Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.
Fórum Especial F4           Hidratos de Gás: Gênese, Prospecção, Recursos e                      Ambientes Geodinâmicos   ...
• Hidratos de gás natural, ou hidratos de metano,são sólidos formados a partir da combinação entreágua e um ou mais gases ...
• É preciso haver uma fonte de gás (comumente CH4) a qual pode ser derivada da transformaçãotérmica da matéria orgânica a ...
Tipos de hidratos de gás           1) Mistos: mais de um componente gasoso na mesma cavidade2) Duplos: mais de um componen...
Estrutura dos hidratos de gás                 Tipo I        Estável, comum nos hidratos naturais                          ...
Nódulos de hidratos de gásFragmentos de hidratos recuperados por testemunhadores a pistão no Mar do Japão         Foto: Fr...
Bolhas de GH em exsudação de metano no Umitaka Spur no Mar do Japão. Próximo aofundo são bolhas de metano. Ao contato com ...
Bolhas de hidratos de gás        Foto: ROV Hyper Dolphin, 2007                          CENPES/PDGEO/GEOQ
Transição Sulfato-Metano (SMT ou SMI)                                                                                  Oxi...
Oxidação Anaeróbica do Metano (AOM)                                      Cátions dissolvidos na água do marMg2+           ...
Oxidação Anaeróbica do Metano (AOM)                                         Cátions dissolvidos na água do marMg2+        ...
Exsudação de metano    ROV Hyper Dolphin, 2007                        CENPES/PDGEO/GEOQ
Bolhas de hidrato de metano           ROV Hyper Dolphin, 2007                            CENPES/PDGEO/GEOQ
Zona de exsudaçõesTapetes microbiais, comunidade quimiossintética                                    ROV Hyper Dolphin, 20...
Tapetes microbiais, comunidade quimiossintética                                            CENPES/PDGEO/GEOQ
Plumas gigantes na coluna d’água                      Imagens de ecobatímetro              Prof.: 310m        Altura da pl...
Forma de ocorrência dos hidratos naturais de gás                 Disseminados nos poros (areias);                         ...
Forma de ocorrência dos hidratos naturais de gás• Concentrados em fraturas e falhas;•Concentrados como nódulos ou blocos  ...
Dissociação dos hidratos naturais de gás                                       Expulsão de sedimentos de dentro           ...
Dissociação dos hidratos naturais de gás                                    Expulsão de sedimentos de                     ...
Por que estudar sobre os hidratos de gás? Como uma potencial fonte de gás: a quantidade de carbono sobre a forma de GH é e...
Por que estudar sobre os hidratos de gás?           Arenitos árticos com infraestrutura de escoamento (10’s de TCF in plac...
Por que estudar sobre os hidratos de gás?  Estudos de estabilidade do talude: A dissociação de hidratos é um possível meca...
Por que estudar sobre os hidratos de gás?Para estudos ambientais: o metano é um gás 10 vezes mais causador de efeito estuf...
Depressões no fundo do mar: pockmarksPockmarks gigantes: 500m de diâmetro                              Modificado de Matsu...
Depressões no fundo do mar: pockmarksFormação explosiva ou implosiva?                             ROV Hyper Dolphin, 2007 ...
Por que estudar sobre os hidratos de gás?Outros propósitos:Armazenamento e transporte de gás em forma de pelletsArmazename...
Onde se encontram os hidratos de gás?Os hidratos de metano têm sido inferidos em várias partes do mundo através de BSRs,  ...
Bottom Simulating Reflector - BSR                Inversão de polaridade:             pico branco (positivo)          Densi...
Estabilidade dos hidratos de gás                          Nível do mar                              Águas temperadas      ...
Bottom Simulating Reflector - BSR                                          Em algum lugar do Brasil….                     ...
Bottom Simulating Reflector - BSR                               Em algum lugar do Brasil….BSR      anomalias de amplitude ...
Bottom Simulating Reflector - BSR Falhas verticais de plano axial na parte central conectam reservatórios profundos com o ...
