GEOLOGIA DE SISTEMAS PETROLÍFEROSgeomuseu.ist.utl.pt/GSP2009/Introdu%E7%E3o%20GSP/GSP%20defini%E7%F... · GSP SISTEMA PETROLÍFERO ELEMENTOS ESSENCIAIS • Rocha-mãe (source rock)

MESTRADO EM ENG. GEOLÓGICA E DE MINAS

GEOLOGIA DE SISTEMAS PETROLÍFEROS

Actualização

30/9/2009

ANO LECTIVO 2009/2010

GSP

DESCRIÇÃO GERAL DA APRESENTAÇÃO

Discute-se o conceito de sistema petrolífero e a respectiva aplicação.

O que é um sistema petrolífero, como se identifica e como pode ser cartografado ?

Nota: Esta apresentação baseia-se no capítulo 3 do livro “Petroleum Systems” de Leslie B. Magoon e Edward A. Beaummont

GSP

Desenvolvimento da Apresentação

Secção Tópico

A Definição de Sistema Petrolífero (SP)

B Exemplos de dois SP

C Aplicação do conceito de SP

D Referências

GSPSecção A

Definição de Sistema Petrolífero (SP)

GSPDEFINIÇÃO DE SISTEMA PETROLÍFERO (SP)

Introdução

O primeiro passo da análise de sistemas petrolíferos começa com a definição de sistema petrolífero. Discute-se o conceito de SP, como se identifica e denomina um SP, como se relacionam os diversos componentes geográficos, estratigráficos e temporais do SP e como se cartografa um SP.

Tópicos • Definição• Identificação• Designações• Desenvolvimento espacial e temporal• Dimensão• Cartografia ou mapeamento

GSPCONCEITO DE SISTEMA PETROLÍFERO (SP)

É um conceito unificador que inclui os diferentes elementos e processos da GEOLOGIA DO PETRÓLEO. A aplicação prática dos sistemas petrolíferos pode ser utilizada na prospecção, na avaliação de recursos e em investigação. Os aspectos aqui focados são mais dirigidos à prospecção.

Um sistema petrolífero compreende um conjunto de rochas progenitoras (rochas-mãe) e todas as acumulações de petróleo e gás a elas geneticamente associadas. O sistema inclui todos os elementos e processos responsáveis por essas acumulações.

GSP

PETRÓLEO – designação geral para compostos que incluem elevadas concentrações de algumas destas substâncias: hidrocarbonetos gasosos térmicos ou biológicos; condensados, óleos minerais brutos, betumes naturais.

SISTEMA –conjunto de ELEMENTOS e PROCESSOSinterdependentes que formam a unidade funcional responsável pela formação das acumulações de hidrocarbonetos.

GSPSISTEMA PETROLÍFERO

ELEMENTOS ESSENCIAIS

• Rocha-mãe (source rock)• Rocha reservatório (reservoir rock)• Rocha de cobertura do reservatório (cap or seal rock) • Rocha de cobertura (overburden rock)–acima da rocha-mãe

PROCESSOS

• Formação de armadilhas• Génese - migração - acumulação de hidrocarbonetos

Estes elementos e processos devem estar correctamente posicionadosno tempo e no espaço, de modo a que a matéria orgânica contida na rocha-mãe possa ser convertida numa acumulação de petróleo. Diz-se que existe um SP sempre que estes elementos e processos estejam bem definidos ou que tenham uma probabilidade de ocorrência muito elevada.

GSPESTUDO DE SISTEMAS PETROLÍFEROS

O estudo de SP consiste na identificação, categorização, determinação do nível de confiança, e na cartografia geográfica, estratigráfica e temporal do SP.

A investigação deve incluir os seguintes componentes:

• Correlação geoquímica petróleo-petróleo• Correlação geoquímica petróleo-rocha-mãe• Tabela da evolução histórica do afundamento• Mapa do sistema petrolífero• Corte/Secção do sistema petrolífero• Tabela de acontecimentos• Tabela das acumulações de hidrocarbonetos• Determinação da eficiência formação-acumulação de

hidrocarbonetos.

