O Papel da compactação na evolução diagenética em depósitos aptianos do pré-sal na Bacia de Santos, Brasil

Abstract

A descoberta de enormes acumulações de petróleo nos depósitos carbonáticos lacustres do Pré-Sal no Atlântico Sul atraiu muito interesse em pesquisa e exploração nesses desafiadores depósitos. Apesar de diversos trabalhos publicados sobre o ambiente geológico, sedimentação lacustre e evolução diagenética desses depósitos incomuns formados por uma associação de argilominerais magnesianos e carbonatos, nenhum deles deu ênfase aos processos de compactação. Foi realizado um estudo petrológico e geoquímico em dois poços na Formação Barra Velha da Bacia de Santos, a fim de identificar os principais constituintes singenéticos e diagenéticos, bem como reconhecer as feições de compactação que afetam esses depósitos. Os depósitos do Pré-Sal são compostos principalmente por argilominerais magnesianos (Mg-esmectitas e kerolita), esferulitos de calcita e shrubs fascicular, os quais sofreram uma evolução diagenética heterogênea. Amostras com grandes quantidades de argilominerais preservadas se comportaram como unidades responsivas à compactação, enquanto amostras com pequenas quantidades de argilominerais preservadas ou originais se comportaram como unidades resistentes. A compactação mecânica ocorreu durante o soterramento raso, promovendo um empacotamento fechado dos constituintes, reorientação e fraturamento dos esferulitos de calcita coalescidos e bioclastos, e a deformação dos argilominerais magnesianos da matriz. A dissolução por pressão ocorreu sob pressão e temperaturas crescentes durante o soterramento, desenvolvendo contatos suturados inter-agregados, com áreas localizadas com fábricas ajustadas (fitted fabric), dissolution seams e estilolitos com direções predominantemente horizontais à sub-horizontais das superfícies, como consequência do soterramento. Quartzo e calcita macrocristalino, quartzo drusiforme e dolomita em sela precipitaram durante a diagênese de soterramento, relacionados a fluidos bacinais e provavelmente a dissolução por pressão como fonte para as fases tardias de carbonato. Entender o papel da compactação é essencial para avaliar os trends de destruição da porosidade e modificações na espessura, e transferência de massa, os quais tiveram um impacto direto na qualidade, assim como na evolução dinâmica dos fluidos nos reservatórios profundos do Pré-Sal.

The discovery of huge oil accumulations in the South Atlantic Pre-Salt carbonate lacustrine deposits attracted much exploring and research interest on these challenging reservoirs. Despite several works published on the geological setting, lacustrine sedimentation and diagenetic evolution of these unusual deposits formed by an association of magnesian clay minerals and carbonates, none of them focused on the compaction processes. A petrological and geochemical study was performed on two wells cored in the Barra Velha Formation of the Santos Basin, in order to identify the main syngenetic and diagenetic constituents, as well as recognize the compaction features that affected these deposits. The Pre-Salt deposits are composed mainly by Mg-clays (Mg-smectites and kerolite), calcite spherulites and fascicular shrubs, which undergone a heterogeneous diagenetic evolution. Samples with large amounts of preserved clay minerals behaved as compaction responsive units, while samples with small amounts of preserved or original clays behaved as resistant units. Mechanical compaction took place during shallow burial, promoting a closer packing of constituents, reorientation and fracturing of coalesced calcite spherulites and bioclasts, and deformation of the Mg-clays from matrix. Pressure dissolution took place under increasing pressure and temperature during burial, developing inter-aggregate sutured contacts, with localized fitted fabric areas, dissolution seams and stylolites, with predominantly horizontal and sub-horizontal directions, as consequence of overburden. Macrocrystalline quartz and calcite, drusy quartz, and saddle dolomite precipitated during burial diagenesis, related to basinal fluids and probably to pressure dissolution as source for the late carbonate phases. Understanding the role of compaction is essential to evaluate trends of porosity destruction and thickness modification, and mass transference, which had a direct impact on the quality, as well as on the dynamic evolution of fluids in the deep Pre-Salt reservoirs.