POROSIDADEPOROSIDADE

O que é?O que é?Depende de quê?Depende de quê?Como se mede?Como se mede?

• COMPACTAÇÃO:COMPACTAÇÃO: resulta do efeito de dissolução de minerais sob pressão. resulta do efeito de dissolução de minerais sob pressão. Dois efeitos são observados – (i) mudança no empacotamento entre os grãosDois efeitos são observados – (i) mudança no empacotamento entre os grãos (ii) quebra ou deformação de grãos individuais(ii) quebra ou deformação de grãos individuais

3. DISSOLUÇÃO:3. DISSOLUÇÃO: pode ocorrer sem ou com efeito significativo da pressão de pode ocorrer sem ou com efeito significativo da pressão de soterramento.soterramento.(iii)(iii) pelo efeito da percolação de soluções pós-deposicionaispelo efeito da percolação de soluções pós-deposicionais(iv)(iv) afeta a morfologia do contato entre grãosafeta a morfologia do contato entre grãos

2. CIMENTAÇÃO:2. CIMENTAÇÃO: é a precipitação química de minerais a partir dos íons em solução é a precipitação química de minerais a partir dos íons em soluçãona água intersticial.na água intersticial.Cimentos mais comuns: silicosos, carbonáticos, férricos/ferrososCimentos mais comuns: silicosos, carbonáticos, férricos/ferrosos

4. RECRISTALIZAÇÃO:4. RECRISTALIZAÇÃO: modificação da mineralogia e textura cristalina de modificação da mineralogia e textura cristalina decomponentes sedimentares pela ação de soluções intersticiais em condições decomponentes sedimentares pela ação de soluções intersticiais em condições desoterramento.soterramento.

COMPACTAÇÃOCOMPACTAÇÃO CIMENTAÇÃOCIMENTAÇÃO

DISSOLUÇÃODISSOLUÇÃO

RECRISTALIZAÇÃORECRISTALIZAÇÃO

COMPONENTES DEPOSICIONAIS COMPONENTES DEPOSICIONAIS arcabouço, matriz e poros originaisarcabouço, matriz e poros originais

matrizmatriz

arcabouçoarcabouço

matrizmatriz

porosidade primáriaporosidade primária

EM DEPÓSITO SEDIMENTAREM DEPÓSITO SEDIMENTARINCONSOLIDADOINCONSOLIDADO

IMPORTANTE!!!IMPORTANTE!!!

porosidade primáriaporosidade primária::ao volume, à geometria e à distri-ao volume, à geometria e à distri-buição de poros que o agregado buição de poros que o agregado sedimentar tinha no momento da sedimentar tinha no momento da

deposiçãodeposição

COMPONENTES DIAGENÉTICOSCOMPONENTES DIAGENÉTICOSarcabouço, matriz, cimento e arcabouço, matriz, cimento e poros secundáriosporos secundários

matrizmatriz

arcabouçoarcabouço

matrizmatriz

cimentocimento

EM ROCHA SEDIMENTAREM ROCHA SEDIMENTARIMPORTANTE!!!IMPORTANTE!!!

porosidade secundáriaporosidade secundária::interação química do arcabouçointeração química do arcabouçoe da matriz com água intersticial.e da matriz com água intersticial.

POROSIDADE TOTAL: volume de poros POROSIDADE TOTAL: volume de poros / volume total/ volume total

POROSIDADE INTERCONECTADA: volume de poros interconectados POROSIDADE INTERCONECTADA: volume de poros interconectados / volume total/ volume total

A porosidade interconectada depende da viscosidade A porosidade interconectada depende da viscosidade do fluido. Por exemplo, para do fluido. Por exemplo, para óleoóleo o diâmetro mínimo o diâmetro mínimo para interconexão é de 50 para interconexão é de 50 µµm, enquanto para m, enquanto para gásgás é é de 5 de 5 µµm.m.

