Estudo de reservatórios carbonatados em dois poços do pré-sal da Bacia de Santos: caracterização faciológica e diagenética, síntese comparativa integrada

O presente estudo, apresentado sob a forma de uma dissertação de mestrado, enquadra se no âmbito do Projecto “Análise de Atributos e Inversão Sísmica para a Interpretação e Caracterização de Reservatórios do Pré-Sal”, acordado entre a Universidade Federal Fluminense e a Petrogal Brasil, S.A., e constitui a componente de Sedimentologia. O pouco conhecimento e a limitada caracterização das rochas carbonatadas que constituem o principal reservatório do Pré-Sal, aliados à complexidade associada a estes reservatórios, resultado de um conjunto de factores (dos quais se destaca a diagénese), revelam a necessidade de novos estudos de detalhe destas litologias. Nesse sentido, este estudo tem como principal objectivo contribuir para a caracterização faciológica e diagenética detalhada dos reservatórios carbonatados de um sector do Pré-Sal da Bacia de Santos, tentando também estabelecer uma possível relação entre estas características e as propriedades das rochas, nomeadamente, porosidade e permeabilidade, identificando possíveis padrões e/ou assinaturas que contribuam para uma melhor definição das qualidades e variabilidade dos reservatórios carbonatados em causa. Apresenta-se aqui a caracterização faciológica e diagenética, bem como a síntese comparativa integrada de dois poços (poços 1 e 2), estudados do ponto de vista sedimentológico e faciológico, tendo como foco os reservatórios carbonatados da Formação Barra Velha, enquadrada no Pré-Sal da Bacia de Santos. A observação dos testemunhos foi acompanhada e complementada com a observação de amostras laterais e de plugs, mas também com a observação microscópica (lâmina delgada), o que permitiu a identificação e caracterização de 6 fácies (F) principais (F1, F2, F3, F4, F5 e F6), com alguns subtipos associados a F2, tendo-se definido: (F1) calcário argiloso com estrutura laminada fina incipiente a nítida, existindo um predomínio de laminações silto-argilosas; (F2) calcário fundamental ou predominantemente formado por estruturas in-situ interligadas, com um conjuntos de morfologias específicas diversas: F2A, estrutura claramente laminada (planar, ondulante, crenulada), por vezes evocando feição estromatolítica; F2B, shrubs de estrutura colunar/arborescente/digitiforme, com framework robusto a “rendilhado”; F2BT, shrubs de estrutura colunar/arborescente/digitiforme, bastante bem desenvolvidos e preservados; F2B2, estrutura do tipo “micro-shrubs”, em que estes parecem apresentar uma orientação/disposição preferencial planar, definindo bandas; (F3) grainstones/packstones intraclásticos, sendo estes desde clastos bem definidos a fragmentos irregulares, de dimensões variadas e maioritariamente correspondendo às estruturas constituintes da F2B/F2BT, estando in-situ; (F4) xv grainstones/packstones esferulíticos; (F5) grainstones/packstones (localmente rudstones) exibindo evidências claras de retrabalhamento, sendo compostos por intraclastos frequentemente escuros, com arranjo textural heterogéneo; (F6) grainstones/rudstones e packstones/floatstones oncolíticos. No que respeita à Fácies 2B, esta apresenta um leque de características morfológico estruturais bastante diversificado, tendo-se verificado a ocorrência de transições subtis a claras de F2B “maciça” para estruturas mais finas e menos compactas, denominadas fácies “diagenéticas” e interpretadas como estágios graduais de dissolução/corrosão da fácies original. O maior desenvolvimento dos processos de dissolução e fragmentação deixam um fabric residual composto por clastos, onde ainda é possível identificar uma “trama fantasma”, naquilo que foi definido como Fácies 3. Esta interpretação, juntamente com outras singularidades identificadas neste estudo, aumentam as questões de terminologia/classificação das fácies associadas ao PS brasileiro, desafiando as nomenclaturas convencionais. As heterogeneidades bastante evidentes, associadas às unidades carbonatadas em estudo, resultam de uma combinação complexa entre variações faciológicas de alta frequência, influência das texturas deposicionais e da diagénese multifásica. Os processos diagenéticos mais importantes na origem das características actualmente apresentadas nestas unidades carbonatadas são: dissolução, fracturação, dolomitização, cimentação, silicificação, recristalização e compactação; às quais se associa também a argilosidade. As Fácies 2B e 2BT são as que apresentam melhores condições de porosidade e, por isso, um melhor potencial como fácies reservatório. A Fácies 2B2 apresenta, no geral, porosidade relativamente mais baixa que estas duas fácies, no entanto também apresenta boas indicações ao nível da porosidade; as Fácies 2A e 3 apresentam grandes variações laterais/verticais em termos de porosidade. Os tipos de porosidade mais frequentemente identificados foram o tipo vuggy, interpartícula, intrapartícula, trama de