Present-day thermal regime of the Pre-Salt of the Santos Basin, Brasil

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pestana, Sara Lopes
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/33940
Resumo: Tese de mestrado, Geologia (Estratigrafia, Sedimentologia e Paleontologia) Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2018
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spelling Present-day thermal regime of the Pre-Salt of the Santos Basin, BrasilRegime térmicoBacia de SantosTemperaturaGradiente geotérmicoPré-salTeses de mestrado - 2018Departamento de GeologiaTese de mestrado, Geologia (Estratigrafia, Sedimentologia e Paleontologia) Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2018The industry of oil and gas is in constant transformation, controlled by technological and economic factors as well as scientific knowledge. Due to this everlasting industrial development and growth, especially in the last two decades, location and exploration methods are more precise and reliable, thus new locations for economic hydrocarbons accumulations are becoming scarce. Considering this fact, is of the utmost importance to search for new occurrences in economic producing areas. The Santos Basin is part of a group of marginal basins whose formation is due to the opening and evolution of the South Atlantic Ocean, during the breakup of the Gondwana supercontinent, around 200 My ago. This basin is known by its pre-salt province, which contains large accumulations of excellent quality light oil, with high commercial value. The discoveries made in the pre-salt of the Santos Basin are among the world’s most important in the past decade. This reality confers to the basin a strategic position to meet the great global demand for energy, especially due to the prospectivity in unexplored areas. Given the fact that the basin’s thermal regime highly influences hydrocarbons maturity and preservation, understanding how temperatures and geothermal gradients vary, especially considering preservation on source rock, can be extremely essential in a preliminary stage to evaluate potential hydrocarbons accumulations. What makes the Santos basin different to many other basins in terms of present-day thermal regime is the presence of a thick (up to 3100 m) evaporitic layer (Ariri Formation) of Aptian age. The thermal conductivity of salt can be two to four time greater than other sedimentary rocks; hence, its presence within a basin has a major impact on heat flow. In fact, values can be as high as 6 W m-1 K-1; therefore, a salt dome buried in strata of much lower thermal conductivity will act as a conduit for heat transport. This preferential path for heat causes high-temperature anomalies in post-salt strata and low temperature anomalies in pre-salt strata. The cooling effect of salt will allow an unusual preservation of oil and gas, at depths over 3000 m, in reservoir rock. This study conducted for the Santos Basin had the main goal of evaluating the thermal regime at the base salt, which forms the seal for the giant oil and gas fields. For that purpose, a database was built, assembling all temperature data types available from wells of the Santos Basin, including those recorded from DST, PVT, BHT, MDT and Wireline. The gathering of the temperature data was done for all available wells at Galp (276 in total) distributed in different geological settings of the Santos basin. These included wells in the Albian gap area, where the salt withdraws or it is very thin, the salt diapir province and in the area with a more continuous thick salt layer. Although the great majority of the data are for the interval just below the base salt, data also exists for the post salt sequence, and some data close to 1 km deep into the pre-salt section. These data allowed the estimation of geothermal gradient trends for the different geological settings and post-salt, salt and pre-salt intervals. The results show that in areas of salt withdrawal, or thinner salt, the regional geothermal gradient is around 31ºC/km. In addition, it was observed that greater salt thickness leads to higher temperatures in post-salt units. This work show that there is a clear inverse relationship between salt thickness and temperatures in pre-salt units: when salt is thicker, temperatures are lower and vice-versa. The regional crustal models of the basin are in line with the normal temperatures and gradients observed, showing only a slightly higher thermal regime towards the Alto de Cabo Frio area where the basement is shallower and the crust is thicker. It was not possible to investigate further the relationship and implications of the crustal structure on the thermal regime due to the lack of a detailed crustal study for the Santos basin at the time of this work. Understanding salt’s effect on the thermal regime of the Santos Basin can be also helpful to comprehend other salt-influenced basins and contribute to the scientific knowledge of sedimentary basins.A exploração de gás e petróleo é uma indústria em constante transformação, controlada pelos avanços tecnológicos e conhecimento científico bem como pelo paradigma da oferta e procura. Devido a este constante desenvolvimento, os métodos de localização e exploração de reservatórios são cada vez mais elaborados e precisos, estando descobertos praticamente todos os grandes campos petrolíferos economicamente exploráveis. Assim, tornam-se cada vez mais escassos potenciais novos locais que reúnam as condições geológicas necessárias à acumulação de hidrocarbonetos. A Bacia de Santos faz parte de um conjunto de bacias marginais cuja génese se deve à abertura e evolução do oceano Atlântico Sul, contemporânea da ruptura do Gondwana, há cerca de 200 Ma. Situa-se na região Sudoeste da margem continental brasileira, entre a Zona de Fractura de Florianópolis (limite Sul- 28ºS), que a separa da Bacia de Pelotas, e o Alto de Cabo Frio (limite Norte- 23ºS), que a separa da Bacia de Campos. Esta bacia é conhecida pela sua província do pré-sal, que contém grandes acumulações de óleos leves de excelente qualidade, com alto valor comercial. As descobertas feitas nas unidades do pré-sal da Bacia de Santos estão entre as mais importantes do mundo na última década. Esta realidade confere à bacia uma posição estratégica