Bottom Simulating Reflector - BSR  US19-dip                                              Mar do Japãonão-interpretada     ...
BSR funcionando como seloZonas caóticas são regiões sísmicas onde os refletores não são contínuos, sendointerpretadas como...
Será viável a produção de gás a partir do GH?Poço Mallik, Mackenzie Delta, Canadá (permafrost)                            ...
Será viável a produção de gás a partir do GH?       Poço Mallik, Mackenzie Delta, Canadá (permafrost)                     ...
Será viável a produção de gás a partir do GH?              Mar do Japão                            Japan                  ...
Será viável a produção de gás a partir do GH?Colwell et al., 2011                                                         ...
Teste de produção de longa duração       em Nankai Trough: previsto para 2012/2013MH21                                    ...
v.28, issue 10, p. 1967-1978 - 2011OBRIGADOPELAATENÇÃO                                         CENPES/PDGEO/GEOQ
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

http://www.46cbg.com.br/0510/terra/08h30_1_antonio_freire_05-10_slterra.pdf

635 views

Published on

Presentation during the 46º Brazilian Geological Congress, Special Forum F-4

  • Be the first to comment

http://www.46cbg.com.br/0510/terra/08h30_1_antonio_freire_05-10_slterra.pdf

  1. 1. Fórum Especial F4 Hidratos de Gás: Gênese, Prospecção, Recursos e Ambientes Geodinâmicos HIDRATOS DE GÁS: GELO QUE QUEIMAAntonio Fernando Menezes FreirePETROBRAS/CENPES/PDGEO/GEOQ CENPES/PDGEO/GEOQ
  2. 2. • Hidratos de gás natural, ou hidratos de metano,são sólidos formados a partir da combinação entreágua e um ou mais gases (CH4, C2H6, CO2, H2S, H2,N2). Em aparência física se assemelha a nevecompactada ou gelo. Afloramento de GH no fundo do marFoto: ROV Hyper Dolphin JAMSTEC Foto: USGS 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). CENPES/PDGEO/GEOQ
  3. 3. • É preciso haver uma fonte de gás (comumente CH4) a qual pode ser derivada da transformaçãotérmica da matéria orgânica a grandes profundidades e temperaturas (origem termogênica), ougerada por processos biológicos a profundidades e temperaturas menores (origem microbial);• Quando o CH4 migra para condições apropriadas de P e T, na chamada zona de estabilidade doshidratos 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). Gas Clathrate Hardage and Roberts, 2006 CENPES/PDGEO/GEOQ
  4. 4. Tipos de hidratos de gás 1) Mistos: mais de um componente gasoso na mesma cavidade2) Duplos: mais de um componente gasoso, porém em cavidades separadas 3) Simples: formados por apenas um tipo de gás CENPES/PDGEO/GEOQ
  5. 5. Estrutura dos hidratos de gás Tipo I Estável, comum nos hidratos naturais (simples ou duplos) Tipo II Estável, comum nos hidratos naturais (simples ou duplos) Tipo H Instável, comum nos hidratos artificiais (duplos ou mistos)Modificado de Sloan (1998) http://csmspace.com/events/natgashyd/ CENPES/PDGEO/GEOQ
  6. 6. Nódulos de hidratos de gásFragmentos de hidratos recuperados por testemunhadores a pistão no Mar do Japão Foto: Freire, 2010 CENPES/PDGEO/GEOQ
