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PETROLEUM GEOLOGY - GEOLOGIA DO PETRÓLEO

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Information about PETROLEUM GEOLOGY - GEOLOGIA DO PETRÓLEO
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Published on February 18, 2014

Author: IsmarBarros

Source: slideshare.net

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Geologia do Petróleo Profª.: Ismar de S. Barros ismar17@hotmail.com

COMPOSIÇÃO E PROPRIEDADES DO PETRÓLEO O petróleo é formado por uma mistura complexa de hidrocarbonetos (Hidrogênio e Carbono) e outros compostos como enxofre, nitrogênio, entre outros. Hidrocarbonetos são compostos formados exclusivamente de hidrogênio e carbono. A maioria dos petróleos contém mais de 90% de hidrocarbonetos.

COMPOSIÇÃO E PROPRIEDADES DO PETRÓLEO Componentes do óleo cru típico Componentes % em peso Hidrogênio 11 – 14 Carbono 83 – 87 Enxofre 0,06 – 8 Nitrogênio 0,11 - 1,7 Oxigênio 0,1 – 2 Metais Até 0,3

COMPOSIÇÃO E PROPRIEDADES DO PETRÓLEO < 33°C Butano e inferiores Óleo Bruto DESTILAÇÃO ATMOSFÉRICA 33°-105°C Gasolina 105°-158°C Nafta Processamento de Gás 158°-233°C 233°-343°C 343°-427°C > 427°C Composição da Gasolina Automotiva Gás de síntese usados em turbinas a gás na ind. petroquímica Querosene Industria em geral Diesel Leve Combustível Destilado Diesel Pesado Combustivel, indústria Resíduo Atmosférico Para se retirar o máximo de componentes são usados intervalos de ebulição para diferenciação Betume Asfáltico

COMPOSIÇÃO E PROPRIEDADES DO PETRÓLEO  Uma amostra de petróleo pode ser classificada segundo o grau de densidade API, como segue:   Petróleos Médios: entre 21 e 30°API   Petróleos Leves: acima de 30°API ( < 0,72 g / cm3 ) Petróleos Pesados: abaixo de 21°API ( > 0,92 g / cm3 ) Segundo o teor de enxofre da amostra, tem-se a seguinte classificação para o óleo bruto:  Petróleos “Doces” (sweet): teor de enxofre < 0,5 % de sua massa  Petróleos “Ácidos” (sour): teor de enxofre > 0,5 % em massa

ORIGEM DO PETRÓLEO  O petróleo tem origem a partir da matéria orgânica depositada junto com os sedimentos.  A matéria orgânica marinha é formada basicamente de microrganismos e algas.  A matéria orgânica na superfície é formada por matéria orgânica vegetal e animal.  O tipo de hidrocarboneto gerado, óleo ou gás, é determinado pela constituição da matéria orgânica original e pela intensidade do processo térmico atuante sobre ela.  Matéria orgânica marinha  hidrocarboneto líquido  Matéria orgânica lenhosa  hidrocarboneto gasoso

TIPOS DE ROCHAS Metamórfica • o produto da transformação de qualquer tipo de rocha levada a um ambiente onde as condições físicas (pressão, temperatura) são muito distintas daquelas onde a rocha se formou. Magmática • Originadas pelo resfriamento do magma. • Intrusivas e Extrusivas. Sedimentar • compostas por sedimentos carregados pela água e pelo vento, acumulados em áreas deprimidas.

TRANSFORMAÇÃO TERMOQUÍMICA DA MATÉRIA ORGÂNICA Os três principais estágios da transformação da matéria orgânica nos sedimentos são:  Diagênese; Catagênese; Metagênese

TRANSFORMAÇÃO TERMOQUÍMICA DA MATÉRIA ORGÂNICA

TRANSFORMAÇÃO TERMOQUÍMICA DA MATÉRIA ORGÂNICA Diagênese Até 65ºC Querogênio Temperatura Reorganização celular matéria orgânica Produtos: Metano bioquímico ou biogênico.

TRANSFORMAÇÃO TERMOQUÍMICA DA MATÉRIA ORGÂNICA Quebra das moléculas de Querogênio Catagênese 65ºC a 165ºC Em aprox. 300Ma Temperatura Produtos: Hidrocarbonetos líquidos e gás.