POROSIDADE EFETIVA: volume de poros efetivamente disponível para ser ocupado por POROSIDADE EFETIVA: volume de poros efetivamente disponível para ser ocupado por fluidos livres (exclui todos os poros não conectados, inclusive ofluidos livres (exclui todos os poros não conectados, inclusive o espaço ocupado pela água adsorvida nas argilas) espaço ocupado pela água adsorvida nas argilas) / volume total/ volume total

Importante em medidas in-situ de porosidade e perfilagem de poçoImportante em medidas in-situ de porosidade e perfilagem de poço

POROSIDADE PRIMÁRIA: porosidade gerada antes da diagênesePOROSIDADE PRIMÁRIA: porosidade gerada antes da diagênese

POROSIDADE SECUNDÁRIA: porosidade gerada durante e após a diagênesePOROSIDADE SECUNDÁRIA: porosidade gerada durante e após a diagênese

POROSIDADE SECUNDÁRIA: por dissoluçãoPOROSIDADE SECUNDÁRIA: por dissolução

POROSIDADE SECUNDÁRIA: carbonato sem porosidadePOROSIDADE SECUNDÁRIA: carbonato sem porosidade

POROSIDADE SECUNDÁRIA: vugularPOROSIDADE SECUNDÁRIA: vugular

MEDIDAS DE POROSIDADEMEDIDAS DE POROSIDADE

MEDIDAS DE POROSIDADE: MEDIDA DIRETA DA ÁREA EM LÂMINA DELGADAMEDIDAS DE POROSIDADE: MEDIDA DIRETA DA ÁREA EM LÂMINA DELGADA

MEDIDA DIRETA DA ÁREA EM LÂMINA DELGADA: TESTE DE REPRESENTATIVIDADEMEDIDA DIRETA DA ÁREA EM LÂMINA DELGADA: TESTE DE REPRESENTATIVIDADE

MEDIDAS DE POROSIDADE: MEDIDA DIRETA DOS VOLUMES COM PICNÔMETROMEDIDAS DE POROSIDADE: MEDIDA DIRETA DOS VOLUMES COM PICNÔMETRO

MEDIDAS DE POROSIDADE: OUTROS PICNÔMETROSMEDIDAS DE POROSIDADE: OUTROS PICNÔMETROS

PICNÔMETROS A INJEÇÃO DE MERCÚRIOPICNÔMETROS A INJEÇÃO DE MERCÚRIO

PICNÔMETROS A INJEÇÃO DE GÁSPICNÔMETROS A INJEÇÃO DE GÁS

Consiste de uma bomba injetora acoplada a um picnômetro. As variaçõesConsiste de uma bomba injetora acoplada a um picnômetro. As variaçõesno volume são dadas pelo deslocamento de um pistão na extremidadeno volume são dadas pelo deslocamento de um pistão na extremidadeda câmara onde que contém a amostra.da câmara onde que contém a amostra.

Vp = (Vp aparente – Fc) x 1.02Vp = (Vp aparente – Fc) x 1.02

Consiste de uma bomba injetora de gás acoplada a dois compartimentosConsiste de uma bomba injetora de gás acoplada a dois compartimentosCom volume conhecido. O volume é calculado pela lei de um gás idealCom volume conhecido. O volume é calculado pela lei de um gás idealpV = nRT (p: pressão, V: volume, n: número de moléculas, R constantepV = nRT (p: pressão, V: volume, n: número de moléculas, R constantedo gás e T é a temperatura em Kelvins)do gás e T é a temperatura em Kelvins)

Vp = (1 – Vs)Vp = (1 – Vs)

A densidade de um conjunto de amostras do arenito Botucatu, de origem eólica, bem selecionado, formado por grãos de quartzo no tamanho areia fina foi medida em laboratório. O valor médio de densidade para amostras saturadas em água foi de 2,00 g/cm3.

1) Sabendo que a densidade do quartzo é de 2,65 g/cm3 e a densidade da água é 1,00 g/cm3 obtenha a porosidade do arenito.

2) A mesma rocha, embebida com óleo, apresentou uma densidade de 1,90 g/cm3. Considere a densidade do óleo igual a 1,00 g/cm3 e explique a diferença.

