Geoquímica aplicada ao testemunho Fragata para estudo da silicificação em laminitos carbonáticos da Bacia de Campos, Pré-sal - Brasil
Resumo
Resumo: Os reservatórios de hidrocarbonetos são importantes para o desenvolvimento da sociedade como fonte de combustível e matéria-prima em produtos industriais. Portanto, entender esses reservatórios quanto à deposição, diagênese e influência dos processos tectônicos é essencial para uma melhor explotação. Nesse contexto, o Pré-sal brasileiro está entre as maiores reservas do mundo, com gênese relacionada à separação das placas tectônicas sul-americana e africana durante a formação do Oceano Atlântico, no rompimento do continente Gondwana desde o Jurássico Superior até o Cretáceo Inferior. Esta pesquisa visa contribuir para o conhecimento dos reservatórios de hidrocarbonetos, fornecendo uma caracterização detalhada das feições diagenéticas e da circulação de fluidos, enfatizando a silicificação que impacta significativamente a permeabilidade e porosidade dos reservatórios, e os processos de sulfetação que afetam a qualidade dos hidrocarbonetos. Este trabalho apresenta um estudo de caso do testemunho Fragata [6DEV-18PA-RJS] da Sequência Transicional - Bacia de Campos (Fm. Macabú), com três testemunhos selecionados para análise laboratorial em termos de petrografia (ótica, fluorescência UV e microscopia eletrônica de varredura), mineralogia (difração de raios X), química (fluorescência de raios X) e espectrometria de isótopos estáveis de carbono e oxigênio. A litologia principal nas amostras do Fragata consiste em carbonatos laminados compostos de calcita, Mg-calcita, Ca-dolomita/anquerita, sílica, traços de barita, pirita, gypsita e halita. Em resumo, três feições texturais caracterizam a sílica: (1) Chert (Granular Cripto/Microcristalina) - ocorre associado a minerais carbonáticos, como esferulitos de calcita e Mg-calcita com substituição parcial, além de Ca-dolomita/anquerita romboédrica e em sela, em cristais dispersos; (2) Calcedônia (Fibrosa Cripto /Microcristalina) - de cor branca, altamente associada com halita (NaCl) cimentando porosidades vugulares e canais, geralmente com um eixo-c perpendicular à parede da porosidade, ou formando esferóides; (3) Mega- Quartzo (Granular macrocristalino) - Cresce quando há espaço, apresentando uma fina textura cristalina com aspecto transparente e limpo, preenchendo parcialmente a porosidade remanescente. A mineralógia das amostras termina com sulfetos (pirita cubica e octaédrica) e sulfatos (barita, Sr-barita e gypsita), preenchendo as porosidades remanescentes, junto com a matéria orgânica amorfa (Carbono). Os principais resultados obtidos nesta pesquisa sugerem uma fase de silicificação relacionada a um processo pós-deposicional para o caso Fragata. A principal evidência considerada é a relação petrográfica entre cristais de carbonato e sílica, sendo que a entrada de silica no sistema ocorre após certo grau de compactação, estilolitização e dolomitização. Com base na literatura sobre o Pré-sal, a fonte mais provável para a disponibilidade de sílica é a circulação de fluidos através do vulcanismo toleítico e depósitos siliciclásticos das camadas adjacentes (Sequência Rift - Fm. Cabiúnas e Itabapoana) com possível dissolução sob influência de processos termogênicos, migração de sílica remanescente e precipitação com resfriamento. As últimas fases minerais indicam migração de matéria orgânica, com liberação de enxofre em reação química com fases evaporíticas (anidrita), permitindo estimar fO2, pH e temperatura. Abstract: Hydrocarbon reservoirs are important for society's development as a source of fuel and raw materials in industrial products. Therefore, understanding these reservoirs regarding deposition, diagenesis, and tectonic processes influence is essential to better exploitation. In this context, the Brazilian Pre-salt is among the largest reserves in the world, with genesis related to South American and African tectonic plates separated during Atlantic Ocean formation when the Gondwana continent breakup from Late Jurassic until the Early Cretaceous. This research aims to contribute to hydrocarbon reservoir knowledge, providing a detailed characterization of diagenetic and fluid circulation features, emphasizing silicification that significantly impacts reservoirs' permeability and porosity, and sulfidation processes that affect the hydrocarbon quality. This work presents a case study of the Fragata well [6DEV-18PA-RJS] from Transitional Sequence - Campos Basin (Macabú Fm.), with three core samples selected for laboratory analysis in terms of petrography (optical, UV fluorescence, and scanning electron microscopy), mineralogy (X-Ray Diffraction), chemistry (X-Ray Fluorescence), and Carbon & Oxygen stable isotopes spectrometry. The main lithology in Fragata samples consists of laminated carbonates composed of calcite, Low Mg-calcite, Ca-dolomite/ankerite and silica, traces of barite, pyrite, gypsum, and halite. In summary, three textural features characterize the silica: (1) Chert (Granular Crypto/Microcrystalline) - occurs associated with carbonates minerals, such as spherulite of calcite and Low-Mg calcite with partial replacement, in addition to the saddle, and rhomb Ca-dolomite/ankerite, dispersed with a floating structure; (2) Chalcedony (Fibrous Crypto/Microcrystalline) - white in color, highly associated with halite (NaCl) cementing vuggy and channels porosities, usually with a c-axis perpendicular to the porosity wall, or forming spheroids; (3) Mega-Quartz (Granular macrocrystalline) - Growing when space is available, showing a fine crystalline texture with a transparent and clean aspect, partially filling the remaining porosity. The mineralogical assemblage of the samples ends with sulfides (hexagonal and octahedron pyrite) and sulfates (barite, Sr-barite, and gypsum), filling the remaining porosities associated with amorphous organic matter (Carbon). The main results obtained through this research suggest a silicification phase related to a post-depositional process for the Fragata case. The main evidence considered is the petrographic relation between carbonate crystals and silica, with the silica layers probably entering the system after some degree of compaction, stylolitization, and dolomitization. Based on the Pre-salt previous literature, the most likely source for silica availability is fluid circulation through the tholeiitic volcanism and siliciclastic deposits from adjacent layers (Rift Sequence - Cabiúnas and Itabapoana Fm.) with possible dissolution under thermogenic process influence, remaining silica migration and precipitation with cooling. The last mineral phases indicate organic matter migration, with sulfur liberation in a chemical reaction with evaporite phases (anhydrite), allowing fO2, pH, and temperature estimation.
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