TRANSFORMAÇÃO TERMOQUÍMICA DA MATÉRIA ORGÂNICA Metagênese Temperatura 165ºC a 210ºC Quebra das moléculas de hidrocarbonetos líquidos Produto: Gás leve

TRANSFORMAÇÃO TERMOQUÍMICA DA MATÉRIA ORGÂNICA Metamorfismo Degradação do hidrocarboneto gerado Maior que 210ºC Produto: Gás carbônico e algum resíduo de gás metano.

REQUISITOS PARA ACUMULAÇÃO DE PETRÓLEO Rochas geradoras; Rochas-reservatório; Presença de Rochas capeadoras; Trapas; Relações temporais adequadas.

REQUISITOS PARA ACUMULAÇÃO DE PETRÓLEO Geração Matéria orgânica em quantidade suficiente, temperatura e tempo Acumulação Porosidade e permeabilidade adequadas e selo (Rochas impermeáveis ou feições estruturais). Migração Momento adequado e rota de migração adequada Migração primária Migração secundária

REQUISITOS PARA ACUMULAÇÃO DE PETRÓLEO

ROCHAS GERADORAS São rochas de granulação fina (folhelhos e calcários), cuja matéria orgânica, sob condições termoquímicas adequadas, se transforma em petróleo. A teoria orgânica moderna postula que o petróleo se origina da matéria orgânica depositada juntamente com os sedimentos numa bacia sedimentar.

ROCHAS GERADORAS Folhelhos Carbonatos

FATORES QUE CONTROLAM A PRESERVAÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA ROCHAS GERADORAS A zona mais favorável para a preservação da matéria orgânica: 200 e 800 metros de profundidade Zona de concentração mínima de oxigênio

ROCHA GERADORA E PETRÓLEO ROCHAS GERADORAS Deve ser lembrado que apenas uma pequena parte da matéria orgânica da rocha geradora transforma-se em petróleo (2 a 5%). Outro dado interessante é que, do petróleo acumulado nos reservatórios geológicos, o homem só pode aproveitar 20 a 30%, sendo que, em alguns casos, a recuperação é inferior a 10%.

ROCHA GERADORA E PETRÓLEO ROCHAS GERADORAS Testemunho de uma rocha geradora de petróleo da Formação Candeias (folhelho rico em matéria orgânica), Bacia do Recôncavo. Rocha potencialmente geradora de petróleo observada ao microscópio (folhelho). Fonte: Adans, 1984.

QUALIDADE DA MATÉRIA GERADORAS ROCHAS ORGÂNICA Ao microscópio observam-se três tipos de matéria orgânica: amorfa, herbácea e lenhosa. A matéria orgânica amorfa resulta da decomposição de algas microscópicas e de bactérias, cujos restos podem ser identificados em lâminas delgadas. É a matéria orgânica mais adequada para a geração de óleo e gás. Possui elevado teor de hidrogênio e baixo teor de oxigênio.

QUALIDADE DA MATÉRIA GERADORAS ROCHAS ORGÂNICA Na matéria orgânica herbácea, distinguem-se cutículas vegetais, polens, esporos, etc. Este material, proveniente de vegetais superiores, também dá origem a óleo e gás, porém óleos com abundância de parafinas pesadas.

QUALIDADE DA MATÉRIA GERADORAS ROCHAS ORGÂNICA Na matéria orgânica lenhosa, são identificadas, em lâminas delgadas, partículas com aspecto lenhoso, muitas vezes com vasos condutores de seiva bem preservados. Este tipo de matéria gera somente gás, mas apenas sob condições severas de temperatura. Tem baixo teor de hidrogênio e alto teor de oxigênio.

ROCHAS RESERVATÓRIOS Caracterizam rochas porosas e permeáveis hidrocarbonetos. que acumulam Quanto menor a distância das rochas geradoras para a região do reservatório menor será a perda pelo seu transporte. Distâncias elevadas implicam na dissipação de parte do petróleo durante seu trajeto.

ROCHA RESERVATÓRIO Testemunho de uma rocha-reservatório (arenito portador de petróleo), Bacia do Recôncavo. Arenito observado ao microscópio. Fonte: Adans, 1984.

