SHPECK : um software de modelagem de especiação geoquímica

Abstract

A geochemical speciation modeling software is responsible for calculating the distribution of dissolved species between solutes and aqueous complexes, and also computes saturation indexes for different minerals. In this work we introduce SHPECK, a software program developed to model geochemical equilibrium systems using the mass-balance conditions based on the phase rule concept (GARRELS; CHRIST, 1965). SHPECK composes a system of mass-action equations coupled with equilibrium constraints and solve using Newton-Raphson method. Our software accepts any general combination of elements, species, and reactions, allowing the user to create different environments, simulations and, therefore, fully control any aspect and configuration of the model. It provides an interactive user interface as well as the support of a builtfrom- the-ground database structure that handles the management of the whole thermodynamic data used for the geochemical modeling. Also, we present the basic concepts for geochemical modeling followed by a computer science based review about the available geochemical modeling software. Finally, we validate SHPECK by modeling the diagenetic reactions observed in asiliciclastic reservoir and by performing a comparative study with other modelling software package. In addition to this, a database comparison was addressed and the results demonstrate a substantial improvement on the performance by the use of the SHPECK’s relational database comparing to the existent approaches.

Um software de modelagem de especiação geoquímica é responsável pelo cálculo da distribuição das espécies dissolvidas entre solutos e complexos aquosos, e também computar os índices de saturação para diferentes minerais. Neste trabalho nós apresentamos SHPECK, um software desenvolvido para modelar sistemas de equilíbrio geoquímico usando condições de balanço de massa baseadas no conceito da lei de fases (GARRELS; CHRIST, 1965). SHPECK gera um sistema de equações de ação de massa acopladas com restrições de equilíbrio e resolve com a utilização do método se Newton-Raphson. Nosso software aceita qualquer combinação de elementos, espécies e reações, permitindo ao usuário criar diferentes ambientes de simulação e, portanto, controlar qualquet aspecto e configuração do modelo. SHPECK contém uma interface de interação com o usuário e também um banco de dados estruturado que controla todo o gerenciamento dos dados termodinâmicos utilizados para a modelagem geoquímica. Aliado a isso, apresentamos também os conceitos básicos necessários para compreenção da modelagem geoquímica seguida por uma revisão de opções de software disponíveis para modelagem geoquímica. Para finalizar, fizemos uma validação do SHPECK através da modelagem de um sistema de reações diagenéticas observadas em um reservatório asiliclástico e realizamos um estudo comparativo dos resultados do SHPECK com outros software disponíveis. Também para validação, realizamos uma avaliação de tempo de acesso ao banco de dados e pode-se notar um aumento de performance considerável através do uso de um banco de dados relacional comparando-se aos approaches existentes.