( PDF ) Estudo integrado de análogo a reservatórios petrolíferos fluviais: caracterização, parametrização e modelagem tridimensional de depósitos recentes do Rio Assu (Rio grande do norte/Brasil)

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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E GEOFÍSICA – PPGG

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

ESTUDO INTEGRADO DE ANÁLOGO A RESERVATÓRIOS

PETROLÍFEROS FLUVIAIS: CARACTERIZAÇÃO, PARAMETRIZAÇÃO E

MODELAGEM TRIDIMENSIONAL DE DEPÓSITOS RECENTES DO RIO

ASSU (RIO GRANDE DO NORTE/BRASIL)

Autor:

DANIEL SIQUEIRA DE GAUW

Orientador:

Dr. FRANCISCO PINHEIRO LIMA FILHO

Natal - RN, agosto de 2007

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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E GEOFÍSICA – PPGG

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

ESTUDO INTEGRADO DE ANÁLOGO A RESERVATÓRIOS

PETROLÍFEROS FLUVIAIS: CARACTERIZAÇÃO, PARAMETRIZAÇÃO E

MODELAGEM TRIDIMENSIONAL DE DEPÓSITOS RECENTES DO RIO

ASSU (RIO GRANDE DO NORTE/BRASIL)

Autor:

DANIEL SIQUEIRA DE GAUW

Banca Examinadora:

Dr. FRANCISCO PINHEIRO LIMA FILHO

Drª. VALÉRIA CENTURION CÓRDOBA

Dr. WILSON LUIZ LANZARINI

Natal - RN, agosto de 2007

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A meus pais, irmão, avó e esposa,

que estiveram sempre

presentes nesta nova

fase de minha vida.

GRADECIMENTOS

Expresso aqui, meus sinceros agradecimentos a:

Minha família por todos os momentos e oportunidades de minha vida.

Minha esposa Ana Katherina que abriu mão de tantos sonhos e

oportunidades para estar a meu lado durante este ano de grandes mudanças.

Meu orientador Francisco Pinheiro por todo conhecimento passado e pelas

oportunidades que tive como integrante do GEA.

PETROBRAS e FINEP pelo apoio financeiro.

PETROBRAS/UN-SEAL nas pessoas do Marcelo Hardman e Cícero

Francelino, pela oportunidade a mim cedida de finalizar este trabalho, e Vitor Hugo

Simon pelos valiosos ensinamentos a cerca de modelagem de reservatórios.

PETROBRAS/UN-RNCE nas pessoas do José Vieira, pelo espaço a mim

cedido na realização das etapas finais deste trabalho, e do Ronaldo pelos dados

gentilmente concedidos.

Rita Parisi (PEROBRAS/ENGP) pelos livros e artigos.

Fernando Feitosa pela sempre disposição em campo e coleguismo.

Ronaldo Freire, Daniel Alexander, Marcus Vinícius, Leonardo Menezes e

Anderson Souza pela troca de conhecimentos, ajuda e pela amizade incontestável.

Yoe Alain, peça chave neste trabalho, pela parceria firmada nas etapas de

modelagem. Pela amizade, convivência e todo conhecimento permutado.

E, todos que não estão aqui citados, mas que contribuíram direta ou

indiretamente na realização deste trabalho.

NDICE

Resumo........................................................................................................................i

Abstract.......................................................................................................................ii

Capítulo 1 - Introdução .............................................................................................1

1.1 - Apresentação...................................................................................................2

1.2 – Justificativa......................................................................................................2

1.3 – Objetivos .........................................................................................................4

1.4 – Localização e Vias de acesso .........................................................................5

1.5 - Cronograma de Atividades...............................................................................6

Capítulo 2 - Métodos.................................................................................................7

2.1 – Radar de Penetração no Solo (GPR)..............................................................8

2.2 - Estação Total .................................................................................................12

2.3 - GPS Geodésico .............................................................................................13

2.4 - Descrição de Trincheiras................................................................................14

2.5 - Petrel

...........................................................................................................15

Capítulo 3 - Estado da Arte.....................................................................................17

3.1 - Sistema Deposicional Fluvial .........................................................................18

3.2 - Heterogeneidades de Reservatório................................................................31

3.3 - Modelagem Geológica ...................................................................................32

Capítulo 4 - Metodologias e Resultados................................................................37

4.1 - Parametrização..............................................................................................38

4.1.1 - Aplicabilidade do Método .........................................................................38

4.1.2 – Largura e Espessura.................................Error! Bookmark not defined.

4.1.3 – Sinuosidade e Entralaçamento................................................................49

4.2 - Análise Arquitetural........................................................................................56

Capítulo 5 - Modelagem geológica 3D...................................................................37

5.1 - Interpretação e Confecção de Superfícies....................................................2

5.2 - Modelagem Estrutural...................................................................................6

5.3 - Modelagem de Propriedades ........................................................................8

5.3.1 - Dados de Poço........................................................................................8

5.3.2 - Modelagem de Fácies...........................................................................10

5.3.2.1 - Baseada em Pixel................................................................77

5.3.2.2 - Orientada a Objetos (Booleana)..........................................81

5.3.3 - Modelagem de Porosidade ...................................................................17

Capítulo 6 - Conclusões..........................................................................................86

Capítulo 7 - Referências Bibliográficas.................................................................91

NDICE DE FIGURAS

Figura 1.1 – Principais parâmetros passíveis de medição dos canais fluviais

(modificado de Poletto 1996).......................................................................................4

Figura 1.2 – Mapa de localização da área estudada em três diferentes escalas........6

Figura 1.3 – Organograma de desenvolvimento do trabalho. .....................................7

Figura 2.1 - Esquema de funcionamento do sistema GPR evidenciando seus

componentes (modificado de Davis e Annan 1989)....................................................8

Figura 2.2 – Vista geral do equipamento RAMAC/GPR da MALA GeoScience com

todos os seus componentes, com exceção da antena de 25 MHz............................11

Figura 2.3 – A Estação Total, modelo 3305 DR da TRIMBLE, com todos os seus

componentes.............................................................................................................13

Figura 2.4 – O equipamento Hiper – RTK da marca Topcon Positioning System

utilizado nos levantamentos plani-altimétricos. .........................................................14

Figura 3.1 – Os quatros tipos fundamentais de canais (adaptado de Miall 1977).....18

Figura 3.2 – Relação entre largura e profundidade para os principais tipos de canais

fluviais (Rust 1978)....................................................................................................19

Figura 3.3 – Variações nos padrões de canais fluviais em função do tipo de carga

segundo Schumm 1981.. ..........................................................................................19

Figura 3.4 – Bloco diagrama mostrando o modelo deposicional do Sistema Fluvial

Anastomosado com as suas principais feições. 1 – turfeira; 2 – pântano; 3 – lagoa de

inundação; 4 – dique marginal; 5 – depósito de rompimento de dique marginal; 6 –

canal fluvial; 7 – cascalho; 8 – areia; 9 – turfa; 10 – silte arenoso; 11 – lama.

(modificado de Smith e Smith 1980). ........................................................................20

Figura 3.5 – Bloco-diagrama com modelo deposicional do sistema fluvial entrelaçado

e seus constituintes. 1 - planícies de areia emersas recobertas com ondas-de-areia;

2 - ilha coberta por vegetação; 3-núcleo emerso; 4 - barra submersa oblíqua ao

canal; 5 - dunas de cristas sinuosas; 6 –depósitos residuais de canais. (modificado

de Walker e Cant 1984). ...........................................................................................21

Figura 3.6 – Modelo deposicional do sistema fluvial meandrante e seus constituintes.

1 – canal fluvial; 2 – barra em pontal; 3 – dique marginal; 4 – depósito de

rompimento de dique marginal; 5 – meandro abandonado; 6 – atalho em corredeira;

7 – atalho em colo; 8 – planície de inundação; 9 – bacia de inundação. (modificado

de Walker e Cant 1984). ...........................................................................................21

Figura 3.7 - Modelos deposicionais de sistemas aluviais (Miall, 1985). Da esquerda

para direita e de cima para baixo: - entrelaçado de barras cascalhosas dominados

por fluxo gravitacional; - entrelaçado de barras cascalhosas dominados por fluxo

trativo; - entrelaçado de barras cascalhosas de níveis de topografia bem definidos; -

meandrante com barras cascalhosas; - meandrante areno-cascalhoso; - meandrante

com barras arenosas; - meandrante de gronulometria fina; - anastomosado; -

entrelaçado raso de barras arenosas; - entrelaçado profundo de barras arenosas; -

rios distais com barras arenosas e lençóis de inundação; - rios efêmeros. ..............23

Figura 3.8 - Relacionamento entre tamanho de grão e carga sedimentar, com padrão

do canal, capacidade de corrente e outros parâmetros aluvias (Orton e Reading

1993).........................................................................................................................24

Figura 3.9 – Proposta das seis ordens de hierarquias de superfícies limitantes para

depósitos fluviais. Diagrama A para E representa uma sucessiva ampliação de

partes de uma unidade fluvial. Numa superfície de 6a ordem é possível reconhecer

superfícies de ordem menores (Miall 1988). .............................................................28

Figura 3.10 – A série de elementos arquiteturais internos ao canal de depósitos

fluviais segundo Miall (1996), após revisão de sua proposta inicial de 1985. ...........30

Figura 3.11 – Elementos arquiteturais de overbank propostos por Miall (1996). ......31

Figura 3.12 – Cenário de correlação cronoestratigráfica vs. Litoestratgráfica. (Van

Wagoner 1990)..........................................................................................................35

Figura 4.1 – Visão geral de barra cascalhosa no canal do Rio Assu, evidenciando a

ausência de fatores limitantes que pudessem vir a causar interferência . ................40

Figura 4.2 – Arranjos possíveis das antenas de GPR para aquisição de dados

(modificado de Annan 1992.......................................................................................44

Figura 4.3 – Vetorização dos refletores imageados no perfil 18, utilizando o software

CorelDarw (versão 12). .............................................................................................46

Figura 4.4 – Canal imageado no perfil 17 destacando-se a medida da espessura (

diferença entre o ponto mais raso e o mais profundo do canal) e a largura do canal.

Nota-se que este canal apresenta-se completo em suas laterais, isto é, não erodido

por outros canais.......................................................................................................47

Figura 4.5 – Exemplo de canal imageado no perfil 24 onde este encontra-se

truncado (erodido) por outros canais. Sendo a largura imageada uma largura

aparente. Porém associando o padrão geométrico do canal e sua espessura pode-

se obter sua largura. Nota-se também a espessura medida deste canal.................48

Figura 4.6 – Diagrama representando o cálculo da sinuosidade para rios com um

único e multi-canais...................................................................................................51

Figura 4.7 – Diagrama representando o cálculo do índice de entrelaçamento de Brice

(1964), Rust (1978) e de Friend e Sinha (1993)........................................................52

Figura 4.8 – Subdivisão do Rio Assu em seguimentos fixos de 3 Km, utilizando as

ortofotocartas. ...........................................................................................................53

Figura 4.9 – Um dos seguimentos analisados do Rio Assu evidenciando a subdivisão

dos canais: principal e secundário. ...........................................................................54

Figura 4.10 – Seixos de quartzo com 3 cm de diâmetro, encontrados na fácies Gt.

Notam-se as estratificações cruzadas acanaladas e superfícies erosivas................57

Figura 4.11 - Fotomosaico obtido em uma trincheira aberta no canal do Rio Assu,

perpendicular ao fluxo atual, exibindo a fácies Gt. E as interpretação das

estratificações e superfícies limitantes de primeira e segunda ordens......................59

Figura 4.12 - Fotomosaico obtido em uma trincheira aberta no canal do Rio Assu,

perpendicular ao fluxo atual, exibindo as fácies St. E as interpretação das

estratificações e das superfícies limitantes de primeira e segunda ordem................60

Figura 4.13 – Planície de inundação na margem do Rio Assu. Evidencia-se a

coloração marrom avermelhada da fácies Fl e a laminação plano-paralela presente.

No zoom mostra-se as marcas de raízes..................................................................61

Figura 4.14 - Fotomosaicos de trincheira aberta no canal do Rio Assu em posição

paralela ao fluxo atual, com interpretação de estruturas e superfícies limitantes

identificadas no depósito de preenchimento de canal fluvial.....................................63

Figura 4.15 - Fotomosaico de trincheira aberta no leito do Rio Assu em posição

perpendicular ao fluxo atual, com interpretação de estruturas e superfícies limitantes

identificadas no depósito de preenchimento de canal fluvial.....................................64

Figura 4.16 - Radargrama adquirido no leito do Rio Assu, paralelamente ao fluxo

atual, com interpretação dos refletores como superfícies limitantes de terceira e

quarta ordens dos depósitos de preenchimento de canal fluvial (A). Na porção

inferior (B) tem-se um zoom de parte do perfil para melhor visualização dos

refletores imageados.................................................................................................65

Figura 4.17 - Radargrama adquirido no canal do Rio Assu em posição perpendicular

ao fluxo atual, com interpretação dos refletores como superfícies limitantes de

terceira e quarta ordens. Na porção inferior (B) tem-se um zoom de parte do perfil

para melhor visualização dos refletores imageados..................................................66

Figura 4.18 – Limite erosivo entre o depósito de finos de planície de inundação (FF)

e o depósito de preenchimento de canal (CH) interpretado como superfície limitante

de quarta ordem..........................................................................................................1

Figura 5.1 – Croqui mostrando malha de aquisição dos perfis GPR evidenciando o

tamanho deste, além do sentido de aquisição. Nota-se a direção SE-NW das linhas

paralelas entre si e NE-SW da linha transversal.........................................................3

Figura 5.2 – Interpretação dos refletores dos perfis GPR agrupados segundo

correlação entre perfis.................................................................................................4

Figura 5.3 – A, B e C, mostram de diversos ângulos as cinco superfícies geradas

com base na interpretação dos refletores. Em D, é visto as superfícies

representativas do topo e da base do reservatório. ....................................................5

Figura 5.4 – Figura esquemática mostrando o método usado para gerar a base dôo

reservatório, utilizando as porções mais baixas dos canais mais profundos. .............6

