Porosidade, permeabilidade e Rock Types

A tabela 3.5 e a figura 3.20 apresentam a classificação em rock types das amostras selecionadas através do método FZI, das classes de Lucia e de Winland (R35). A tabela 3.6 apresenta a relação entre as metodologias e a caracterização das amostras através das imagens de µ-CT e das descrições petrográficas. Os valores de porosidade e permeabilidade medidos pelo ensaio de petrofísica básica e os resultados de rocha digital estão apresentados na tabela 3.7 e a comparação entre estes valores se encontram nos gráficos das figuras 3.21 e 3.22.

Tabela 3.5 – Classificação em rock types das amostras selecionadas, baseada nos dados de porosidade e permeabilidade de laboratório.

AMOSTRA

PETROFISICA

BÁSICA MÉTODO FZI

CLASSES DE LUCIA WINLAND R35 ø (%) k (mD) RQI FZI UH Tamanho de gargantas de poros (µm) Tamanho de gargantas de poros B_GST5 12,4 131 1,021 7,21 UH1 CL1 7,58 Macro B_GST4 13,2 92,2 0,830 5,46 UH1 CL1 6,01 Macro B_GST1 14,7 128 0,927 5,38 UH1 CL1 6,84 Macro B_GST3 13,4 63,7 0,685 4,42 UH1 CL1 4,84 Macro B_GST2 14,0 70,3 0,704 4,32 UH1 CL1 5,00 Macro A_GST3 12,5 22,9 0,425 2,98 UH2 CL1 2,82 Macro A_GST4 12,0 20,0 0,405 2,97 UH2 CL1 2,66 Macro A_GST1 14,1 32,6 0,477 2,91 UH2 CL2 3,23 Macro A_GST2 13,3 20,9 0,394 2,57 UH2 CL2 2,59 Macro C_GST1 10,9 6,74 0,247 2,02 UH3 CL1 1,52 Meso A_GST/PCK1 11,8 3,23 0,164 1,23 UH4 CL2 0,96 Meso C_PCK3 11,8 1,27 0,103 0,77 UH4 CL2 0,57 Meso C_PCK2 15,2 2,78 0,134 0,75 UH4 CL3 0,77 Meso A_GST/PCK2 16,1 3,32 0,143 0,74 UH4 CL3 0,83 Meso C_PCK1 17,1 0,984 0,075 0,37 UH6 CL3 0,40 Micro A_PCK/GST1 10,9 0,037 0,018 0,15 UH7 CL3 0,08 Micro

Analisando a classificação de rock types (Tabela 3.5 e Figura 3.20), ocorrem amostras em quase todas as sete UH (exceto na UH5), nas três classes de Lucia e nas regiões de micro, meso e macro-gargantas de poros dominantes. Como pode ser observado na tabela 3.5 e na figura 3.20a, as amostras de grainstone do poço B foram classificadas como UH1, classe 1 e dominadas por macro-gargantas de poros, onde a amostra B_GST5 apresenta a melhor qualidade permo-porosa dentre as amostras estudadas, com RQI de 1,021. Já as amostras de

de poros dominantes. A amostra C_GST1 se encontra na UH3, classe 1, dominada pela meso- garganta de poros.

Figura 3.20 – Classificação em rock types das amostras selecionadas. As linhas vermelhas tracejadas corresponde às iso-linhas de unidade hidráulicas de fluxo, do método FZI, às linhas azuis, as linhas de

classificação de Lucia e as linhas verdes, às isso-linhas de tamanho de gargantas de poros, método de Winland (R35). O gráfico a) apresenta as amostras de grainstone e o gráfico b) as amostras de grainstones

mais finos e os packstones

As amostras do poço B apresentaram maior valor de permeabilidade e maior tamanho de gargantas de poros dominantes, devendo estar relacionado a menor presença de cimento e melhor conectividade entre os poros. As amostras de grainstone do poço A apresentam maior efeito da dissolução, o que gerou maior teor de vugs-isolados e deslocamento das amostras em direção à classe 2. Também apresentando valores de permeabilidade menores de que os

grainstones do poço B, por apresentarem regiões com maior teor de cimento e maior variação

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Tabela 3.6 – Relação entre as rock types e as características petrográficas das amostras selecionadas.

TAMANHO DE GARGANTAS DE POROS UNIDADE HIDRÁULICA CLASSES DE LUCIA DESCRIÇÃO Macro UH1 CL1

Grainstone de granulometria areia média a grossa.