  7. 7. Bolhas de GH em exsudação de metano no Umitaka Spur no Mar do Japão. Próximo aofundo são bolhas de metano. Ao contato com a água fria (0,2°C a 885m) há o congelamentoda 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 microambiente estável para se fixar. Foto: ROV Hyper Dolphin, 2007 CENPES/PDGEO/GEOQ
  8. 8. Bolhas de hidratos de gás Foto: ROV Hyper Dolphin, 2007 CENPES/PDGEO/GEOQ
  9. 9. Transição Sulfato-Metano (SMT ou SMI) Oxidação Anaeróbica do Metano (AOM) SO42- SO42- SO42- Metano (mM) 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Difusão de SO42- 0 C Zona de sulfato-redução 200 Sulfate-Mathane interface B AOMProfundidade (cm) 400 A 600 Fluxo de DNS metano AOM 800 Forte DNS 1000 AOM Moderado Sulfato A Metano Zona de metanogênese Fraco 1200 0 5 10 15 20 25 30 Sulfato (mM) CH4+SO42 HCO3- + HS- + H2O Modificado de Ussler & Paull, 2008 Modificado de Hardage and Roberts, 2006 CENPES/PDGEO/GEOQ
  10. 10. Oxidação Anaeróbica do Metano (AOM) Cátions dissolvidos na água do marMg2+ Ba2+ Mg2+ Ba2+Ca2+ Na2+ Mg2+ Na2+ Fe2+ Ca2+ Na2+ Fe2+ Fe2+ Ca2+ Na2+- Fe2+ SO4 + Fundo do mar Mg2+ Fe2+ K+ Na2+ Ca2+ Ba2+ Registro SMI da SMIinterface BaSO4 Fe2Ssulfato-metano (Ca, Mg)CO3 Sedimento Fluxo de metano maior Oxidação anaeróbica do metano no espaço poroso- CH4 + CH4 + SO42 CO32 + H2S + H2O Freire, 2010 CENPES/PDGEO/GEOQ
  11. 11. Oxidação Anaeróbica do Metano (AOM) Cátions dissolvidos na água do marMg2+ Ba2+ Mg2+ Ba2+Ca2+ Na2+ Mg2+ Na2+ Fe2+ Ca2+ Na2+ Fe2+ Fe2+ Ca2+ Na2+- Fe2+ SO4 + Fundo do mar Mg2+ Fe2+ K+ Na+ Ca2+ Ba2+ Registro da Paleo SMI Registro da Sedimento Nova SMI Fe2SInterface BaSO4 (Ca, Mg)CO3sulfato-metano Fluxo de metano menor- CH4 + CH4 + SO42+ CO32 + H2S + H2O Freire, 2010 CENPES/PDGEO/GEOQ
  12. 12. Exsudação de metano ROV Hyper Dolphin, 2007 CENPES/PDGEO/GEOQ
  13. 13. Bolhas de hidrato de metano ROV Hyper Dolphin, 2007 CENPES/PDGEO/GEOQ
  14. 14. Zona de exsudaçõesTapetes microbiais, comunidade quimiossintética ROV Hyper Dolphin, 2007 CENPES/PDGEO/GEOQ
  15. 15. Tapetes microbiais, comunidade quimiossintética CENPES/PDGEO/GEOQ
  16. 16. Plumas gigantes na coluna d’água Imagens de ecobatímetro Prof.: 310m Altura da pluma: 602m 912.0m Fundo do marDiâmetro da pluma: 100 m Modificado de Matsumoto, 2009 CENPES/PDGEO/GEOQ
  17. 17. Forma de ocorrência dos hidratos naturais de gás Disseminados nos poros (areias); http://www.mh21japan.gr.jp/english/mh21-1/2-2/ CENPES/PDGEO/GEOQ
  18. 18. Forma de ocorrência dos hidratos naturais de gás• Concentrados em fraturas e falhas;•Concentrados como nódulos ou blocos Fotos: Freire, 2008 (argilas, margas).Tomografias: Holland, 2008 CENPES/PDGEO/GEOQ
  19. 19. Dissociação dos hidratos naturais de gás Expulsão de sedimentos de dentro do testemunhador a pistão devido à expansão de gases causada pela dissociação de hidratos na superfície (blow-out)Fotos: Kanamatsu, 2010 CENPES/PDGEO/GEOQ
  20. 20. Dissociação dos hidratos naturais de gás Expulsão de sedimentos de dentro do testemunhador a pistão devido à expansão de gases causada pela dissociação de hidratos na superfície (blow-out)Fotos: Kanamatsu, 2010 CENPES/PDGEO/GEOQ
