Para a realização do presente estudo foram utilizados 6 plugues de coquinas do Formação Morro do Chaves, formação Coqueiro Seco, Bacia Sergipe – Alagoas, Brasil. A rocha foi cortada em formato cilíndrico com dimensões de aproximadamente 4,8 cm de comprimento e 3,8 cm de diâmetro. A porosidade inicial para amostras foi medida usando um Porosímetro UltraPore - UPore 300 da empresa Core Laboratories, porosímetro de expansão de gás nitrogênio. Este instrumento utiliza um transdutor de alta precisão de 0 a 200 psi com linearidade e histerese inferior a ± 0,11% da escala total.
A permeabilidade do gás foi obtida no permeabilímetro digital Ultraperm-500 (Corelab), onde a amostra do núcleo está montada em um suporte de tipo Hassler e o gás (nitrogênio) fluí até o estado estacionário ser estabelecido. A diferença de pressão entre as extremidades a montante e a jusante do suporte do núcleo foi obtida a partir de uma série de transdutores de pressão. Além disso, a taxa de fluxo através da amostra foi obtida a partir dos medidores de fluxo instalados na linha de fluxo. Uma vez que a pressão de queda é obtida, a permeabilidade é calculada usando a lei de Darcy.
Estes experimentos laboratoriais para a determinação da porosidade e permeabilidade das amostras foram realizados pela equipe do Laboratório de Métodos Miscíveis de Recuperação (LMMR) – CEPETRO (Centro de Estudos de Petróleo da UNICAMP).
A aquisição de imagens de microtomografia foi realizada no Laboratório de Meios porosos e Propriedades Termofísicas (LMPT) da Universidade Federal de Santa Catarina utilizando o aparelho Versa XRM-500 com a resolução de 28 µm. As imagens geradas de cada camada têm 1004x1024 pixels e 2507 camadas.
A sequência metodológica sugerida neste trabalho integra processamento e análise digital de imagens e transferência de escala com o objetivo de demonstrar a capacidade de determinar propriedades petrofísicas de amostras de rochas carbonáticas. A Figura 20 representa o fluxo simplificado das etapas da metodologia que este trabalho aborda.
Figura 20: Metodologia para determinação de propriedades petrofísicas através de análise digital de imagens.
O desenvolvimento deste trabalho segue duas etapas principais listadas a seguir e detalhadas ao longo do capítulo:
Etapa 1 – Processamento e análise digital de imagens; Etapa 2 – Interpretação dos resultados obtidos.
5.1. ETAPA 1 – PROCESSAMENTO E ANÁLISE DIGITAL DE IMAGENS
O objetivo secundário deste trabalho é a avaliação de uma técnica de segmentação de imagens, processo necessário para a determinação das propriedades petrofísicas. Portanto, a etapa 1 do trabalho se inicia com a utilização da técnica Watershed para a segmentação das imagens de microtomografia.
Uma vez as imagens segmentadas, parte-se para a determinação da porosidade, processo este que consiste na contagem dos pixels que representam o volume poroso em relação aos pixels totais da imagem. Porém existe a incerteza em determinar qual é o limiar
que identifica o espaço poroso e os grãos, podendo resultar em valores superestimados ou subestimados.
Para se calcular a permeabilidade utilizando técnicas como as Equações de Stokes a demanda por capacidade computacional é muito grande, então se elaborou métodos para superar este problema, como por exemplo, a utilização de sub-volumes da amostra original, porém isto também apresenta outras limitações, como apresentado por Jin et al. (2007), que utilizaram amostras de rocha muito pequenas para determinar as propriedades petrofísicas e concluíram que isso pode não ser representativo das heterogeneidades das rochas. Arns et al. (2005) e Rahimov et al. (2016) conseguiram superar a dificuldade de não representar as heterogeneidades das amostras dividindo-as em sub-volumes e então calculando propriedades efetivas para a amostra inteira a partir dos resultados encontrados para os sub-volumes. Para transferir a escala destas propriedades Arns et al. (2005) utilizou a técnica de tensores de permeabilidade. Portanto, a partir da revisão bibliográfica destes trabalhos foi possível determinar uma metodologia que não fosse destrutiva e que representasse a heterogeneidade de uma amostra de plugue inteira.
Neste trabalho foram utilizadas imagens de alta resolução de plugues inteiros e selecionadas as regiões centrais dos plugues para determinar a permeabilidade, com tamanho de 500 x 500 x 1400 voxels. Estas regiões centrais foram divididas em 28 sub-volumes de 1,9 cm x 1,9 cm x 0,68 cm (250 x 250 x 200 voxels), como apresentado na Figura 21.
Figura 21: Divisão da amostra em 28 sub-volumes de 1,9 cm x 1,9 cm x 0,68 cm (250 x 250 x 200 voxels).
Após a determinação dos valores de permeabilidade para cada sub-volume, estes valores passam por um processo de transferência de escala para a determinação de um valor único de permeabilidade para a amostra toda. Neste caso, para a transferência de escala foram utilizadas as técnicas: média harmônica para as camadas em série e média aritmética para as camadas em paralelo. A Figura 22 apresenta a metodologia para a transferência de escala dos valores de permeabilidade.
Figura 22: Metodologia utilizada para a transferência de escala dos valores de permeabilidade. Em seguida a determinação dos valores de porosidade e permeabilidade das amostras por meio da análise das imagens, estes valores são comparados com os resultados dos experimentos laboratoriais. Se os resultados apresentaram boa correlação, parte-se para a interpretação dos resultados obtidos. Caso não apresentassem boa correlação, é necessário
voltar para a etapa de segmentação, esta etapa é o ponto principal da metodologia e é onde acontecem os maiores erros, pois a segmentação pode gerar imagens que superestimam ou subestimam a quantidade de espaço poroso presente em casa amostra, o que afeta tanto os resultados de porosidade quanto os resultados de permeabilidade.
5.2. ETAPA 2 – COMPARAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS OBTIDOS
Os resultados são analisados do ponto de vista geológico, relacionando os resultados petrofísicos encontrados com a tafonomia das amostras que, segundo Winge (2017), a tafonomia é o estudo sistemático da evolução de fósseis, desde a morte dos indivíduos até a sua final incorporação e transformações dentro da rocha que os contém. As classificações utilizadas neste trabalho são baseados nos estudos de Kidwell & Holland (1991) e Kidwell et al. (1986), Dunham (1962) e Choquette e Pray (1970).