UNIVERSIDADE TIRADENTES
CURSO TECNOLÓGICO DE PETRÓLEO E GÁS
GEOLOGIA DO PETRÓLEO
NOTAS DE AULA Edição 2
Prof. Cláudio Borba
Aracaju, 2009
Olá,
Esta apostila reúne o conteúdo das aulas da disciplina Geologia do Petróleo, com carga horária total de 72 horas, e visa suprir a carência de livros textos em português, além de adaptar o tema para a realidade brasileira. O curso de geologia do petróleo é baseado na experiência de mais de 20 anos do autor, e tem uma abordagem predominantemente prática, como deve ser um curso de Tecnologia de Petróleo. Os exercícios propostos, desde a escolha de uma área para prospecção, passando pela interpretação sísmica, elaboração de prospectos, confecção de mapas, cálculo de volumes até a previsão de produção de um reservatório, permitem ao aluno ter ao final do curso uma visão integrada do processo de geologia de exploração e produção de petróleo.
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1. Introdução
Geologia é a ciência que estuda a estrutura, composição e história do planeta Terra. Lida com o espaço (desde a escala microscópica, exemplo:
poros das rochas; até milhares de quilômetros, exemplo: bacias sedimentares) e com o tempo (em geral os fenômenos geológicos são da ordem de milhares a milhões de anos). As aplicações de geologia são inúmeras: prospecção de minérios e pedras preciosas, engenharia, meio ambiente, águas subterrâneas e exploração e produção de Petróleo.
1.1- Principais Ramos da Geologia
A geologia é dividida em diversas áreas (ramos), que costumam constituir disciplinas de um curso de graduação em geologia.
• Mineralogia -> estudo dos minerais
• Petrologia -> estudo das rochas
• Paleontologia -> estudo dos fósseis
• Geofísica -> física da terra, pura e aplicada
• Geologia Estrutural -> deformações das rochas
• Geotectônica -> dinâmica da Terra na grande escala
• Geoquímica -> química da terra, orgânica e inorgânica
• Sedimentologia -> processos de deposição
• Estratigrafia -> estudo das camadas e sua origem
• Geologia Histórica -> história e evolução da Terra
• Geologia Econômica -> depósitos minerais
• Geologia Ambiental -> impacto ou potencial de impacto no meio ambiente
• Geologia do Petróleo -> Aplicação dos conceitos geológicos na descoberta e gerenciamento de acumulações de petróleo
Vários ramos da geologia apresentam aplicação direta na exploração e produção de petróleo:
• Mineralogia -> Os minerais formam as rochas.
• Petrologia -> Rochas são as geradoras e armazenadoras de petróleo
• Paleontologia -> Utilizada na datação das rochas e na determinação do ambiente deposicional.
• Geofísica -> Aplicação dos métodos indiretos de investigação, entre eles a símica, uma das principais ferramentas da indústria do petróleo.
• Geologia Estrutural -> Identificação e entendimento de armadilhas (trapas) para acumulação de petróleo
• Geotectônica -> Identificação de bacias propícias para a geração e acumulação de petróleo.
• Geoquímica -> Reconhecimento de rochas geradoras e tipos de petróleo.
• Sedimentologia -> Reconhecimento do ambiente de deposição, importante para caracterizar os reservatórios e rochas geradoras.
• Estratigrafia -> Reconhecimento de camadas promissoras, comparação entre diferentes áreas e bacias.
• Geologia Histórica -> Identificação de épocas mais propícias para se encontrar petróleo.
• Geologia Econômica -> Petróleo é um recurso mineral.
• Geologia Ambiental -> Impacto da perfuração,produção, refino e distribuição no meio ambiente
Portanto, a Geologia do Petróleo é a aplicação dos conhecimentos de geologia na exploração e produção de petróleo. Apresenta forte interação forte com Engenharia de Reservatórios, Geofísica, Avaliação de Formações e Economia do Petróleo
1.2 - O Processo Geologia do Petróleo
A cadeia produtiva do petróleo começa nos estudos geológicos, com o objetivo de se descobrir uma acumulação petrolífera. Esta fase é chamada de EXPLORAÇÃO.
Com uma acumulação descoberta, chamada de Campo de Petróleo, os projetos de produção nas descobertas de petróleo começam nos estudos geológicos. Esta etapa é chamada de CARACTERIZAÇÃO DE RESERVATÓRIOS, que utiliza fortemente o conhecimento da geologia.
O acompanhamento da produção de um campo de petróleo igualmente requer conhecimento geológico, cada vez mais detalhado. É a etapa de GERENCIAMENTO DE RESERVATÓRIOS, que tem forte interação com a Engenharia de Reservatórios.
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Figura 1.1 – Processo de Geologia de Petróleo
A própria geologia do petróleo é dividida em áreas, que se tornam especialidades entre geólogos de petróleo. As principais são:
• Petrologia e Diagênese -> estudo das rochas, dos poros e do cimento.
• Paleontologia/Bioestratigrafia -> estudo dos fósseis, datações de camadas e ambientes.
• Geofísica do Petróleo -> métodos sísmicos, magnetométricos e gravimétricos de prospecção.
• Geologia Estrutural -> estudo das falhas e fraturas nas acumulações de petróleo, estudo dos campos de tensões.
• Geoquímica -> subdividida em orgânica e inorgânica. Estuda a geração e alterações do óleo e a formação dos precipitados nos reservatórios, entre muitos outros.
• Sedimentologia -> estuda os processos e produtos da deposição das rochas.
• Estratigrafia -> Estuda a origem e relações enre as camadas. Construção de colunas estratigráficas, aplicação no zoneamento de reservatórios
• Avaliação de Formações -> Técnicas de determinação qualitativa e quantitativa das propriedades das rochas e fluidos. Inclui a perfilagem e os testes de
formação.
