços estudados.................................................................................. 3
Figura 2 - Diagrama generalizado, mostrando a área de ocorrência de acumulação de gás de forma
convencional, em trapas estruturais e estratigráficas e de forma não convencionais em folhelho.
Fonte: Modificado de Pollastro, 2003. ............................................................................................. 6
Figura 3 - Extração de gás por meio do Fraturamento Hidráulico. Fonte: Adaptado de Energy API,
2010................................................................................................................................................ 7
Figura 4 - Esquema típico de formação rochosa e seus espaços internos. Fonte: Rosa, 2006. ..... 9
Figura 5 - Seção Geológica Esquemática da Bacia do Paraná. Fonte PETROBRAS. .................. 11
Figura 6 - Mapa geológico simplificado da Bacia do Paraná, com a divisão do registro sedimentar
da Bacia do Paraná em seis superseqüências e indicação dos principais elementos estruturais da
Bacia. Modificado de Milani et al. (1998). ...................................................................................... 12
Figura 7 - Comparação entre as colunas estratigráficas de Zálan et al. (1990) e Milani (1997)
(adaptado de Quintas et al., 1999). ............................................................................................... 14
Figura 8 - Gráfico referente à classificação nomenclatural. Observar o campo de classificação das
amostras, segundo Picard (1971). ................................................................................................ 19
Figura 9 - Correlação entre COT e grau de bioturbação, modificado de Gama (2009). ................ 37
Figura 10 - Correlação entre COT e Bioturbação, modificado de Dias (2006) .............................. 38
iv
Lista de Fotos
Foto 1 - Fotomicrografias mostrando: A) nível síltico bem orientado, apresentando intercalações
de siltito médio a grosso, com finas faixas de siltito muito fino e ocorrência do icnogênero planolites
isp (LT, NX,10X); B) Camada de siltito truncada pela matriz lamosa, provavelmente por processos
biogênicos (LT, NX, 2,5X). ............................................................................................................ 21
Foto 2 - Fotomicrografias mostrando: A) Nível síltico intercalado a argila, com possível estrutura de
sobrecarga (LT, NX, 5X); B) Presença de matriz argilosa homogênea (LT, NX, 5X). .................... 22
Foto 3 - Fotomicrografia mostrando: A) Presença do icnogênero helminthopsis isp, indicado por
setas amarelas (LT, NX, 5X); B) Superfície erosional muito bem marcada no contato entre as camas
argilosa e síltica (LT, NX, 5X)........................................................................................................ 23
Foto 4 - Fotomicrografia mostrando: A) Intercalação entre nível síltico e argiloso, presença de
massa de argila sobre o arcabouço, indicado por seta amarela (LT, NX, 5X); B) Seta amarela
indicando ocorrência do icnogênero planolites isp (LT, NX, 5X). ................................................... 24
Foto 5 - Fotomicrografia mostrando: A) Visão geral da lâmina, sendo destacado presença de
icnogêneros planolites isp, pelo entorno amarelo. A seta amarela indica o icnogênero zoophycos
isp, gerando truncamento entre as camadas. Além disso, a superfície erosional encontra-se definida
pela linha tracejada em vermelho (LT, NX, 1,25X); B) Destaque ao icnogênero planolites isp (LT,
NX, 5X). ........................................................................................................................................ 24
Foto 6 - Fotomicrografia mostrando: A) Presença de icnogênero terebelina isp indicado por seta
(LT, NX, 5X); B) Presença de matriz lamítica em meio ao arcabouço (LT, NX, 5X). ..................... 25
Foto 7 - Fotomicrografia mostrando: A) Material argiloso de coloração escura, paralelo as foliações
(LT, NX, 5X). ................................................................................................................................. 26
Foto 8 - Fotomicrografia mostrando: A) Contato entre camada síltica com camada argilosa,
apresentando superfície erosional destacada por linha tracejada (LT, NX, 5X); B) Presença de
fitoclastos destacados por setas amarela. (LT, NX, 20X). ............................................................. 27
Foto 9 - Fotomicrografia apresentando: A) Níveis sílticos (mais claros) e argilosos (mais escuros)
intercalando-se (LT, NX, 5X).; B) Microtrama caótica característica da rocha e presença do
icnogênero terebelina isp destacado por seta amarela (LT, NX, 5X); C) Piritas framboidais de
v
possível origem biogênica destacadas por setas amarelas (LT, NX, 20X); D) Lente síltica com cerca
de 1,5mm, dentro de uma matriz argilosa, tendo sua forma frisada por linha tracejada de cor
vermelha (LT, NX, 5X). ................................................................................................................. 28
Foto 10 - Fotomicroscopia mostrando: A) Truncamento de camada síltica por atividade biogênica,
indica pela seta amarela (LT, NX, 5X); B) Matriz pouco orientada com presença de massas de argila
(LT, NX, 5X). ................................................................................................................................. 29
Foto 11 - Fotomicrografia mostrando: A) Matriz argilosa com grandes quantidades de siltes
dispersos (LT, NX, 5X); B) Estrutura caótica, de granulometria silte, de possível origem biogênica.
Setas indicam cavidades preenchidas (LT, NX, 5X)...................................................................... 29
Foto 12 - Fotomicrografia mostrando: A) Truncamento gerado através do icnogênero zoophycos isp
destacado por contorno vermelho tracejado (LT, NX, 5X); B) Presença dos icnogêneros
helminthopsis isp, indicado por setas amarelas (LT, NX, 5X); C) Massa de argila disposta sobre
arcabouço, indicação feita por seta de cor amarela (LT, NX, 10X). ............................................... 30
Foto 13 - Fotomicrografia mostrando: A) Microtrama caótica caracteristica da lamina (LT, NX, 20X);
B) Presença do icnogênero helminthopsis, destacado por setas. ................................................. 31
Foto 14 - Fotomicrografia mostrando seção bioturbada, com misturas faciológica (LT, NX, 5X). . 32
Foto 15 - Fotomicrografia mostrando: A) Grãos de areia muito fina, indicados por setas, dispersos
em matriz argilosa (LT, NX, 5X); B) Contato entre porção síltica e nível argiloso (LT, NX, 5X). .... 32
Foto 16 - Fotomicrografia mostrando: Microfácies M3 - A) Presença de icnogênero terebelina isp
indicado por seta (LT, NX, 5X); B) Presença de matriz lamítica em meio ao arcabouço (LT, NX, 5X)
..................................................................................................................................................... 36
vi
Lista de Tabelas
Tabela 1 - Analise granulométrica do poço PALEOSUL 02-RV-MS. ............................................. 18
Tabela 2 - Analise granulométrica do poço PALEOSUL 03-JA-PR. .............................................. 18
Tabela 3 - Análise composicional referente ao poço PALEOSUL 02-RV-MS................................ 19
Tabela 4 - Análise composicional referente ao poço PALEOSUL 03-JA-PR. ................................ 20
Tabela 5 - Síntese das microfácies sedimentares descritas no poço 02-RV-MS. ......................... 33
Tabela 6 - Síntese das microfácies sedimentares descritas no poço 03-JA-PR. ........................... 34
vii
Resumo
Este trabalho apresenta a caracterização de microfácies sedimentares das amostra dos
poços PALEOSUL 02-RV-MS e PALEOSUL 03-JA-PR localizados na Bacia do Paraná, na
sequência Devoniana Inferior.
Os dados obtidos para análises, foram gerados através de petrografia das rochas
microclásticas. A caracterização das microfácies apresentadas foram feitas por meio de: definições
granulométricas, mineralogia, microtextura, microtrama, microestruturas (físicas e biogênicas),
microfóssies, conteúdo orgânico particulado, cor e variação estratal. Como resultado foram obtidas
8 microfácies sedimentares. Por meio da correlação das microfácies e dados de Carbono Orgânico
Total, foi possível estabelecer características petrofísicas para determinação de parâmetros de
estudos de shale gas.
viii
CAPÍTULO I – Introdução
I.1- Apresentação
Atualmente a exploração mundial de hidrocarbonetos concentra-se na prospecção de
sistemas petrolíferos convencionais. Este tipo de jazida envolve as ocorrências de hidrocarbonetos
gerados, a partir da maturação dos sedimentos ricos em matéria orgânica, em função da história de
soterramento das bacias sedimentares. Esta construção teórica de geração convencional está muito
bem estabelecidos para as bacias marginais brasileiras. Por outro lado, nas bacias intracontinentais
que abrangem cerca de 30% do território nacional, nem sempre este modelo pode ser aplicado para
formação de óleo e gás. Nestas bacias, são comuns os casos onde ocorrem modelos de geração
não convencionais, tais como: maturação térmica da matéria orgânica devido a intrusões ígneas,
ou em outros casos, hidrocarbonetos gerados a partir de shale gas (folhelho gaseífero) e de shale
oil (folhelho pirobetuminoso).
