Mapeamento sísmico de alta resoluçao e controle sedimentar de depósitos de gás natural biogênico em sedimentos estuarinos

Abstract

Resumo: O gás metano é um dos principais gases do efeito estufa, porém suas fontes e sumidouros ainda não são totalmente compreendidas. Entre elas os sistemas estuarinos se destacam pois são locais de deposição de uma grande quantidade de matéria orgânica vindo dos continentes a qual é degrada por microrganismos formando, em última instancia, o metano. O trabalho tem como objetivo o gás metano presente nos sedimentos estuarinos. Dois sistemas foram estudados: O Complexo Estuarino de Paranaguá (CEP) - Paraná / Brasil - e o Delta Santee (DS) - Carolina do Sul / EUA. Dados de sísmica de alta resolução foram utilizados para mapear a presença de bolhas de metano presentes nos sedimentos desses ambientes devido seu alto contraste de impedância acústica e reverberação do sinal acústico. Os dados acústicos foram utilizados também para entender a dinâmica do gás dentro da coluna sedimentar através de reconhecimento de diferentes tipos de assinaturas sísmicas do gás. Os resultados mostraram que o acúmulo de gás é dinâmico dentro da coluna sedimentar na qual é possível reconhecer estruturas de migração. Amostras sedimentares foram coletadas em ambos os ambientes, sendo que no CEP as amostras são limitadas a superfície enquanto no SD foram adquiridos testemunhos sedimentares que alcançaram, e em alguns casos ultrapassaram, os acúmulos de gás na coluna sedimentar. Análises granulométricas e de matéria orgânica foram realizadas para caracterização sedimentar da região com e sem presença de bolhas. No DS foram realizadas a descrição dos testemunhos e cálculo de porosidade. Os dados indicaram que as facies sedimentares, em especial as facies reconhecidas por unidades sísmicas, não são suficientes para explicar a variação espacial do gás nos estratos sedimentares, tendo em vista que as propriedades sedimentares medidas aqui não apresentam diferença significativa entre as regiões com e sem gás. O trabalho investiga também a influência dos acúmulos de gás raso na quantidade de metano dissolvido na água e seu fluxo para a atmosfera. Amostras de água superficial e de fundo, bem como amostra de ar atmosférico e de fluxo, foram adquiridos no CEP. Os dados indicaram que não existe uma diferença significativa de concentração de metano entre as regiões com e sem acúmulo de gás metano. Os resultados indicaram também que o CEP possui pouco metano dissolvido e é um estuário de baixo índice de emissão de metano.

Abstract: Methane gas is one of the main greenhouse gases, but its sources and sinks are still not fully understood. In this context, estuarine systems stand out because they are places of deposition of a large amount of organic matter coming from the continents, which is degraded by microorganisms, ultimately forming methane. The work aims to investigate methane gas present in estuarine sediments. Two systems were studied: the Paranaguá Estuarine Complex (PEC) - Paraná/Brazil - and the Santee Delta (SD) - South Carolina/USA. High-resolution seismic data were used to map the presence of methane bubbles in the sediments of these environments due to their high contrast of acoustic impedance and acoustic signal reverberation. Acoustic data were also used to understand the gas dynamics within the sedimentary column through recognition of different types of seismic signatures of the gas. The results showed that the gas accumulation is dynamic within the sedimentary column in which it is possible to recognize migration structures. Sedimentary samples were collected in both environments, in the PEC the samples are limited to the surface while in the SD were acquired sedimentary cores that reached, and in some cases surpassed, the gas accumulations in the sedimentary column. Granulometric and organic matter analyzes were performed to characterize the sedimentary region with and without the presence of bubbles. In the SD, the description of the cores and porosity calculation were performed. The data indicated that the sedimentary facies, especially the facies recognized by seismic units, are not sufficient to explain the spatial variation of the gas in the strata, considering that the sedimentary properties measured here show little or no variation between the regions with and without gas. The work also investigates the influence of shallow gas accumulations on the amount of methane dissolved in water and its flow into the atmosphere. Surface and bottom water samples, as well as atmospheric and flow samples, were acquired at the PEC. The data indicated that there is no significant difference in methane concentration between regions with and without methane gas accumulation. The results also indicated that CEP has small amounts of dissolved methane and is an estuary with low methane emission.