Predominância de porosidade intergranular, ocorrendo

vugs-isolados e microporosidade.

UH2

CL1

Grainstone de granulometria areia média a grossa.

Apresenta grãos parcialmente dissolvidos e micritizados, com grande ocorrência de contatos suturados. CL1/2

Grainstone com regiões de granulometria areia fina a

média e regiões areia média a grossa. Porosidade intergranular, com vugs-isolados e microporosidade.

Meso

UH3 CL1

Grainstone de granulometria areia média, com grãos areia

grossa a muito grossa. Apresenta regiões intensamente cimentadas por calcita.

UH4

CL2

Grainstone mal-selecionado de granulometria fina a

grossa. Grãos micritizados e presença de micrita dispersa. Regiões cimentadas por calcita. Bioturbada.

Packstone de granulometria areia fina, com presença de

grãos grossos a grânulos. Dissolução parcial da matriz e de grãos. Menor teor de micrita. Cimentação por calcita

blocosa fina.

CL3

Grainstone com manchas de packstone devido à

bioturbação. Granulometria varia de areia muito fina a fina, com grãos areia grossa dispersos. Dissolução parcial e

micritização de grãos.

Packstone de granulometria areia fina com grãos mais

grossos dispersos. Presença de micro-vugs, gerados por dissolução da matriz. Ocorrem cristais de dolomita. - UH5 - Não foi feita microtomografia em amostras dessa UH.

Micro

UH6 CL3

Packstone de granulometria fina. Presença de micro-vugs gerados por dissolução da matriz. Regiões cimentadas por

calcita blocosa fina.

UH7 CL3 Packstone de granulometria muito fina a fina. Matriz

dolomitizada. Essencialmente microporosa.

As amostras de grainstone de granulometria mais fina e com manchas de packstone, devido ao processo de bioturbação, apresentam comportamento petrofísico mais próximo ao dos packstones, como pode ser observado na figura 3.20b, sendo agrupadas com as amostras dessa litologia. As amostras A_GST/PCK1, C_PCK3, C_PCK2 e A_GST/PCK2 estão situadas

na UH4, dominadas por meso-gargantas de poros, onde as duas primeiras estão na classe 2 e as demais na classe 3. A amostra C_PCK1 está classificada na UH6, classe 3, com micro-garganta de poros dominantes. A amostra A_PCK/GST1 apresenta a pior qualidade permo-porosa dentre as amostras analisadas, com RQI de 0,018, situada na UH7, classe 3 e dominada por micro- garganta de poros.

As amostras da UH4 ocorrem na classe 2 e na classe 3. As amostras da classe 2, A_GST/PCK1 e C_PCK3, apresentam maior teor de grãos maiores, de que as amostras da classe 3, como observado nas descrições petrográficas e nas imagens de µ-CT. Essas amostras são dominadas pelas meso-gargantas de poros e apresentam valor de permeabilidade acima de 1 mD, valor utilizado como limite para a identificação de rochas-reservatório. Já as amostras da UH6 e UH7 são dominadas pelas micro-gargantas de poros e apresentam permeabilidade abaixo de 1 mD, podendo ser consideradas não-reservatório.

Foi possível estabelecer uma relação entre as rock types e as características petrográficas das amostras selecionadas, estando apresentada na tabela 3.6. Foram observadas as descrições da litologia, dos efeitos diagenéticos e dos tipos de poros de cada amostra e sua relação com as classificações por rock typing. Os grainstones menos afetados pela dissolução e cimentação foram classificados na UH1, que corresponde à rock type de melhor qualidade de fluxo, estando na classe 1 e dominados por macro-gargantas de poros. Já os packstones, por apresentarem poros menores e menor conectividade, ocorrem a partir da UH4, na classe 2 e dominadas por meso-gargantas de poros dominantes. Portanto, à medida que o tamanho de gargantas de poros dominantes diminui (que pode ser efeito da presença de grãos menores, compactação e cimentação), as amostras são deslocadas para as UH de menor qualidade permo-porosa, e, com o aumento do teor de vugs-isolados ou de microporos, as amostras se deslocam de classe 1 até a classe 3.