ROCHA RESERVATÓRIO POROSIDADE É a percentagem de vazios (espaços porosos) das rochas. Quando todos os poros são levados em consideração, tem-se a porosidade absoluta. Se apenas os poros conectados entre si são considerados, tem-se a porosidade efetiva. Todas as rochas-reservatório têm uma certa proporção de poros não conectados.

ROCHA RESERVATÓRIO POROSIDADE (Ø) = __ Volume de poros __ Volume da Amostra x 100 A porosidade dos reservatórios varia tanto vertical como horizontalmente. A maioria dos reservatórios apresenta porosidade entre 10 e 20%.

ROCHA RESERVATÓRIO A classificação da porosidade nas rochas-reservatório Porosidade (%) Fechada 0-9 Regular 9 - 15 Boa 15 - 20 Excelente 20 - 25

ROCHA RESERVATÓRIO Denomina-se porosidade primária aquela controlada pelo ambiente de sedimentação. A porosidade secundária desenvolve-se como resultado de algum processo geológico após a rocha-reservatório ter sido litificada (consolidada).

ROCHA RESERVATÓRIO A disposição, tipo, arredondamento dos grãos e a proporção de cimento e matriz são os principais fatores que afetam a porosidade.

ROCHA RESERVATÓRIO ROCHA RESERVATÓRIO PERMEABILIDADE É a medida da capacidade de uma rocha de permitir fluxo de fluidos. É normalmente expressa em Darcy (D). Como esta unidade é muito grande, na prática utiliza-se o milidarcy (mD)

ROCHA RESERVATÓRIO Permeabilidade absoluta • A medida da capacidade de uma rocha permitir o fluxo de fluidos é chamada permeabilidade. • Quando existe apenas um único fluido saturando a rocha, esta propriedade recebe o nome de permeabilidade absoluta. 33

ROCHA RESERVATÓRIO Permeabilidade efetiva Quando existe mais de um fluido, a facilidade com que cada um se move é chamada permeabilidade efetiva ao fluido considerado. 34

ROCHA RESERVATÓRIO ROCHA RESERVATÓRIO A classificação da permeabilidade nas rochas-reservatório Permeabilidade (mD) Baixa Menor que 1 Regular 1 – 10 Boa 10 – 100 Muito boa 100 – 1000 Excelente Maior que 1000

ROCHA RESERVATÓRIO ROCHA RESERVATÓRIO Normalmente, a permeabilidade encontrada nos reservatórios varia entre 5 e 1000 mD. Uma rocha pode ser muito porosa, porém não permeável O fraturamento da rocha pode aumentar consideravelmente sua permeabilidade.

ROCHA RESERVATÓRIO ROCHA RESERVATÓRIO Foto de rochas-reservatório ao microscópio mostrando uma grande variação da permeabilidade para porosidades semelhantes. Fonte: Schlumberger/CMR.

Seção esquemática de uma acumulação de petróleo, numa trapa estrutural.

ROCHAS SELANTES Rochas de baixa permeabilidade e porosidade que capeam os hidrocarbonetos. Conglomerados e Folhelhos também são exemplos rochas capeadoras. Conglomerado

Resumo das relações entre o tipo de rocha e sua função numa acumulação de petróleo. FOLHELHOS GERADORES E SELANTES * ARENITOS RESERVATÓRIOS CALCÁRIOS RESERVATÓRIOS GERADORES E SELANTES * EVAPORITOS SELANTES * RESERVATÓRIO QUANDO FRATURADOS

TRAPAS ou ARMADILHAS TRAPAS ESTRUTURAIS São trapas formadas por alguma deformação local, como resultado de falhamentos e de dobramentos

TRAPAS ou ARMADILHAS ESTRATIGRÁFICAS São as trapas formadas por alguma variação na estratigrafia, na litologia ou em ambas. Podem ser primárias ou secundárias.

TRAPAS ou ARMADILHAS TRAPAS COMBINADAS São as trapas formadas pela combinação de fatores estruturais e estratigráficos

Exemplo de uma seção acumulação de petróleo. geológica passando por uma

MIGRAÇÃO DO PETRÓLEO Migração Primária: A saída dos hidrocarbonetos a partir do querogênio e o seu transporte através dos capilares e poros de uma rocha geradora, Movimento induzido por pressão. Migração secundária: Depois da sua expulsão da rocha geradora, através de fraturas, falhas, discordâncias e das rochas permeáveis.