Figura 5.5 – Em A e B, é notada a subdivisão das superfícies de topo e base em

células de 5 por 5 metros de arestas. E, em C, a gridagem tridimensional (através do

layering) em 8 camadas com geometria proporcional.................................................7

Figura 5.6 – Perfis faciológico (A) e de porosidade (B) dos poços inseridos no

modelo. Note que as imagens a direita estão em posições semelhantes, sendo fácil

visualmente correlacionar fácies com porosidade.......................................................9

Figura 5.7 – Posição em que os poços foram inseridos no modelo, em visão

tridimensional (A e B) e em planta ©...........................................................................9

Figura 5.8 – No Scale Up as células do grid cujo poço atravessa recebem um valor

de fácies com base na fácies com maior recorrência nesta célula............................13

Figura 5.9 – Modelo gerado através de interpolação por krigagem simples. Nota-se

que o método não conseguiu interpolar os corpos com pouca continuidade, restando

no final quase 100% da fácies St..............................................................................13

Figura 5.10 – Modelo gerado usando o algoritmo SIS e respeitando apenas a curva

de proporção de fácies. Note-se a demasiada concentração da fácies Fl entre os

poços RN1 e RN2 não representado bem o depósito em estudo. ............................14

Figura 5.11 – Modelo gerado usando SIS e honrando tanto a curva de proporção de

fácies quanto a análise dos variogramas. Mostrou-se um modelo bastante

satisfatório, com uma ótima distribuição dos corpos e com geometrias similares as

reais. .........................................................................................................................14

Figura 5.12 – Primeira simulação orientada a objeto, utilizando apenas valores

médios dos parâmetros. Nota-se que os corpos de pelito ficaram com uma

continuidade verticas exagerada...............................................................................18

Figura 5.13 – Segunda simulação orienteda e objeto, usando os parâmetros reais

obtidos ao decorrer deste trabalho. Mostrou-se um modelo faciológicamente e

geometricamente real................................................................................................18

Figura 5.14 – Terceira simulação orientada a objeto, modificando a geometria dos

corpos Gt. Nota-se uma má distribuição dos corpos pelíticos, não representando o

real. ...........................................................................................................................18

Figura 5.15 – Scale Up dos dados de porosidade (A) que, como são valores

numéricos, é usada média aritmética para atribuição dos valores para as células. Em

B e D mostra o modelo de porosidade gerado apenas com condicionamento aos

dados de poços, a distribuição dos valores ficou de forma muito aleatória. Em C e E,

modelo de porosidade gerado honrando os poços e condicionada a fácies, é visto

uma distribuição mais querente dos valores, sendo notada as variações da

porosidade com a distribuição dos corpos sedimentares..........................................19

NDICE DE

ABELAS

Tabela 3.1 – Litofácies associadas a depósitos aluviais segundo Miall (1978).........26

Tabela 3.2 – Síntese dos Elementos Arquiteturais de Depósitos Fluviais (modificado

de Miall 1985, 1988)..................................................................................................29

Tabela 4.1 – Tabela com os valores de sinuosidade, entrelaçamento e seus

respectivos seguimentos...........................................................................................55

NDICE DE GRÁFICOS

Gráfico 4.1 – Histograma de freqüências dos dados de sinuosidade calculados no

Rio Assu, é visto que a grande parte dos valores (mais que 40%) encontram-se no

intervalo de 1.02 a 1.07.............................................................................................55

Gráfico 4.1 – Histograma de freqüências dos dados de estrelaçamento calculados no

Rio Assu. É notável que mais de 70% dos valores se encontram no intervalo entre 1

e 2. ............................................................................................................................56

ESUMO

Esta dissertação engloba o estudo integrado de análogo recente aos

reservatórios petrolíferos fluviais da formação Açu (Unidade Açu-3). O análogo

estudado é o Rio Assu, em um segmento localizado próximo à cidade homônima no

Estado do Rio Grande do Norte, Brasil. Foi desenvolvida uma nova metodologia para

a parametrização dos corpos sedimentares (canais fluviais) com base em perfis GPR

(utilizando antenas com freqüência central de 200, 100 e 50 MHz). Os principais

parâmetros obtidos foram largura e espessura. Na parametrização foram utilizadas

ainda ortofotocartas para o cálculo dos parâmetros de sinuosidade e entrelaçamento

dos canais. Estas informações estão inclusos em um banco de dados que tem como

finalidade principal a de servir como dado de entrada na modelagem geológica de

reservatórios fluviais. Foi realizada, também, a caracterização arquitetural deste

depósito com base na descrição de trincheiras, interpretação de perfis GPR e estudo

de exposições naturais do depósito para o reconhecimento e descrição das fácies e

suas associações, além dos elementos arquiteturais e superfícies limitantes. Por

último, foi realizada a modelagem tridimensional do análogo, no software PETREL

com base na associação de todos os dados obtidos neste trabalho com dados reais

de poços de um reservatório ao qual o Rio Assu é aqui adotado como análogo,

utilizando os algoritmos “Krigagem Simples” (determinístico), “SIS” e “Booleano”

(ambos estocásticos) para a modelagem de fácies e o algoritmo estocástico “SGS”

para modelagem de porosidades.

BSTRACT

This work shows a integrated study of modern analog to fluvial reservoirs of Açu

Formation (Unit 3). The modern analog studied has been Assu River located in the

same named city, Rio Grande do Norte State, Northeast of Brazil. It has been

developed a new methodology to parameterizating the fluvial geological bodies by

GPR profile (by central frequency antennas of 50, 100 and 200 MHz). The main

parameters obtained were width and thickness. Still in the parameterization,

orthophotomaps have been used to calculate the canal sinuosity and braided

parameters of Assu River. These information are integrated in a database to supply

input data in 3D geological models of fluvial reservoirs. It was made an architectural

characterization of the deposit by trench description, GPR profile interpretation and

natural expositions study to recognize and describe the facies and its associations,

external and internal geometries, boundary surfaces and archtetural elements.

Finally, a three-dimensional modeling has been built using all the acquired data

already in association with real well data of a reservoir which Rio Assu is considered

as analogous. Facies simulations have been used “simple kriging” (deterministic

algorithm), “SIS” and “Boolean” (object-based, both stochastics). And, for modeling

porosities have used the stochastic algorithm “SGS”.

Capítulo 1

Introdução

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

1.1 - APRESENTAÇÃO

Esta dissertação é parte dos requisitos exigidos para a conclusão do Curso de

Mestrado desenvolvido no Programa de Pós-graduação em Geodinâmica e

Geofísica (PPGG) do Centro de Ciências Exatas e da Terra (CCET) da Universidade

Federal do Rio Grande do Norte (UFRN).

Os custos envolvidos na execução deste relatório foram financiados com

recursos dos projetos: Estratigrafia Física de Depósitos Eólicos Recentes como

Análogos na Predição de Reservatórios em Subsuperfície. Agência:

PETROBRÁS/PROFEX/UN RN-CE (Sigla: DUNAS); Estratigrafia Física de

Depósitos de Maré como Análogos na Predição de Reservatórios em

Subsuperfície. Agência: FINEP/FNDCT/CT-PETRO/PETROBRAS (Sigla:

POTIMARÉ); Estudo de Afloramentos e de Depósitos Recentes, como Análogo

de Reservatório da Formação Açu (Unidade 4). CNPq/CT-PETRO (Sigla:

MAPAÇU).

1.2 – JUSTIFICATIVA

Há vasta literatura internacional referindo-se à presença de aqüíferos e

reservatórios petrolíferos em depósitos de sistemas fluviais (Martin 1993, Bal 1996,

Lunt et al. 2004). Este sistema deposicional também tem uma ocorrência significativa

na Bacia Potiguar, Sergipe/Alagoas e Recôncavo e constitui-se em importantes

reservatórios petrolíferos nos campos produtores onshore.

Para a exploração e explotação racional destes reservatórios torna-se

necessário o entendimento da distribuição das heterogeneidades. Que ocorrem nas

escalas giga, mega, macro, meso e microescala (Galloway e Sharp 1998).

Entretanto, o reconhecimento da dimensão, geometria e orientação dos corpos

sedimentares em macro e megaescala são considerados elementos críticos no

desenvolvimento de campos petrolíferos (Menezes 2004). São essas escalas o

enfoque deste trabalho, tendo em vista que suas características estão intimamente

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

ligadas à textura dos sedimentos, geometria e distribuição espacial das formas de

leito.

Estas heterogeneidades são influenciadas por causas diversas como, por

exemplo, a diferença nas propriedades permoporosas das rochas, que por sua vez,

dependem das condições hidrodinâmicas deposicionais e influenciam o

comportamento do fluxo de fluidos (Menezes e Lima Filho 2001).

É neste contexto que métodos de investigação indireta da subsuperfície

tornam-se importante, em especial o GPR (para investigações rasas) e a sísmica

(para investigações profundas). Estas técnicas geofísicas auxiliam na caracterização

e entendimento da geometria interna, distribuição espacial e conectividade entre

corpos sedimentares de diferentes permeabilidades.

Desta forma, trabalhos mais recentes (Zeng, et al. 2004, Lunt et al. 2004, Gauw

2004) têm como objetivo principal gerar um modelo realístico e tridimensional a partir

de dados de levantamentos geofísicos, utilizando-se, para aquisição da geometria

externa, o GPS geodésico ou Estação Total associados a imagens de ótima

resolução como, por exemplo, fotografias aéreas de pequeno formato, imagens de

satélite tipo IKONOS ou Quick Bird. Para aquisição das geometrias internas

emprega-se equipamentos como o GPR ou sísmica de alta resolução. Este conjunto

de superfícies, que representa o arcabouço do depósito de interesse, é modelado

tridimensionalmente, em ambiente virtual, com uso de softwares específicos como o

GoCad, o Petrel ou o Cyclone.

Parâmetros obtidos em sistemas fluviais recentes tem sido de extrema

importância no fornecimento de dados para modelagens estocásticas e

determinísticas de reservatórios fluviais, devido a disponibilidade de exposição do

depósito e a aplicabilidade de métodos diretos e indiretos de aquisição de dados.

Estes tipos de modelagem consistem na geração de modelos matemáticos a partir

de parâmetros geológicos.

Os principais parâmetros envolvidos na modelagem estocástica orientada a

objetos de depósitos fluviais são: espessura, largura, sinuosidade e paleocorrente

dos canais (Figura 1.1; Poletto 1996). Outro parâmetro de entrada são os perfis de

poços, pois fornecem os intervalos de fácies reservatórios e não reservatórios, e

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

vem validar ou eliminar os modelos gerados estatisticamente, já que se tratam de

dados obtidos diretamente do reservatório.

Figura 1.1 – Principais parâmetros passíveis de medição dos canais fluviais

(modificado de Poletto 1996).

Além de modelar geometricamente o reservatório é necessário modelar as

propriedades deposicionais e petrofísicas, além de suas respectivas

heterogeneidades. A qual tem como ferramentas poderosas os algoritmos de

modelagem determinística e a estocástica orientada a pixel.

1.3 – OBJETIVOS

Os objetivos gerais deste trabalho são:

- Caracterizar geometricamente e arquiteturalmente um depósito fluvial recente

situado no Rio Assu;e,

- Realizar a modelagem tridimensional deste depósito por métodos

determinísticos e estocásticos.

Para isso, foram traçados os seguintes objetivos específicos:

- avaliar a aplicabilidade do método GPR;

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

- desenvolver metodologia para parametrização dos canais fluviais com base

em perfis GPR;

- Calcular os parâmetros largura e espessura dos canais fluviais com base em

perfis GPR;

- Calcular os parâmetros sinuosidade e entrelaçamento com base e análise de

ortofotocartas;

- Gerar banco de dados da parametrização;

- Caracterizar arquiteturalmente o depósito, identificando fácies elementos

arquiteturais, superfícies limitantes e hierarquias, segundo a proposta de Miall (1985,

1988 e 1996);

- Realizar modelagem estática representando as características geométricas

do depósito;

- Realizar modelagem de fácies por meio de algoritmo determinístico;

- Realizar simulações de modelagem de fácies com algoritmos estocásticos

(booleano e SIS);

1.4 – LOCALIZAÇÃO E VIAS DE ACESSO

A área em estudo está localizada na borda sul da Bacia Potiguar, mais

precisamente em uma porção do canal recente do Rio Assu, próxima à cidade

homônima, na região central do Estado do Rio Grande do Norte (Figura 1.2).

O acesso à área pode ser feito por uma ampla rede de vias tendo a BR-304, a

RN-016 e a RN-118 como as principais e uma gama de estradas de terra transitáveis

como vias secundárias.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 1.2 – Mapa de localização da área estudada em três diferentes escalas.

1.5 - CRONOGRAMA DE ATIVIDADES

O organograma abaixo (figura 1.3) sumariza as etapas de desenvolvimento

do trabalho adotadas nesta dissertação.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 1.3 – Organograma de desenvolvimento do trabalho.

Capítulo 2

Ferramentas e Métodos

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

2.1 – RADAR DE PENETRAÇÃO NO SOLO (GPR)

O GPR (Ground Penetrating Radar) tem como funcionamento básico a emissão

de ondas, em curtos pulsos, de alta freqüência por uma antena transmissora. As

ondas são refletidas e difratadas em subsuperfície e recebidas de volta por uma

antena receptora (Annan 1992b). Estas antenas estão ligadas a unidades

eletrônicas ligadas a uma unidade de controle (por cabos de fibra ótica), que por sua

vez é conectada a um computador portátil (Davis e Annan 1989, vide figura 2.1),

onde serão gerados e gravados os radargramas (perfis-resposta do levantamento).

As antenas podem ser de diversas freqüências de ondas, variando desde 1MHz a

1000 MHz.

A propagação destas ondas emitidas pelas antenas transmissoras depende das

propriedades elétricas dos materiais que serão investigados. São três as principais

propriedades elétricas:

condutividade elétrica - σ (ms/m):

permissividade elétrica - ε (F/m):

permeabilidade magnética - µ (H/m):

Figura 2.1 - Esquema de funcionamento do sistema GPR evidenciando seus

componentes (modificado de Davis e Annan 1989).