  21. 21. Por que estudar sobre os hidratos de gás? 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! Oceanos: 983 Gt (inclui organicos dissolvidos e biota) Atmosfera Terra: 2.790 Gt 3,6 Gt (inclui solo, biota, turfa, e detritos) Combustíveis Hidratos de gás + fósseis: 10.000 Gt 5.000 Gt 1m3 164m3 0.8m3Hidrato de gás Gás livre Água doce USGS 1m3 of GH contém 164 m3 de metano e 0.8 m3 de água em condições apropriadas de T and P. CENPES/PDGEO/GEOQ
  22. 22. Por que estudar sobre os hidratos de gás? Arenitos árticos com infraestrutura de escoamento (10’s de TCF in place) Arenitos árticos sem infraestrutura de escoamento (100’s de TCF in place) Turbiditos de água profunda (10.000’s de TCF in place) Sedimentos marinhos permeáveis, não arenitos (desconhecido) Depósitos maciços e nodulares superficiais (desconhecido) Sedimentos marinhos com baixa permeabilidade (100.000’s TCF in place) Reservas Provadas (200 TCF) Novas descobertas e a descobrir (1.500 TCF) Não recuperável (desconhecido)Hidratos de Gás Gás Natural Boswell e Collett, 2006 CENPES/PDGEO/GEOQ
  23. 23. Por que estudar sobre os hidratos de gás? 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. Liberação de metano para a atmosferaNível de mar alto 120m Nível de mar baixo Diminuição da pressão Base da zona de estabilidade hidrostática dos hidratos de gás (GHSZ) Movimento de massa hidratos de gás 20m Modificado de Kvenvolden (1999) CENPES/PDGEO/GEOQ
  24. 24. Por que estudar sobre os hidratos de gás?Para estudos ambientais: o metano é um gás 10 vezes mais causador de efeito estufa que o dióxido decarbono, atuando nas mudanças climáticas. Dissociações gigantescas de hidratos podem ocorrer emperíodos de mar baixo, liberando imensas quantidades de metano para a atmosfera. interglaciais glaciais Nível de mar alto Nível de mar baixo Estágio 2: instável Estágio 3: instável Estágio 1: estável crescimento de hidratos dissociação de hidratos formação de hidratos (formação de montes) (formação de depressões) (mounds) (pockmarks) alta pressão (estável) baixa pressão (instável) transição Modificado de Matsumoto et al., (2009) CENPES/PDGEO/GEOQ
  25. 25. Depressões no fundo do mar: pockmarksPockmarks gigantes: 500m de diâmetro Modificado de Matsumoto et al., 2008 CENPES/PDGEO/GEOQ
  26. 26. Depressões no fundo do mar: pockmarksFormação explosiva ou implosiva? ROV Hyper Dolphin, 2007 CENPES/PDGEO/GEOQ
  27. 27. Por que estudar sobre os hidratos de gás?Outros propósitos:Armazenamento e transporte de gás em forma de pelletsArmazenamento geológico de CO2Armazenamento e transporte de hidrogênioDessalinização de água do mar CENPES/PDGEO/GEOQ
  28. 28. Onde se encontram os hidratos de gás?Os hidratos de metano têm sido inferidos em várias partes do mundo através de BSRs, onde ascondições 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 regiõesde congelamento eterno (permafrost) em oceanos e lagos.Podem ocorrer em profundidades d’água maiores que 300 a 500m e podem ser encontrados a mais de1000m dentro da coluna sedimentar. CENPES/PDGEO/GEOQ
  29. 29. Bottom Simulating Reflector - BSR Inversão de polaridade: pico branco (positivo) Densidade menor (água do mar) para densidade maior (sedimento) pico preto (negativo) Densidade maior (hidratos) para densidade menor (gás livre) Barth et al., 2009 CENPES/PDGEO/GEOQ