crescimento, eventualmente fractura. Este estudo destaca o papel fundamental da análise detalhada de testemunhos a diferentes escalas, desde a microscópica à macroscópica, na previsão espacial da distribuição das características do reservatório, tendências de porosidade, padrões de litofácies e na qualidade dos reservatórios, o que pode ser bastante útil em situações semelhantes de prospecção/exploração complexas.The present study, disclosed in the form of a MSc dissertation, falls within scope of the Project “Análise de Atributos e Inversão Sísmica para a Interpretação e Caracterização de Reservatórios do Pré-Sal”, agreed between Universidade Federal Fluminense and Petrogal Brasil, S.A., and constitutes the Sedimentology component. The lack of knowledge and the limited characterization of the carbonates, wich constitues the main reservoir of Pre-Salt, and the complexity of carbonate reservoirs results from a range of facts (among which diagenesis stands out as a crucial one), this reveals the need for further detailed studies of these lithologies. Due to these the main objective of this study is to contribute to the faciological and diagenetic characterization of carbonate reservoirs of a Pre Salt sector of the Santos Basin, also trying to establish a possible relationship between these characteristics and the rocks properties, like porosity and permeability, identifying possible patterns and/or signatures that contribute to a better definition of the qualities and variability of the carbonated reservoirs in study. A faciological and diagenetic characterization is presented here, also as the integrated comparative synthesis of the two wells studied (well 1 and 2), focusing on the carbonated reservoirs of Barra Velha Formation, framed in the Pre-Salt of Santos Basin. The core observation was accompanied and complemented by the observation of lateral samples and plugs, but also with microscopic observation (thin-section), which allowed the identification and characterization of 6 main facies (F1, F2, F3, F4, F5 and F6), with a few subtypes associated with F2, resulting in: (F1) argillaceous limestone with incipiente to marked lamination, whose laminae are mostly sedimentary, some microbial; (F2) limestone dominantly formed by in-situ bounded structures with a range of specific singular morphologies, sub-divided into: F2A, clearly laminated (planar, wavy, crenulated), namely stromatolic fabric; F2B, shrubby columnar/tree-like/finger-like structures, showing robust to finely “lacy” structures; F2BT, shrubby columnar/tree-like/finger-like structures, fairly well developed and preserved; F2B2, “micro-shrubs” which appear to have a preferential planar orientation/arrangement, defining bands; (F3) apparently intraclastic grainstones/packstones, whose clasts are interpreted mostly as in-situ to sligtlhy collapsed/reworked remnants of F2 material, so are classified as diagenetic, not depositional grainstones; (F4) spherulitic grainstones/packstones; (F5) intraclastic grainstones and packstones (locally rudstones) with heterogeneous, massive arrangement and common dark clasts; (F6) oncoidal grainstones/rudstones and packstones/floatstones. xvii Subtle to clear transitions from the robust to finely lacy-strcutures of F2B were recognized, interpreted as gradual corrosional stages of the original facies; further development of the dissolution and spalling processes leads to a “ghost shrub framework” where the remnants appear as “clasts”, thus forming a residual fabric resembling a grain-supported one (F3). The interpretation of this case as presented here, together with other singularities of the Brazil PS facies also rise terminology/classification issues challenging conventional nomenclature. The marked heterogeneities associated with the studied carbonate units are the result of a complex combination of high-frequency variations of facies types and intricate mutual influence between depositional textures and multi-phased diagenesis. The most important diagenetic processes in the origin of the caracteristics currently presented in these carbonate units are: dissolution, fracturing, dolomitization, cementation silicification, recrystallization and compaction; argilosity is also associated. Facies 2B and 2BT are the ones that present better conditions of porosity and therefore a better potential as reservoir facies. Facies 2B2 presents, in general, relatively lower porosity than facies 2B and 2BT, but also presents good indications of porosity level, facies 2A and 3 present marked lateral/vertical porosity variations. The most frequently identified porosity types were vuggy, interparticle, intraparticle, growth-framework, possibly fracture. This study highlights the key role of detailed core microscale analysis along with macroscopic observation to better predicting spatial distribution, porosity trends, rock-type patterns and quality of the PS singular reservoirs and may be useful in similar complex exploration/exploitation situations.161f