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

A profundidade máxima de sondagem está relacionada com a freqüência das

antenas utilizadas, sendo que, antenas com menor freqüência tem uma maior

penetração, porém com menor resolução (Schenk et al., 1993). Porém, fatores

adversos como a saturação em água (principalmente com alguma salinidade) pela

presença de lençol freático raso pode vir a dissipar as ondas, fazendo com que haja

a perda do sinal.

Segundo Bristow e Jol (2003), em geologia sedimentar, o GPR é utilizado

primeiramente para estudos estratigráficos, onde perfis de alta resolução ajudam na

determinação da arquitetura estratigráfica, da geometria dos corpos e na correlação

e quantificação das estruturas sedimentares.

Assim, o GPR foi um grande salto tecnológico já que antes este tipo de estudo

era realizado apenas com base em correlações entre dados de poços, afloramentos

e trincheiras rasas. Em adição, estudos aplicando GPR 3D pode gerar ótimos

resultados da geometria a arquitetura dos corpos sedimentares. Porém, necessita de

tanto de dados de poços quanto de afloramentos para gerar o modelo 3D de

velocidade (Corbeanu et al. 2001).

Há uma vasta bibliografia sobre a aplicação de GPR em depósitos fluviais

recentes. Os vários estilos de sistemas fluviais, o caráter heterolítico dos sedimentos

fluviais, suas grandes formas deposicionais (macroformas) combinado com a água

doce, tornam estes depósitos particularmente passíveis a investigação com GPR

(Bristow e Jol 2003). Resultando em artigos bastante significantes como, por

exemplo: Beres e Haeni (1991), Gawthorpe et al. (1993), Huggenberger (1993),

Beres et al. (1995), Bridge et al. (1995, 1998), Birkhead et al. (1996), Taylor e

Macklin (1997), Asprion e Aigner (1997), Baker et al. (2001), Best et al. (2003),

Bristow et al. (1999, 2000), Cardenas e Zlotnik (2003), Leclerc e Hickin (1997), Skelly

et al. (2003), Bristow e Jol (2003), Lunt et al.(2004), dentre muitos outros.

A habilidade do GPR em imagear e caracterizar a geometria tanto em 2D

quanto em 3D mostrou-se importante, também, para os hidrogeólogos. Já que na

caracterização de aqüíferos aluviais com GPR é obtida informação estratigrafia

fluvial e da arquitetura deposicional (Heinz e Aigner 2003).

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Woodward et al. (2003) usa exemplos de perfis GPR do Rio South

Saskatchewan, um rio entrelaçado com formas de leito arenosas no Canadá, para

ilustrar a coleta e o processamento dos dados.

Ekes e Friele (2003) sugeriu que o GPR pode ser usado para avaliar a

evolução de uma seqüência de leque aluvial e, em conjunto com dados

geocronológicos, de freqüência da ocorrência dos processos, neste caso,

gravitacionais (fluxo de detritos e inundações). Essa informação é importante para

no entendimento da evolução de leques aluviais e avaliações dos perigos

decorrentes destes processos. Entretanto eles relatam uma dificuldade na distinção

entre as fácies de fluxo de detritos e de inundação nos perfis GPR

Best et al. (2003) utilizou perfilagem com GPR, sondagens com vibracoring e

descrição de trincheiras associados a levantamentos batimétricos, durante uma

período de 29 meses, para montar a arquitetura aluvial tridimensional de uma barra

arenosa localizada no meio do canal principal do Rio Jamuna, em Bangladesh.

Individualizaram quatro radares fácies (Van Overmeeren, 1998) dominantes para a

sedimentação desta barra:

Bridge et al. (1995) estudaram a estrutura, em grande escala, de depósitos

fluviais recentes nos rios South Esk (Escócia), utilizando perfilagens com GPR e

sondagens testemunhadas com vibracore.

Neste trabalho foi utilizado o equipamento RAMAC/GPR da MALA GeoScience

(Figura 2.2), e empregadas antenas com freqüência central de 200, 100 e 50 MHz.

Na aquisição dos dados, foi utilizado o software GroundVision, versão 1.3.5, para

leitura do sinal e conversão em radargramas da resposta do sedimento à

propagação das ondas lançadas pela antena transmissora e coletadas pela

receptora. Todos os radargramas foram adquiridos em modo contínuo, com

empilhamento de 64 vezes, janela de tempo de 216 ns, freqüência de amostragem

de 2038, número de amostras por traço 1024 e espaçamento entre traços de 20 cm.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 2.2 – Vista geral do equipamento RAMAC/GPR da MALA GeoScience

com todos os seus componentes, com exceção da antena de 25 MHz.

A velocidade de propagação da onda no meio foi calculada com base em uma

CMP (Common Mid-Point), com comprimento total de 50m. Foi obtida uma constante

dielétrica igual a 12, sendo a velocidade igual a 86 m/ms. Este valor de constante

dielétrica encontra-se abaixo do encontrado na literatura, a qual expõe valores entre

20 e 30 para areia saturada em água (Porsani 2002).

Os dados geofísicos foram levantados com o objetivo de se obter um perfil

transversal ao fluxo do Rio Assu, e, consequentemente, perpendicular ao eixo maior

dos canais. O trabalho compreendeu a aquisição de 26 perfis GPR ao longo do

cinturão de canais deste rio, perfazendo mais de 5.000 metros de perfilagem.

Para o processamento dos radargramas foi utilizado o modo “básico” (Annan

1992b, Porsani 2002, Reyes-Péres 2003) com os softwares GRADIX (versão 1.1.1)

e RADAN (versão 4,0). E consistiu do seguintes passos: 1) No software GRADIX,

aplicou-se o drift removal, que tem como função alinhar os traços do radargrama que

possam estar alterados (com gaps ou falhas). 2) Com o software RADAN, foram

utilizados os seguintes procedimentos: Preenchimento do File Header, com o

devido ajustamento da antena, extensão do perfil, constante dielétrica e número de

amostragem por metro; Edição de marcas, para editar o valor da distância referente

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

à primeira e última amostragem; Nomalização da distância, para normalizar a

distância do radargrama segundo a edição realizada no comando anterior; Position

Correction, para a correção do tempo zero; Aplicação de filtro FIR, como filtragem

passa-banda e remoção do background ( ressaltando refletores inclinados, como as

estratificações cruzadas); e, aplicação de ganho. 3) correção topográfica no

GRADIX, já que este software tem melhor resposta a esta correção que o RADAN.

2.2 - ESTAÇÃO TOTAL

A Estação total é o conjunto que integra um teodolito eletrônico, um

distanciômetro e um microprocessador que automaticamente monitoriza o

funcionamento do equipamento e permitirem a aquisição de dados com precisão

milimétrica. O equipamento tem capacidade de medir ângulos verticais e horizontais

e distâncias horizontais verticais e inclinadas, além de processar e mostrar ao

usuário uma gama de informações como, por exemplo, as coordenadas cartesianas

de cada ponto coletado. Por estas características é amplamente empregado tanto

em levantamentos topográficos como geodésicos.

O equipamento empregado neste trabalho foi o modelo 3305 DR, da marca

TRIMBLE. Este equipamento é constituído pela estação propriamente dita, um tripé

(para sustentação da estação), dois bastões acompanhados de primas e suportes

para estes (necessários a realização das leituras nos pontos desejados), figura 2.3.

A Estação Total utilizada apenas na correção topográfica de alguns dos perfis.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 2.3 – Estação Total, modelo 3305 DR da TRIMBLE, com todos os seus

componentes.

2.3 - GPS GEODÉSICO

O princípio básico de funcionamento do sistema GPS consiste na transmissão

de sinais eletrônicos pelos satélites, por meio de ondas eletromagnéticas e na

captação desses sinais por receptores, de tal forma que o intervalo de tempo

decorrido no percurso possa ser determinado. Como a velocidade de propagação

das ondas eletromagnéticas é conhecida (velocidade da luz), as distâncias entre os

satélites e o receptor que os rastreia podem ser calculadas, o que permite

determinar as coordenadas da posição onde foi estacionado o receptor,

independente das condições meteorológicas.

Neste trabalho foi utilizado o equipamento Hiper – RTK da marca Topcon

Positioning System contendo uma antena modelo LegAnt 2, uma modelo Hiper, um

radio base e uma receptor Legacy-H GD (figura 2.4). Este equipamento se enquadra

no tipo D da classificação de Vettorazzi et al. (1994) que atinge precisão milimétrica.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

As aquisições se dão no modo RTK (em tempo real) com pontos coletados em

distância 2D pré-definida.

Figura 2.4 – O equipamento Hiper – RTK da marca Topcon Positioning System

utilizado nos levantamentos plani-altimétricos.

2.4 - DESCRIÇÃO DE TRINCHEIRAS

Foram realizadas descrições de trincheiras enfatizando-se, os aspectos

texturais, suas estruturas sedimentares, geometrias e arranjos arquiteturais. Para

essa descrição foram empregados os seguintes procedimentos:

 Descrição das fácies envolvendo (cor, textura, estrutura sedimentar, e

principalmente geometria).

 Levantamento fotográfico das tricheiras, definindo escala e

distanciamento adequado das fotos, com recobrimento entre imagens de 40 a 60%

para reduzir as deformações de bordas. Posteriormente, foi realizada a montagem

de painéis com as fotos digitais (fotomontagem computacional). E, por último, foi

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

realizada a interpretação destes painéis quando foram evidenciadas as estruturas

sedimentares e geometria 2D das formas de leito identificadas.

2.5 - PETREL

O Petrel

é um software, desenvolvido pela Schlumberger, voltado à

modelagem geológica de reservatórios, que permite uma integração multidisciplinar

no estudo integrado de reservatórios. Nele é possível trabalhar com dados

geológicos, geofísicos, petrofísicos e de produção (dinâmicos).

Sendo assim, ele é dividido em 5 módulos: Geofísica, Geologia, Engenharia de

Reservatório, Engenharia de Poço e Visualizador de Dados e Resultados.

O módulo Geologia possibilita a geração de modelos estruturais e

estratigráficos de alta resolução e precisão, tão necessários à identificação e

explotação de hidrocarbonetos. O modulo é composto por cinco ferramentas:

Correlação de poços – Usa de janelas 2D e 3D para organizar, manipular,

interpretar dados de poços, além de cronstruir seções geológicas com base na

interpretação de marcadores geológicos encontrados nos poços.

Sismogramas sintéticos – Realiza a ponte entre os dados no domínio do

tempo e da profundidade.

Modelagem de fácies – Estima a distribuição de fácies do reservatório usando

uma variedade de métodos para modelagem tanto orientada a pixel ou quanto a

objetos, através de algoritmos determinísticos e estocásticos.

Modelagem petrofísica – Distribui as propriedades petrofísicas do reservatório

obedecendo tendências em 1, 2 e 3D e condicionadas a poço, fácies ou sísmica.

Análise de falhas – Calcula as propriedades de fluxo e o potencial selante das

falhas que cortam o reservatório.

Uma das vantagens deste software é trabalhar em plataforma Windows e

adotar a mesma interface, facilitando o manuseio.

Capítulo 3

Fundamentação Teórica

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

3.1 - SISTEMA DEPOSICIONAL FLUVIAL

Os canais fluviais podem ser classificados de diferentes formas, sendo a

classificação morfológica a de maior importância geológica. A morfologia dos canais

fluviais é controlada por fatores autogênico, os quais refere-se a redistribuição dos

sedimentos dentro de um sistema deposicional como um resultado de processos

inerentes do sistema, e por fatores alogênico que são variáveis climáticas,

geológicas e tectônicas. Estes fatores estão intimamente relacionados, já que os

fatores autogênicos são condicionados pelos fatores alogênicos (Beerbower 1964,

Miall 1996).

A morfologia dos canais, vista em planta, é subdividida em quatro padrões

básicos, designados de: retilíneo, meandrante, entrelaçado e anastomosado (figura

3.1; Maill 1977). Porém, a própria dificuldade de aplicação desses modelos

morfológicos fez com que, na prática, sejam considerados apenas o meandrante e o

entrelaçado como principais. Ficando as outras duas morfologias restritas a

seguimentos dentro das principais.

Rust (1978) mostrou que estes parâmetros são quantificáveis e que em função

do valor da sinuosidade os rios podem ser divididos em: rios de alta (maior que 1,5)

e baixa (menor que 1,5) sinuosidade. O grau de entrelaçamento mede o número de

barras ou ilhas no canal. A relação largura/profundidade oferece também uma boa

discriminação entre os diferentes tipos de rios (Figura 3.2).

Figura 3.1 – Os quatros tipos fundamentais de canais (modificado de Miall

1977).

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 3.2 – Relação entre largura e profundidade para os principais tipos de

canais fluviais (Rust 1978).

Porém os rios nem sempre estão representados na natureza pelos seus

extremos, sendo comum a observação de padrões intermediários. Ao longo do

tempo, pode ocorrer variação em função da descarga do rio nas épocas de cheia e

de estiagem (Teixeira et al. 2000).

A relação entre regime de transporte da carga sedimentar (suspensão, por

tração ou misto) e a morfologia do canal foi explorada por Schumm (1981), onde

este autor sumariza tipos intermediários dentre os padrões principais (figura 3.3).

Figura 3.3 – Variações nos padrões de canais fluviais em função do tipo de carga

segundo Schumm 1981.

Diversos modelos deposicionais fluviais foram apresentadas desde a década

de 70. Smith e Smith (1980) descreveram as características do sistema

anastomosado, sendo este formado, em planta, por uma rede de canais

interconectados, relativamente profundo e estreito, retilíneos a sinuosos (Figura 3.4).

Estes rios transportam uma grande proporção de seus sedimentos em suspensão, e

contém baixo gradiente. Os canais são caracterizados por arenitos grossos e

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

conglomerados, e a planície de inundação por sedimentos finos. Neste sistema

predomina agradação vertical.

Figura 3.4 – Bloco diagrama mostrando o modelo deposicional do Sistema Fluvial

Anastomosado com as suas principais feições. 1 – turfeira; 2 – pântano; 3 – lagoa de

inundação; 4 – dique marginal; 5 – depósito de rompimento de dique marginal; 6 –

canal fluvial; 7 – cascalho; 8 – areia; 9 – turfa; 10 – silte arenoso; 11 – lama

(modificado de Smith e Smith 1980).