• Modelagem Geológica -> Construção de modelos bidimensionais e tridimensionais de bacias e de campos de petróleo
1.3 – Onde está o petróleo
A existência de petróleo necessita de uma bacia sedimentar, uma região topograficamente baixa onde são depositados os sedimentos provenientes da erosão das áreas mais elevadas, também chamadas de áreas- fonte. Nem toda bacia é petrolífera. Caso esta bacia contenha petróleo em quantidade comercial, os locais onde este ocorre é chamado de campo de petróleo. Um campo de petróleo pode conter um ou mais reservatórios de petróleo. Para extrairmos o petróleo dos reservatórios, utilizamos poços.
Lembre-se: NÃO DESCOBRIMOS POÇOS DE PETRÓLEO. DESCOBRIMOS RESERVATÓRIOS. O poço é apenas uma obra de engenharia utilizada para a procura e extração do petróleo.
Figura 1.2 – Conceitos importantes na geologia de petróleo: bacia, campo e reservatório
1.3 - Fontes de dados geológicos
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Os principais dados utilizados em estudos geológicos visando a exploração e produção de petróleo são:
• Imagens de satélite, fotografias aéreas
• Métodos geofísicos: sísmica, gravimetria, magnetomeria
• Poços: amostras de calha, testemunhos, perfis elétricos (perfilagem), testes de formação
• Afloramentos: naturais, cortes de estrada, pedreiras, minas subterrâneas
• Modelagens matemáticas
1.4. - Etapas da Exploração de Produção de Petróleo
Campo de petróleo é um conjunto de acumulações contidas em uma área da bacia sedimentar. Pode conter um ou mais reservatórios de petróleo.
Assim como uma bacia pode conter um ou mais campos de petróleo (ou nenhum).
Um longo caminho é trilhado até que um campo de petróleo entre em produção. O processo pode levar vários anos, principalmente em áreas marítimas, onde a implantação da infraestrutura é complexa e onerosa, além dos licenciamentos ambientais serem mais demorados. As principais etapas do processo são listadas abaixo.
1.4.1 - Busca de Bacias Sedimentares candidata a ter petróleo
Somente áreas onde existem rochas sedimentares ricas em matéria orgânica (rochas geradoras) e com capacidade de armazenamento (rochas reservatório) são propícias à existência de petróleo. Essas áreas são as Bacias Sedimentares. Portanto, pode-se descartar de imediato para a exploração de petróleo as áreas do planeta que não são bacias sedimentares.
Mas não basta a existência de uma bacia sedimentar. A bacia sedimentar deve ter os seguintes requisitos básicos (itens que serão abordados com maior detalhe no capítulo referente aos Sistemas Petrolíferos):
• -> rochas geradoras
• -> reservatórios
• -> estruturas potenciais
Figura 1.3 – Mapa Geológico da América do Sul, com a localização das principais bacias sedimentares.
1.4.2 - Leilão (BID) feito pela agência reguladora (ANP)
Até 1994, a exploração e producao de petróleo no Brasil era monopólio estatal, exercido pela Petrobras. Com a nova lei do Petróleo, aprovada pelo Congresso Nacional em 1994, outras empresas passaram a atuar no setor, reguladas pela Agência Nacional do Petróleo (ANP). Para isso, a ANP promove leilões de blocos exploratórios, com as seguintes características:
- áreas (blocos exploratórios) são colocadas para licitação, os chamados BIDs (o último, em 2008, foi o BID-9).
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- empresas dão lances, sozinhas ou em sociedade (parcerias).
- os vencedores assumem compromisso de pesquisar a área (realização de levantamento sísmico e perfuração de poços).
Figura 1.4 – Blocos exploratórios e de produção no Brasil (ANP 2002).
1.4.3 - Aquisição exploratória
Adquirido o bloco exploratório, são inicialmente realizados levantamentos geofísicos (principalmente sísmica 2D e 3D), visando definir as áreas mais favoráveis para a perfuração de poços exploratórios.
Tipos de Levantamento de dados:
-> Levantamento geofísico:
- Gravimetria/magnetometria - Sísmica 2D
- Sísmica 3D
-> Levantamento geológico:
- Poços anteriores perfurados na área - Trabalhos de campo
1.4.4 - Interpretação dos dados obtidos na aquisição exploratória
A partir do levantamento, processamento e interpretação sísmica, são gerados mapas que indicam as melhores posições para locação de poços.
Esses mapas também fornecem estimativa do volume de petróleo da área.
Dependendo desse volume, será ou não viável a perfuração de poços. As principais etapas da interpretação sísmica são:
-> interpretação sísmica de horizontes (camadas) em tempo sísmico -> conversão dos horizontes para profundidade
-> confecção de prospecto de poço exploratório -> análise econômica e de risco do projeto
1.4.5 - Perfuração do poço exploratório
Somente com a perfuração é que são obtidos dados diretos, como a presença de reservatórios e de petróleo com viabilidade de produção comercial. A perfuração de poços consta das seguintes atividades:
-> acompanhamento geológico do poço, durante a perfuração.
-> perfilagem (avaliação de formação).
-> decisão sobre abandono ou completação do poço.
-> teste de formação (avaliação de formação).
-> decisão perfuração de poços adicionais.
1.4.6 - Plano de Avaliação
Realizada a descoberta pelo poço exploratório, a empresa deve fazer um plano de avaliação da área, devidamente aceito e aprovado pela ANP. No plano de avaliação são propostas ações como a perfuração de poços de extensão e a realização de testes de formação. O objetivo é obter uma estimativa das reservas de petróleo e se é viável transformar a concessão de exploração em uma concessão de produção.
