Geologia do petróleo

Geologia do petróleo é o estudo das origens, ocorrência, movimento, acumulação e exploração de combustíveis de hidrocarbonetos. Refere -se ao conjunto específico de disciplinas geológicas aplicadas à busca de hidrocarbonetos (exploração de petróleo).

A geologia do petróleo está preocupada principalmente com a avaliação de sete elementos -chave nas bacias sedimentares:

• Fonte
• Reservatório
• Selo
• Armadilha
• Timing
• Maturação
• Migração

Em geral, todos esses elementos devem ser avaliados por meio de uma janela limitada ' no mundo subterrâneo, fornecido por um (ou possivelmente mais) poços de exploração. Esses poços apresentam apenas um segmento unidimensional através da Terra, e a habilidade de inferir características tridimensionais deles é uma das mais fundamentais na geologia do petróleo. Recentemente, a disponibilidade de dados sísmicos 3D baratos e de alta qualidade (da sismologia de reflexão) e dados de várias técnicas geofísicas eletromagnéticas (como magnetotelles) ajudaram bastante a precisão de tal interpretação. A seção a seguir discute esses elementos em breve. Para um tratado mais aprofundado, consulte a segunda metade deste artigo abaixo.

Avaliação da fonte usa os métodos de geoquímica para quantificar a natureza das rochas ricas em orgânicas que contêm os precursores de hidrocarbonetos, de modo que o tipo e a qualidade do hidrocarboneto expelido possam ser avaliados.

O Reservatório é uma unidade litológica porosa e permeável ou conjunto de unidades que contém as reservas de hidrocarbonetos. A análise dos reservatórios no nível mais simples requer uma avaliação de sua porosidade (para calcular o volume de hidrocarbonetos in situ ) e sua permeabilidade (calcular com que facilidade os hidrocarbonetos fluirão para fora deles). Algumas das principais disciplinas utilizadas na análise do reservatório são os campos de análise estrutural, estratigrafia, sedimentologia e engenharia do reservatório.

O selo , ou Cap rock, é uma unidade com baixa permeabilidade que impede a fuga de hidrocarbonetos da rocha do reservatório. Os selos comuns incluem evaporitos, calçados e folhelhos. A análise dos selos envolve a avaliação de sua espessura e extensão, de modo que sua eficácia possa ser quantificada.

A armadilha geológica é a característica estratigráfica ou estrutural que garante a justaposição do reservatório e do selo, de modo que os hidrocarbonetos permaneçam presos na subsuperfície, em vez de escapar (devido à sua flutuabilidade natural) e ser perdidos.

A

análise da maturação envolve avaliar a história térmica da rocha fonte, a fim de fazer previsões da quantidade e tempo da geração e expulsão de hidrocarbonetos.

Finalmente, estudos cuidadosos da migração revelam informações sobre como os hidrocarbonetos se movem da fonte para o reservatório e ajudam a quantificar a fonte (ou cozinha ) de hidrocarbonetos em uma área específica.

Várias subdisciplinas principais existem na geologia do petróleo especificamente para estudar os sete elementos -chave discutidos acima.

O momento crítico é o tempo da geração, migração e acumulação da maioria dos hidrocarbonetos em suas armadilhas primárias. A migração e o acúmulo de hidrocarbonetos ocorrem durante um curto período em relação ao tempo geológico. Esses processos (geração, migração e acumulação) ocorrem perto do final de uma duração de um sistema de petróleo. A duração é o tempo que os elementos cruciais do sistema de petróleo estão sendo acumulados.

O momento crítico é crucial, pois é baseado na história do enterro da rocha fonte quando está na profundidade máxima do enterro. É quando a maioria dos hidrocarbonetos é gerada. Aproximadamente 50% a 90% de petróleo é fabricado e expulso neste momento. O próximo passo são os hidrocarbonetos que entram na janela de óleo. A janela do óleo tem a ver com a rocha de origem ser a maturidade apropriada e também estar na profundidade certa para a exploração de petróleo. Os geocientistas precisarão disso para coletar dados estratigráficos do sistema petrolífero para análise.

Em termos de análise de rochas da fonte, vários fatos precisam ser estabelecidos. Em primeiro lugar, a questão de saber se realmente existe qualquer rocha fonte na área deve ser respondida. O delineamento e a identificação de rochas potenciais de origem depende de estudos da estratigrafia local, paleogeografia e sedimentologia para determinar a probabilidade de sedimentos ricos em orgânicos terem sido depositados no passado.

