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Type: TESE
Degree Level: Doutorado
Title: Caracterização espectral de macro e microexsudações de hidrocarbonetos em bacias continentais brasileiras
Title Alternative: Spectral characterization of hydrocarbon seepages in brazilian continental basins
Author: Magalhães, Luciola Alves, 1981-
Advisor: Souza Filho, Carlos Roberto de, 1965-
Filho, Carlos Roberto de Souza
Abstract: Resumo: Os reservatórios de petróleo são insuficientemente selados, permitindo escapes de fluidos que atingem a superfície e formam exsudações. As exsudações de hidrocarbonetos (HCs) gasosos são, muitas vezes, visualmente imperceptíveis. Porém, alteram o pH e o Eh do meio, favorecem a transformação de fases minerais (causando anomalias mineralógicas e geofísicas) e induzem estresse na vegetação. Dados e técnicas de processamento espectral são úteis para mapear tais alterações e auxiliar na descoberta de novas acumulações de petróleo. O objetivo desta pesquisa foi investigar alterações dessa natureza nas bacias continentais brasileiras, considerando cenários desenvolvidos sob diferentes regimes climáticos e contextos geológicos distintos. As regiões do Diápiro do Cinzento/BA e do Remanso do Fogo/MG, onde são registradas exsudações naturais de óleo e gás, respectivamente, foram selecionadas como estudos de caso. Essas áreas estão situadas nas bacias sedimentares do Recôncavo/BA e do São Francisco/MG. A Bacia do Recôncavo é a segunda bacia terrestre brasileira em volume de produção de petróleo. Apesar de seu elevado número de campos em produção, ainda conta com diversos trabalhos exploratórios para a descoberta de novos plays. A Bacia do São Francisco, por sua vez, encontra-se em fase de exploração e diversos poços recentemente perfurados mostraram indícios da existência de gás. Dados de gasometria de solos, dados radiométricos aéreos e terrestres, dados de espectroscopia de refletância de solos, rochas e vegetação, dados de difração de raios-X e imagens multiespectrais dos sensores ASTER e RapidEye e hiperespectrais do sensor ProSpecTIR-VS foram utilizados para mapear essas exsudações. Como resultado da análise da composição mineralógica dos solos do Remanso do Fogo, foi possível identificar as microexsudações com base na variação da profundidade das bandas de absorção da caulinita e dos óxidos/hidróxidos de ferro. Anomalias na vegetação foram mapeadas a partir das imagens ASTER e ProSpecTIR-VS. Os dados radiométricos terrestres indicam perda de potássio e enriquecimento em urânio nas áreas próximas às microexsudações. No Diápiro do Cinzento, a degradação do HC gerou um ambiente ácido e rico em sulfato, proporcionando a formação da assembléia jarosita-pirita-goetita - minerais identificados a partir de dados de espectroscopia de reflectância e de difração de raios-X. Nas porções mais distais da zona de exsudação, a hematita e a goetita são as fases mais estáveis. As imagens multiespectrais do RapidEye foram eficazes no mapeamento dos minerais relacionados à esses ambientes com pH distintos no Diápiro. Dentre as principais contribuições desta pesquisa, destaca-se o avanço no conhecimento das alterações mineralógicas induzidas pelas exsudações de HCs líquidos e gasosos em bacias sedimentares brasileiras submetidas a diferentes regimes tectônicos, condicionantes das exsudações. Adicionalmente, demonstrou-se a importância da utilização de dados adquiridos sob diferentes resoluções espaciais e espectrais no mapeamento do fenômeno que, conforme ficou demonstrado, ocorre de forma restrita, enquanto seeps individuais. O conjunto dos resultados da pesquisa revelou novos parâmetros exploratórios que podem ser testados e utilizados para a prospecção petrolífera em território nacional

Abstract: Petroleum reservoirs are not entirely sealed, thus allowing leaks of lighter hydrocarbons (HC) to reach the surface and form microseepages. Gas microseeps are usually undetectable by the naked eye. However, the HC biodegradation changes the pH and Eh of the environment, induces alterations in geological materials (resulting in mineralogical and geophysical anomalies) and causes stress in vegetation. Remote sensing and radiometric data are potentially useful to identify these alterations and to discover new petroleum plays. The goal of this research was to investigate the mineralogical changes induced by oil and gas seeps in Brazilian sedimentary basins under different climatic conditions and geological settings. The Diápiro do Cinzento (Bahia (BA) State) and Remanso do Fogo (Minas Gerais (MG) State) are considered archetype areas in Brazil for oil and gas seeps research, respectively. These areas are located in the Recôncavo (BA) and São Francisco (MG) sedimentary basins. The Recôncavo basin hosts the second largest oil producing fields among onshore basins in Brazil. Despite the large number of productive brownfields, the basin is still the focus of exploration activities. In contrast, the São Francisco Basin is yet in the exploration stage. Several wells recently drilled in greenfields in the basin showed evidences of gas. Gasometric data, airborne and terrestrial radiometric data, reflectance spectroscopy data of soils, rocks and vegetation, X-ray diffraction data, ASTER and RapidEye multispectral imagery and ProspecTIR-VS hyperspectral imagery were employed in the research. Continuum-removed VNIR and SWIR spectra of soils in the Remanso do Fogo area were used to vectorize the location of microseeps based on the absorption bands of kaolinite and iron oxides/hydroxides. Vegetation stress was mapped using both ASTER multispectral and ProSpecTIR-VS hyperspectral data. Ground gammaspectrometric data collected around proven microseeps show loss of potassium and enrichment of uranium, as verified in several sites. In the Diápiro do Cinzento, the mineralogical assemblage of jarosite-pyrite-goethite is intrinsically related to hydrocarbon degradation. Such minerals, which indicate acidic and sulfate-rich conditions, were promptly detected by reflectance spectroscopy and X-ray diffraction. Far from the macroseepage zone, iron minerals such as hematite and goethite predominate. RapidEye multispectral images were effective for mapping these minerals remotely in the Diápiro do Cinzento, reflecting environments with different pH conditions. The main contribution of this research was to improve the knowledge of mineralogical changes induced by oil and gas hydrocarbon seeps in Brazilian sedimentary basins formed under different tectonic settings. Additionally, this research demonstrated the usefulness of remote sensing data yielded at various spectral and spatial resolutions to map the seepage phenomena. Evidences at multiple scales show that individual seeps can be more spatially restricted that previously envisaged and display specific mineralogical and geobotanic features in a small area. The overall results of the research offer new perspectives for petroleum exploration in Brazilian offshore basins
Subject: Petróleo - Prospecção
Sensoriamento remoto
Análise espectral
Gamaespectrometria
Editor: [s.n.]
Citation: MAGALHÃES, Luciola Alves. Caracterização espectral de macro e microexsudações de hidrocarbonetos em bacias continentais brasileiras. 2015. 165 p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/286641>. Acesso em: 26 ago. 2018.
Date Issue: 2015
Appears in Collections:IG - Tese e Dissertação

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