para responder à grande demanda global de energia, especialmente devido à prospectividade em áreas inexploradas. Uma vez que o regime térmico de uma bacia influencia grandemente a maturidade e preservação de hidrocarbonetos, é crucial perceber como as temperaturas e o fluxo térmico variam, especialmente no que diz respeito à preservação na rocha geradora. Esta abordagem pode ser extremamente essencial numa fase preliminar de avaliação de potenciais acumulações comerciais de hidrocarbonetos. A Bacia de Santos apresenta-se diferente de muitas outras, no sentido em que é caracterizada pela presença de uma unidade evaporítica espessa (até 3100 m) (Formação Ariri) de idade Aptiana. A sedimentação desta unidade foi controlada e promovida pela presença de altos vulcânicos (Dorsal de São Paulo e Alto de Florianópolis), que causaram restrição à circulação de águas do oceano vindas de Sul, mas também pelo clima seco e quente, vigente neste período. A associação destes dois factores conduziu a uma taxa de evaporação elevada relativamente ao influxo de água, proporcionando condições favoráveis à deposição de espessas unidades de sal. A grande importância da presença do sal, reside na sua elevada condutividade térmica, que pode ser duas a quatro vezes maior do que outras rochas sedimentares, e, portanto, a sua presença numa bacia tem um impacto significativo no fluxo de calor. De fato, os valores podem ser tão elevados como 6 W m-1 K-1, fazendo com que o sal actue como um canal de transporte de calor, entre estratos de condutividade térmica muito menor. Esta trajectória preferencial do calor provoca anomalias de alta temperatura nas unidades do pós-sal e anomalias de baixa temperatura nas unidades do pré-sal. O efeito de arrefecimento no pré-sal provocado pelo sal permitirá uma preservação incomum de petróleo e gás, em profundidades superiores a 3000 m, na rocha do reservatório. Este estudo realizado na Bacia de Santos teve como objetivo principal avaliar o regime térmico na base do sal. Para isso, foi construída uma base de dados, reunindo todos os dados de temperatura disponíveis nos poços da Bacia de Santos, incluindo diferentes tipos de dados de temperatura (DST, PVT, BHT, MDT e Wireline). Dependendo do tipo de método utilizado para medir a temperatura, as medidas obtidas no relatórios de poço muitas vezes não correspondem à verdadeira temperatura de formação, são, na verdade mais frias, devido à circulação da lama. Este é o caso dos dados denominados por BHT lidas, MDT e Wireline. Antes de poderem ser usadas no estudo do regime térmico, estas tiveram de sofrer uma correção de modo a representarem uma temperatura mais aproximada à real. Dois métodos foram usados: o método de Horner e a correcção empírica de 10 e 20%. A reunião dos dados de temperatura foi feita em todos os poços disponíveis (um total de 276) distribuídos em diferentes áreas da Bacia de Santos, com configurações geológicas e estruturais distintas. Estas incluíram a área do Albian Gap (onde ocorreu remobilização do sal ou este apresenta uma espessura muito baixa), a província de diapiros salinos (zona central) e a área com uma unidade de sal mais espessa e contínua. Embora a grande maioria dos dados existentes se concentrem na zona imediatamente abaixo da base do sal (Formação Ariri), existem igualmente dados para a sequência póssal e alguns dados até cerca de 1 km de profundidade na seção pré-sal. Tais dados permitiram o cálculo de tendências de gradiente geotérmico para diferentes configurações geológicas e intervalos pós-sal, sal e pré-sal. Os resultados mostram que nas unidades pós-sal é necessário considerar as diferentes configurações de sal presentes na bacia: área de remobilização de sal, na seção noroeste (31ºC / km); área diapíricas, na zona central (31ºC / km) e área de sal homogeneamente espesso, na seção Sudeste (35ºC / km). Verifica-se que maiores espessuras de sal conduzem a maiores temperaturas nas unidades pós-sal. Para além dos dados de temperatura foram ainda usados dados geológicos, como perfis compostos (com informações detalhadas dos poços, incluindo profundidade das principais Formações perfuradas), usados posteriormente na construção de modelos 1D, e grids estruturais (e.g. topo e base do sal), que, no fundo, funcionaram como as fundações para a construção dos modelos finais (mapas). Embora esteja comprovado que a existência de sal, as suas características e geometrias tenham um grande controlo sobre a temperatura, o fluxo de calor e o regime térmico da Bacia de Santos, verificasse que também a estrutura da crosta, em particular a sua espessura tem grande influência sobre o estado térmico de uma bacia. Existe uma relação inversa clara entre a espessura do sal e as temperaturas nas unidades do pré-sal: quando o sal é mais espesso, as temperaturas são mais baixas e vice-versa. Enquanto que, no que diz respeito à espessura da crosta, essa relação parece ser direta, maiores espessuras resultam em maiores temperaturas. Avaliar o regime térmico de uma determinada bacia pode ser um trabalho duradouro e desafiador, uma vez que requer uma quantidade substancial de dados e a recolha de todo tipo de informações sobre a evolução, tectônica e estratigrafia da bacia. No entanto, um estudo como esse pode ser extremamente essencial numa fase preliminar da avaliação de potenciais acumulações de hidrocarbonetos. Compreender o efeito do sal no regime térmico da Bacia de Santos pode ser útil para entender outras bacias com espessas unidades de sal e contribuir para o conhecimento científico, nomeadamente na relação entre bacias sedimentares, as suas configurações e sistemas petrolíferos, criando uma ligação entre o conhecimento empírico e a realidade da indústria de hidrocarbonetos.Pimentel, Nuno Lamas, 1963-Niño-Guiza, Christian HoracioRepositório da Universidade de LisboaPestana, Sara Lopes2018-06-18T14:41:17Z201820182018-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/33940TID:201923041engmetadata only accessinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2024-11-20T17:43:16Zoai:repositorio.ul.pt:10451/33940Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openairemluisa.alvim@gmail.comopendoar:71602024-11-20T17:43:16Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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