Walker e Cant (1984) criaram modelos detalhados de sistemas meandrantes e

entrelaçados (Figuras 3.5 e 3.6). O modelo meandrante foi baseado em muitos

exemplos modernos e antigos, com apresentação de seção esquemática ideal para

seqüência vertical de fácies. Neste modelo é visto que a deposição de areia é

restrita ao canal fluvial ou em meandros parcialmente ou completamente

abandonados e, silte e argila ocorre em diques e planícies de inundação. O modelo

entrelaçado baseia-se no sistema recente do Rio South Saskatchevan. Os

elementos morfológicos destes rios são complexos, incluindo desde formas de leito

individual até complexos de barras e ilhas vegetadas.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 3.5 – Bloco-diagrama com modelo deposicional do sistema fluvial entrelaçado

e seus constituintes. 1 - planícies de areia emersas recobertas com sand waves; 2 -

ilha coberta por vegetação; 3-núcleo emerso; 4 - barra submersa oblíqua ao canal; 5

- dunas de cristas sinuosas; 6 –depósitos residuais de canais (modificado de Walker

e Cant 1984).

Figura 3.6 – Modelo deposicional do sistema fluvial meandrante e seus constituintes.

1 – canal fluvial; 2 – barra em pontal; 3 – dique marginal; 4 – depósito de

rompimento de dique marginal; 5 – meandro abandonado; 6 – atalho em corredeira;

7 – atalho em colo; 8 – planície de inundação; 9 – bacia de inundação (modificado

de Walker e Cant 1984).

Miall (1985), com base nos trabalhos de Jackson (1975), que classifica as

formas de leito e estruturas em microformas, mesoformas e macroformas, e de Allen

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

(1983) que reconhece a hierarquia de contatos em oito tipos de feições

deposicionais fluviais, propôs uma nova metodologia de análise faciológica aplicada

a depósito fluvial, denominado “Análise dos Elementos Arquiteturais”. No trabalho o

autor cria 12 modelos para depósitos aluviais a partir da associação dos elementos

arquiteturais (Figura 3.7). Esta metodologia vem sendo utilizada em vários estudos,

sendo muito útil no estudo da geometria de depósitos fluviais.

Orton e Reading (1993), apresentaram uma síntese das relações entre modelos

fluviais e parâmetros deposicionais e geométricos (Figura 3.8). Mostrando para cada

tipo de modelo a geometria da componente aluvial e a forma do canal, além do

poder de transporte do fluxo e o tipo de transporte de sedimentos.

Além de Richards (1996) que, com o desenvolvimento da Estratigrafia de

Seqüência de alta resolução, este autor procurou caracterizar as arquiteturas fluviais

levando em conta o processo de flutuação do nível de base ao qual o sistema está

relacionado.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 3.7 - Modelos deposicionais de sistemas aluviais (Miall, 1985). Da esquerda

para direita e de cima para baixo: - entrelaçado de barras cascalhosas dominados

por fluxo gravitacional; - entrelaçado de barras cascalhosas dominados por fluxo

trativo; - entrelaçado de barras cascalhosas de níveis de topografia bem definidos; -

meandrante com barras cascalhosas; - meandrante areno-cascalhoso; - meandrante

com barras arenosas; - meandrante de gronulometria fina; - anastomosado; -

entrelaçado raso de barras arenosas; - entrelaçado profundo de barras arenosas; -

rios distais com barras arenosas e lençóis de inundação; - rios efêmeros.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 3.8 - Relacionamento entre tamanho de grão e carga sedimentar, com padrão

do canal, capacidade de corrente e outros parâmetros aluviais (Orton e Reading

1993).

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Todos esses modelos estão baseados na hierarquização de superfícies

limitantes, também chamadas de superfícies de acamamento por Borghi (2000).

Dentro desta visão, Miall (1985, 1988 e 1996) introduziu o conceito de

Elementos Arquiteturais, que são definidos como uma componente de um sistema

deposicional equivalente em tamanho a/ou menor que um depósito de

preenchimento de canal e maior que uma unidade de fácies individual, caracterizado

por uma distintiva associação de fácies, geometria interna e forma externa,

empilhamento vertical e as superfícies limitantes (Miall, 1996).

A análise de fácies é a ferramenta mais poderosa na caracterização dos

elementos arquiteturais. Ela fundamenta-se nos atributos deposicionais primários

das fácies como, granulometria, textura e estruturas sedimentares, caracterizando

assim o aspecto litológico dos depósitos. Miall em 1977 propôs uma tabela de fáceis

onde estão embutidas as relações genéticas entre litofácies e as condições

hidrodinâmicas responsáveis pela sua deposição em um sistema fluvial (Tabela 3.1).

Na proposta de hierarquização dos elementos arquiteturais, Miall (1988)

propôs as superfícies limitantes, e classificou-as em seis diferentes ordens (figura

3.9), sendo estas caracterizadas por:

ordem – Um limite de set (figura 3.9 E); este apresenta pouca ou nenhuma

erosão interna e não cortam estratificações anteriores. São interpretadas como

resultado das migrações das formas de leitos sob um regime de fluxo constante.

ordem - Superfícies limitadas por coset (figura 3.9 E); geralmente

erosionais, mais sem significante parada no tempo, são interpretadas como

resultado de uma mudança nas condições ou direção de fluxo.

ordem – São superfícies de truncamentos erosionais dentro de

macroformas que possuem mergulhos de baixo ângulo (normalmente < 15º),

identificados por superfícies de reativação (figuras 3.9 E e D);

ordem – Representam as maiores superfícies limitantes de macroformas

(figura 3.9 C e D);

ordem – Superfícies limitantes que separa complexos de canais e lençóis

de areias (figura 3.9 B e C);

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Tabela 3.1 – Litofácies associadas a depósitos aluviais segundo Miall (1978).

Código da

Fácies

Litofácies Estruturas sedimentares

Interpretação

Gms

Cascalho maciço

suportado por matriz

Agradacional

Depósitos de fluxo de

detritos

Cascalho maciço ou

pobremente acamadado

Acamamento horizontal,

imbricação

Barras longitudinais,

depósitos residuais,

depósitos tipo peneira

(sieve)

Cascalho estratificado

Estratificação cruzada

acanalada

Preenchimento de

canais

Cascalho estratificado

Estratificação cruzada

planar

Barras longitudinais,

crescimento deltáico

de antigas barras

remanescentes

Areia média a muito

grossa, podendo conter

seixos

Estratificações cruzadas

acanaladas isoladas os

agrupadas

Dunas (regime de

fluxo inferior)

Areia média a muito

grossa, podendo conter

seixos

Estratificações cruzadas

planares isoladas os

agrupadas

Barras linguóides

transversais e ondas-

de -areia (regime de

fluxo inferior)

Areia muito fina a grossa

Marcas onduladas

Ondulações (regime

de fluxo inferior)

Areia muito fina a grossa,

podendo conter seixos

Laminação horizontal,

lineação de partição ou

de fluxo

Fluxo acamado planar

(regime de fluxo

superior)

Areia muito fina a grossa,

podendo conter seixos

Estratificação cruzada

de baixo ângulo(<10°)

Preenchimento de

sulcos, erosão de

topo de dunas,

antidunas

Sulcos erosionais com

intraclastos

Estratificação cruzada

incipiente

Preenchimento de

sulco

Areia fina a muito grossa,

podendo conter seixos

Sulcos largos e rasos

Preenchimento de

sulco

Areia, silte, lama

Laminação fina,

ondulações de

amplitude muito

pequena

Depósitos de

transbordamento ou

de decantação de

enchentes

Fsc

Silte, lama Laminada a maciça

Depósitos de áreas

pantanosas

Fcf

Lama

Maciça, com moluscos

de água doce

Depósitos de

pântanos alagadiços

Lama, silte

Maciça, com gretas de

contração (ressecação)

Depósitos de

transbordamento

Carvão, lama carbonática

Vegetais, película de

lama

Depósitos de pântano

Carbonatos

Feições

pedogenéticas

Solos

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

ordem – Define grupos de canais ou paleovales, mapeadas como unidades

estratigráficas(figura 3.9 A).

Miall (1985) propôs um conjunto de oito elementos arquiteturais que podem

ser usados para descrever a arquitetura e arranjo espacial do sistema fluvial. Sendo

denominados de: canal (CH), forma de leito do tipo barras cascalhosas (GB),

depósitos de fluxo gravitacionais (SG), forma de leito arenosa (SB), macroforma de

acresção frontal (DA), depósito de acresção lateral (LA), lençóis de areias laminados

(LS) e depósito de finos de planície de inundação (FF). Uma síntese desses

elementos é mostrada na Tabela 3.2.

Porém, este mesmo autor em 1996, reviu sua anterior classificação dos

elementos arquiteturais, atestou a necessidade de dividir os elementos em dois

grandes grupos (os elementos internos ao canal e os elementos do overbank) e

acrescentou elementos arquiteturais e este segundo grupo (Figura 3.10 e 3.11).

Há um problema no reconhecimento das superfícies limitantes de terceira ou

maior ordem, pois estas são difíceis de serem identificadas no campo. Os elementos

são definidos por termos descritivos e interpretativos, não são mutuamente

exclusivos e são descritos somente em duas dimensões com detalhamento

sedimentológico muito pequeno. Devido a estes fatores há a necessidade de boas

exposições de afloramentos, dados de poços e ferramentas de investigação indireta

(por exemplo: perfis geofísicos) para uma boa caracterização dos elementos

arquiteturais (Miall, 1996).

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 3.9 – Proposta das seis ordens de hierarquias de superfícies limitantes para

depósitos fluviais. Diagrama A para E representa uma sucessiva ampliação de partes

de uma unidade fluvial ( Miall 1988).

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Tabela 3.2 – Síntese dos Elementos Arquiteturais de Depósitos Fluviais (modificado

de Miall 1985 e 1988).

Elemento

Arquitetural

Símbolo

Principais

assembleias

de Litofácies

Geometria e relacionamentos

Canais

Várias

combinações

Interdigitação, lente ou camadas; base

erosional, côncava para cima; escala e

forma altamente variáveis; superfícies

internas de erosão secundárias côncavas

para cima são comuns

Formas de leito e

barras cascalhosas

GB Gm, Gp, Gt

Lente, lençol; corpos geralmente tabulares;

geralmente interdigitado

com SB

Formas de leito

arenosas

St, Sp, Sh, Sl,

Sr, Se, Ss

lente, camada, lençol, cunha; ocorre como

preenchimento canal, crevasses splays

, topo

da barras

Macroformas de

acreção frontal

St, Sp, Sh, Sl,

Sr, Se, Ss

Lente repousando em superfície plana ou

base dos canais, com superfícies internas

de segunda ordem convexas para cima e

superfície limitantes superior

Depósitos de acreção

lateral

St, Sp, Sh, Sl,

Se, Ss;

sendo

menos comum

Gm, Gt e Gp

Cunha, camadas, lobo; caracterizado por

superfícies internas de acresção lateral

Sedimento de

fluxo gravitacional

SG Gm, Gms

Lobo, camada; tipicamente interdigitados

com GB

Lençóis de areia

Laminados

Sh, Sl; St

menor

proporção de,

Sp, Sr

Camada e lençol

Depósitos finos de

planície de

inundação

FF Fm, Fl

Lençóis finos a grossos; geralmente

interdigitados com SB; pode preencher

canais abandonadas

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 3.10 – A série de elementos arquiteturais internos ao canal de depósitos

fluviais segundo Miall (1996), após revisão de sua proposta inicial de 1985.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 3.11 – Elementos arquiteturais de overbank propostos por Miall (1996).

3.2 - HETEROGENEIDADES DE RESERVATÓRIO

Heterogeneidades de reservatórios podem ser definidas como o resultado da

variação espacial das propriedades do reservatório nas mais diversas escalas, cujo

as principais são a faciologia, geometrias externa e interna e a conectividade entre

os corpos. Também pode ser expressa como uma função da arquitetura do

reservatório refletindo o estilo deposicional original e subseqüentes modificações

diagenéticas e estruturais.

Os métodos tradicionais de descrever reservatório como mapas e contorno de

parâmetros não estão totalmente hábeis para representar adequadamente as

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

heterogeneidades internas dos reservatórios, pois são baseados em dados de

poços, que geralmente são muito espaçados entre si, geralmente, não sendo

possível correlacionar um mesmo corpo entre dois poços. Isso representa uma

incerteza de grande impacto na modelagem de reservatórios.

Segundo Jiang et al. (1996), as relações genéticas entre litofácies e sistema

deposicional, e entre litofácies e propriedades petrofísicas fazem das

heterogeneidades de reservatórios fluviais parâmetros mapeáveis e previsíveis.

As heterogeneidades deposicionais são as inerentes das mudanças

faciológicas e geométricas. Porém, existe também heterogeneidades referentes a

processos diagenéticos que alteram características deposicionais, resultando em

uma mudança na porosidade e permeabilidade original. Mas, ambas tem resultado

no padrão do fluxo de fluido (Shebl 1995), apesar de na maioria dos casos a

primeira representar um controle dominante na heterogeneidade (Hamilton 1998).

Hamilton (1998) determinou quatro passos principais para o estudo

reservatórios fluviais levando em consideração as heterogeneidades (com base no

Campo de Jackson, Autrália), são eles: (i) determinar arquitetura geológica do

reservatório; (ii) investigar tendências no fluxo de fluidos do reservatório; (iii) integrar

estes dois parâmetros e (iv) estimar o VOIP (volume de óleo in place) original,

saturação de óleo residual e identificar oportunidades de crescimento de reservas.

E, é dentro desse contexto que a caracterização de análogos recentes se

torna importante para o entendimento dos processos físicos que depositam os

sedimentos e na predição de mudanças laterais na geometria e na distribuição dos

corpos e fáceis reservatório e não-reservatório.