Os modelos não convencionais de hidrocarbonetos de shale gas e shale oil, estão entre as
novas fronteiras exploratórias do mundo contemporâneo. Os folhelhos são as rochas sedimentares
mais abundantes na natureza e estão presente em praticamente todas as bacias do mundo (Sayers,
1994). Eles representam aproximadamente dois terços do volume de rochas sedimentares do
registro geológico (Potter et al, 2005). Apesar de seu grande potencial de geração principalmente
de gás, algumas problemáticas de âmbito ambiental, são encontradas quando tratamos de sua
exploração nos dias atuais, como por exemplo contaminação do lençol freático.
Tradicionalmente conhecido por sua capacidade de ser uma rocha geradora ou selante,
dentro de sistemas petrolíferos convencionais, os folhelhos ganharam nova importância na
pesquisa de jazidas, devido a sua capacidade de se portar também como um reservatório de baixa
permeabilidade, tornando-se assim um sistema petrolífero autossuficiente, sendo a rocha fonte,
reservatório e trapa. Essa mudança de paradigma foi fruto principalmente do sucesso da produção,
em escala comercial, de gás armazenado em folhelhos nos Estados Unidos (EUA).
O aumento mundial da demanda energética, e as projeções atuais de sobrevida das
reservas convencionais, fez com que a produção de gás a partir de folhelhos emergisse como uma
possibilidade real de uma nova fonte de energia. No Brasil, a ascensão deste mercado tem atraído
interesse da Indústria do Petróleo para a avaliação do volume de gás não convencional recuperável,
principalmente nas bacias sedimentares paleozoicas do Amazonas, Parecis, Solimões e Paraná.
Nestes locais os principais alvos são folhelhos pretos devonianos (Frasniano), os quais possuem
amplo registro ao longo dessas bacias.
A Bacia do Paraná, uma ampla bacia paleozoica de interior cratônico, revela grande
potencial na geração de gás nas rochas microclásticas da Formação Ponta Grossa (Milani et al.
1990). O reconhecimento sedimentológico destas rochas permite determinar sua qualidade como
1
selantes e/ou geradoras e eventualmente como reservatórios; e, desta forma, estabelecer até um
possível sistema petrolífero Ponta Grossa–Ponta Grossa.
I.2- Objetivo
Tendo em vista nos últimos anos, o aumento da participação do gás natural nas matrizes
energéticas de diversos países, reservatórios não convencionais (shale gas) tornaram-se um novo
atrativo para indústria mundial de petróleo. Haja vista, que as suas reservas são suficientes para
atender à crescente demanda por algumas décadas.
No Brasil, estudos do EIA/ARI (2013) indicaram que as bacias Potiguar, Parnaíba, Parecis,
Recôncavo, Sergipe-Alagoas, São Francisco, Taubaté, e Paraná podem apresentar potencial para
shale gas, porém a quantidade de dados disponível é insuficiente para subsidiar uma avaliação
criteriosa.
Assim sendo, o presente trabalho tem como objetivo, a partir de uma abordagem
sedimentológica, analisar as microfácies dos folhelhos devonianos encontrados na Bacia do Paraná
que ocorrem na Formação Ponta Grossa, especificamente no Membro Jaguariaíva, que representa
um sistema transgressivo de mar alto, de 3ª ordem previamente estudados na literatura (Diniz, 1985;
Bergamaschi, 1999), tendo por finalidade a discussão de processos, paleoambientes e o significado
estratigráfico de microfácies de folhelhos; como subsídio à futura avaliação dessas rochas como
selante e reservatório, sendo desta forma possível sua associação a geração de shale gas.
I.3- Localização
As amostras utilizadas no presente trabalho, foram coletadas através de sondagens feitas
pelo projeto PALEOSUL. Dois poços foram escolhidos para confecção de lâminas delgadas,
visando o desenvolvimento de pesquisa na área de shale gas na presente monografia, um
localizado no município de Jaguariaíva, borda leste do estado do Paraná e o segundo encontra-se
situado na porção norte do estado do Mato Grosso do Sul (figura 1).
2
N
Figura 1 - Localização dos poços estudados.
I.4- Materiais e Métodos
I.4.1- Levantamento bibliográfico
O presente trabalho iniciou-se através de pesquisa bibliográfica, tendo como principal
finalidade a obtenção de conhecimentos sobre a Bacia do Paraná e toda sua estratigrafia, com
ênfase na seção Devoniana, mais especificamente o membro Jaguariaíva. Além disso, foram
estudados trabalhos anteriores, afim de um melhor entendimento sobre as taxas de COT e as
analises petrográficas (micro e macroscópica) das rochas da região já caracterizadas. Por fim,
estudou-se as relações dessas ferramentas para a identificação e caracterização de possíveis
rochas geradoras, reservatórios e selantes de hidrocarbonetos gasosos não convencionais.
3
I.4.2- Estudos petrográficos
As análises petrográficas das rochas, foram desenvolvidas com base nas descrições de 16
lâminas delgadas de rochas microclásticas dos poços Paleosul-02-RV-MS, Paleosul-03-JA-PR,
ambas referente ao Membro Jaguariaíva. Foi utilizado como principal critério de escolha das
amostras o valores de Carbono Orgânico Total (COT) presentes no material argiloso, obtidos
através da análise de trabalhos anteriores.
As lâminas foram desenvolvidas por técnicos do Laboratório Geral de Processamento de
Amostras (LGPA) da UERJ. Estas seções delgadas foram analisadas em: microscópio Zeiss LAB
A1, onde as amostras foram fotografadas por câmera digital; Microscópio Zeiss LAB A2m o qual as
fotografias foram obtidas em software do próprio aparelho. Ambos os microscópio possuíam luz
polarizada e refletida.
A pesquisa feita nas seções delgadas contemplaram principalmente a textura e trama das
rochas, mais particularmente, a proporção (argila:silte:areia), a organização sedimentar da lâmina,
a presença de fósseis e os icnofósseis, as microestruturas e orientação das micas, associado à
composição mineralógica. No presente trabalho foram definidos graus de bioturbação de 0 a 4
segundo a classificação de Olivero (1994).
Para uma melhor quantificação da rocha foi realizado a contagem de 200 pontos em cada
lâmina, para determinação granulométrica e composicional, obtendo-se também uma relação da
percentagem de poros para cada lâmina. Afim de efetuar uma classificação litológica padronizada,
foi utilizado o diagrama de Picard (1971).
4
CAPÍTULO II - REVISÃO TEMÁTICA
II.1- Folhelhos
Os folhelhos são rochas sedimentares formadas por granulometria argila depositada por
decantação em ambientes de baixa energia, constituindo assim camadas com laminações paralelas
gerando rochas muito bem foliadas. Segundo Sayers (1994) são as rochas sedimentares mais
abundantes na natureza. Devido sua granulometria muito fina, folhelhos são muito suscetíveis a
rearranjos mineralógicos, originando alguns minerais autigênicos, isto é, grupo de minerais
formados durante a sedimentação ou na fase de diagênese precoce, podendo então indicar as
condições físico-químicas dos ambientes de sedimentação.
Os folhelhos podem ser depositados em diversos ambientes onde ocorram baixos níveis de
tração e predomine o processo de decantação. Com isso, folhelhos portadores de gás são
depositados em ambientes anóxicos comuns em lagos, mares e oceanos, sendo sua composição
bastante variável e podendo ser controlada pelo tectonismo ou geomorfologia da bacia sedimentar
onde se encontram.
No caso especial dos folhelhos reservatórios de gás, sabe-se que, a rocha a qual representa
hoje o reservatório, foi na verdade a rocha geradora durante o processo de maturação da matéria
orgânica. Além de ser a geradora e o próprio reservatório, também constitui características de
rochas selantes, configurando assim um sistema petrolífero totalmente independente, como definido
por Jarvie et al., (2003).
II.2- Shale gas
O shale gas é o gás natural de origem não convencional e a sua principal diferença ao
modelo clássico de hidrocarbonetos gasosos, encontra-se na forma a qual ocorre a migração do
gás dentro do sistema petrolífero. Habitualmente, os gases fósseis convencionais transportam-se
através de poros ou estruturas para camadas sobrejacentes, por meio do mecanismo de alívio de
pressão, sendo somente paralisada esta condição migratória, quando o gás encontra condições de
impermeabilidade de rochas, que acabam por agir como selos. Contudo, em sistemas não
convencionais, o gás fica aprisionado nas rochas as quais ele foi gerado, formadas a partir de
deposição e posterior transformação da matéria orgânica por processos digenéticos. Estes
folhelhos normalmente possuem condições de impermeabilidade ou de baixa permeabilidade.