GSPIDENTIFICAÇÃO DE UM SP

Antes de estudar um sistema petrolífero este deve estar previamente identificado !

Para identificar um SP, o investigador deve encontrar VESTÍGIOS DE PETRÓLEO! Qualquer quantidade de petróleo, por muito pequena que seja, constitui a prova da existência de um SP. Esses vestígios podem consistir em manifestações superficiais, derrames, ou serem encontrados em formações intersectadas por sondagens ou corresponder a verdadeiros reservatórios.

GSPCOMO IDENTIFICAR UM SP?

PASSO TAREFA

• 1 Procurar indicações que confirmem a existência de petróleo

• 2 Determinar a dimensão do SP seguindo os passos

• 3 Atribuir um nome ao SP

Passo Tarefa

A Agrupar as ocorrências de petróleo com base na geoquímica e nas ocorrências estratigráficas

B Identicar as fontes usando correlações petróleo–rocha-mãe

C Localizar a área geral de rochas-mãe activas responsáveis geneticamente pelas ocorrências

D Criar a tabela de acumulações para determinar a quantidade total de hidrocarbonetos e identificar o maior reservatório

GSPCOMO ATRIBUIR O NOME A UM SP?

O nome a atribuir um SP particular deve permitir distingui-lo de outros SP e de outras designações geológicas

Componentes do nome

1. Rocha-mãe inserida no domínio da rocha-mãe activa

2. Nome do maior reservatório do SP

3. Símbolo indicador do nível de certeza (!, ., ?)

GSPEscolha do nome da rocha reservatório

GSPEscolha do nível de certeza da formação de acumulações de petróleo

Definem-se três níveis(conhecido, hipotético, especulativo)

Nível de certeza

Critério Símbolo

CONHECIDO Correlação positiva óleo-rocha-mãe ou gás-rocha-mãe

(!)

HIPOTÉTICO Na ausência de correlação positiva petróleo-rocha-mãe, evidências

geoquímicas(.)

ESPECULATIVO Evidências geológicas ou geofísicas (?)

GSPDesenvolvimento espacial e temporal dos SP

Os SP são limitados em termos de tempo e espaço. Cada sistema pode ser descrito pelos seus elementos e processos temporais e espaciais únicos.

ASPECTOS TEMPORAIS

• Idade

• Momento crítico

• Tempo de preservação

ASPECTOS ESPACIAIS

• Desenvolvimento geográfico

• Desenvolvimento estratigráfico

GSPASPECTOS TEMPORAIS

IDADE – tempo requerido para o processo de génese – migração – acumulação dos hidrocarbonetos

MOMENTO CRÍTICO – tempo que melhor estabelece a génese – migração - acumulação de hidrocarbonetos. O mapa e o corte correspondentes ao momento crítico fornecem a melhor visualização do desenvolvimento geográfico e estratigráfico.

GSP

GSPASPECTOS TEMPORAIS

TEMPO DE PRESERVAÇÃO (TP) - inicia-se imediatamente a seguir ao processo de formação-migração-acumulação e prolonga-se até à actualidade.

Compreende todas as mudanças nas acumulações durante esse período.

Durante o TP, pode acontecer a remigração, degradaçãofísica e biológica, ou a completa destruição do petróleo. O petróleo remigrado (migração terciária) durante o TP pode acumular-se em rochas reservatório formadas após a formação do sistema petrolífero.

A intensidade da actividade tectónica condiciona a preservação dos reservatórios iniciais ou a existência de remigrações. Se as acumulações forem destruídas ao longo do PT, o SP deixará de existir.

GSPASPECTOS ESPACIAIS

DESENVOLVIMENTO/EXTENSÃO GEOGRÁFICO(A)

O desenvolvimento geográfico de um SP é determinado pelo momento crítico. Define-se como a área delimitada pela linha que circunscreve o conjunto da rocha-mãe activa e todas as manifestações petrolíferas dela derivadas.

