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#46 cgb forum f4

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Apresentação no 46º Congresso Brasileiro de Geologia, Santos-SP, Brasil (2012)

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#46 cgb forum f4

  1. 1. Fórum Especial F4 Hidratos de Gás: Génese, Prospecção, Recursos e Ambientes Geodinâmicos HIDRATOS DE GÁS: GÊLO QUE QUEIMA Antonio Fernando Menezes Freire PETROBRAS Centro de Pesquisas - CENPES Santos, 05/10/2012
  2. 2. • Hidratos de gás natural, ou hidratos de metano, são sólidos formados a partir da combinação entre água e um ou mais gases (CH4, C2H6, CO2, H2S, H2, N2). Em aparência física se assemelha a neve compactada ou gelo. •GH são estáveis apenas em condições de alta pressão e baixa temperatura, podendo, a depender destas condições, existir em temperaturas muito superiores ao ponto de fusão da água (~19°C). Afloramento de GH no fundo do mar Foto: ROV Hyper Dolphin JAMSTEC Foto: USGS
  3. 3. • É preciso haver uma fonte de gás (comumente CH4) a qual pode ser derivada da transformação térmica da matéria orgânica a grandes profundidades e temperaturas (termogênica), ou gerada por processos biológicos a profundidades e temperaturas menores (microbial); •Quando o CH4 migra para condições apropriadas de P e T, na chamada zona de estabilidade dos hidratos de gás (GHSZ), o movimento das partículas gasosas gera uma reação exotérmica, congelando a água em volta e formando uma cápsula de gelo que aprisiona uma molécula de gás (gas clathrate). Hardage and Roberts, 2006 Gas Clathrate
  4. 4. 1)Mistos: mais de um componente gasoso na mesma cavidade 2)Duplos: mais de um componente gasoso, porém em cavidades separadas 3)Simples: formados por apenas um tipo de gás Tipos de hidratos de gás
  5. 5. Modificado de Sloan (1998) Tipo I Estável, comum nos hidratos naturais (simples ou duplos) Tipo II Tipo H Estável, comum nos hidratos naturais (simples ou duplos) Instável, comum nos hidratos artificiais (duplos ou mistos) http://csmspace.com/events/natgashyd/ Estrutura dos hidratos de gás
  6. 6. Fragmentos de hidratos recuperados por testemunhadores a pistão no Mar do Japão Foto: Freire, 2010 Nódulos de hidratos de gás
  7. 7. Foto: ROV Hyper Dolphin, 2007 Bolhas de hidratos de gás
  8. 8. 海鷹海脚の水深885mの海底で発見されたメタンガス噴出地点。トラップで集めたメタンの気泡はすべて白いメタ ンハイドレート皮膜に厚く覆われている。 Bolhas de GH em exsudação de metano no Umitaka Spur no Mar do Japão. Próximo ao fundo são bolhas de metano. Ao contato com a água fria (0,2°C a 885m LDA) há o congelamento da água em volta gerando uma bolha de hidrato. Notar que o fundo do mar na região da exsudação possui uma grande quantidade de carbonatos precipitados devido à oxidação do metano pelo sulfato da água do mar (AOM). Isto possibilita um bom contraste sísmico e pode ser usado como indicador de exsudações. Comunidades quimiosintéticas se aproveitam deste micro-ambiente estável para se fixar. Foto: ROV Hyper Dolphin, 2007
  9. 9. Transição Sulfato-Metano (SMT ou SMI) Modificado de Hardage and Roberts, 2006 Oxidação Anaeróbica do Metano (AOM) Zona de Sulfato-Redução AOM AOM AOM Ussler & Paull, 2008 Fundo do mar
  10. 10. SULFATE METHANE INTERFACE Freire, 2010
  11. 11. SULFATE METHANE INTERFACE Freire, 2010
  12. 12. 912.0m Prof.: 310m Altura da pluma: 602m Diâmetro da pluma: 100 m Plumas gigantes na coluna d’água Imagens de echo-sounder Modificado de Matsumoto, 2009
  13. 13. Disseminados nos poros (areias); http://www.mh21japan.gr.jp/english/mh21-1/2-2/ Forma de ocorrência dos hidratos naturais de gás
  14. 14. Fotos: Freire, 2008 • Concentrados em fraturas e falhas; •Concentrados como nódulos ou blocos (argilas, margas). Tomografias: Holland, 2008 Forma de ocorrência dos hidratos naturais de gás
  15. 15. Fotos: Kanamatsu, 2010 Expulsão de sedimentos de dentro do testemunhador a pistão devido à expansão de gases causada pela dissociação de hidratos na superfície (blow-out) Dissociação dos hidratos naturais de gás
  16. 16. Fotos: Kanamatsu, 2010 Expulsão de sedimentos de dentro do testemunhador a pistão devido à expansão de gases causada pela dissociação de hidratos na superfície (blow-out) Dissociação dos hidratos naturais de gás