Segundo Ayers, (2005) um folhelho gerador típico, que teria um grande potencial para
representar um shale gas, seria um folhelho rico em matéria orgânica e com as seguintes
características:
5
 Coloração escura a preta;
 Baixa porosidade e permeabilidade;
 Carbono Orgânico Total (COT) entre 1-10% (ou mais);
 Comumente bem estratificados;
 Assinatura de raios gama geralmente maior que 140 API;
 Ocorrência de Pirita (lamas anóxicas, onde bactérias anaeróbicas foram ativas);
Os reservatórios de gás em folhelhos, são classificados quanto à sua acumulação como
plays “contínuos” de gás natural, ou seja, acumulações que são difundidas em grandes áreas
geográficas.
As acumulações contínuas diferem das convencionais de hidrocarbonetos em dois aspectos
importantes. Primeiro, eles não ocorrem acima de uma base de água, e segundo, eles geralmente
não são estratificados por densidade dentro do reservatório, conforme mostrado na figura 2.
Figura 2 - Diagrama generalizado, mostrando a área de ocorrência de acumulação de gás de forma
convencional, em trapas estruturais e estratigráficas e de forma não convencionais em folhelho.
Fonte: Modificado de Pollastro, 2003.
O shale gas encontra-se a grandes profundidades e as formações que abrigam seus
depósitos prolongam-se por vários quilômetros de extensão. Assim sendo, o melhor método para
exploração destas camadas, consiste numa técnica onde o furo exploratório, inicialmente vertical,
é desviado para a horizontal quando atinge a camada de interesse, ou seja, permite que um grande
comprimento do furo seja percorrido no estrato que aprisiona o gás. O hidrofraturamento, por sua
vez, consiste na injeção de uma mistura de água, areia e outros produtos químicos sob pressão, de
6
forma que fraturam a rocha, provocando assim um aumento da superfície específica e,
consequentemente a permeabilidade da rocha. Neste processo a areia serve para criar porosidade
e manter os poros abertos para extração do gás contido nas rochas. A figura 3 ilustra todo o
mecanismo do fraturamento hidráulico.
Figura 3 - Extração de gás por meio do Fraturamento Hidráulico. Fonte: Adaptado de Energy API,
2010.
II.3- Petrografia de Folhelhos
O estudo petrográfico de folhelhos consiste na análise de parâmetros físicos observáveis
em seção delgada, tais como: arcabouço, microtrama mineral, definição de microfácies, e
microestruturas.
O estudo do arcabouço, consiste na definição de textura da rocha diagnosticando assim
valores para granulometria da matriz, maturidade dos grãos e forma de contato entre os mesmos.
O estudo de trama mineral mostra como estão dispostos os grãos, para a partir disso poder se
definir orientações preferencias disposta pela organização dos minerais. Já a análise de microfácies
tem por objetivo, agrupar níveis a partir de suas características semelhantes, com o intuito de definir
dados, como: condições deposicionais, melhores intervalos selantes, reservatórios e geradores.
A importância deste estudo para shale gas está relacionada diretamente na proporção das
frações granulométricas existentes na rocha. O gás apresenta um comportamento diferente em
7
fácies com características distintas. Nos arenitos porosos, o gás apresenta-se de forma livre,
enquanto que em níveis mais argilosos é necessário adicionar a fração do gás adsorvido em argilas
e matéria orgânica no volume total da porosidade. A porosidade e permeabilidade são os
parâmetros petrofísicos mais importantes para avaliação de reservatórios de shale gas.
Entende-se por porosidade de uma rocha os espaços vazios (poros) no interior de uma
formação rochosa que permite a absorção de fluidos no seu interior. A porosidade depende da
forma, da arrumação e da variação de tamanho dos grãos, além do grau de cimentação da rocha.
Podendo ser primária, quando da conversão do material sedimentar em rocha, e secundária,
quando resulta de esforços mecânicos ou que visem a alteração de sua estrutura original de poros
(geralmente causada por fraturamento artificial ou movimentos sísmicos geológicos da
subsuperfície terrestre). Naturalmente, essa intercomunicação porosa existe, mas em função do
maior ou menor nível de cimentação de uma formação, esses canais podem ficar isolados ou
interconectados. À razão dada entre o volume de todos os poros existentes em uma rocha e o
volume total dessa rocha, dá-se o nome de porosidade absoluta. À razão dada entre o volume dos
poros interconectados e o volume total da rocha dá-se o nome de porosidade efetiva.
Por permeabilidade entende-se a capacidade de interconexão entre poros, ou também a
capacidade de uma rocha permitir o fluxo de fluidos entre seus poros. Possuir poros, mas não
possuir espaços entre esses poros que os interconectem, fará com que uma rocha não consiga, de
forma natural, exudar os fluidos contidos em seu interior. Quanto menor forem esses espaços,
menos permeabilidade essa rocha terá. Quanto maior for o espaço poroso, maior a permeabilidade
da rocha. Ela pode ser absoluta, quando da existência de somente um tipo de fluido no reservatório,
efetiva, quando da presença de dois ou mais fluidos no interior de uma rocha, sendo a medição da
facilidade com que cada um desses fluidos se move no seu interior. (Thomaz, 2004)
Por mobilidade de um fluido, entende-se a capacidade de um fluido de deslocar-se entre os
canais porosos de uma rocha (Thomaz, 2004). Essa capacidade está relacionada de forma
inversamente proporcional a sua viscosidade, dado que sua medida é resultante da razão entre a
permeabilidade efetiva de um fluido e a sua viscosidade. A figura 4 apresenta um esquema típico
de formação rochosa e seus espaços internos.
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Figura 4 - Esquema típico de formação rochosa e seus espaços internos. Fonte: Rosa, 2006.
Outra informação que pode ser observada no estudo petrográfico, são as microestruturas
preservadas em folhelhos, que trazem consigo informações importantes sobre os processos
sedimentares que atuaram na deposição das mesmas. Uma vez reconhecidos os processos que
geraram as microestruturas, estas servem como uma “assinatura” do ambiente em questão (Faas
& O’Brien, 1991).
O termo estrutura sedimentar reflete uma feição em meso- ou macroescala resultante de
processos físicos, químicos e biológicos, que retratam a forma e compasso da acumulação dos
sedimentos. Quando resulta do fenômeno da estratificação, retratam variações texturais,
composicionais e da petrotrama, refletindo-se na organização interna das camadas (mesoescalas)
ou mesmo entre elas (macroescala). Em se tratando dessas feições na escala de partículas
(microescala), utiliza-se o termo microestrutura.
As microestruturas podem ser classificadas como físicas: micromarca de sobrecarga,
microestruturas de chamas, micromarca lenticular entre outras. E também classificam-se como
microestruturas biogênicas: Planolites isp, Gyrolithes isp, Helminthopsis isp, etc.
9
CAPÍTULO III – GEOLOGIA REGIONAL
III.1- Aspectos Gerais da Bacia do Paraná
As sinéclises brasileiras, são regiões deprimidas da plataforma, geralmente isométricas em
planta, produzidas por lenta subsidência. Para (Milani e Thomaz Filho, 2000), as sequências
cratônicas encontram-se distribuídas em 5 grandes bacias sedimentares: Solimões, Amazonas,
Parnaíba e Paraná no Brasil, e Chaco-Paraná na Argentina, Paraguai e Uruguai.
A Bacia do Paraná é uma ampla região sedimentar do continente sul-americano, possui
aproximadamente 1,5 milhão de quilômetros quadrados, os quais inclui porções territoriais do Brasil
meridional, Paraguai oriental, nordeste da Argentina e norte do Uruguai. A bacia tem uma forma
elipsoidal com eixo maior na direção NNE-SSW, e tem como origem de seu nome o rio Paraná, o
qual corre paralelo ao seu eixo maior, na direção NE-SW, por cerca de 1.500 km.
Os estilos estruturais da bacia são deformações associadas às reativações de antigas falhas
e a intrusões ígneas básicas. Os lineamentos observados estão distribuídos em três direções
preferenciais; as duas principais, NW-SE e NE-SW, são zonas de fraqueza existentes ao menos
desde o evento Brasiliano, que foram reativadas durante a evolução da bacia. As estruturas
triássicas E-W, subordinadas as primeiras, são paralelas a zonas de fratura oceânicas, levando a
conjecturas acerca de sua relação com a separação entre África e América do Sul (Zálan et al.,
1990).
Pereira (1992) e Pereira & Bergamaschi (1996) propuseram a subdivisão da bacia em dois
contextos geológicos distintos. Tal afirmativa é baseada em aspectos estruturais e nas distintas
características sedimentológicas entre afloramentos dos bordas sul e leste (Sub-bacia de
Apucarana) com os encontrados nas bordas nordeste e noroeste (Sub-bacia de Alto Garças).