  30. 30. Estabilidade dos hidratos de gás Nível do mar Águas temperadas 100 100 10 Gelo + gás Limite de fases gelo/água 200 Água + gás 20 TP MHSC Pressão hidrostática (atm) 1000 Limite de fases Profundidade (m)Profundidade (m) 350m Hidrato/gás GHSZ 500 Hidrato + 50 2000 gelo + gás A B GG Fundo do mar 4ºC 1000 100 0m 3000 GHSZ 500m Hidrato + água + gás 2000 200 BGHSZ = BSR -10 0 10 20 30 40 4ºC 4000 Temperatura (0C) -20 -10 0 10 20 30 A: > NaCl ou N2 Temperatura (0C) B: > CO2, H2S, C2H6, C3H8 BGHSZ = Base da zona de estabilidade dos hidratos de gás GG = gradiente geotérmico A estabilidade dos hidratos depende GHSZ = Zona de estabilidade dos hidratos de gás MHSC = Curva de estabilidade do hidrato de metano da temperatura, pressão, salinidade TP = Perfil de temperatura da água e da composição do gás. Modificado de Hardage e Roberts, 2006 CENPES/PDGEO/GEOQ
  31. 31. Bottom Simulating Reflector - BSR Em algum lugar do Brasil…. TWT velocidade sísmica 1450 m/s 2500 m/s BSRVelocidade maior acima da BSR (hidratos de gás)Velocidade menor abaixo da BSR (carga de gás livre) CENPES/PDGEO/GEOQ
  32. 32. Bottom Simulating Reflector - BSR Em algum lugar do Brasil….BSR anomalias de amplitude (gás livre?) Stica, comunicação pessoal CENPES/PDGEO/GEOQ
  33. 33. Bottom Simulating Reflector - BSR 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 Mar do JapãoFreire et al., 2011 BSR anomalias de amplitude chaminés de gás não-interpretada interpretada CENPES/PDGEO/GEOQ
  34. 34. Bottom Simulating Reflector - BSR US19-dip Mar do Japãonão-interpretada interpretada BSRanomalias de amplitude Freire et al., 2011 CENPES/PDGEO/GEOQ
  35. 35. BSR funcionando como seloZonas caóticas são regiões sísmicas onde os refletores não são contínuos, sendointerpretadas como depósitos de movimento de massa ou fluxos de detritos. Notar umrefletor subhorizontal associado a uma zona caótica. Isto sugere um possível contatogas/água imediatamente abaixo da GHSZ no flanco W do anticlinal. BSR Mar do Japão flat spot anomalias de amplitude US23-dip BSR US08-dip zonas caóticas (debris) anomalias de amplitude Freire et al., 2011 CENPES/PDGEO/GEOQ
  36. 36. Será viável a produção de gás a partir do GH?Poço Mallik, Mackenzie Delta, Canadá (permafrost) USGS CENPES/PDGEO/GEOQ
  37. 37. Será viável a produção de gás a partir do GH? Poço Mallik, Mackenzie Delta, Canadá (permafrost) Foram produzidos 13.000 m3 de gás e 70 m3 de água em 6 dias de teste. O GH foi dissociado por redução da pressão de 4 a 5 Mpa. Estima-se que foi drenado um raio de 15m do poço.USGS CENPES/PDGEO/GEOQ
  38. 38. Será viável a produção de gás a partir do GH? Mar do Japão Japan Joetsu Sea Google Basin (study area) Oceano Pacífico Pacific Google Ocean Imagem de satélite noturna do Japão Nankai As reservas estimadas de hidratos de metano equivalem Trough ao consumo doméstico japonês por 13 anos!!!! JOGMEQ, 2011Matsumoto et al., 2009 CENPES/PDGEO/GEOQ
  39. 39. Será viável a produção de gás a partir do GH?Colwell et al., 2011 CENPES/PDGEO/GEOQ
  40. 40. Teste de produção de longa duração em Nankai Trough: previsto para 2012/2013MH21 CENPES/PDGEO/GEOQ
  41. 41. v.28, issue 10, p. 1967-1978 - 2011OBRIGADOPELAATENÇÃO CENPES/PDGEO/GEOQ

×