Como pode ser observado na tabela 3.7, os valores da porosidade resolvida foram inferiores aos valores experimentais em todas as amostras. A figura 3.21 apresenta os gráficos com valores da porosidade total obtidos por rocha digital em comparação com os valores de porosidade experimental, onde a linha tracejada representa a tolerância de 2% nesta correlação. A porosidade total, na maior parte das amostras, apresenta valores menores do que os experimentais. A UH1 apresentou amostras com melhor caracterização, seguida da UH2. Para a UH4, apenas a A_GST/PCK2, na resolução de 3,165 µm, apresentou uma boa caracterização, onde as demais amostras apresentaram diferença de mais de 2%, assim como a amostra A_PCK/GST1, da UH7. Este fato demonstra que as UH de granulometria maiores e de menor

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teor de microporosidade são melhor caracterizadas, demonstrando a dificuldade na caracterização dos microporos.

Tabela 3.7 – Dados de porosidade e permeabilidade medidos no ensaio de petrofísica básica e por rocha digital.

AMOSTRA

PETROFÍSICA

BÁSICA ROCHA DIGITAL

ø % k (mD) Resolução _(µm) Porosidade Resolvida (%) Porosidade total (%) k (mD) Tamanho de poros médio (µm) B_GST5 12,4 131 40,335 0,89 - - 47,2 4,000 7,95 12,8 138,0 _21,4 B_GST4 13,2 92,2 34,600 1,03 - - 42,9 4,000 7,49 12,5 79,3 20,5 B_GST1 14,7 128 34,600 0,73 - - 44,7 4,000 8,25 14,5 140,0 20,0 B_GST3 13,4 63,7 39,900 1,25 - - 45,3 4,000 8,8 14,4 132,7 20,9 B_GST2 14 70,3 34,600 1,33 - - 41,8 4,000 6,78 11,99 12,9 18,6 A_GST3 12,5 22,9 25,260 1,8 - - 61,0 17,000 2,45 - - 59,4 14,982 2,17 - - _39,8 8,585 2,21 - - 32,5 7,270 2,92 - - 36,7 3,798 4,33 10,59 38,9 28,0 3,111 6,32 10,55 22,6 40,8 1,360 3,07 - - 7,6 A_GST4 12 20 25,260 3,53 - - _58,6 14,997 2,59 - - 45,1 9,647 3,55 - - 48,0 6,890 4,19 - - _42,8 4,105 3,58 - - 42,2 4,000 4,04 - - 41,4 3,781 5,4 10,29 35,0 36,9 A_GST1 14,1 32,6 24,014 - - - - 11,850 1,56 - - 32,6 10,700 2,26 - - 35,2 5,425 2,98 12,45 12,2 27,9 1,050 5,74 - - 7,1 A_GST2 13,3 20,9 22,054 - - - - 10,339 2,22 - - 35,2 4,521 3,54 - - 29,8 3,710 4,2 12,67 16,5 23,9 1,285 3,9 - - 10,5

Tabela 3.7 – Dados de porosidade e permeabilidade medidos no ensaio de petrofísica básica e por rocha digital (continuação).

AMOSTRA

PETROFÍSICA

BÁSICA ROCHA DIGITAL

ø (%) k (mD) Resolução _(µm) Porosidade Resolvida (%) Porosidade total (%) k (mD) Tamanho de poros médio (µm) C_GST1 10,9 6,74 4,000 4,12 - - 18,0 A_GST/PCK1 11,8 3,23 22,319 - - - - 9,440 0,66 - - 21,1 3,710 2,95 7,28 - 9,8 1,600 3,81 7,88 1,1 7,7 C_PCK3 11,8 1,27 36,235 - - - - 0,870 3,85 - 6,7 3,7 C_PCK2 15,2 2,78 4,000 0,05 - - 6,7 0,990 8,59 - 4,5 5,4 A_GST/PCK2 16,1 3,32 23,645 - - - - 9,211 0,74 - - 17,2 4,685 1,35 - - 36,4 3,165 0,64 14,57 - 6,9 1,600 6,34 12,53 1,4 6,0 C_PCK1 17,1 0,984 36,235 - - - - 0,880 2,09 - - 6,2 A_PCK/GST1 10,9 0,037 21,977 - - - - 4,686 0,15 - - 10,8 1,968 0,72 6,6 1,2 5,4

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Na figura 3.22 estão apresentados os gráficos de correlação entre a permeabilidade obtida por simulação em rocha digital e a permeabilidade experimental. Foi considerada uma boa correlação as amostras que apresentaram a diferença de até duas vezes entre esses valores, representada no gráfico pela linha tracejada cinza. As amostras que apresentaram até cinco vezes de diferença entre os valores, representada pela linha tracejada preta, foram consideradas de correlação aceitável e as amostras com diferença entre os valores maior que cinco vezes, foram consideradas com baixa correlação. Esses limites de correlação também foram considerados em Peng, Hassan e Loucks (2016).