Os limites atuais da bacia são erosivos ao longo da maior parte do seu perímetro (Milani,
1997), sendo suas bordas limitadas:
(a) a norte, pelo Arco de Goiânia/Alto Parnaíba;
(b) a nordeste, pelo limite erosional entre a zona de Falha Guapiara e o Arco de Goiânia/Alto
Parnaíba;
(c) a leste, pela Faixa Móvel Ribeira, de direção NNE-SSW;
(d) a sul, pela Faixa Dom Feliciano;
(e) a oeste, pelo Arco de Assunção, que representa provavelmente uma resposta flexural da
crosta aos primeiros movimentos orogênicos da margem ocidental da América do Sul, no
Eodevoniano;
(f) a noroeste, pela Faixa Paraguai-Araguaia, originada no Pré-cambriano/Ordoviciano, e
que provavelmente agiu como barreira topográfica para a sedimentação.
10
A Bacia apresenta uma espessura de até 7.000m e seu registro litológico envolve rochas
sedimentares e vulcânicas (Milani et al., 2007) de idades a partir do Ordoviciano e distribuídas em
um intervalo em torno de 385 Ma. Como observado na figura 5
Figura 5 - Seção Geológica Esquemática da Bacia do Paraná. Fonte PETROBRAS.
Durante este intervalo de tempo, a bacia passou por longos períodos de subsidência e
acumulação de sedimentos intercalados com igualmente longos períodos de soerguimento. Estes
eventos originaram discordâncias regionais, que podem representar hiatos de dezenas de milhões
de anos (Soares et al., 1978; Milani et al., 1998). Um mapa simplificado dos diferentes estágios de
deposição limitados por discordâncias (superseqüências), que ocorreram na bacia pode ser
observado na figura 6.
11
Figura 6 - Mapa geológico simplificado da Bacia do Paraná, com a divisão do registro sedimentar
da Bacia do Paraná em seis superseqüências e indicação dos principais elementos estruturais da
Bacia. Modificado de Milani et al. (1998).
12
III.2- Estratigrafia
Milani (1997)
reconheceu no registro estratigráfico da Bacia do Paraná seis
Superseqüências na forma de pacotes rochosos, representando cada um deles intervalos temporais
com algumas dezenas de milhões de anos de duração e limitados por discordância de caráter interregional. Estas superseqüências ficaram definidas como: Rio Ivaí (Ordoviciano-Siluriano), Paraná
(Devoniano), Gondwana I (Carbonífero-Eotriássico), Gondwana II (Meso a Neotriássico),
Gondwana III (Neojurássico-Eocretáceo) e Bauru (Neocretáceo). As três primeiras superseqüências
são representadas por sucessões sedimentares, que definem ciclos transgressivo-regressivos
ligados a oscilações do nível relativo do mar no Paleozoico, enquanto que as demais correspondem
a pacotes de sedimentos continentais com rochas ígneas associadas.
Porém Zalán et al. (1990) já havia proposto a história da Bacia do Paraná em 5 sequências,
as quais definiram como pacotes de rochas limitados por discordâncias de escala bacinal. As três
primeiras (Siluriana, Devoniana e Permo-Carbonífera) equivalem a ciclos transgressivo-regressivos
paleozoicos, sendo as duas sequências mesozoicas (Triássica e Juro-Cretácea) estritamente
continentais.
As colunas estratigráficas oriunda de ambos os trabalhos acima, podem ser observadas na
Figura 7.
Os depósitos do período Devoniano correspondem ao segundo dos referidos ciclos
transgressivo-regressivos em ambas as classificações, as quais divergem quanto às unidades
litoestratigráficas compreendidas neste intervalo. Para Milani (1997), o mesmo está representado
pelo Grupo Paraná, compreendendo as formações Furnas e Ponta Grossa. O grupo aflora nos
estados do Mato Grosso, Goiás e Paraná, não estando ainda bem definidos seus limites em
subsuperfície.
Essa divisão é bastante controversa em relação à idade da Formação Furnas. Esta formação
é atribuída por Zálan et al. (1990) a sequência Siluriana, fazendo parte de sua sequência Devoniana
somente a Formação Ponta Grossa. Uma discordância seria o limite entre esta última e a unidade
sotoposta, sendo a natureza deste contato outro ponto de discussão entre os pesquisadores da
Bacia do Paraná. Isto se deve, principalmente, a escassez de fósseis na Formação Furnas,
predominantemente arenosa.
O limite superior da sequência devoniana (Supersequências Paraná) é definido a partir de
uma discordância erosiva no topo da Formação Ponta Grossa, que se encontra truncado pelos
arenitos da Formação Itararé. Com isso, considera-se que a maior parte dos depósitos Frasnianos
da Bacia do Paraná tenham sido erodidos pelo evento que deu origem a Formação Itararé no
Carbonífero Superior, constituindo um hiato de cerca de 55 Ma. Tal fato explicaria a ausência desta
última inundação devoniana, a qual representa um importante intervalo de acúmulo de matéria
orgânica em todo o mundo, tendo como exemplo principal exemplo; a Bacia do Parnaíba, outra
13
bacia paleozoica brasileira que provavelmente possuía conexão com a Bacia do Paraná durante
este intervalo de tempo (Melo, 1988).
Esp. Máx.
(Metros)
Époc a
SE
Gr. Bauru/Caiuá
1700
SE
Gr. Bauru/Caiuá
Alcalinas
de Lages
Fm. Serra Geral
Fm. Serra Geral
V
V
V
V
450
Fm. Botuc atu
V
Fm. Botuc atu
V
V
V
V
V
V
V
Fm. Santa
Maria
Triássico
Fm. Pirambóia
300
Neo
Fm. Rio do
650
Fm. Teresina
Fm. Irati
850
100
40
30
300
350
Fm. Rio Bonitoi
Gr. Ita ra ré
1500
Eo
Permiano
Zalán et al. (1990)
NW
Fm. Itararé
V
Fm. Pirambóia
V
V
Fm. Rio do
astro
V R
Fm. Teresina
Fm. Irati
V
V
V
Fm. Rio Bonitoi
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
Fm.
Aquiduana
Fm. Itararé
Fm.
Palermo
Tatui
Rastro
V
V
Fm.
Aquiduana
Fm.
Palermo
Tatui
Cambr Ordovic iano
Siluriano
Gr. Pa ra na
660
337
Devoniano
Mississipiano
Pensilvaniano
Milani (1997)
NW
260 Alcalinas
de Ipora
Scytiano
Carbonífero
Cartas Estratigráfic as da Bac ia do Paraná
85
Jurássic o
Cretác eo Terc. Período
Geocro
nologia
V
Fm.
Ponta
Grossa
V
V
V
Fm Furnas
V
Fm.
Ponta
Grossa
V
V
V
V
V
V
V
V
V
Fm. Furnas
Fm Iapo
Fm Vila Ma ria
V
V
V
35
Fm. Vila Maria
V
253
Pré-Cambriano
Fm. Rio Ivaí
V
Fm. Alto Garc as
V
Grup o
Rio Ivai
Basa lto Tres La goas
Embasamento
V
V
V
V
V
Embasamento
V
V
Figura 7 - Comparação entre as colunas estratigráficas de Zálan et al. (1990) e Milani (1997)
(adaptado de Quintas et al., 1999).
14
III.2.1- Formação Ponta Grossa
A Formação Ponta Grossa compreende uma sequência sedimentar de idade EmsianoFrasniano (Lange, 1967; Daemon et al., 1967 apud Popp, 1985) que aflora nos Estados do Paraná,
Goiás e Mato Grosso. Ela compreende um pacote de arenitos transgressivos basais que passam
gradativamente, em direção ao topo, a siltitos e folhelhos cinza escuros a pretos, localmente
carbonosos, com intercalações de arenitos cinza-claros, micáceos. O seu conteúdo fossilífero reúne
icnofósseis, escoleocodontes, moluscos, braquiópodes, trilobitas, equinodermos e quitinozoários,
que desde o trabalho de Clarke (1913) atestam à formação uma origem marinha.
A idade devoniana é atribuída com base no estudo de quitinozoários e palinomorfos, os
quais
permitem
o
zoneamento
bioestratigráfico
da
Formação
Ponta
Grossa
do
Lochkoviano/Praguiano ao Frasniano (Daemon et al., 1967; Grahn, 1997; Grahn et al., 1998; Grahn
et al., 2002).
O clima durante a deposição desses sedimentos é considerado frio. As baixas temperaturas
destas águas de plataforma são explicadas pela alta paleolatitude da área, que estaria
aproximadamente entre 75 e 80ºS (Gerrienne, 1999 apud Azevedo et al., 2002).