SP fictício Deer-Boar (.)

ASPECTOS ESPACIAIS

GSPASPECTOS ESPACIAIS

DESENVOLVIMENTO ESTRATIGRÁFICO

O desenvolvimento estratigráfico de um SP corresponde ao conjunto de unidades litológicasque abrange os elementos essenciais presentes no domínio geográfico do SP. Pode ser representado através da tabela do afundamento histórico e de um corte correspondente ao momento crítico.


GSPASPECTOS ESPACIAIS E TEMPORAIS

TABELA DE ACONTECIMENTOS

Mostra a relação temporal dos elementos e processos essenciais do SP. Indica trambém o tempo de preservação e o momento crítico para o sistema. Este tipo de tabelas pode ser usado para comparar os tempos de ocorrência dos processos com os tempos de formação dos elementos

GSPTabela de acontecimentos

Tempo vs. Elementos e Processosdispostos por dificuldade crescente

Idade do sistema – tempo requerido para a génese-migração-acumulação de hidrocarbonetos

GSPDIMENSÃO DE UM SP

A DIMENSÃO de um sistema petrolífero corresponde ao volume total de hidrocarbonetos recuperáveis, provenientes da mesma rocha mãe activa. Este volume é usado para comparação com outros sistemas e serve para determinar a eficiência da formação-acumulação do sistema.

EFICIÊNCIA DE FORMAÇÃO-ACUMULAÇÃO

Corresponde à razão (expressa em percentagem) entre o volume total de petróleo aprisionado no SP e o volume total gerado pela rocha-mãe activa.


1,2 biliões de barris (bbl)

GSPCARTOGRAFIA OU MAPEAMENTO DE UM SP

A cartografia de um SP faz-se através da ilustração do seu desenvolvimento espacial (geográfico e estratigráfico) e temporal.

Desenvolvimento geográfico ou conhecido –delimitação em planta das ocorrências conhecidas associadas à rocha-mãe activa, correspondente ao momento crítico.

Desenvolvimento estratigráfico – inclui a rocha-mãe e todas as litologias de cobertura regional; mostra-se a partir da tabela de afudamento e de um corte, correspondente ao momento crítico.

Desenvolvimento temporal – indica-se a partir de uma tabela de acontecimentos, que inclui a idade dos elementos e processos, o tempo de preservação e o momento crítico.

GSPSecção B

Exemplos de Sistemas Petrolíferos

GSPSISTEMA PETROLÍFERO MANDAL – EKOFISK(!)





GSPS

ISTEM

A P

ETR

OLÍF

ER

O

MA

ND

AL –

EK

OFIS

K(!

)



GSP

EKOFISK

GSPSISTEMA PETROLÍFERO ELLESMERIAN(!)





SISTEMA PETROLÍFERO ELLESMERIAN(!) GSP




GSP

GSPSecção C

Aplicação do conceito de SP

GSPAPLICAÇÃO DO CONCEITO DE SP

Introdução

Nesta secção discute-se a aplicação do conceito de SP à prospecção. Define-se província, bacia, sistema, “play” (conjunto de prospetos com potencial petrolífero) e prospeto (alvo/armadilha com potencial petrolífero), e mostra-se como o sistema se relaciona com o play complementar. Explica-se também como o estudo do SP pode ser usado para reduzir o risco da prospecção.

Tópicos

• Bacias, Sistema, Play, prospeto• Redução do risco da prospecção• Exemplos de aplicação

GSP

Província petrolífera – termo geográfico que indica uma área onde o petróleo ocorre em termos comerciais. O termo BACIA é usado incorrectamente muitas vezes na acepção de província. Algumas províncias são de origem estrutural.

GSP

O sistema petrolífero compreende um conjunto de rochas progenitoras (rochas-mãe) e todas as acumulações de petróleo e gás a elas geneticamente associadas.