3.3 - MODELAGEM GEOLÓGICA

Modelagens matemáticas 3D existem a mais de 30 anos, porém seu uso em

estudos geológicos é recente, devido à dificuldade em modelar a complexidade das

características geológicas em uma escala detalhada (Cosentino 2001).

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Mas, nos últimos anos os softwares geológicos têm evoluído neste quesito.

Hoje possibilitam a visualização e manipulação de todos os dados em ambiente

tridimensional no dia a dia do trabalho, onde antes os dados eram tratados em

mapas (ambiente bidimensional) que fatiavam os reservatórios em diversas

profundidades.

Os dois principais tipos de modelagens são a determinística e a estocástica.

Mas, na verdade, estas modelagens caminham sempre juntas e fazem parte de um

grande workflow.

Na modelagem determinística não se tem variáveis aleatórias para modelar, os

dados modelados são interpolações geradas com base em interpretações de dados

diretos e indiretos de reservatórios. Em outras palavras, os algoritmos produzem um

único modelo não levando em consideração as incertezas.

E durante algum tempo essa era a única forma de modelagem de reservatórios

(Cosentino 2001). Mas era necessário entender e modelar melhor as variações das

propriedades internas e foi aí que entrou a geoestatística como uma poderosa

ferramenta. Hoje é uma ferramenta muito usada e eficaz, pois consegue preencher o

modelo do reservatório com variáveis obedecendo as tendências de variações das

propriedades. Como por exemplo, pode-se preencher o reservatório com a faciologia

obedecendo a orientação e extensão dos corpos sedimentares.

E é nisso que se baseia a modelagem estocástica, pois modela variáveis com

base na distribuição de dados pontuais de propriedades do reservatório. Apesar de

existirem vários tipos de modelagens estocásticas as mais usadas na modelagem de

reservatórios petrolíferos são: a orientada a pixel e orientada a objeto. A modelagem

estocástica pode ser usada para descrever ou gerar arquiteturas deposicionais

complexas e a distribuição espacial, não só das propriedades, como também dos

corpos sedimentares, além de proporcionar uma integração entre dados estáticos e

dinâmicos (Cosentino 2001).

Segundo Bohling (2005), algoritmos estocásticos também proporcionam a

realização de cenários equiprováveis para distribuição das propriedades do

reservatório condicionada a dados estáticos, proporção global (curvas de proporção

vertical e areal) e a dados de poços.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

No modelo orientado a pixel a variável a ser simulada é assumida como uma

função contínua aleatória, cuja distribuição é caracterizada com ponto inicial fixo que

identifica diferentes intervalos de fácies ou de propriedades petrofísicas. Para isso

são usados algoritmos, que tem a krigagem como o mais popular (Cosentino 2001).

Na modelagem orientada a objeto a distribuição espacial dos corpos

sedimentares é obtida pela sobreposição de geometrias. Os corpos são

caracterizados por parâmetros como espessura, largura, orientação, etc, que tem os

afloramentos análogos como uma importante ferramenta na obtenção destes

parâmetros (Alapepite 2005, Visuer 1999).

Dois tipos de dados de entrada dos modelos são coletados durante a vida do

reservatório, os dados estáticos e os dinâmicos. Os dados estáticos são os

independentes do tempo e não estão associadas com o transporte de fluidos, é onde

se encaixa os dados geológicos do reservatório e de análogos. Os dados dinâmicos

são os intrinsecamente relacionados ao tempo e ao transporte de fluidos pelo

reservatório, são dados derivados de testes de formação, de pressão, história de

produção, sísmica 4D e etc.

Um típico workflow de modelagem de reservatório é realizado no sentido da

grande escala para a pequena e, geralmente, dos métodos determinísticos para os

estocásticos. Seguindo, aproximadamente, os seguintes passos: (i) estabelecer uma

estruturação em larga escala, determinando topo, base e zonas do reservatório.

Onde é geralmente usado interpolações determinísticas; (ii) em cada zona,

preencher com as fácies usando simulação de variáveis discretas para obter

realizações equiprováveis da distribuição desse parâmetro; (iii) preencher o

reservatório com a porosidade condicionado a distribuição faciológica e,

posteriormente, com a permeabilidade condicionada a porosidade usando simulação

de variáveis contínuas (Pyrez et al. 2005).

A definição de um modelo geológico para o reservatório é a fase mais

importante em um típico workflow de estudo de reservatórios e tem impacto direto no

resultado final. O modelo geológico também tem que agregar a estratigrafia de

seqüência como uma ferramenta muito poderosa (Van Wagoner 1990). Isso se dá

por alguns motivos: (i) provem um arranjo estratigráfico detalhado reduzindo o risco

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

de correlações errôneas; (ii) possibilita uma melhor integralização entre dados de

diversas escalas; (iii) dentro de uma seqüência é possível predizer a continuidade,

conectividade e extensão dos corpos e para estabelecer parâmetros para a

modelagem estocástica; (iv) ajuda na predição da presença e extensão de

reservatórios fora da área de desenvolvimento de campos maduros; e, (v) os

princípios podem ser aplicados tanto para reservatórios siliciclásticos como

carbonáticos.

Na figura 3.12, está expressa a importância de ter um modelo estratigráfico

bem embasado. Tal figura mostra duas diferentes interpretações de um mesmo

conjunto de poços. Na parte superior da figura está uma interpretação utilizando

como datum um limite de parasseqüência e na porção inferior para correlação usou-

se um marco litológico (topo do reservatório) como datum.

Figura 3.12 – Cenário de correlação cronoestratigráfica vs. litoestratgráfica. (Van

Wagoner 1990)

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

O resultado da arquitetura do reservatório nos dois casos é muito diferente e

tem conseqüências diferentes em sua aplicação. Utilizando a correlação superior, os

corpos do reservatório estariam desconectados e, conseqüentemente, em regimes

hidráulicos diferentes. Na correlação com datum no marco litológico, os corpos

estariam conectados e com uma boa extensão areal. A aplicação de uma ou de

outra interpretação resultaria em diferentes performances de produção e em

diferente escolha do plano de desenvolvimento do campo, que inclui perfuração de

poços injetores e várias outras ferramentas de produção que demandam altos

gastos.

A caracterização de reservatórios, com o estudo faciológico e a modelagem das

fácies deposicionais de um determinado reservatório é de extrema importância para

guiar a distribuição das características petrofísicas do reservatório que tem impacto

no cálculo de volume de hidrocarboneto in place e no modelo de fluxo de fluidos

(Lima 2005).

A análise de incertezas é uma ferramenta que vem sendo cada vez mais

utilizada e a modelagem estocástica oferece a possibilidade de quantificar as

incertezas referentes à modelagem geológica. Infinitas realizações possíveis de um

reservatório podem ser obtidas variando a semente geradora e podem prover uma

medida das incertezas associadas ao modelo geológico escolhido para o

reservatório (Cosentino 2001).

Outra ferramenta nova e cada vez mais usada são as redes neurais. É uma

ferramenta computacional que é programada para reconhecer padrões em bancos

de dados com o intuito de otimizar a estocagem e separação na entrada de dados.

Sua principal função é estimar funções matemáticas onde a distribuições de

amostragens não tem uma função com forma analítica conhecida (Roger et al.

1995).

O cálculo de volume de óleo in place (VOIP) é o resultado final do estudo e

modelagem de reservatórios e é totalmente influenciada por cada um dos passos

(aqui apresentados) envolvidos na modelagem. Pois o volume é calculado

multiplicando a saturação de óleo pelo espaço poroso, que por sua vez é

dependente da faciologia e da modelagem estrutural.

Capítulo 4

Aplicação eDesenvolvimento de

Métodologias e Resultados Obtidos

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

4.1 - PARAMETRIZAÇÃO

4.1.1 – APLICABILIDADE DO MÉTODO GPR

Tendo em vista que um dos objetivos deste trabalho é a parametrização dos

canais fluviais com base em perfis GPR para geração de um banco de dados que

venha a ser utilizado em modelagens estocásticas orientadas a objeto de

reservatórios petrolíferos fluviais, o primeiro passo foi atestar a aplicabilidade do

método no depósito em estudo com base na metodologia proposta por Annan

(1992a).

Para isso duas considerações foram tomadas antes de começar a avaliação

das possibilidades de realizar o levantamento com o GPR. Primeiramente, se o alvo

de estudo podia ser estudado empregando a janela do GPR e que seja pouca a

presença de materiais condutivos nas regiões de estudo.

Como o alvo é um depósito atual de preenchimento de canal, o mesmo é

representado por sedimentos areno-cascalhosos saturados em água doce, sendo

geralmente limitado por argilas que encerram ciclo fluvial. Tal situação possibilita um

alto contraste entre a resposta ao método tornando o depósito indicado a aplicação

do GPR.

Análise Inicial

Uma análise referente à aplicabilidade do método de GPR está relacionada

com três questões. Elas são: profundidade do alvo, quantidade de energia refletida,

presença de fatores limitantes.

Profundidade do alvo: A profundidade estimada do alvo corresponde a, no

máximo, 20 metros.

Para determinar se o método será efetivo a esta profundidade é necessário

determinar a profundidade máxima de investigação do GPR (D

max

) a qual deve ser

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

maior em 50 % que a profundidade do alvo (p). A profundidade máxima de

investigação foi definida por Annan (1992a) como:

max

< 35/ σ

Onde σ representa a condutividade elétrica expressada em mS/m. Sendo,

nesse caso, o meio arenoso-cascalhoso saturado em água com σ variando entre

0,1-1 mS/m (Porsani 2002). Sendo atribuído o valor médio de 0,5 para este trabalho.

max

< 35/0,5 = 70 m

Neste caso o valor resultante é maior que o dobro da profundidade máxima

esperada para o alvo, pelo qual o método tem possibilidades de ser empregado.

Quantidade de energia refletida: Para determinar a quantidade de energia

refletida pelo alvo deve-se determinar o coeficiente de reflexão (R) entre o méio

encaixante e o alvo.

Onde K

é a constante dielétrica do médio encaixante e K

é a constante

dielétrica do alvo.

Os valores de K

e K

foram atribuídos segundo Porsani (2002), sendo 40 e 20,

respectivamente. Desenvolvendo a fómulo com essses valores o resultado é:

R = 0,1717

Empregando o valor R pode-se determinar o fator de proporcionalidade (F) o

qual está associada a potência refletida (P), sendo necessário que F > 0,01 para que

o alvo possa ser detectado. A fórmula é dada a seguir:

F = R

R =

–

––

–

+ +

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

F = 0,03 pelo qual F > 0,01 o alvo pode ser detectado.

Presença de fatores limitantes: Neste caso são considerados os elementos

geológicos e os de natureza humana que possam gerar fontes de interferências

(ruídos). O local de levantamento não apresenta nenhum fator limitantes pois não

está próximo a estradas movimentadas nem a qualquer fonte de campo

eletromagnético que poderia interferir no equipamento (figura 4.1).

Parâmetros de Aquisição

Para o trabalho com GPR é importante uma escolha detalhada dos parâmetros

do levantamento (freqüência, range, intervalo temporal de amostragem,

espaçamento horizontal entre estações, orientação e separação entre antenas).

Figura 4.1 – Visão geral de barra cascalhosa no canal do Rio Assu, evidenciando a

ausência de fatores limitantes que pudessem vir a causar interferência .

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Freqüência: Três fatores estão relacionados com a determinação da

freqüência central de operações (Annan e Cosway, 1994), são eles: resolução

espacial, freqüência de clutter e profundidade de exploração.

Resolução Espacial: Encontra-se relacionada com a separação da ocorrência

de dois eventos para o qual é necessário que a duração do pulso eletromagnético

seja duas vezes menor que a diferença entre os tempos duplos de viagem

correspondentes aos respectivos eventos. Este parâmetro pode ser calculado por:

> 75 .

Onde F

é a freqüência dada em MHz,

é a espessura do que deseja

visualizar dado em metros e K

a constante dielétrica do alvo. Em nosso trabalho

= 0.2 m (referente a largura média esperada para superfícies limitantes de 2º ordem)

e K

= 20.

> 83,89 MHz

Freqüência de Clutter: Estabelece a dimensão mínima abaixo da qual não

poderão ser detectadas estruturas pelo equipamento, sendo expresso pela formula:

< 30

Sendo F

a freqüência de corte e dada em Mhz,

a dimensão mínima

expressa em metros e K

a constante dielétrica do alvo. Em nosso trabalho

0,04 m.

< 223,71 MHz

Profundidade de exploração: Relaciona a profundidade estimada do alvo com a

constante dielétrica do médio encaixante de forma que se possa conhecer qual é o

espalhamento de energia eletromagnética suficiente para a detecção do alvo.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

11200

−

Sendo F

expressado em Mhz, p a profundidade do alvo expresso em metros e

a constante dielétrica do médio encaixante. Em nosso trabalho p = 10 m.

< 750 MHz

Para que o levantamento possa ser realizado com sucesso a freqüência central

do levantamento tem que cumprir a seguinte seqüência:

< F

Lev

< men (F

, F

)

83,89 MHz < F

Lev

< men (1071,43 MHz, 134,23 MHz)

Range: Corresponde-se com intervalo de tempo predeterminado no qual o

GPR registra o retorno do pulso eletromagnético. Ele pode ser estimado através da

seguinte formula:

R = 1.5 d

Sendo R o range dado em ns, d a profundidade máxima de interesse expressa

em metros,

função do tempo duplo de viagem em ns/m. Neste trabalho d = 12 m

= 12 ns/m.

R = 216 ns

Step: Encontra-se relacionado com o princípio da amostragem espacial de

Nyquist (espaçamento entre as estações de medida deve ser equivalente a um

quarto do comprimento de onda eletromagnética emitida). É expresso pela formula:

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

∆

= 75 .

Sendo

∆

o espaçamento entre as estações expresso em metros, f

freqüência

central dado em Mhz e K é a permissividade do médio material, no caso,

aproximadamente igual a 5 (Neal, 2004).

∆

= 75 = 0,33 m

100

∆

= 75 = 0,17 m

200

Arranjo das antenas: As antenas serão orientadas perpendicularmente à

direção do perfil GPR (modo TE; Annan, 1992a (figura 4.2)), correspondendo a área

de maior “pegada” do equipamento.