MIGRAÇÃO DO PETRÓLEO MIGRAÇÃO DO PETRÓLEO Figura 35 - Representação da migrações primária e secundária. Fonte: Tissot & Welt, 1978.

MIGRAÇÃO DO PETRÓLEO O estágio final da formação de acumulações de petróleo é a concentração (segregação) nas porções mais elevadas disponíveis na trapa. A rocha capeadora ou barreira de permeabilidade é que paralisa a movimentação do petróleo. Distâncias cobertas pela migração secundária sejam da ordem de 10 a 100 quilômetros.

RESERVATÓRIO O estudos dos reservatórios se preocupa basicamente com a retirada dos fluidos do interior das rochas, de modo que eles possam ser conduzidos até a superfície. São estudados: • • • • • Caracterização das jazidas Propriedades das rochas Propriedades dos fluidos Interação dos fluidos na rocha Leis físicas que regem o movimentos dos fluidos 48

RESERVATÓRIO CLASSIFICAÇÃO DOS RESERVATÓRIOS A classificação de um reservatório de petróleo é feita de acordo com o comportamento da mistura de hidrocarbonetos nele contida e das condições de pressão e temperatura a que estiver submetida. 49

RESERVATÓRIO CLASSIFICAÇÃO DOS RESERVATÓRIOS RESERVATÓRIO DE ÓLEO RESERVATORIOS DE GÁS

RESERVATÓRIO RESERVATÓRIOS DE ÓLEO Reservatório de óleo geralmente vem com água associada e representam a grande maioria dos objetivos da exploração

RESERVATÓRIO Exemplo de reservatório de óleo Bacia de Campos - A maior reserva de petróleo do e se estende do estado do Espírito Santo nas imediações da cidade de Vitória, até Arraial do Cabo, no litoral norte do Estado do Rio de Janeiro. Atualmente é responsável por aproximadamente 84% da produção nacional de petróleo.

53

RESERVATÓRIO RESERVATÓRIOS DE GÁS Ao chegar à superfície a mistura gasosa é submetida a processos nos quais os componentes mais pesados são separados dos mais leves. Caso ocorra uma certa produção de líquido este recebe o nome de reservatório de gás úmido, caso contrário recebe o nome de reservatório de gás seco. 54

RESERVATÓRIO Exemplo de reservatório de gás Campo de urucu – Bacia do Amazonas- Urucu produz atualmente 51,5 mil barris/dia de óleo e 10 milhões de milhões m³/dia de gás natural.

Unidade no Campo de Urucu 56

RESERVATÓRIO FLUIDOS PRODUZIDOS Um comportamento padrão esperado para um reservatório de óleo é que ele produza óleo, gás natural e água. Produção de óleo O óleo é a parte dos hidrocarbonetos que permanece no estado líquido quando a mistura é levada a superfície. 57

RESERVATÓRIO 58

RESERVATÓRIO Mecanismos de Produção • Gás em Solução • Capa de Gás • Influxo de Agua • Combinado 59

RESERVATÓRIO GÁS EM SOLUÇÃO • Pressão: declínio rápido e contínuo • Razão gas-óleo: baixa no início, subida abrupta, atinge um maximo e depois cai. • Produção de água: desprezivel ou muito baixa • Comportamento do poço: requer bombeio logo no inicio • Recuperação: 5 a 25% 60

RESERVATÓRIO CAPA DE GÁS • Pressão: cai vagarosa e continuamente • Razão gas-óleo: aumenta coninuamente nos poços estruturalmente elevados. • Produção de água: desprezivel • Comportamento do poço: longo tempo de surgência • Recuperação: 20 a 40% 61

RESERVATÓRIO INFLUXO DE ÁGUA • Pressão: permanece elevada • Razão gas-óleo: permanece baixa • Produção de água: começa cedo e cresce até valores elevados • Comportamento do poço: surgente até que a produção de áua se torne excessiva • Recuperação: 30 a 60% 62

RESERVATÓRIO COM BINADO • Todos nos mesmo sistema 63

FIM 64

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