Se a probabilidade de haver uma rocha fonte é considerada alta, o próximo assunto a abordar é o estado de maturidade térmica da fonte e o momento da maturação. A maturação das rochas da fonte (ver diagênese e combustíveis fósseis) depende fortemente da temperatura, de modo que a maioria da geração de petróleo ocorre na faixa de 60 a 120 ° C (140 a 248 ° F). A geração de gás começa em temperaturas semelhantes, mas pode continuar além desse intervalo, talvez até 200 ° C (392 ° F). Para determinar a probabilidade de geração de petróleo/gás, portanto, a história térmica da rocha de origem deve ser calculada. Isso é realizado com uma combinação de análise geoquímica da rocha de origem (para determinar o tipo de que os querogênios presentes e suas características de maturação) e métodos de modelagem da bacia, como desvio traseiro, para modelar o gradiente térmico na coluna sedimentar.

O século XX foi quando os cientistas começaram a estudar seriamente a geoquímica do petróleo. A geoquímica foi originalmente utilizada para prospecção de superfície para hidrocarbonetos subterrâneos. Hoje, a geoquímica serve a indústria do petróleo, ajudando a procurar sistemas de petróleo eficazes. O uso da geoquímica é relativamente econômico que permite que os geólogos avaliem questões relacionadas ao reservatório. Uma vez que o petróleo para fonte de correlação de rochas for encontrado, os geólogos do petróleo usarão essas informações para renderizar um modelo 3D da bacia. Agora eles podem avaliar o momento da geração, migração e acumulação em relação à formação de armadilhas. Isso ajuda no processo de tomada de decisão sobre se é necessária uma exploração adicional. Além disso, isso pode aumentar as recuperações do petróleo restante em reservatórios que foram inicialmente considerados irrecuperáveis.

Uma análise de bacia em escala completa geralmente é realizada antes da definição de leads e perspectivas de perfuração futura. Este estudo aborda o sistema de petróleo e estudos fonte de rocha (presença e qualidade); história do enterro; maturação (tempo e volumes); migração e foco; e possíveis focas regionais e principais unidades de reservatório (que definem leitos de transportadores). Todos esses elementos são usados para investigar para onde os hidrocarbonetos em potencial podem migrar. Armadilhas e possíveis leads e perspectivas são então definidos na área que provavelmente receberá hidrocarbonetos.

Embora uma análise da bacia geralmente faça parte do primeiro estudo que uma empresa conduz antes de se mudar para uma área para exploração futura, também é realizada às vezes durante a fase de exploração. A geologia da exploração compreende todas as atividades e estudos necessários para encontrar nova ocorrência de hidrocarbonetos. Geralmente, os estudos sísmicos (ou sísmicos 3D) são filmados, e os antigos dados de exploração (linhas sísmicas, troncos de poço, relatórios) são usadas para expandir os novos estudos. Às vezes, são realizados estudos gravitários e magnéticos, e as infiltrações e derramamentos de óleo são mapeados para encontrar áreas potenciais para ocorrências de hidrocarbonetos. Assim que uma ocorrência significativa de hidrocarbonetos é encontrada por um poço de exploração ou wildcat, o estágio de avaliação começa.

O estágio de avaliação é usado para delinear a extensão da descoberta. As propriedades do reservatório de hidrocarbonetos, conectividade, tipo de hidrocarboneto e o óleo de gás e os contatos de água-água estão determinados a calcular potenciais volumes recuperáveis. Isso geralmente é feito perfurando mais poços de avaliação em torno da exploração inicial. Os testes de produção também podem fornecer informações sobre pressões e conectividade do reservatório. A análise geoquímica e petrofísica fornece informações sobre o tipo (viscosidade, química, API, teor de carbono etc.) do hidrocarboneto e a natureza do reservatório (porosidade, permeabilidade, etc.).

Após uma ocorrência de hidrocarbonetos ter sido descoberta e a avaliação indicou que é um achado comercial, o estágio de produção é iniciado. Este estágio se concentra em extrair os hidrocarbonetos de maneira controlada (sem danificar a formação, dentro de volumes favoráveis comerciais etc.). Os poços de produção são perfurados e concluídos em posições estratégicas. O sísmico 3D geralmente está disponível nesta fase para atingir poços precisamente para recuperação ideal. Às vezes, a recuperação aprimorada (injeção de vapor, bombas etc.) é usada para extrair mais hidrocarbonetos ou reconstruir os campos abandonados.