A Formação Ponta Grossa, conforme estabelecido por Lange e Petri (1967), encontra-se
dividida em três membros: Jaguariaíva (base), de idade Praguiano- Emsiano, com constituição
síltico-argilosa; Tibagi (idade Emsiano-Eifeliano), com arenito muito fino ou siltito arenoso; e São
Domingos (topo), de idade Eifeliano-Neofameniano, com sedimento síltico argiloso e que tendem a
cores escuras (Dino, 1999; Quadros, 1999 apud Azevedo et al., 2002).
Membro Jaguariaíva foi proposto por Lange & Petri (1967) para designar a parte basal da
Formação Ponta Grossa no Estado do Paraná, ele consiste em um pacote homogêneo de folhelhos
sílticos de coloração cinza média a escura, com muitos fósseis, e frequentemente bioturbados. Sua
espessura varia entre 50 e 100m nas faixas de afloramento, valores que se repetem na maioria dos
poços. Na metade superior, ocorrem folhelhos pretos com teores relativamente altos de matéria
orgânica, constituindo um intervalo potencialmente gerador de hidrocarbonetos na bacia
(Bergamaschi, 1999).
A origem marinha do membro Jaguariaíva é demonstrada pelo seu conteúdo fóssil, sendo
esta unidade depositada em zona marinha nerítica da plataforma (Lange e Petri, 1967). Segundo
Bolzon et al., (2002), o sítio é praticamente todo fossilífero, possuindo importância paleontológica
pela ocorrência de grande diversidade de fósseis de invertebrados devonianos característicos da
fauna Malvinocáfrica, como Cnidária (Conulariida), Brachiopoda, Mollusca (Bivalvia, Gastropoda e
Tentaculitoidea), Trilobita e Echinodermata (Crinoidea), além de microfósseis, vegetais e
abundantes traços fósseis. Em relação a estes grupos de invertebrados, Petri (1948 apud Bolzon et
al., 2002) evidenciou a predominância dos braquiópodes em relação aos demais e a relativa
abundância dos trilobitas e dos moluscos bivalves. O afloramento apresenta característica argilosa
que predomina em subsuperfície.
15
A Formação Ponta grossa apresenta um contexto geral transgressivo, contudo o Membro
Tibagi (Eifeliano) apresenta arenitos relacionados a um evento regressivo progradante num trato de
sistemas de mar alto (Assine, 1996). Estaria situado, entre duas superfícies de inundação máxima
devonianas, uma no Membro Jaguariaíva e outra no Membro São Domingos.
Já o membro São Domingos estaria relacionado a uma unidade de topo, constituída por uma
seção de folhelhos cinza de idade givetiana-frasniana (Lange 1967, Daemon et al. 1967).
III.3- Evolução Térmica
A Bacia do Paraná foi preenchida por rochas sedimentares associadas a vulcanismo e
intrusões básicas, que podem alcançar até 7.000 m de espessura (Milani e Thomaz Filho, 2000).
Apresenta em seu contexto litoestratigráfico a maior manifestação de vulcanismo fissural ocorrida
em região continental, que resultou no empilhamento de até 2.000 m de lavas sobre seus
sedimentos (Milani e Thomaz Filho, 2000), além de intrudir-se por entre os mesmos, sob a forma
de diques e sills.
A composição original e a preservação da matéria orgânica, irão condicionar a sua qualidade
quanto à geração de hidrocarbonetos. Enquanto a matéria orgânica derivada de vegetais superiores
possui uma composição pobre em hidrogênio, além de ser mais submetida à oxidação durante o
transporte, a matéria orgânica que tem origem na própria bacia de sedimentação é constituída de
organismos aquáticos, possuindo uma razão de transformação em hidrocarbonetos muito mais
elevada.
Ocorrências de acumulações de hidrocarbonetos dependem ainda da maturação térmica da
rocha geradora. Durante este processo, as propriedades físicas e químicas da matéria orgânica
sofrem várias mudanças, as quais irão fornecer parâmetros para a determinação de diferentes
níveis de evolução térmica. Este estudo é de vital importância na identificação de rochas geradoras,
devido à íntima relação entre o efeito da temperatura e o processo de geração de hidrocarbonetos.
Os principais métodos usados na análise do grau de maturação são a pirólise “Rock Eval”, a
reflectância da vitrinita e o Índice de Coloração de Esporos (ICE).
As intrusões de sills em rochas sedimentares da Bacia do Paraná têm grande influência
térmica na geração ou degradação de hidrocarbonetos e, principalmente, na migração, conforme
observações de Quadros (1976), Quadros et al. (1980), Araújo et al. (2000), Santos et al. (2003) e
Souza et al. (2003). Segundo Araújo et al. (2000), os sistemas petrolíferos, que têm a influência da
intrusão de sills, são termalmente maturados e são considerados sistemas “atípicos”, caracterizados
pelo sincronismo entre os processos de geração e migração.
Simulações numéricas realizadas por Baudino et al. (2004) indicaram que as rochas
intrusivas, ao afetar uma rocha geradora, levam à geração de uma ampla escala composicional de
16
hidrocarbonetos em volumes não negligenciáveis e que este fenômeno tem uma curta duração na
escala de tempo geológico, cujos efeitos variam grandemente em uma pequena distância. As
medidas de maturidade, realizadas em amostras de poços e de superfície, mostram altos níveis de
maturação nas rochas geradoras em contato com os corpos intrusivos.
O evento magmático gerador das rochas basálticas na Bacia do Paraná, deve ter contribuído
para a destruição de prováveis acumulações, redução da porosidade de rochas reservatórios nas
proximidades das intrusões e na alteração termal da matéria orgânica.
17
CAPÍTULO IV – RESULTADOS
IV.1 - CLASSIFICAÇÃO DAS AMOSTRAS
A partir dos dados obtidos através de análises petrográficas das seções delgadas, foi
possível classificar as amostras dos poços PALEOSUL 02-RV-MS e PALEOSUL 03-JA-PR. Por
meio do método de contagem de 200 pontos. Foram estabelecidas porcentagens granulométricas
para as amostras de ambas as sondagens (tabela 1 e 2), com base nos valores encontrados, as
amostras foram plotadas no diagrama de Picard (1971), constatando assim, que a litologia está
definida principalmente em siltitos argilosos ou argilitos sílticos segundo a classificação de rochas
microclásticas (Figura 8)
Tabela 1 - Analise granulométrica do poço PALEOSUL 02-RV-MS.
Tabela 2 - Analise granulométrica do poço PALEOSUL 03-JA-PR.
18
Figura 8 - Gráfico referente à classificação nomenclatural. Observar o campo de classificação das
amostras, segundo Picard (1971).
Por meio da contagem de pontos feita na seção laminar, também foi possível expressar de
forma quantitativa as frações mineralógicas e a porosidade presente nas amostras (tabelas 3 e 4).
Porém, as laminas feitas a partir do poço PALEOSUL 03-JA-PR, encontram-se com baixa qualidade
devido aos fraturamentos e ranhuras ocorridas durante seu processo de confecção, impossibilitando
assim, uma definição dos poros.
Tabela 3 - Análise composicional referente ao poço PALEOSUL 02-RV-MS.
(Q = quartzo; F = Feldspato; M = Muscovita; B = Biotita; A = Argilo Minerais; O = Opacos; C = Clorita;
S = Siderita; P = Poros)
19
Tabela 4 - Análise composicional referente ao poço PALEOSUL 03-JA-PR.
(Q = quartzo; F = Feldspato; M = Muscovita; B = Biotita; A = Argilo Minerais; O = Opacos; C = Clorita;
S = Siderita)
IV.2 – DADOS PETROGRÁFICOS
Aqui são apresentados os resultados da análise petrográfica realizada em 16 lâminas
delgadas, preparadas a partir de amostras dos poços 02-RV-MS e 03-JA-PR. A interpretação das
microfácies levou em consideração as diferenças granulométricas, morfométricas, texturais e
microestruturas físicas e biogênicas dos folhelhos.
Visando facilitar a sistematização do texto, foi utilizada a seguinte nomenclatura na descrição
das Fotomicrografias: LT – foto com luz transmitida, NX – nicóis cruzados, N// - nicóis paralelos,
1,25X – aumento 1,25 vezes; 2,5X – aumento 2,5 vezes; 5X aumento 5 vezes; 10X aumento 10
vezes; 20X aumento 20 vezes.
20
IV.2.1 - POÇO PALEOSUL 02-RV-MS
LÂMINA MS-13,15m
Argilito síltico (53:43:4) apresenta coloração marrom acastanhado, com mineralogia
composta principalmente por argilo minerais, quartzo e micas (muscovitas e biotitas), possui
também matéria orgânica e minerais opacos.