Figura 3.22 – Comparação entre os dados de permeabilidade medidos em ensaio de petrofísica básica (PB) e rocha digital (RD). A linha tracejada cinza representa a tolerância de duas vezes o valor da permeabilidade para ser considerado uma boa correlação. A linha tracejada preta representa a tolerância

de cinco vezes do valor da permeabilidade, para uma correlação aceitável. As amostras com diferença entre os valores maior que cinco vezes, foram consideradas com baixa correlação.

Não ocorreu uma relação direta entre a qualidade da correlação, os valores de permeabilidade e as UH. Na figura 3.22, observa-se que, mesmo com a diferença entre os valores de permeabilidade, houve uma tendência das amostras de cada UH estarem próximas. Porém, nota-se que, com a diminuição da qualidade da UH, ocorrem diminuição da qualidade de correlação. Na UH1, as amostras B_GST5, B_GST4 e B_GST1 apresentaram boa correlação, a amostra B_GST3 teve uma correlação aceitável e a B_GST2 teve uma baixa correlação e se aproximou das amostras da UH2, o que pode ser atribuído à imagem ser

as duas resoluções da amostra A_GST3 e as amostras A_GST4 e A_GST2 apresentaram boa correlação e a amostra A_GST1 apresentou correlação aceitável.

Na UH4, a amostra C_PCK2 apresentou boa correlação, as amostras A_GST/PCK1 e A_GST/PCK2 apresentaram correlação aceitável e a amostra C_PCK3 apresentou baixa correlação. A amostra A_PCK/GST1, sendo a única representante da UH7, também apresentou baixa correlação. Tanto a amostra C_PCK3 quanto a A_PCK/GST1 apresentaram valor de permeabilidade por rocha digital mais elevado do que a experimental, podendo estar relacionado a região com maior teor de poros conectados. Também pode ser considerada a dificuldade de caracterização de rochas ricas em micro-gargantas de poros, como pode ser observado na figura 3.20. Não foi realizável o cálculo de permeabilidade para as amostras C_GST1 e C_PCK2, por não ter sido possível a análise da conectividade entre os poros nas resoluções adquiridas.

Comparando as correlações entre a porosidade e a permeabilidade por rocha digital e do ensaio de petrofísica básica (Figuras 3.21 e 3.22), a amostra A_PCK/GST1 não apresentou boa correlação dos valores de porosidade total e de permeabilidade. A amostra B_GST2 foi bem caracterizada quanto a porosidade e teve baixa correlação entre os valores da permeabilidade. Já a amostra A_GST/PCK1 não apresentou boa caracterização da porosidade total, porém apresentou correlação aceitável entre os valores de permeabilidade. Esse fato pode ser interpretado como a porosidade que não foi caracterizada não deve contribuir com a permeabilidade da rocha.

Foi considerado que, na maior parte das amostras, porosidade total por rocha digital teve uma boa correlação com os dados de laboratório. Já a permeabilidade é mais sensível à escolha da resolução da imagem, pois só é possível a sua simulação quando for possível a observação do sistema poros-gargantas de poros. Quando a resolução não é adequada ao tipo de arcabouço da rocha, o seu valor pode ser subestimado ou, até mesmo, não permitir a sua quantificação, como o caso das amostras C_GST1 e C_PCK2. Outro fator que pode influenciar na variação do valor da permeabilidade é a heterogeneidade da rocha, podendo ocorrer retiradas de sub- amostras em regiões de gargantas de poros menores ou de melhor conectividade, não sendo representativa de todo o plugue.

Em Zielinski (2017), pôde-se perceber a importância da escolha da resolução da imagem de µ-CT para a análise das propriedades petrofísicas. O autor comparou os dados de porosidade experimental com a porosidade resolvida obtida em imagens de µ-CT de aproximadamente 28 µm de resolução, das coquinas da Fm. Morro do Chaves. Esses dados não apresentaram uma

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Também, nessa resolução, não foi possível realizar a simulação da permeabilidade. Isto demonstra que a resolução de 28 µm não foi suficiente para a caracterização dos poros e de suas conexões. Então foram realizadas novas imagens em sub-plugues dessas amostras, com cerca de 7,5 µm de resolução. Os valores de porosidade de µ-CT continuaram abaixo dos valores experimentais, entretanto foi possível observar a variação do teor de poros para as diferentes resoluções e calcular a permeabilidade em algumas amostras.