Estratigrafia e petrofísica das rochas vulcânicas do grupo Serra Geral no vale do rio das Antas

Abstract

O interesse em rochas vulcânicas tem crescido significativamente nos últimos anos devido à capacidade dessas litologias de funcionarem como reservatórios não-convencionais na produção de hidrocarbonetos e no armazenamento de CO2. Esta investigação visa compreender melhor a capacidade e a eficiência desses litotipos para armazenar fluidos. No entanto, a diversidade de morfologias e litofácies nas sucessões vulcânicas geram estruturas permo-porosas complexas. Esta dissertação apresenta e discute, no formato do artigo científico “Estratigrafia e propriedades petrofísicas das rochas vulcânicas do Grupo Serra Geral: estudo de caso na região do Vale do Rio das Antas, Rio Grande do Sul, Brasil” submetido ao Journal of South American Earth Sciences, um estudo litoestratigráfico detalhado de uma seção da região do Vale do Rio das Antas, parte do vulcanismo Paraná-Etendeka no sul do Brasil, baseado na identificação, associação e interpretação de litofácies e na caracterização dos padrões petrofísicos dos derrames de lava. A pesquisa foi conduzida através do estudo de cinco seções colunares, integrando técnicas petrográficas e medições laboratoriais de porosidade, permeabilidade e densidade para amostras vulcânicas da Fm. Vale do Sol e da Fm. Palmas (Gr. Serra Geral). Os dados obtidos indicam que as propriedades petrofísicas são altamente controladas pela estrutura interna das lavas e pelos processos secundários. As maiores porosidades foram encontradas nos topos brechados dos derrames de lava tipo rubbly (26,32%) e nos dacitos vesiculares (23,62%), principalmente associadas às vesículas. Apesar de alguns valores altos de porosidade, a permeabilidade geral é baixa (>1mD); no entanto, isso não leva em consideração o grau de fraturamento observado em campo. Os baixos valores de porosidade e permeabilidade estão principalmente associados à alta presença de minerais secundários precipitados nos poros. Esses resultados demonstram um sistema de poros complexo, devido a processos primários e secundários. Compreender as propriedades petrofísicas e sua associação com as morfologias das lavas é fundamental para modelar reservatórios vulcânicos e quantificar a capacidade desses litotipos de armazenar fluidos, seja para prospecção de hidrocarbonetos ou para armazenamento geológico de CO2.

Interest in volcanic rocks has grown significantly in recent years due to the capacity of these lithologies to function as unconventional reservoirs in hydrocarbon production and CO2 storage. This investigation aims to better understand the capacity and efficiency of these lithotypes to store fluids. However, the diversity of morphologies and lithofacies in volcanic successions generates complex permeable-porous structures. This dissertation presents and discusses, in the format of the scientific paper “Stratigraphy and petrophysical properties of the volcanic rocks of Serra Geral Group: case study in Antas River Valley region, Rio Grande do Sul, Brazil” submitted in the Journal of South American Earth Sciences, a detailed lithostratigraphic framework of a section of the Antas River Valley region, part of Paraná-Etendeka volcanism in southern Brazil, based on the identification, association and interpretation of lithofacies and the characterization of the petrophysical patterns of the lava flows.The research was conducted through the study of five columnar sections, integrating petrographic techniques and laboratory measurements of porosity, permeability and density for volcanic samples of Vale do Sol Fm. and Palmas Fm. (Serra Geral Gr.). The data obtained indicate that the petrophysical properties are highly controlled by lava internal structures and secondary processes. The highest porosities were found in the brecciated tops of rubbly lava flows (26.32%) and vesicular dacites (23.62%), mainly associated with vesicles. Despite some high porosity values, the overall permeability is low (>1mD), however, this does not take into account the degree of fracturing observed in the field. The low porosity and permeability values are mainly associated with high presence of secondary minerals precipitated in the pores. These results demonstrate a complex pore system, due to primary and secondary processes. Understanding the petrophysical properties and their association with lava morphologies is key for modelling volcanic reservoirs and quantify the capacity of these lithotypes to store fluids, whether for hydrocarbon prospection or for geological CO2 storage.