Há três níveis distintos na descrição desta lamina: o primeiro possui matriz argilosa com
grãos de silte fino a médio dispersos, além de uma pequena faixa de siltito muito fino a fino de cerca
de 0,4 mm paralela a foliação; Já o segundo intervalo se caracteriza por um nível síltico bem
orientado, apresentando intercalações de siltito médio a grosso com finas faixas de siltito muito fino
- este é o único nível, onde podem ser detectados poucos grãos de areia muito fina (3,43%) e poros
(2,68%). A camada de siltito encontra-se truncada pela matriz lamosa, desfazendo assim sua
continuidade lateral e isso ocorre, provavelmente, por processos biogênicos. Na base deste nível
foram definidas estruturas geradas através de processos de sobrecarga; O último nível é definido
por uma matriz argilo-siltosa, com lentes sílticas dispersas, revelando trama mineral bem orientada,
porém em algumas pequenas porções, a mesma acabou por ser obliterada pelo icnogênero
planolites isp. (Foto 1)
É importante destacar que, devido as baixas atividades biogênicas na lâmina, a rocha foi
definida como sendo grau 1 de bioturbação.
Foto 1 - Fotomicrografias mostrando: A) nível síltico bem orientado, apresentando intercalações
de siltito médio a grosso, com finas faixas de siltito muito fino e ocorrência do icnogênero planolites
isp (LT, NX,10X); B) Camada de siltito truncada pela matriz lamosa, provavelmente por processos
biogênicos (LT, NX, 2,5X).
21
LÂMINA MS-13,30m
Siltito argiloso (32:63:5) de coloração marrom, possui composição mineralógica principal
formada por: argilo minerais, quartzo e micas (em sua maioria muscovitas).
A análise registra no primeiro nível definido, nesta lâmina, uma banda de aproximadamente
1mm de silte grosso, contendo grãos de areia muito fina (5,26%) e a microtrama deste material
revela-se desorientada, apresentando minerais opacos (4,21%), possivelmente óxidos e algumas
piritas framboidais. Um pouco abaixo deste nível síltico, pode-se observar um material de
granulometria silte médio, intercalado com silte fino, que possivelmente resulta de uma estrutura de
carga, durante fase subaquosa da sedimentação. No nível seguinte, aparecem grãos de silte fino a
médio, disperso em matriz lamosa, onde já pode ser observada uma pequena orientação dos
filossilicatos. O último nível caracterizado na lâmina consiste em material argiloso, formando uma
massa lamítica.
Nos contatos entre os limites dos níveis definidos, nesta lamina, é possível delimitar
superfícies erosionais. Também são identificados icnogêneros planolites isp e terebelina, atribuindo
assim a esta lâmina um grau de bioturbação igual a 1. (Foto 2)
Foto 2 - Fotomicrografias mostrando: A) Nível síltico intercalado a argila, com possível estrutura de
sobrecarga (LT, NX, 5X); B) Presença de matriz argilosa homogênea (LT, NX, 5X).
LÂMINA MS-13,95m
Siltito argiloso (42:55:3) de coloração marrom claro a escuro, composta primordialmente por
argilo minerais, quartzo e micas.
A lâmina denuncia na parte superior, intercalações entre uma camada argilosa com grãos
de siltito, dispersos por toda matriz (aprox. 1mm), com uma camada síltica, indo de siltito de fino a
médio, com 0,4mm de espessura. Após esta intercalação, encontra-se um nível síltico-argiloso,
22
muito bem laminado, possuindo grandes quantidades de micas. Pode-se observar, na base deste
nível, uma superfície erosional bem marcada no intervalo da sedimentação. E por último caracterizase um nível argilo-siltoso laminado, onde identifica-se uma diferença de coloração entre as argilas,
devido a ocorrência do icnogênero helminthopsis isp. (Foto 3)
Foto 3 - Fotomicrografia mostrando: A) Presença do icnogênero helminthopsis isp, indicado por
setas amarelas (LT, NX, 5X); B) Superfície erosional muito bem marcada no contato entre as camas
argilosa e síltica (LT, NX, 5X).
LÂMINA MS-15,30m
Argilito síltico (73:27:0) maciço, pouco orientado, intercalado por finas lentes de siltitos finos,
com cerca de 0,2mm de largura. Apresenta finas laminações, caracterizando-se como a única seção
sem bioturbações. (Não foi possível a obtenção de fotos devido à má qualidade da lâmina).
LÂMINA MS-16,00m
Siltito argiloso (56:43:1) com coloração variando de marrom à marrom escuro, tendo sua
composição mineralógica composta de forma simplificada por: argilo minerais, quartzo e micas em
menores quantidades.
Apresenta intercalações milimétricas de argilitos com siltitos, em alguns casos, neste
contato, entre os níveis podem ser observadas estruturas de carga, definindo assim sedimentação
em ambiente subaquoso.
Os níveis argilosos presentes estão disposto com duas colorações distintas, sendo a mais
escura resultante de retrabalhamento biogênico. A lâmina apresenta alguns aglomerados de silte
médio, sem organização, nestes ocorrem os icnogêneros planolites isp. (Foto 4)
23
Foto 4 - Fotomicrografia mostrando: A) Intercalação entre nível síltico e argiloso, presença de
massa de argila sobre o arcabouço, indicado por seta amarela (LT, NX, 5X); B) Seta amarela
indicando ocorrência do icnogênero planolites isp (LT, NX, 5X).
LÂMINA MS-22,75m
Siltito argiloso (38:59:3) de coloração marrom acinzentada, é primordialmente composta por:
quartzo, argilo minerais e micas.
Apresenta níveis sílticos com grandes quantidades de argila, possui trama bem orientada,
porém, em alguns locais, a mesma acaba por ser obliterada por atividades biogênicas com destaque
as ocorrências do icnogênero zoophycos isp. Em níveis mais argilosos, os siltes se dispõem como
elipses, sendo possível em alguns casos a identificação de icnogêneros planolites isp. Pode-se
observar que, a separação entre os níveis encontra-se bem marcada por superfície erosiva.
A rocha, sendo a mais bioturbada do poço PALEOSUL 2-RV-MS, é classificada pelo grau 3.
(Foto 5)
Foto 5 - Fotomicrografia mostrando: A) Visão geral da lâmina, sendo destacado presença de
icnogêneros planolites isp, pelo entorno amarelo. A seta amarela indica o icnogênero zoophycos
24
isp, gerando truncamento entre as camadas. Além disso, a superfície erosional encontra-se definida
pela linha tracejada em vermelho (LT, NX, 1,25X); B) Destaque ao icnogênero planolites isp (LT,
NX, 5X).
LÂMINA MS-33,90m
Siltito argiloso (21:64:15) de coloração acinzentada, constituída por argilo minerais e
quartzo, além de algumas massas argilosas semelhante a pelotas, as quais foram vistas dispersas
de forma aleatória pela seção delgada. Esta lâmina apresentou as maiores granulometrias e
quantidades de poros de todo o poço.
A rocha apresenta, em sua maior parte, um arcabouço composto por silte grosso a areia
muito fina. Em alguns pontos pode ser observada a presença de matriz lamítica, em meio ao
arcabouço, e nota-se que a forma a qual esta se comporta, é semelhante a uma lente de possível
transformação, gerada por ocorrência do icnogênero terebelina isp. Nos locais, onde são
observadas as matrizes de argila, podem ser visto uma maior quantidade de minerais opacos, além
de um rearranjo dos minerais, o que poderia ser explicado com uma bioturbação com piritização.
Nos pontos, onde não é observado a matriz lamítica, a rocha encontra-se bastante porosa.
Em um contexto geral, a lâmina foi analisada como trama bastante caótica. (Foto 6)
Foto 6 - Fotomicrografia mostrando: A) Presença de icnogênero terebelina isp indicado por seta
(LT, NX, 5X); B) Presença de matriz lamítica em meio ao arcabouço (LT, NX, 5X).
25
IV.2.2 - POÇO PALEOSUL 03-JA-PR
LÂMINA PR-30,50m
Argilito síltico (69:31:0) de coloração variando entre marrom claro a preto, revelando
composição mineralógica primordial dada por: quartzo, micas (em sua maioria muscovitas) e argilo
minerais. A lâmina está caracterizada na microfácies de maior COT, sendo assim, rica em matéria
orgânica.
A rocha apresenta material argiloso com laminações incipientes e com presença de minerais
da granulometria areia muito fina, bem orientados. Alguns níveis de coloração mais escura,
possuem formas lenticulares alongados, paralelas as foliações, em alguns casos, esta cor mais
escura pode estar relacionada a presença de matéria orgânica, porém em outras relaciona-se a
atuações biogênicas. Observa-se microtrama relativamente orientada, sendo encontrado pela
matriz grãos de pirita de possível registros fósseis. Possui poucas bioturbações, sendo assim,
definido como grau 1. (Foto 7)
Foto 7 - Fotomicrografia mostrando: A) Material argiloso de coloração escura, paralelo as foliações
(LT, NX, 5X).