Separação entre antenas: O sistema Malac/Geoscience que será empregado

no presente trabalho vem com separação fixa entre transmissor e receptor para

todas as antenas. Sendo de 0,5m prara a antena de 200 MHz e de 1 m para a

antena de 100 MHz.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 4.2 – Arranjo possíveis das antenas de GPR para aquisição de dados.

Modificado de Annan, 1992a.

Tendo em vista os resultados obtidos no estudo da etapa prévia do

levantamento, é afirmada a aplicabilidade do método de GPR na concretização dos

objetivos. Sendo o levantamento poderá ser realizado com antenas de 100 MHz e

200 MHz com range de 216 ns, espaçamento em torno de 17cm e antenas

orientados perpendicularmente entre si.

4.1.2 – LARGURA E ESPESSURA

Os perfis foram georreferenciados, medidos e corrigidos topograficamente a

partir de informações obtidas com equipamentos de alta precisão. Foi visto, então,

que se poderia medir os parâmetros de espessura e largura dos canais diretamente

nestes perfis.

Assim, após o processamento, os perfis GPR foram exportados como imagens

e importados no software Corel Draw (versão 12). Sabendo-se o comprimento exato

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

das linhas e a profundidade exata de imageamento (obtidos no georreferenciamento

de alta precisão) têm-se as imagens espacialmente amarradas em duas dimensões.

Em seguida, iniciou-se a vetorização dos principais refletores (Figura 4.3) de

cada uma das linhas. Foi escolhido o software supracitado devido as facilidades de

manipulação das imagens principalmente no que se refere a ferramentas de zoom.

Foi necessário fazer uma seleção prévia dos canais a serem medidos, tendo

cuidado em escolher canais que já apresentem com padrão de terminação para

ambos os lados, isto é, com forma côncava típica do canal fluvial, ou seja, aqueles

que foram “cortados” perpendicularmente. Descartando canais imageados muito

obliquamente, que fornecem imagens assimétricas.

A espessura foi medida diretamente do ponto de a maior profundidade da

geometria em canal até o ponto mais alto do mesmo (figuras 4.4 e 4.5). A análise da

largura por, sua vez, dependerá da arquitetura do canal a ser medido. Se forem

canais não truncados por outros canais, a largura será obtida diretamente medindo

os dois pontos mais extremos (Figura 4.4). Porém, se houver truncamento o

radargrama oferece apenas a possibilidade de se medir a largura aparente (Figura

4.5). Com a informação sobre a largura aparente associada a dado da espessura e

ao padrão geométrico deste canal pode-se inferir a sua largura verdadeira (Figura

4.5). Os dados de espessuras e larguras medidas não correspondem

necessariamente aos valores originais de deposição, já que esses canais sofrem

erosão decorrente da deposição subseqüente de outros canais e, eventualmente,

compactação por carga, mas é uma aproximação que permite o uso destas

geometrias como análoga a aquelas encontradas nos reservatórios.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 4.3 – Interpretação das macroformas pela vetorização dos refletores imageados no perfil 18, utilizando o software

CorelDarw (versão 12).

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 4.4 – Canal imageado no perfil 17 destacando-

se a medida da espessura ( diferença entre o ponto mais raso e o

mais profundo do canal) e a largura do canal. Nota-se que este canal apresenta-

se completo em suas laterais, isto é, não

erodido por outros canais.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figu

ra 4.5 – Exemplo de canal imageado no perfil 24 onde este encontra-

se truncado (erodido) por outros canais. Sendo a

largura imegeada uma largura aparente. Porém associando o padrão geométrico do canal e sua espessura pode

se obter

sua largura. Nota

-se também a espessura medida deste canal.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

As medidas foram agrupadas em uma tabela contendo o número do perfil, a

data de aquisição, freqüência da antena, canais, largura aparente, espessura e

largura. Com a antena de 200 MHz foram interpretados até dois canais fluviais,

passíveis de parametrização, com exceção dos perfis 23 e 24 que foram

visualizados quatro canais cada um. A largura média dos canais medidos, com esta

antena, foi de 93,40 metros, com o valor mais baixo de 18,5 m e o mais alto de 187

m. Já a espessura média encontrada foi de 2,14 metros com a menor espessura

sendo de 0,75 m e a maior de 7,4 m.

Com a antena de 50 MHz foi vetorizado um canal passível de medição. Canal

este, que tem largura de 152 metros e espessura de 5,4 metros. Já a antena de 100

MHz possibilitou a medida de nove canais com média das larguras de 97,53 metros

e espessuras de 2,7 metros.

Os dados obtidos com as três antenas com diferentes freqüências mostram

que a relação “freqüência/profundidade de imageamento” permite que sejam

avaliados diferentes níveis hierárquicos da arquitetura deposicional. Desta forma,

com a antena de 200 MHz foram imageados canais menos espessos que a de 100

MHz que por sua vez imageou canais menos espessos que a de 50 MHz. O mesmo

acontece para a largura já que canais maiores são melhores imageados por antena

de menor freqüência e vice versa. Tal fato corrobora a validade do uso de antenas

de diversas freqüências no estudo de análogos.

4.1.3 – SINUOSIDADE E ENTRALAÇAMENTO

A partir de ortofotocartas georreferenciadas e agrupadas em um Sistema de

Informações Geográficas (SIG) foi possível calcular os parâmetros de sinuosidade e

entrelaçamento para o rio Assu, seguindo a proposta de Friend e Sinhá (1993).

Ortofocarta é uma base cartográfica (mapa) contendo inúmeros dados como

vias, localidades, topografia, coordenadas em UTM, drenagens, etc., obtidas a partir

de fotografias aéreas que foram submetidas a “ortogonalização”. Isto é, a retirada da

distorção radial presente nestas fotografias.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Este item aborta a metodologia utilizada para obter estes parâmetros, os

resultados obtidos e a padronização dos dados na forma de histogramas ( melhor

forma de entrada nos softwares de modelagem orientada a objetos, a exemplo do

PetBool).

Frind e Sinha (1993) adaptaram duas modificações aos procedimentos usados

anteriormente para definição da sinuosidade dos canais: o comprimento do canal é

medido por uma linha que percorre o meio do canal entre suas barras. Sendo

possível medir a partir de mapas topográficos, fotografias aéreas e imagens de

satélite.

Como a maioria dos rios mostra transições morfológicas entre canal único e

multi-canais, para caracterização da sinuosidade, foi necessário abandonar a

classificação de rios entrelaçados e meandrantes. Então, o parâmetro sinuosidade

foi estendido para situações com rios de multi-canais, onde foi definido o

comprimento do canal, a partir de uma linha que percorre o meio do canal mais largo

do cinturão de canais.

O parâmetro de sinuosidade (P) foi, então, definido como:

P = L

cmax

(1)

Onde L

é o comprimento global do segmento do canal em linha reta, e L

cmax

o comprimento ao longo canal para o mesmo segmento, ou o comprimento ao longo

do canal mais largo para rios com multi-canais (Figura 4.6).

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 4.6 – Diagrama representando o cálculo da sinuosidade para rios com um

único e multi-canais.

A razão de entrelaçamento de canal (B) proposta por Friend e Sinha (1993) é

claramente uma aproximação dos parâmetros usados anteriormente por Brice

(1964) e Rust (1978; vide figura 4.7). Sendo usada também a idéia de “sinuosidade

total” desenvolvida por Richards (1982 apud Friend e Sinhá 1993), para medir o

entrelaçamento em alguns rios com camadas cascalhosas. Esta razão é definida

como:

B = L

ctot

cmax

(4)

Onde L

ctot

é o somatório dos comprimentos, ao longo dos canais, de todos os

segmentos de canais em um seguimento do cinturão de canal, e L

cmax

é o

comprimento ao longo do canal mais largo dentro do seguimento do cinturão.

Sendo assim, para um rio de canal único o L

cmax

vai ser igual ao L

ctot

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 4.7 – Diagrama representando o cálculo do índice de entrelaçamento de

Brice (1964), Rust (1978) e de Friend e Sinha (1993).

Para o cálculo destes parâmetros no canal atual do Rio Assu, foi escolhido um

seguimento com 57 km de extensão, desde a cidade de Assu até próximo à cidade

de Pendências. Selecionou-se o seguimento supracitado devido ao seu caráter

tipicamente fluvial, isto é, além deste seguimento não compreender nenhum tipo de

obstáculo artificial (barragens), o rio não sofre qualquer influência do mar.

Este trecho foi dividido em seguimentos fixos de 3 km (figura 4.8) e,

posteriormente, o canal foi delimitado diferenciadamente em canal principal (canal

mais largo) e secundário (demais canais) vide figura 4.8. Para todos os seguimentos

foram utilizadas as ortofotocartas e o software ArcView GIS (versão 8.2).

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 4.8 – Subdivisão do Rio Assu em seguimentos fixos de 3 Km, utilizando as

ortofotocartas.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 4.9 – Um dos seguimentos analisados do Rio Assu evidenciando a subdivisão

dos canais: principal e secundário.

Assim, para cada seguimento foi calculado a sinuosidade e o entrelaçamento

do canal com base na fórmula de Friend e Sinha (1993). Os valores foram

agrupados em uma tabela onde a primeira coluna refere-se ao seguimento e a

segunda ao seu respectivo valor de sinuosidade e a terceira ao entrelaçamento

(tabela 4.1). Após organização dos dados em forma de tabela foi gerado

histogramas destes dados (tanto sinuosidade quanto entrelaçamento), que é um

gráfico da distribuição dos dados pela porcentagem de amostragem (gráficos 4.1 e

4.2).

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Tabela 4.1 – Tabela com os valores de sinuosidade, entrelaçamento e seus

respectivos seguimentos.

Seguimento Sinuosidade Entrelaçamento

Seguimento

Sinuosidade

Entrelaçamento

1 1,05 3,48 11 1,06 1,54

2 1,11 1,91 12 1,26 1,08

3 1,27 2 13 1,07 1,41

4 1,25 2,03 14 1,03 1,06

5 1,07 1,99 15 1,22 1

6 1,07 2,31 16 1,07 1,57

7 1,12 3,02 17 1,02 1,45

8 1,14 1,68 18 1,24 1,53

9 1,14 1,72 19 1,25 1,82

10 1,08 1,59

Histograma

1.02-1.07 1.07-1.12 1.12-1.17 1.17-1.22 1.22-1.27

Sinuosidade

% do total

Gráfico 4.1 – Histograma de freqüências dos dados de sinuosidade calculados no

Rio Assu, nota-se que grande parte dos valores (mais que 40%) encontra-se no

intervalo de 1.02 a 1.07.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Hisograma

1-1.5 1.5-2 2-2.5 2.5-3 3-3.5

Entrelaçamento

% do total

Gráfico 4.2 – Histograma de freqüências dos dados de estrelaçamento calculados no

Rio Assu. É notável que mais de 70% dos valores se encontram no intervalo entre 1

e 2.

4.2 - ANÁLISE ARQUITETURAL

Antes de iniciar a modelagem tridimensional do referente análogo foi

necessário entender a arquitetura do depósito como um todo, desde o

reconhecimento das fácies e das associações de fácies presentes até o arranjo dos

elementos arquiteturais. Como dito no capítulo 3, o modelo geológico conceitual é de

extrema importância no resultado final de uma modelagem de reservatório.

Para a análise arquitetural foi utilizada a proposta metodológica de Miall

(1996), no reconhecimento das fácies, associações de fácies, superfícies limitantes

e elementos arquiteturais.

Para a caracterização recorreu-se, além da observação de exposições

naturais dos depósitos, sondagens geofísicas com GPR e a descrição de trincheiras.

Foram encontradas e descritas cinco fácies distintas para este depósito:

cascalho estratificado (Gt), areia muito grossa com estratificação cruzada acanalada

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

(St), siltico-argilosa laminada (Fl), areia fina a muito fina com níveis de seixos (She)

e areia fina laminada (Ser). Porém, destas cinco, apenas as três primeiras tem

relevância para modelagem, já que as duas últimas estão relacionadas ao

retrabalhamento muito superficial dos sedimentos pela ação dos ventos e não

possuem potencial de preservação sendo sempre erodidas pela cheia subseqüente.

A fáceis Gt representa uma fácies grossa constituída por seixos com

tamanhos de até 3 cm (figura 4.10), gradando para areia muito grossa. Estes

sedimentos possuem coloração variando de branca a laranja. Texturalmente, os

grãos mostram-se subangulosos a subarredondados, com baixa a média

esfericidade, sendo a facies moderadamente a pobremente selecionada e

constituída predominantemente por quartzo. São também encontrados clastos de

argila bastante arredondados com até 10 cm de tamanho. Apresenta estratificações

cruzadas acanaladas de pequeno a médio porte (figura 4.11). É interpretada como

resultante de migração de formas de leito de crista sinuosa (3D).

Figura 4.10 – Seixos de quartzo com 3 cm de diâmetro, encontrados na fácies Gt.

Notam-se as estratificações cruzadas acanaladas e superfícies erosivas.

A fácies St é composta por areia muito grossa com seixos dispersos, com

grãos subangulosos a subarredondados, com esfericidade média, moderadamente

selecionados e constituídos predominantemente por quartzo. Apresenta

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

estratificações cruzadas acanaladas, também, de pequeno a médio porte e é

correspondente a formas de leito de crista sinuosa (figura 4.12).

A fácies Fm é representada por sedimentos da fração silte e argila, de

coloração marrom avermelhado. Apresenta como estrutura sedimentar primária

laminação plano-paralela, marcas de raízes e gretas de contração como estruturas

secundárias (figura 4.13). Corresponde a depósitos de planície de inundação e de

fechamento de ciclo de preenchimento dos canais.

As fácies de eólicas She e Ser são adaptações da classificação de Maill

(1978), que não contempla este tipo de fácies mesmo estas estando frequentemente

associadas com fácies fluviais.

A fácies She é composta por areia fina de coloração esbranquiçada, com boa

seleção, grau de esfericidade alto e sub-arrredondados a arredondados. Tem como

principal estrutura sedimentar a laminação por queda e fluxo de grãos, típica de

depósitos de dunas eólicas.