4) Estas mesmas rochas em profundidade apresentariam um aumento ou uma diminuição de porosidade? Justifique.

PROPRIEDADES DOPROPRIEDADES DOESPAÇO POROSOESPAÇO POROSO

• SATURAÇÃO: SATURAÇÃO: indica a quantidade relativa de poros preenchidos com fluido.

A saturação (S) em água numa determinada rocha é dada por:S = Va/Vp,

onde Va: volume de água na rocha, Vp: volume de poros

Para um conjunto de poros preenchidos por óleo, água e gás, teríamos:So + Sa + Sg = 1, e Vo + Vg + Va = Vp

• ENERGIA DE SUPERFÍCIE:ENERGIA DE SUPERFÍCIE: está relacionada a efeitos de superfície em interfaces está relacionada a efeitos de superfície em interfacesdo tipo líquido-líquido, líquido-gás, sólido-gás, sólido-líquido. Pode ser definida como ado tipo líquido-líquido, líquido-gás, sólido-gás, sólido-líquido. Pode ser definida como aInteração entre as forças de Interação entre as forças de coesão doscoesão dos materiais e as forças de materiais e as forças de adesão entreadesão entre os os ma- ma-teriais.teriais. P. ex.: em uma superfície líquido-sólido, se as moléculas do líquido têm uma maior atra-P. ex.: em uma superfície líquido-sólido, se as moléculas do líquido têm uma maior atra-ção pelas moléculas do sólido isso significa que o líquido tem maior ção pelas moléculas do sólido isso significa que o líquido tem maior adesãoadesão do que do que coe-coe-sãosão. .

Se a energia de superfície do sólido é maior que a energia de superfície sólido-líquido, então cosθ > 0 e θ < 90. Nesse caso, o líquido é hidrofílico.

Se a energia de superfície do sólido é maior que a energia de superfície sólido-líquido, então cosθ < 0 e θ > 90. Nesse caso, o líquido é hidrofóbico.

Energia superficial de um sistema com três componentes: sólido, líquido e gasosoEnergia superficial de um sistema com três componentes: sólido, líquido e gasoso

Exemplos de relação entre óleo e água em contato com diferentes substratos:Exemplos de relação entre óleo e água em contato com diferentes substratos:• O óleo é o fluido “molhante” (O óleo é o fluido “molhante” (wetting fluidwetting fluid), (b) energia de superfície igual entre), (b) energia de superfície igual entreóleo e água, (c) água é o fluido “molhante” e (d) “molhabilidade” completa da água.óleo e água, (c) água é o fluido “molhante” e (d) “molhabilidade” completa da água.

Scientific American, julho de 2008

Superfície da flor de Lótus

hidrofílico θ<90 hidrofóbico θ>90 superhidrofóbico θ>150

• IMBIBIÇÃO CAPILAR:IMBIBIÇÃO CAPILAR: processo que resulta do deslocamento de um fluido em processo que resulta do deslocamento de um fluido em um meio poroso por um outro fluido em função da energia de superfície entre essesum meio poroso por um outro fluido em função da energia de superfície entre essesfluidos e a superfície do meio poroso.fluidos e a superfície do meio poroso.

O raio da curvatura (rm) é constante e igual a R/cosθ. Deste modo, a pressão de capilaridade é dada por: Pc = Pg – PL = 2γ/rm = (2γcosθ)/R, onde c: capilaridade, g: gás, L: líquido, γ: tensão superficial.

Como Pg – PL = ∆ρgh, a energia de superfície, que determina o valor de θ, determina o valor de h

O espaço poroso em uma rocha é O espaço poroso em uma rocha é bastante variável. Durante a bastante variável. Durante a mistura de dois líquidos mistura de dois líquidos imiscíveis e seu imiscíveis e seu deslocamento por imbibição deslocamento por imbibição capilar, o fluido “molhante” capilar, o fluido “molhante” pode passar pelo fluido pode passar pelo fluido inicial.inicial.