LÂMINA PR-35,90m
Argilito síltico (55:43:2) de coloração variando de castanho escuro a preto, tendo mineralogia
composta por grãos de quartzo, argilo minerais, além de grande quantidade de opacos e micas.
Possui consideráveis valores de matéria orgânica
A rocha possui material argiloso bem orientado, apresentando intercalações entre uma
matriz argilosa de cor mais escura, possivelmente devido à presença de maiores teores de matéria
orgânica e uma matriz mais clara de granulometria predominantemente síltica, o contato entre as
26
duas camadas fica delimitado por uma superfície erosional. A lâmina apresenta num contexto geral,
microtrama orientada e laminações (Foto 8).
Foi identificado na seção delgada, fitoclastos estirados e orientados no mesmo plano da
foliação, evidenciando presença de grandes teores de matéria orgânica nesta profundidade.
Apresenta baixa atividade biogênica, sendo assim classificado como grau 1 de bioturbação
Foto 8 - Fotomicrografia mostrando: A) Contato entre camada síltica com camada argilosa,
apresentando superfície erosional destacada por linha tracejada (LT, NX, 5X); B) Presença de
fitoclastos destacados por setas amarela. (LT, NX, 20X).
LÂMINA PR-42,60m
Siltito argiloso (43:56:1) de coloração variando de marrom a preto com composição principal
caracterizada por: quartzo, argilo minerais e micas (muscovitas e biotitas).
A rocha possui uma matriz síltica, intercalada a níveis argilosos, extremamente micáceo,
apresentando microtrama caótica e intensamente bioturbada, possuindo ocorrência dos icnogênero
terebelina isp dentre outros. A lâmina possui alguns níveis sílticos marcantes, com formato de lentes
e espessura de cerca de 1,5mm. (Foto 9)
Devido a sua marcante atividade biogênica, a rocha classifica-se como grau 4 de
bioturbação.
27
Foto 9 - Fotomicrografia apresentando: A) Níveis sílticos (mais claros) e argilosos (mais escuros)
intercalando-se (LT, NX, 5X).; B) Microtrama caótica característica da rocha e presença do
icnogênero terebelina isp destacado por seta amarela (LT, NX, 5X); C) Piritas framboidais de
possível origem biogênica destacadas por setas amarelas (LT, NX, 20X); D) Lente síltica com cerca
de 1,5mm, dentro de uma matriz argilosa, tendo sua forma frisada por linha tracejada de cor
vermelha (LT, NX, 5X).
LÂMINA PR-56,83m
Argilito síltico (63:37:0) de coloração castanho escura a preto, tendo sua mineralogia definida
por: quartzo, argilo minerais, grandes quantidades de minerais opacos, além de micas e outros
minerais em quantidades não consideráveis
Apresenta microtrama pouco organizada, dividida em uma matriz argilosa maciça sem
orientação preferencial, intercalada com finos níveis sílticos orientados. A rocha apresenta intensa
atividade biogênica, sendo assim classificada como grau 3 de bioturbação.
Por toda a lâmina, são observadas pequenas massas de argilas que acabam por sobrepor
partes do arcabouço. (Foto 10)
28
Foto 10 - Fotomicrografia mostrando: A) Truncamento de camada síltica por atividade biogênica,
indica pela seta amarela (LT, NX, 5X); B) Matriz pouco orientada com presença de massas de argila
(LT, NX, 5X).
LÂMINA PR-80,84m
Siltito argiloso (35:59:6) de coloração variando de marrom claro a escuro, possui como
principais minerais constituintes argilo minerais, quartzo e micas (em destaque as muscovitas)
A rocha possui material argiloso maciço, intercalado a lentes sílticas com laminações
incipientes. Algumas lentes de argila diferem em sua composição, sendo elas mais escuras.
A matriz argilosa apresenta algumas cavidades preenchidas por siltitos, estas apresentamse de forma alongada, posicionadas horizontal e verticalmente na rocha. A origem destas estruturas
estão possivelmente relacionadas a atividades biogênicas (Foto 11).
A rocha apresenta grau de bioturbação igual a 2
Foto 11 - Fotomicrografia mostrando: A) Matriz argilosa com grandes quantidades de siltes
dispersos (LT, NX, 5X); B) Estrutura caótica, de granulometria silte, de possível origem biogênica.
Setas indicam cavidades preenchidas (LT, NX, 5X).
29
LÂMINA PR-101,46m
Siltito argiloso (29:67:4) com coloração variando de castanho claro a preto, composta
principalmente por quartzo e argilo minerais, porém ressalta se as grandes quantidades de micas
presentes na amostra.
A rocha apresenta finas laminações, com microtrama caótica e intensamente bioturbada,
com ocorrência do icnogênero helminthopsis isp zoophycos isp. O grau de orientação pode ser
definido como moderado nos poucos locais que não sofreram retrabalhamento biogênico. A matriz
síltica possui vários grãos de areia muito fina dispersos pela amostra (Foto 12).
A rocha apresenta grau de bioturbação igual a 3.
Foto 12 - Fotomicrografia mostrando: A) Truncamento gerado através do icnogênero zoophycos isp
destacado por contorno vermelho tracejado (LT, NX, 5X); B) Presença dos icnogêneros
helminthopsis isp, indicado por setas amarelas (LT, NX, 5X); C) Massa de argila disposta sobre
arcabouço, indicação feita por seta de cor amarela (LT, NX, 10X).
30
LÂMINA PR-101,55m
Siltito argiloso (24:73:3) de coloração variando de castanho claro a cinza, apresenta em sua
composição argilo minerais e quartzo, porém a principal característica mineralógica são as grandes
quantidades de micas.
Apresenta-se
pouco
laminada,
com
trama
extremamente
caótica.
Encontra-se
moderadamente bioturbada, sendo identificado presença do icnogênero helminthopsis isp com grau
de bioturbação igual a 2. (Foto 13). Possui grandes quantidades de material opaco os quais não
puderam ser identificados
Foto 13 - Fotomicrografia mostrando: A) Microtrama caótica característica da lamina (LT, NX, 20X);
B) Presença do icnogênero helminthopsis, destacado por setas.
LÂMINA PR-108,19m
Siltito argiloso (40:58:2) de coloração variando de marrom a preto com arcabouço mineral
composto por: quartzo, argilo minerais e micas
Apresenta intercalação entre uma matriz síltica mais clara, intercalada a lentes de argila mais
escuras. A rocha encontra-se com laminações incipientes, porém em alguns pontos devido a
atividade biogênica, as mesmas foram obliteradas, ocorrendo assim uma misturas das fácies. A
trama apresenta-se caótica (Foto 14).
Devido a moderada presença de microestruturas biogênicas, a rocha classifica-se como grau
2 de bioturbação.
31
Foto 14 - Fotomicrografia mostrando seção bioturbada, com misturas faciológica (LT, NX, 5X).
LÂMINA PR-120,10m
Agilito (81:10:9) apresentando quase unicamente níveis argilosos, com presença de
algumas lentes sílticas. Pontualmente, podem ser encontrados dispersos pela matriz argilosa
alguns grãos na fração areia. A rocha apresenta-se bem laminada, com presença de poucos corpos
opacos alongados na direção do acamamento (Foto 15).
Notar que, os limites das camadas estão bem marcados.
Foto 15 - Fotomicrografia mostrando: A) Grãos de areia muito fina, indicados por setas, dispersos
em matriz argilosa (LT, NX, 5X); B) Contato entre porção síltica e nível argiloso (LT, NX, 5X).
32
IV.4 - SÍNTESE DAS MICROFÁCIES
A partir das análises petrográficas realizadas em 16 lâminas delgadas dos poços estudados,
foram identificadas 5 microfácies no poço 02-RV-MS e 3 microfácies no poço 03-JA-PR. As Tabelas
5 e 6, apresentam as principais propriedades destas microfácies, bem como suas caracterizações
e interpretações.
Tabela 5 - Síntese das microfácies sedimentares descritas no poço 02-RV-MS.
Microfácies
M1
M2
M3
M4
M5
Caracterização
Interpretação
Argilito síltico com laminações Oscilação de processos
incipientes,
sem
atividade decantativos, com fluxos
biogência
turbulentos
de
baixa
densidade em ambientes
anóxicos/redutor
Siltito
argiloso,
finamente
laminado com retrabalhamento
biogênico em porções mais
argilosas
Processo decantativo em
ambiente
subaquoso,
baixa produtividade de
organismos.
Siltito argiloso, composto por
siltes variando de fino a grosso
intercalando-se a argilas, com
microtrama
caótica
pontualmente bioturbada.
Sedimentação
em
ambiente subaquoso,
disóxido/oxidante,
com
pequena
variação
na
energia do fluxo, alta
produtividade
de
organismos.
