Mapeamento sísmico de sequências evaporíticas estratificadas da Formação Ariri no norte da Bacia da Santos

Abstract

Resumo: A Bacia de Santos é uma bacia sedimentar de margem passiva localizada no litoral do Brasil. Possui área de aproximadamente 350.000 km2 e espessuras sedimentares de até 15 km. Sua formação está relacionada à ruptura do Supercontinente Gondwana, que resultou na abertura do Oceano Atlântico Sul. Houve três fases evolutivas: rifte, pós-rifte e drifte (fase atual). Durante a fase pós rifte, houve a deposição da Formação Ariri, unidade evaporítica da bacia, com espessuras de até cerca de 2 km e intercalação de diferentes sais precipitados em sequências evaporíticas. A tectônica do sal nesta camada formou diferentes estruturas de sal que desempenham papel importante na formação e preservação de reservas de petróleo e gás no pré-sal, atuando como selo e trapa. Estudos recentes têm utilizado dados sísmicos de alta resolução para analisar as camadas de sal e sua deformação interna na Bacia de Santos. As chamadas LES (layered evaporite sequences) fornecem insights sobre o fluxo de sal e mecanismos de deformação. São também importantes para a predição de problemas geotécnicos relacionados à perfuração de camadas de sal com caráter mais dúctil. O objetivo deste trabalho foi realizar o mapeamento sísmico de horizontes de LES e entender seus padrões deformacionais. Foi selecionada área de estudo de aproximadamente 1.000 km2 na porção sudoeste do bloco sísmico Franco Iara, no norte da Bacia de Santos, que coincide com importantes campos produtores de petróleo. Os dados foram disponibilizados ao LABAP/UFPR pela ANP por meio do pedido 10982 e o mapeamento foi feito com o software OpendTect Pro da dGB Earth Science. Foram selecionadas 51 seções sísmicas 2D a partir do Bloco 3D e interpretados cinco horizontes em cada uma: fundo do mar, topo e base do sal, e dois horizontes de evaporitos estratificados: LES-topo e LES-base. Foi utilizado um poço para compreender a litologia das camadas. A alta resolução e contraste de impedância acústica permitiram identificar os horizontes e gerar superfícies 3D e mapas de controle estrutural. A estrutura de sal da área foi classificada como muralha de sal, sem janelas de sal, delimitada por porções com menores espessuras de sal. O intervalo entre LES-base e base do sal é composto essencialmente por halita e ela é a fonte de sal dos diápiros ao longo da área. As duas LES mapeadas apresentam padrões deformacionais distintos. Enquanto a LES-base é mais intensamente deformada e frequentemente se perde em meio à halita, LES-topo está mais preservada. Dois fatores podem justificar esses padrões: diferença composicional e reológica e proximidade do intervalo com predominância de halita na base. LES-base é composta por intercalação de halita com anidrita (caráter competente) e está próxima ao intercalo com halita. LES-topo é composta por intercalação de halta com carnalita (caráter incompetente) e está mais distante da camada de halita

Abstract: The Santos Basin is a sedimentary basin located off the coast of Brazil, characterized by its passive margin. It spans an area of approximately 350,000 square kilometers with sedimentary layers reaching up to 15 kilometers in thickness. Its formation is linked to the breakup of the Gondwana Supercontinent, leading to the opening of the South Atlantic Ocean. The basin's evolution occurred in three phases: rift, post-rift, and the current drift phase.During the post-rift phase, the deposition of the Ariri Formation took place. This evaporitic unit within the basin has thicknesses of up to about 2 kilometers, featuring sequences of evaporite deposits comprising various precipitated salts. The salt tectonics within this layer formed different salt structures crucial in the formation and preservation of oil and gas reserves in the pre-salt layer, acting as seals and traps.Recent studies have utilized high-resolution seismic data to analyze the salt layers and their internal deformation in the Santos Basin. Layered Evaporite Sequences (LES) offer insights into salt flow and deformation mechanisms, crucial for predicting geotechnical issues related to drilling through more ductile salt layers.The objective of this study was to conduct seismic mapping of LES horizons and comprehend their deformation patterns. An approximately 1,000 square kilometer study area in the southwestern portion of the Franco Iara seismic block, located in the northern region of the Santos Basin, was chosen. This area coincides with significant oil-producing fields. Data for the study were provided to LABAP/UFPR by ANP via request 10982, and mapping was carried out using the OpendTect Pro software from dGB Earth Science.Fifty-one 2D seismic sections were selected from the 3D Block, and five horizons were interpreted in each: seabed, top and base of the salt layer, and two horizons of stratified evaporites: LES-top and LES-base. Well data were used to understand the lithology of the layers. High resolution and acoustic impedance contrast enabled the identification of horizons, generating 3D surfaces and structural control and isopach maps.The salt structure in the area was classified as a salt wall without salt windows, bordered by regions with thinner salt deposits. The interval between LES-base and the base of the salt layer consists primarily of halite and serves as the salt source for diapirs across the area. The two mapped LES exhibit distinct deformation patterns. While LES-base displays more intense deformation and often gets lost within the halite, LES-top is better preserved.Two factors potentially explain these patterns: compositional and rheological differences and the proximity of the interval dominated by halite at the base. LES-base comprises intercalations of halite with anhydrite (competent character) and is close to the intercalation with halite. LES-top comprises intercalations of halite with carnallite (incompetent character) and is farther away from the halite layer