A fácies Ser é composta por sedimentos variando na fração areia fina a muito

fina de coloração bastante esbranquiçada, com intercalações de níveis de seixos

com diâmetro de até 1 cm. Os grãos na fração areia apresentam-se com alto grau

de esfericidade, arrredondados e bem selecionados. Já os seixos apresentam-se

com grau de esfericidade média, sub-angulosos a sub-arredondados e

moderadamente selecionados. Possui como estrutura sedimentar a laminação

transladante subcrítica (climbing translatent strata), cuja origem está associada à

migração de marcas onduladas eólicas. Estas marcas onduladas apresentam

comprimento de onda variando entre 3 e 4 cm (foto 6.4) e amplitude igual ou inferior

a 1 cm.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 4.11 - Fotomosaico obtido em uma trincheira aberta no canal do Rio Assu, perpendicular ao fluxo atual, exibindo a fácies Gt. Juntamente com a interpretação das estratificações e

superfícies limitantes de primeira e segunda ordens.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 4.12 - Fotomosaico obtido em uma trincheira aberta no canal do Rio Assu, perpendicular ao fluxo atual, exibindo as fácies St. Juntamente com a interpretação das estratificações e das

superfícies limitantes de primeira e segunda ordem.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 4.13 – Planície de inundação na margem do Rio Assu. Evidencia-se a

coloração marrom avermelhada da fácies Fm e a laminação plano-paralela

presente. No zoom mostra-se as marcas de raízes.

Menezes (2004) realizou uma análise arquitetural da Formação Assu (principal

reservatório fluvial da Bacia Potiguar) e é bastante relevante ressaltar a extrema

semelhança com as litofácies aqui descritas neste análogo recente.

A associação de fácies deste depósito é caracterizada pela fácies Gt na base

sobreposta pela St que por sua vez é sobreposta pela Fm. Porém dependendo da

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

porção do canal a fáceis Fm pode aparecer ou não, pois pode estar erodida pelo

canal subseqüente.

Estudando o arranjo espacial das fácies descritas definiu-se os seguintes

elementos arquiteturais e geometrias.

O elemento arquitetural denominado depósito de preenchimento de canal

(CH) foi definida pela associação entre a fácies Gt, St e Fm estocástico. Porém,

dentro deste elemento foram individualizados outros dois elementos arquiteturais,

todos compostos pelas fáceis Gt e St e depositados sob fluxo subaquoso. São estes:

“barra de acresção frontal” (DA) e “barra de acresção lateral” (LA). É reconhecível

nestes elementos superfícies limitantes de primeira a quarta ordem. As superfícies

de primeira ordem estão relacionadas a migração das barras e, sendo assim,

representadas pelos

foresets

. Estas marcam um pequeno intervalo erosional. As

superfícies limitantes de segunda ordem são representadas pelos limites dos

sets

marcam uma mudança nas condições de fluxo ou em sua direção, porém sem uma

parada significante no tempo de deposição. Estas duas superfícies foram

reconhecidas em trincheira. (figuras 4.10, 4.11, 4.14 e 4.15). As superfícies limitantes

de terceira ordem são marcadas por indicar a presença de macroformas (no caso,

barras de crista sinuosa), sendo assim, representada por limites de

cosets

. Marcam

superfícies de truncamento erosional entre as grandes essas barras 3D, depositadas

na época das grandes cheias. Uma superfície de quarta ordem foi identificada pela

presença de camada de argila na base de uma barra de acresção frontal (DA), essa

representa o limite basal do elemento arquitetural DA. Só foi possível o

reconhecimentos destas duas superfícies limitantes (terceira e quarta ordem) com a

utilização do GPR (figuras 4.16 e 4.17), isso devido a pequena exposição vertical

que as trincheiras proporcionam.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 4.14 - Fotomosaicos de trincheiras abertas no canal do Rio Assu em posição paralela ao fluxo atual, com interpretação de estruturas e superfícies limitantes identificadas no depósito de

preenchimento de canal fluvial.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 4.15 - Fotomosaico de trincheira aberta no leito do Rio Assu em posição perpendicular ao fluxo atual, com interpretação de estruturas e superfícies limitantes identificadas no depósito de

preenchimento de canal fluvial.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 4.16 - Radargrama adquirido no leito do Rio Assu, paralelamente ao fluxo atual, com interpretação dos refletores como superfícies limitantes de terceira e quarta ordens dos depósitos de

preenchimento de canal fluvial (A). Na porção inferior (B) tem-se um zoom de parte do perfil para melhor visualização dos refletores imageados.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 4.17 - Radargrama adquirido no canal do Rio Assu em posição perpendicular ao fluxo atual, com interpretação dos refletores como superfícies limitantes de terceira e quarta ordens. Na

porção inferior (B) tem-se um zoom de parte do perfil para melhor visualização dos refletores imageados.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Foi reconhecido também o elemento arquitetural definido como depósito de

finos de planície de inundação (FF) composto pela fácies Fm. Este elemento

arquitetural é caracterizado por apresentar uma geometria tabular com limite basal

marcado por uma superfície limitante, interpretada como de quanta ordem (figura

4.18), já que esta marca um limite erosivo entre o depósito de CH (fluxo de alta

energia) e o FF (fluxo com baixa ou nenhuma energia de transporte).

Figura 4.18 – Limite erosivo entre o depósito de finos de planície de inundação

(FF) e o depósito de preenchimento de canal (CH) interpretado como superfície

limitante de quarta ordem.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Capítulo 5

Modelagem Geológica 3D

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

A modelagem foi realizada utilizando

workflows,

que nada mais são que

etapas seqüenciais de trabalho onde a etapa que está por vir depende das

anteriores.

O primeiro

workflow

utilizado na modelagem tridimensional foi a Modelagem

Estrutural, que, ao contrário do que possa sugestionar, é um termo operacional que

não tem necessariamente relação com um modelo geológico estrutural. Apesar do

modelo estrutural geológico do campo também ser gerado utilizando este

workflow

Nele são geradas todas as superfícies do reservatório como falhas, zonas, e sub-

zonas.

É também neste

workflow,

que realiza-se a “gridagem” do reservatório, onde

ele será “fatiado” em cubos chamados de células. É nesta fase que tem-se que ter

em mente como se estrutura internamente o reservatório para poder se determinar o

tamanho e a geometria das células.

Por último, foi realizado a modelagem de propriedades onde realiza-se o

preenchimento do reservatório com suas propriedades, atribuindo valores as células

previamente criadas. Essas propriedades podem ser as mais diversas porém as

principais são a faciologia, a porosidade e a permeabilidade, provenientes de

testemunhos e de perfilagem de poços.

Todas estas etapas foram realizadas no

software

PETREL

5.1 - INTERPRETAÇÃO E CONFECÇÃO DE SUPERFÍCIES

As sondagens geofísicas utilizando GPR foram levantadas seguindo uma

malha com sete linhas de 200 m paralelas e espaçadas entre si em 25m, mais uma

também paralela às anteriores, com 350m, e uma linha transversal a todas as

outras, também com comprimento de 200 m (figura 4.19). Porém para modelagem a

linha que contém 350m foi cortada em 150m para se igualar as outras.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 5.1 – Croqui mostrando a malha de aquisição dos perfis GPR

evidenciando o tamanho deste, além do sentido de aquisição. Nota-se a

direção SE-NW das linhas paralelas entre si e NE-SW da linha transversal.

Após o processamento e exportação como imagem, todos os perfis GPR

importados como imagem e posicionados espacialmente de acordo com o

levantamento, isto é, foram dispostos em suas posições relativas em função do

sistema de coordenadas adotado para a malha de perfilagem (Figura 5.1).

Posteriormente, iniciou-se a interpretação dos perfis vetorizando os principais

refletores em forma de curvas

e agrupando-os de acordo com a correlação entre

linhas, isto é, após imagear os refletores em um determinado perfil, passa-se para

interpretação do outro com uma visão qualitativa, tentando-se correlacionar cada um

dos novos refletores interpretados com os interpretados na(s) linha(s) anterior(es),

figura 5.2.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 5.2 – Interpretação dos refletores dos perfis GPR agrupados segundo

correlação entre perfis.

Gauw (2004) utilizou a metodologia de interpretar os perfis fora do

software

de modelagem e importar as interpretações. Porém, aqui foi visto que, devido a

interface 3D destes

softwares

, a correlação entre perfis é facilitada e mais segura.

Deu-se início, então, a geração das superfícies com base na interpretação

dos perfis e utilizando a interpolação para isso. Foram gerados 5 canais e o topo do

reservatório (figura 5.3 A, B e C).

Devido a pequena extensão da área de estudo e a pouca quantidade de

poços, escolheu-se trabalhar com topo e base do intervalo a ser modelado ao invés

de colapsar os canais e trabalhar como cada canal sendo uma zona diferente do

reservatório.

Sendo assim, teve que ser realizado o artifício de gerar a base do reservatório

através das bases mais profundas dos canais interpetados. Ver figuras 5.4 e 5.3D

para melhor compreensão.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 5.3 – A, B e C mostram, em diversos ângulos as seis superfícies

geradas com base na interpretação dos refletores. Em D, é visto as superfícies

representativas do topo e da base do reservatório.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 5.4 – Figura esquemática mostrando o método usado para gerar a base do

reservatório, utilizando as porções mais baixas dos canais mais profundos.

5.2 - MODELAGEM ESTRUTURAL

Após gerado o topo e a base do reservatório iniciou-se o

workflow

modelagem estrutural, onde o primeiro passo, que é a modelagem de falhas, não foi

realizado por se tratar de um análogo recente. Ao invés disso, foi criado um limite

para a gridagem.

Foi realizada a geração de horizontes onde informa-se as superfícies (ou

marcadores de poços, quando for caso), para que estas sejam interpoladas até o

limite anteriormente criado. Esse passo é necessário para começar o zoneamento

do reservatório, que no caso só tem uma zona, obviamente limitada pelo horizonte

do topo e da base.

Tendo em mãos o zoneamento do reservatório parte-se para a gridagem do

mesmo, onde foi definido que as células teriam 5x5m arealmente, no passo

chamado

pilar griding

(figura 5.5A e B).

Após gerado o

pilar griding

foi realizado o

layering

onde informa-se o tamanho

e a geometria tridimensional das células. Estas podem ser dispostas seguindo a

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

base, seguindo o topo ou proporcional. Avaliando-se o padrão de deposição de

sistemas fluviais e do depósito, optou-se pelo proporcional pois a geometria das

células acompanham as calhas dos canais com larguras variáveis. Além disso, foi

definido que a zona seria cortada por 8 níveis de células (figura 5.5C), já que a

espessura máxima é em torno de 8m ficando as maiores células com 1m em sua

aresta vertical.

Figura 5.5 – Em A e B, é notada a subdivisão das superfícies de topo e base

em células de 5 por 5 metros de arestas. E, em C, a gridagem tridimensional

(através do

layering

) em 8 camadas com geometria proporcional.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

5.3 - MODELAGEM DE PROPRIEDADES

5.3.1 - DADOS DE POÇO

Para a modelagem de fácies foram usados dados de poços reais do

reservatório ao qual o Rio Assu é aqui abordado como análogo, que seria o Açu-3.

Então, foram cedidos 6 poços no intervalo de nosso interece pela UN-

RNCE/ST/CER sob preceito de total mascaramento do dado, isto é, não sendo

informado campo, zona ou qualquer outro dado importante, além de modificado os

nomes e profundidade real dos poços.

Os dados de poços continham as fácies e suas respectivas porosidades

efetivas para todo intervalo. Foi então selecionada uma parte de 10m de cada poço

que tinham as características mais próximas possíveis do depósito aqui estudado

(figura 5.6). E inseridos no

software

com o mesmo

layout

de locação original, para

que o reservatório fosse mais fielmente modelado (Figuras 5.7). Mudado-se apenas

o espaço entre poços devido ao tamanho da área de estudo.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 5.6 – Perfis faciológico (A) e de porosidade (B) dos poços inseridos no modelo. Notasse a fácies St como

fácies de maior recorrência no reservatório e com maiores porosidades e as fácies Gt e Fl com pequena espessura

e média e baixa porosidade, respectivamente (comparar figuras A e B da direita).

Figura 5.7 – Posição em que os poços foram inseridos no modelo, em visão

tridimensional (A e B) e em planta (C).

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

5.3.2 - MODELAGEM DE FÁCIES

Tendo os dados de poços devidamente inseridos. Deu-se início ao passo

chamado “

scale up

”, que tem como finalidade colocar na mesma escala os dados de

poços e o

grid

já gerado. Já que os valores de fácies e porosidade estão dispostos

de 20 em 20 cm em todo comprimento do poço e o

grid

possui células de no máximo

1 m na vertical. Nesse processo é atribuinda, para cada célula que é cruzada pela

trajetória do poço, uma fácies com base na fácies que tem maior ocorrência naquela

célula (Figura 5.8).

Tendo realizado o

scale up

, inicia-se o passo chamado de “Análise de Dados”

onde se obtém as curvas de proporção de fácies e de modelos variográficos, com

base em análise de variogramas.

A curva de proporção de fácies gerada teve os seguintes valores para cada

fácies: 60,42% para St, 18,75% para Gt e 20,83% para Fl.

Foi obtida a seguinte configuração e valores da análise dos variogramas para

cada fácies:

•

Tipo: Esférico

•

Direção principal: 0º Az (zero)

•

Sill: 1 –

Defaut

para dados padronizados.

•

Efeito pepita: 0,2

•

Alcance (em metros):



Vertical: 1



Maior eixo horizontal: 100



Menor eixo horizontal: 87

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Gt:



Vertical: 0,5



Maior eixo horizontal: 75



Menor eixo horizontal: 60



Vertical: 1,1



Maior eixo horizontal: 40



Menor eixo horizontal: 30

É importante ressaltar que o variograma da fáceis Fl, não mostrou boa

correlação entre os dados, possivelmente causado pelo caráter estocástico desta

fácies associado a pouca quantidade dos dados de poços.