Siltito argiloso, composto por
siltes variando de fino a grosso
intercalando-se a argilas, com
microtrama
bem
orientada
pontualmente bioturbada.
Sedimentação
em
ambiente subaquoso,
disóxido/oxidante,
com
pequena
variação
na
energia do fluxo, baixa
produtividade
de
organismos.
Siltito argiloso bem laminado Alternância de processos
possuindo estruturas de carga e dencantativos
e
fluxo
atuação biogênica.
hiperpicnais, de baixa
densidade em ambiente
disóxido/anóxico,
com
posterior
reorganização
biogênica
Lâminas
MS-15,30m
MS-22,75m
MS-16,00m
MS-33,90m
MS-13,30m
MS-13,95m
MS-13,15m
33
Tabela 6 - Síntese das microfácies sedimentares descritas no poço 03-JA-PR.
Microfácies
Caracterização
Argilito síltico, finamente
laminado
e
bem
orientado. Apresenta-se
pouco
bioturbado,
possuindo altos teores de
matéria orgânica
Interpretação
Lâminas
Marinho transgressivo,
SIM,
anoxia,
baixa
produtividade
de
PR-30,50m
organismos.
PR-35,90m
PR-56,83m
F2
Siltito
argiloso
com
laminações incipientes e
microtrama
caótica.
Apresenta-se
extremamente
bioturbados
principalmente
pela
ocorrência
dos
icnogêneros: terebelina
isp,
zoophycos
isp,
planolites isp
Preservação da matéria
orgânica, sem anoxia,
alta produtividade de
organismos e a entrada
de
nutrientes
no
ambiente marinho.
F3
Argilito maciço com grãos
de areia disperso e
bioturbação
ausente.
Possui baixos teores de
matéria orgânica
Processo decantativo
em
ambiente
subaquoso,
em
condições anóxicas.
F1
PR-42,60m
PR-80,84m
PR-101,46m
PR-101,55m
PR-108,19m
PR-120,10m
34
CAPÍTULO V– DISCUSSÕES E CONCLUSÕES
Com base no que foi exposto nos capítulos anteriores, foi possível obter dados que
subsidiam a proposta de caracterização petrográfica dos folhelhos da Formação Ponta Grossa,
Membro Jaguariaíva.
Os dados obtidos a partir das seções delgadas dos poços 02-RV-MS e 03-JA-PR oferecem
um grande potencial de informações. Desta forma algumas discussões e conclusões são
apresentadas a seguir:
a) O primeiro poço analisado (Paleosul-02-RV-MS) está situado no norte da Bacia do Paraná, na
Sub-bacia de Alto Garças. O segundo (Paleosul-03-JA-PR), localiza-se na cidade de Jaguariaíva,
na Bacia do Paraná. Segundo Dias (2006), a análise dos biomarcadores da seção Paleosul-02-RVMS conferiu maior consistência à caracterização da matéria orgânica compreendida em suas
amostras. Além disso constitui uma assinatura geoquímica do intervalo Devoniano Inferior da
Formação Ponta Grossa. Tal assinatura, pode ser empregada em correlações entre rochas
geradoras e/ou potencialmente geradoras, entre essas rochas e hidrocarbonetos eventualmente
encontrados na Bacia do Paraná. Na seção Paleosul-03-JA-PR estudado por Gama (2009), foram
observadas duas boas correlações principais envolvendo as fácies sedimentares, a intensidade de
bioturbação e elevados valores de Carbono Orgânico Total, nas profundidades entre 58 e 51 metros
e 38 e 28 metros.
b) Visando uma exploração bem sucedida de um play de shale, é importante conhecer qual a
quantidade de gás que pode ser extraído até à superfície e o seu custo associado. Contudo, a
caracterização do COT e da trama petrográfica também devem ser considerados, para uma
associação com a qualidade selante e/ou geradora e/ou reservatório de uma rocha microclástica.
No presente trabalho, as descrições e observações microscópicas, integradas com trabalhos
anteriores, permitiu uma interpretação de cinco microfácies no poço 02-RV-MS e três no poço 03JA-PR. Estas fácies foram reconhecidos com base no tamanho dos grãos, mineralogia, conteúdo
fossilífero etc.
Afim de estabelecer critérios para definição de bons reservatórios para acúmulo de
hidrocarbonetos gasosos, a determinação de microestruturas físicas e biogênicas através de
trabalhos petrográficos, torna-se uma ferramenta para a determinação de novos parâmetros.
As ações de microorganismos, podem gerar estruturas (buracos) que exercem um
importante controle sobre a qualidade do reservatório para hidrocarbonetos gasosos. Isto ocorre
devido ao seu pontencial para a criação de:

Condutos para fluxo de fluidos em rochas mais impermeáveis;
35

Aumento da taxa de formação de poros no estado sólido, com precipitação de
carbonato ou pirita;

Zonas de fraqueza que, aumentam a susceptibilidade a fraturas.
No presente trabalho, o melhor exemplo de um reservatorio foi observado na microfácie M3
do poço 02-RV-MS.
Foto 16 - Fotomicrografia mostrando: Microfácies M3 - A) Presença de icnogênero terebelina isp
indicado por seta (LT, NX, 5X); B) Presença de matriz lamítica em meio ao arcabouço (LT, NX, 5X)
Com o propósito de definir características para as rochas geradoras do possível sistema
Ponta Grossa – Ponta Grossa, foram analisadas microestruturas físicas, representadas por feições
erosivas associadas a fluxos trativos, as quais ocorrem preferencialmente no poço 02-RV-MS e
refletem a alternância de processos decantativos e trativos. A menor quantidade de microestruturas
físicas, como foi visto no poço 03-JA-PR, está associada a ação de organismos biogênicos. Estas
microestruturas foram geradas através de atividades como: digestão, alimentação e principalmente
locomoção; que obliteram as estruturas primárias (deposicionais) produzidas pela ação de
processos decantativos e pulsos trativos, os quais retalharam o substrato.
A intensidade de bioturbação, também pôde ser analisada em relação ao conteúdo de
Carbono Orgânico Total (COT). No poço 03-JA-PR, essa relação é bem explicitada nas
profundidades 30,50; 35,90 e 56,83 metros. Nestes horizontes, observa-se as atividades biogênicas
mais intensas, provavelmente relacionadas a maiores teores de oxigênio no ambiente deposicional.
Contudo, a preservação de matéria orgânica diminui nestes ambientes. Estas correlações também
foram relatadas nos trabalhos de Dias (2006) e Gama (2009), onde essas autoras relacionaram
graus de bioturbações com teores de carbono orgânico definidos em escala macroscópica. Onde a
36
bioturbação é incipiente ou ausente, os sedimentos são representados por fácies de folhelho escuro,
finamente laminado e por elevados teores de COT.
As figuras 9 e 10 apresentam correlações entre o perfil estratigráfico, os teores de Carbono
Organico Total (COT) e o Grau de Bioturbação dos poços PALEOSUL 03-JA-PR e PALEOSUL 02RV-MS, respectivamente.
A qualidade selante de uma rocha geralmente aumenta conforme a quantidade de argila
cresce. A presença de silte detrítico, parece influenciar a efetividade do processo de compactação
mecânica, a permeabilidade e a capacidade selante (Almon & Dawson, 2004). Percentagens altas
de grãos de silte reduzem a capacidade selante de uma rocha, à medida que permite a preservação
de gargantas de poro de diâmetros relativamente grandes (Almon & Dawson, 2004) e que além do
conteúdo de silte, a organização da trama (se bioturbada ou laminar) também influencia as
características selantes. Tendo em vista, que os folhelhos analisados neste trabalho foram
classificados como argilosos, argilito sílticos e siltitos argilosos, tem-se que estas amostras não
apresentam boa qualidade como selantes. Todavia, existe a possibilidade destes folhelhos
comportarem-se como shale gas.
Figura 9 - Correlação entre COT e grau de bioturbação, modificado de Gama (2009).
37
Figura 10 - Correlação entre COT e Bioturbação, modificado de Dias (2006)
c) Como este trabalho foi realizado com base apenas em estudos petrográficos, de um número
extremamente reduzido de amostras e devido à baixa qualidade das lâminas, salienta-se aqui, a
necessidade de posteriores análises para obter-se uma avaliação fidedigna destas rochas para
shale gas. Além disso, as peculiaridades do período Devoniano (como os organismo precursores e
condições ambientais) ainda são escassamente conhecidos, especialmente no que diz respeito ao
Devoniano inferior (Formação Ponta Grossa, Membro Jaguariaíva), abordado nesta monografia.
Este fato aumenta a complexidade no estudo destas seções, porém os resultados aqui relatados
constituem um estímulo ao investimento em pesquisas relacionadas a esse tema.
38
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