  17. 17. USGS 1m3 of GH contem 164 m3 de metano e 0.8 m3 de água em condições apropriadas de T and P. Como uma potencial fonte de gás: a quantidade de carbono sobre a forma de GH é estimada em duas vezes o total de carbono armazenado em todos os combustíveis fósseis conhecidos no mundo!
  18. 18. Boswell e Collett, 2006
  19. 19. Estudos de estabilidade do talude: A dissociação de hidratos é um possível mecanismo para iniciar processos de movimento de massa. Esta dissociação pode ser causada por algum processo que reduza a pressão e/ou aumente a temperatura, como o rebaixamento do nível do mar ou circulações oceânicas anômalas. Fonte: Kvenvolden (1999)
  20. 20. Para estudos ambientais: o metano é um gás 10 vezes mais causador de efeito estufa que o dióxido de carbono, atuando nas mudanças climáticas. Dissociações gigantescas de hidratos podem ocorrer em períodos de mar baixo, liberando imensas quantidades de metano para a atmosfera. Modificado de Matsumoto et al., (2009) Estágio 1: estável formação de hidratos Nível de mar alto Nível de mar baixo alta pressão (estável) baixa pressão (instável) transição interglaciais glaciais Estágio 2: instável crescimento de hidratos (formação de montes) (mounds) Estágio 3: instável dissociação de hidratos (formação de depressões) (pockmarks)
  21. 21. Depressões no fundo do mar: pockmarks Matsumoto et al., 2008
  22. 22. Outros propósitos: Armazenamento e transporte de gás em forma de pellets;  Armazenamento geológico de CO2;  Armazenamento e transporte de hidrogênio;  Dessalinização de água do mar.
  23. 23. USGS Os hidratos de metano têm sido inferidos em várias partes do mundo através de BSRs, onde as condições de P e T permitem a estabilidade da estrutura do hidrato. Os hidratos estão presentes em sedimentos oceânicos ao longo das margens continentais e em regiões de congelamento eterno (permafrost) em oceanos e lagos. Podem ocorrer em profundidades maiores que 300 a 500m de LDA, e podem se extender a mais de 1000m dentro da coluna sedimentar;
  24. 24. Bottom Simulating Reflector - BSR pico branco (positivo) pico preto (negativo) Inversão de polaridade: Barth et al., 2009
  25. 25. Estabilidade dos hidratos de gás Modificado de Hardage and Roberts, 2006 4ºC 350m 4ºC 0m 500m BGHSZ = BSR A estabilidade dos hidratos depende da temperatura, pressão, salinidade da água e da composição do gás.
  26. 26. da Costa e Oureiro, 2009 BSR seawater column TWT seismic velocity ~1450 m/s ~2500 m/s Higher velocity above BSR (gas hydrate) Lower velocity below BSR (free gas-charged) Pelotas Basin (Brazil) BSR Bottom Simulating Reflector - BSR
  27. 27. Stica, comunicação pessoal BSR seafloor Cone do Amazonas anomalias de amplitude (gás livre?) Bottom Simulating Reflector - BSR
  28. 28. chaminés de gás BSR anomalias de amplitude não-interpretada interpretada Falhas verticais de plano axial na parte central conectam reservatórios profundos com o fundo do mar, induzindo a ocorrência de exsudações de metano e afloramentos de hidratos. Mounds e pockmarks são controlados e alinhados pelo sistema de falhas. US51-strike Bottom Simulating Reflector - BSR Freire et al., 2011
  29. 29. não-interpretada interpretada BSR anomalias de amplitude US19-dip Bottom Simulating Reflector - BSR Freire et al., 2011
  30. 30. Zonas caóticas são regiões sísmicas onde os refletores não são contínuos, sendo interpretadas como depósitos de movimento de massa ou fluxos de detritos. Notar um refletor subhorizontal associado a uma zona caótica. Isto sugere um possível contato gas/água imediatamente abaixo da GHSZ no flanco W do anticlinal. flat spot zonas caóticas (debris) BSR BSR anomalias de amplitude anomalias de amplitude US23-dip US08-dip BSR funcionando como selo Freire et al., 2011
  31. 31. USGS Será viável a produção de gás a partir do GH? Poço Mallik, Mackenzie Delta, Canadá (permafrost)
  32. 32. JOGMEQ, 2011 Joetsu Basin (study area) Nankai Trough Japan Sea Pacific Ocean As reservas estimadas de hidratos de metano equivalem ao consumo doméstico japonês por 13 anos!!!! BSRs exist at both Pacific Ocean and Japan Sea margins. Google Imagem de satélite noturna do Japão Será viável a produção de gás a partir do GH?
  33. 33. Será viável a produção de gás a partir do GH? Colwell et al., 2011
  34. 34. v.28, issue 10, p. 1967-1978 2011 OBRIGADO PELA ATENÇÃO

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