Ao contrário do play e do prospeto, que correspondem a acumulações comerciais desconhecidas, o SP inclui apenas as ocorrências descobertas. Se uma sondagem exploratória encontrar alguma quantidade de petróleo, esse petróleo passará a fazer parte do SP.

GSPO play e o prospeto são utilizados pelo prospetor para apresentar argumentos geológicos que justifiquem a realização de sondagens de acumulações comerciais não descobertas

O play consiste num ou mais prospetos geológicos relacionados. Prospeto corresponde a uma armadilha potencial que deverá ser pesquisada através de perfuração para determinar se contém uma quantidade comercial de petróleo. Uma vez finalizada a perfuração, o termo prospeto cai, pois o local será um furo seco ou um campo produtivo.

A presença de uma carga petrolífera, de uma armadilha adequada, e o facto da armadilha ser anterior ou posterior a essa carga devem ser tidos em conta nessa avaliação.

GSPUm play é geralmente proposto sem consiederar um SP em particular. Contudo, quando este é baseado num SP específico é designado como play complementar.

Utilização do conceito de SP pelo prospetor

1. Através do mapeamento, cria novas propostas de plays com vista a aumentar os campos de petróleo e de gás do SP, o que pode ser expresso pela equação

2. O SP serve como padrão para outros SP menos prospectados

GSP

Redução do Risco de Prospecção

Onde encontrar quantidades substanciais de hidrocarbonetos com valor comercial?

O estudo dos SP permite avaliar as cargas petrolíferas, as armadilhas e a temporização.

Adicionalmente permite determinar a intensidade da prospecção e os riscos de avaliação.

GSPAvaliação do risco

Avaliam-se geralmente 3 variáveis independentes (variação de 0 1)

(C) Carga de petróleo (fluidos) – volume e características do óleo e do gás, caso este exista

(A) Armadilha (rocha sedimentar) – geometria do reservatório, da rocha de cobertura e da armadilha (interface reservatório-cobertura)

(T) Temporização (tempo) – a armadilha formou-se antes ou depois da carga de petróleo ?

Risco da prospecção = C . A . T

GSPO play complementar avalia o risco de prospecção na procura de hidrocarbonetos não descobertos associados a um SP particular.

Uma nova ideia ou play, relacionado com o SP, pode surgir após o estudo completo do sistema. Este play complementa o SP pois pode aumentar o volume de hidrocarbonetos (caso haja descoberta).

A carta de risco do play complementar baseia-se na carta de acontecimentos do SP, onde é indicada a influência das 3 variáveis (armadilha, carga, temporização).

GSP

GSP1. Risco mínimo – acumulação em torno da armadilha2. Algum risco – acumulações localizadas em três lados3. Risco elevado – acumulações num dos lados 4. Risco extremo – acumulações distantes do prospeto

O mapa do SP pode ser utilizado para avaliar o tempo e o volume da carga de hidrocarbonetos ou indicar o risco de um play complementar ou prospeto, baseando-se na sua posição relativamente ao desenvolvimento geográfico do sistema.

GSP

Densidade de perfuração – indica a intensidade de sondagens de prospecção efectuadas numa província petrolífera.

Para determinar o nível de prospecção, os SP de uma província deverão ser mapeados, com referência à dimensão e localização das acumulações comerciais e aos furos secos. A proporção de furos secos determina a intensidade e sucesso da prospecção.

GSP

O estudo inicia-se com 100% de prospetos. Com o tempo estes transitam para acumulações ou furos secos.

A maior parte das reservas cumulativas são descobertas no início do processo de prospecção. Quanto mais cedo ficar determinada a dimensão e a extensão do SP, mais cedo se tomará a decisão de continuar ou não a fazer furos de prospecção.

GSPEXEMPLOS DE APLICAÇÃO DO CONCEITO


Qual a prioridade na perfuração?


Posição da rocha-mãe madura relativamente às armadilhas


Sistema com drenagem vertical


Sistema com drenagem vertical


Sistema com drenagem horizontal


Sistema com drenagem horizontal

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