No exemplo ao lado, a água No exemplo ao lado, a água penetra os capilares maiores penetra os capilares maiores rapidamente e atinge o ponto rapidamente e atinge o ponto x1 antes de ocupar a mesma x1 antes de ocupar a mesma posição no capilar menor, posição no capilar menor, aprisionando uma bolha de aprisionando uma bolha de gás.gás.

No caso de uma rocha completamente saturada em água, quando No caso de uma rocha completamente saturada em água, quando colocada em contato com um reservatório de óleo, ocorre o seguinte:colocada em contato com um reservatório de óleo, ocorre o seguinte:

- Como a água na mistura óleo-água é geralmente o fluido “molhante” em Como a água na mistura óleo-água é geralmente o fluido “molhante” em rochas, as forças de capilaridade impedem a entrada de óleo na rocha.rochas, as forças de capilaridade impedem a entrada de óleo na rocha.

- No entanto, com o aumento de pressão no reservatório de óleo, ele irá No entanto, com o aumento de pressão no reservatório de óleo, ele irá penetrar o reservatório de água em poros com raio inferior a R:penetrar o reservatório de água em poros com raio inferior a R:

- A fração de poros ocupada por óleo é denominada de saturação em A fração de poros ocupada por óleo é denominada de saturação em óleo: óleo:

Incremento de pressão no reservatório de óleo: ∆Po = (2γcosθ)/R

Saturação em óleo: So = Vo / Vp = 1 - Sa.

1: drenagem1: drenagem2: imbibição2: imbibição

Notem que uma fração muito pequena de ∆P é necessária para praticamente saturar a rocha.

Determinando a distribuição de poros em uma rocha usando o porosímetroDeterminando a distribuição de poros em uma rocha usando o porosímetrode mercúrio.de mercúrio.

- Como o raio mínimo do poro de entrada - Como o raio mínimo do poro de entrada RR depende da pressão de depende da pressão de capilaridade capilaridade PP, então pode-se determinar a distribuição de R a partir da , então pode-se determinar a distribuição de R a partir da variação de P.variação de P.Relação entre o raio do poro e a pressão de caplaridade: ∆P = (2γcosθ)/R

∆P = (2γcosθ)/R

Caso de distribuiçãoCaso de distribuiçãobimodal de porosbimodal de poros

Num reservatório de hidrocarbonetos situado a 300m de profundidade, um arenito com porosidade total de 20% e permeabilidade de 68 mD apresentou a seguinte curva de injeção de mercúrio:

1) Qual a porosidade efetiva para o óleo? Qual a porosidade efetiva para o gás? Justifique sua escolha para ambas as respostas.

2) Considere que todo o espaço poroso estaja preenchido por óleo e gás. Calcule a saturação em gás desse reservatório.

Obs: O diâmetro mínimo para percolação de óleo e de gás é de 5µm e .5µm, respectivamente.

VARIAÇÃO DA POROSIDADE VARIAÇÃO DA POROSIDADE COM A PROFUNDIDADECOM A PROFUNDIDADE

φ(z) = φ0 – ∆ρ.exp(-Bz),

Caso Real: Poços na Bacia de Alberta, Canadá

Em uma unidade sedimentar, composta essencialmente por areia depositada em ambiente eólico, a densidade (ρ) varia com a profudidade (z) de acordo com a expressão:

ρ(z) = ρmax – ∆ρ.exp(-Bz),

onde ρmax é a densidade máxima (z ∞), ∆ρ é a diferença entre ρmax e ρo (densidade em superfície) e B é o fator de compressibilidade.

1) Derive, passo a passo, uma expressão que represente a variação da porosidade φ com a profundidade z.

2) Exames petrográficos de amostras desse arenito coletadas em superfície mostram que o empacotamento dos grãos pode ser considerado como empacotamento cúbico. Demostre que a pososidade φ em superfície é igual a 47,6%.

3) Considere um fator de compressibilidade de 5x10-4 m-1 e obtenha a profundidade na qual o arenito passa de empacotamento cúbico para romboédrico.