5.3.2.1 – Modelagem Baseada em Pixel

Interpolação por Krigagem

O primeiro método de modelagem utilizado foi a interpolação por krigagem

simples, que é um método determinístico. Na krigagem temos uma estimativa dos

valores de média e desvio padrão da variável em cada nó do

grid

por interpolação.

Segundo Landim e Sturaro (2002) a krigagem trata-se de um processo de estimativa

por médias, de valores de variáveis distribuídas no espaço a partir de valores

adjacentes. Este método atribui pesos ótimos para as amostras de valores

conhecidos que irão estimar os pontos desconhecidos.

O resultado foi um modelo quase que totalmente preenchido pela fácies St

(97,77%, figura 5.9). Justamente por ser a fácies de grande distribuição vertical e

areal, o peso atribuio a ela como fácies mais provavel de ocorrência nos pontos

deconhecidos foi muito alto. Já as fácies Gt e Fl estão em muito menor proporção e

verticalmente delgadas, tendo peso muito pequeno na interpolação.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Modelagem por Simulação Seqüencial da Indicatriz (SIS – Sequential Indicator

Simulation)

Segundo Deutch (2002) o SIS consiste em “visitar” cada nó do

grid

em ordem

aleatória, onde em cada nó um código de fácies pode ser firmado pelos seguintes

passos:

1º - Achar valores originais e nós do

grid

previamente simulados próximos do nó

a ser simulado;

2º - Construir a distribuição condicional por krigagem, isto é, calcular a

probabilidade de cada fácies estar presente no local atual;

3º - Desenhar uma fácies simulada da série de probabilidades.

Bohling (2005) diz que a SIS utiliza a krigagem da indicatriz para construir

uma função de densidade acumulativa (CDF) discreta para as categorias individuais

em cada caso. Para o nó, é então, atribuída uma categoria aleatória desta CDF

discreta.

Foram testados dois métodos de simulação usando a SIS. Primeiro, foram

geradas simulações equiprováveis respeitando a curva de proporção de fácies e

admitindo um modelo variográfico isotrópico. A proporção final (St=64,81%,

Gt=19,82% e Fl= 15,37%) respeitou bem a proporção de entrada (proveniente da

curva), porém foi visto que sempre a fácies Fl se concentrava mais em torno dos

poços RN1 e RN2 e com caráter bem contínuo, não representando a realidade do

depósito (Figura 5.10).

Posteriormente, foram geradas simulações também com a SIS porém

respeitando tanto a curva de proporção de fácies como o modelo variográfico. A

proporção final de fácies (Figura 5.11C) respeitou bem a proporção de entrada e a

distribuição das fácies foi bastante satisfatória.

Tendo em vista que a fácies Fl está bem difundida no modelo e mostrando

distribuição estocástica (corpos com menor continuidade). A fácies Gt também ficou

bem distribuída e com boa proporção, representando depósitos residuais de fundo

de canal. A St foi devidamente preenchida como a principal fácies do reservatório

(Figura 5.11).

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 5.8 –Exibe o processo Scale Up. Onde é atribuído uma determinada fácies somente às

células do grid que são cortadas pela trajetória do poço. É visível a predominância da fácies St,

e a pouca espessura das fácies Gt e Fl.

Figura 5.9 – Modelo gerado através de interpolação por krigagem. Observa-se que o método

não conseguiu interpolar as fácies de pouca espessura (Gt e Fl), restando no final quase 100%

da fácies St.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 5.10 – Modelo gerado usando o algoritmo SIS respeitando apenas a curva de

proporção de fácies. Note-se a demasiada concentração da fácies Fl (em verde) entre os

poços RN1 e RN2 não representado bem o depósito em estudo.

Figura 5.11 – Modelo gerado usando SIS honrando tanto a curva de proporção de fácies

quanto a análise dos variogramas. Mostrou-se um modelo bastante satisfatório, com uma ótima

distribuição dos corpos e com geometrias similares as encontradas no campo.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

5.3.2.2 – Modelagem Orientada a objeto (Booleana)

Como explicado no Capítulo 3, este método de modelagem leva em

consideração a geometria dos corpos, representada por parâmetros, para gerar o

modelo.

Este tipo de modelagem leva em consideração três tipos de objetos para o

sistema fluvial: Canal, planície de inundação, dique marginal e depósito de

extravasamento de canal. Os quais (neste software) são preenchidos inteiramente

por uma fácies. Exemplo, o objeto canal é preenchido pela fácies de preenchimento

de canal e não por uma associação de fácies deposicionais.

Sendo assim para este trabalho a fácies St foi adotada como fácies de

preenchimento de canal, que tem como parâmetros a direção principal, largura,

espessura, comprimento de onda e amplitude de onda (estas duas são função da

sinuosidade e do entrelaçamento dos canais).

A fácies Gt foi modelada com geometria de “meio cano” para se tentar

representar melhor uma base côncava de canal e é representada pelos parâmetros

de direção principal, maior comprimento, razão comprimento largura e espessura.

E a fácies Fl foi atribuída como planície de inundação, preenchendo os

espaços do modelo que não foram ocupados pelos outros corpos.

Todos os parâmetros geométricos utilizados nesta modelagem estão

descritos nos primeiros tópicos deste Capítulo 4.

Foram geradas três “rodadas” de simulações com parâmetros diferentes.

Na primeira foi informado ao software apenas os valores médios dos

parâmetros. Após diversas realizações os parâmetros que melhor se adequaram

foram:

Para os canais: Orientação principal=0º Az; Largura média = 93m; Espessura

média = 2m; Amplitude = 80m; e, Comprimento do meandro = 150m.

Para o “meio cano” (fácies Gt): Orientação principal=0ºAz; Maior comprimento

= 50m; Razão Maior/menor = 1,5; e, Espessura média = 1m.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Também, nesta simulação, foi honrada a proporção de fácies ao invés de

condicionar um número específico de canais a serem gerados. Este primeiro modelo

não se mostrou tão satisfatório, pois os corpos de fácies Fl ficaram muito juntos e

com uma continuidade vertical muito exagerada (Figura 5.12).

No segundo, a simulação obedeceu aos parâmetros e espessura e largura

adquiridos durante este trabalho. E foi definido, como condicionante, que seriam

construídos 5 canais (exatamente como interpretados com GPR), e com os

seguintes parâmetros:

Largura:

mínima = 18,5 m

largura máxima = 187m

largura média = 93m

Espesura:

mínima = 0,75 m

máxima = 7,4m

média = 2m

Os valores de amplitude e comprimento dos meandros foram os mesmos

valores da simulação anteriormente descrita.

Os parâmetros usados para o objeto “meio cano” (fácies Gt) foram: maior

comprimento de 75m, espessura média de 0,5m, orientação principal = 0 (norte) e

razão maior/menor comprimento= 1,5.

Esta simulação mostrou-se extremamente representativa do depósito. Vê-se

os principais canais com geometria bem marcada e com distribuição bastante

semelhante as interpretadas com base nos perfis de GPR. Os corpos pelíticos

(fácies Fl) mostram pouca continuidade lateral e a fácies Gt com uma boa

distribuição espacial e geometria de base de canais (Figura 5.13).

Por último, testou-se variar a razão maior/menor comprimento nos corpos de

fácies Gt para saber se poderia representar ainda melhor estes corpos. Porém não

foi gerado nenhum de forma satisfatória, principalmente, no que se refere as corpos

de pelitos que variavam demasiadamente de proporção e geometria (Figura 5.14).

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

4.3.3.3

ODELAGEM DE POROSIDADE

Os dados de porosidades foram modeladas utilizando dois métodos: com

base somente nas curvas de PhiE dos poços e condicionada as fácies.

Foi realizado o Scale Up (Figura 5.15) onde o valor de cada célula cortada

pelo poço é dado pela média aritmética dos valores de porosidade do perfil que

estavam contidos nesta célula.

Na análise de dados atribuiu-se uma função de distribuição normal

(gaussiana) nas transformadas e ara modelo variográfico utilizou-se simulação

Monte Carlo. Que consiste em simular realizações com uma específica

probabilidade, onde ocorre: (1) a geração de um número aleatório (p) uniformemente

distribuído entre 0 e 1, e (2) calculo do inverso da função CDF (previamente

comentada). Através da fórmula: y=F

-1

(p).

Para modelar, foi usado o algoritmo estocástico Simulação Seqüencial

Gaussiana (SGS – Sequential Gaussian Simulation). Esse algorítimo utiliza a

estimativa dos valores de média e desvio padrão de uma variável para cada nó do

grid dada pela krigagem e representa esta variável em cada nó do grid como uma

variável aleatória seguindo um distribuição normal (Gaussiana). A SGS escolhe

aleatoriamente (utilizando Monte Carlo) um ponto simulado nesta distribuição normal

que será o valor simulado atribuído aquela célula (Deutch, 2002).

Na primeira simulação, honrando somente a poço, vê-se uma distribuição

desordenada desta propriedade (Figura 5.15).

A segunda simulação foi gerada condicionada ao modelo de fácies adotado

como o mais fiel ao depósito, gerado na segunda simulação da modelagem

orientada a objeto. Neste modelo de porosidade os corpos com diferentes

propriedades porosas encontram-se bem distintos entre si (Figura 4.333), resultando

em condutos, para o fluxo de fluidos, mais estruturados.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 5.12 – Simulação orientada a objeto utilizando apenas

valores médios dos parâmetros. Nota-se que os corpos de

pelito ficaram com continuidade vertical exagerada.

Figura 5.13 – Simulação orientada a objeto, usando os

parâmetros obtidos do análogo. Mostrou-se um modelo

faciológicamente e geometricamente compatível com a

caracterização realizada neste trabalho.

Figura 5.14 – Terceira simulação orientada a objeto,

modificando a geometria dos corpos Gt. Nota-se uma má

distribuição dos corpos pelíticos, não representando a

distribuição de fácies encontrada..

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Figura 5.15 – Scale Up dos dados de porosidade (A) com atribuição de valores numéricos de porosidade apenas para as células cortadas pelo poço. Em B e D é mostrado o modelo de porosidade

gerado apenas com condicionamento aos dados de poços: a distribuição dos valores foi excessivamente aleatória. Em C e E, o modelo de porosidade gerado honrando os dados de poços e

condicionada a fácies, é vista uma distribuição mais coerente dos valores, onde se percebe as variações de porosidade honrando com a distribuição faciológica do modelo condicionante.

Capítulo 6

Conclusões

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

Concluiu-se com este trabalho que:

•

O GPR mostrou-se uma eficaz ferramenta na parametrização de canais

fluviais recentes.

•

Para a medida dos parâmetros espessura e largura é necessário: (1) fazer

uma seleção prévia dos canais a serem medidos, tendo cuidado de escolher

canais que possuam com padrão de terminação para ambos os lados,

descartando canais imageados muito obliquamente; (2) Mensurar a

espessura do ponto de a maior profundidade da geometria em canal até o

ponto mais alto do mesmo ,e; (3) Mensurar a largura de canais não truncados

diretamente dos dois pontos mais extremos. Para canais truncados, associar

a largura aparente, a espessura e o padrão geométrico para inferir a largura

verdadeira.

•

As antenas de 100 e 200 MHz foram as que melhor deram resultados na

medição dos parâmetros largura e espessura. Pois foi com elas que o maior

número de canais passíveis de medição foram imageados, obtendo-se uma

largura média de 93,40 metros e espessura média de 2,14 metros com a

antena de 200MHz e largura média de 97,53 metros e espessura média de

2,7 metros com a de 100 MHz.

•

Os valores de sinuosidade estão entre 1,02 a 1,27, com a maior freqüência de

ocorrência dos dados no intervalo de 1,02 a 1,07.

•

Os valores de entrelaçamento estão entre 1 e 3,48, com a maior freqüência

de ocorrência desses dados no intervalo de 1 a 2.

•

Existe uma associação de fácies de preenchimento de canal fluvial, composta

por três fácies distintas: St, Gt e Fl. Disposta com a Gt na base, representado

por cascalhos de base da canal, sobreposta pela St, como principal fácies do

depósito e a Fl como fácies de fechamento de ciclo fluvial e apresentando um

caráter estocástico.

•

Na modelagem, são interpretados, com base em perfis GPR, 5 canais fluviais

distintos.

Gauw, D.S.

Dissertação de Mestrado

•

A curva de proporção de fácies ideal desse depósito é: 60,42% para St,

18,75% para Gt e 20,83% para Fl.

•

O modelo variográfico obtido possue a seguinte configuração e valores da

análise dos variogramas para cada fácies: Tipo: Esférico; Direção principal:

0ºAz; Efeito pepita: 0,2; Alcance (metros): St :Variação vertical = 1, maior

variação = 100 e menor variação = 87; Gt:

Variação vertical = 0,5, maior

variação = 75 e menor variação = 60; Fl: Variação vertical = 1,1, maior

variação = 40 e menor variação = 30.

•

O modelo faciológico gerado por krigagem não obteve resultado satisfatório

preenchendo quase que 100% do modelo com a fácies St., devido a este

método atribuir um peso de probabilidade de ocorrência, para a fácies St,

muito alto.

•

É importante um bom modelo variográfico para simular fácies com o algoritmo

SIS. Já que a segunda simulação de fácies usando este algoritmo

representou mais fielmente o depósito estudado.

•

Na geração de modelos orientados a objetos de um reservatório fluvial é

necessário ter um considerável banco de dados com medidas dos parâmetros

geométricos dos canais. Pois, foi visto que o modelo gerado utilizando todos

os dados da parametrização do Rio Assu foi o que melhor representou-o.

•

A modelagem orientada o objeto foi a que mais fielmente representou o

depósito. Porém cada geometria simulada só pode ser preenchida por uma

única fácies, acarretando numa indesejável limitação do modelo.

•

Na modelagem de porosidade é fortemente necessário condicionar a um

modelo de fácies.

•

É aqui recomendado que o mesmo estudo seja realizado em análogos a

reservatórios de diferentes sistemas deposicionais como, por exemplo, eólico,

turbidítico, leque aluvial, etc. Adicionando, quando possível, a modelagem de

permeabilidades e a simulação do fluxo de fluidos destes reservatórios.

Capítulo 7

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