A existência de uma rocha de reservatório (normalmente, arenitos e calcários fraturados) é determinada através de uma combinação de estudos regionais (isto é, análise de outros poços na área), estratigrafia e sedimentologia (para quantificar o padrão e a extensão da sedimentação) e Interpretação sísmica. Uma vez identificada um possível reservatório de hidrocarboneto, as principais características físicas de um reservatório que são de interesse para um explorador de hidrocarbonetos são seu volume de rocha a granel, relação rede para gravação, porosidade e permeabilidade.

O volume de rocha a granel, ou o volume de rocha bruta da rocha acima de qualquer contato com água de hidrocarboneto, é determinada pelo mapeamento e correlacionamento de pacotes sedimentares. A relação rede para gravação, normalmente estimada a partir de análogos e logs de cabo de aço, é usado para calcular a proporção dos pacotes sedimentares que contêm rochas de reservatório. O volume de rocha a granel multiplicado pela proporção de rede para gravação fornece o volume de rocha líquido do reservatório. O volume da rocha líquido multiplicado pela porosidade fornece o volume total de poros de hidrocarbonetos, isto é, o volume dentro do pacote sedimentar que os fluidos (principalmente, hidrocarbonetos e água) podem ocupar. A soma desses volumes (consulte Stoiip e GIIP) para uma determinada perspectiva de exploração permitirá que exploradores e analistas comerciais determinem se um cliente em potencial é financeiramente viável.

Tradicionalmente, porosidade e permeabilidade eram determinadas através do estudo de amostras de perfuração, análise de núcleos obtidos no furo de poço, exame de partes contíguas do reservatório que afloram na superfície (ver, por exemplo, Guerriero et al., 2009, 2011, em referências abaixo) e pela técnica de avaliação de formação usando ferramentas de linha de fio passadas pelo próprio poço. Os avanços modernos na aquisição e processamento de dados sísmicos significaram que os atributos sísmicos das rochas subterrâneos estão prontamente disponíveis e podem ser usados para inferir propriedades físicas/sedimentares das próprias rochas.

• Pedras betuminosas
• Fonte controlada eletromagnética
• Publicações importantes em geologia do petróleo

• V. Guerriero; et al. (2011). «Improved statistics multi-scale analysis of fraturas in carbonate reservoir analogues» (em inglês). Tecnologia. 504 (1). Elsevier: 14–24. Bibcode:2011 Tectp.504...14G. doi:10.1016/j.tecto.2011.01.003.
• V. Guerriero; et al. (2009). «Quantificando incertezas em estudos multiescala de análogos de reservatório fraturado: Implementado análise estatística de dados de linha de varredura de rochas carbonato». Revista de Geologia Estrutural. 32 (9). Elsevier: 1271–1278. Bibcode:2010JSG....32.1271G. doi:10.1016/j.jsg.2009.04.016.
• A. Amosu, Y. Sun (2019). «A Quantitative Probabilistic Framework for Estimating the Critical Moment in a Petroleum System» (em inglês). Boletim AAPG. 103 (1). Boletim AAPG: 177–187. Bibcode:2019BAAPG.103..177A. doi:10.1306/07031817387. S2CID 134743618.
• M.G. Fowler, K.E. Peters (2002). «Applications of Petroleum Geochemistry to Exploration and Reservoir Management» (em inglês). Geoquímica orgânica. 33 (1). Pergaminho Imprensa: 5–36. Bibcode:2002OrGeo..33....5P. doi:10.1016/S0146-6380(01)00125-5.

• Brian Frehner. Encontrar óleo: A natureza do petróleo Geologia, 1859–1920 (Universidade de Nebraska Press; 2011) 232 páginas

• Petroleum Geology — Um fórum dedicado a todos os aspectos da geologia do petróleo da exploração à produção
• Petróleo em meus sapatos — Site dedicado à ciência e aplicação prática da geologia do petróleo
• AAPG — Associação Americana de Geólogos de Petróleo
• PetroleumGeology.org — Site sobre a história e tecnologia da geologia do petróleo