Porosidade e Permeabilidade

1 Porosidade

Archie denominou os estudos de porosidade e de permeabilidade de petrofísica. A porosidade é definida pela porcentagem dos espaços vazios existentes em uma rocha (ou outro tipo de material poroso), quando confrontada com seu volume total. O pesquisador deve ter uma ideia suficientemente clara da gênese dos poros para ser capaz de predizer o padrão de sua distribuição dentro das rochas estudadas.

O estudo de porosidade juntamente com o de permeabilidade, é de importância primordial na prospecção de fluidos contidos nas rochas sedimentares, tais como petróleo, gás e água subterrânea e no reconhecimento das barreiras de impermeabilidade, que podem controlar a precipitação de minérios de baixa temperatura. O estudo dos fluidos contidos nos poros integra os escopos da hidrogeologia e da geologia do petróleo.

A porosidade das rochas sedimentares varia s de zero, por exemplo, em sílex compacto não-fraturado, até 80 e 90% em argilas recém-depositadas. Porém, os valores mais frequentes de porosidades são da ordem de 5 a 25% e, quando alcançam cifras de 25 a 35%, são referidas como excelentes, tanto para reservatórios de água subterrânea quanto de hidrocarbonetos.

1.1 Morfologia dos poros e tipos de porosidades.

A morfologia dos poros deve ser descrita detalhadamente em relação à forma, tamanho e distribuição de modo a possibilitar a determinação de volume dos poros. Este parâmetro pode ser obtido em termos de porosidade total que compreende o volume de todos os poros existentes em relação ao volume total da rocha. A porosidade efetiva por outro lado, abrange o volume dos poros interligados entre si e com a parte externa da rocha.

Além da geometria dos poros também é importante reconhecer a presença de argilas autigênicas e outros detalhes que são importantes não somente nos estudos petrofísico, mas também em estudos paleoambientais. As argilas autigênicas podem ocorrer como revestimentos de preenchimentos de poros e fraturas, além da substituição pseudomórfica. Alguns critérios úteis na identificação de argilominerais. Alguns critérios úteis na identificação de argilominerais autigênicos são: fragilidade morfológica por não ter sido submetida a processos de transporte, mode de ocorrência como revestimento, estando ausentes nos contatos intergranulares e composição muito diferente dos argilominerais detríticos associoados.

Existem vários esquemas de classificação dos tipos de porosidade. De acordo com Murray existem dois tipos principais de porosidade: a primária que é sindeposicional ( intergranular e interpartículas de origem sedimentar) e a secundária que é pós-deposicional ( tipo intercristalina e fenestral, de molde, vesicular, de fratura e de origem cimentar, dissolução, movimentação tectônica, compactação ou desidratação).

1.2 Fatores que influem na porosidade primária

A porosidade primária depende muito do arcabouço de posicional. Beard e weyl mostraram que a porosidade de um sedimento, logo após a deposição, depende de cinco fatores: granulanometria, grau de seleção, forma dos grãos, arredondamento dos grãos e petrofábrica .

Efeito da granulometria – Teoricamente a granulometria não deveria influir no valor da porosidade. Massas formadas por um conjunto de esferas de mesmo grau de seleção e mesmo grau de empacotamento deveriam apresentar a mesma porosidade, independente do tamanho das esferas mas, na prática, Fraser (1935) constatou que a porosidade variava na proporção direta do volume das esferas .

O efeito da granulometria, tendendo a aumentar a porosidade com a diminuição de tamanho de grãos, deve estar provavelmente relacionado a inúmeros fatores, os quais são só indiretamente ligados à granulometria. Deste modo, talvez a causa principal seja atribuível ao maior arredondamento das partículas mais grossas diminuindo, em consequência, a porosidade. Alem disso, nos sedimentos mais finos podem ser encontrados argilominerais que, devido ao seu hábito placóide, determinam porosidades mais altas, mormente quando elas apresentam disposição espacial caótica. Por outro lado, os grão mais fino são, em geral, mais angulosos e assim poderiam sustentar um empacotamento mais aberto (livre), de modo a propiciar porosidade maior que nas areias grossas.

Efeito do grau de seleção – Numerosos estudos têm demonstrado que a porosidade aumenta com o incremento do grau de seleção.

A razão para a existência desta relação não e difícil de ser encontrada. Quanto maior for a seleção das partículas de um sedimento menor será a quantidade de detritos finos para o preenchimento dos espaços vazios deixados entre os mais grossos, isto é, possui alta proporção de grão/matriz. Nesta situação, as partículas mais finas que poderiam bloquear as passagens dos poros em consequência inibindo a porosidade tornam-se escassas.

Em um sedimento bimodal, característica em geral admitida para os sedimentos eólicos, a porosidade efetiva pode ser diminuída conforme o arranjo das partículas ou os tamanhos relativos dos dois extremos.

Efeito da forma e arredondamento das partículas – A forma e o arredondamento dos grão devem afetar, com certeza, a porosidade intergranular, mas poucos trabalhos têm sido feito a respeito .

Segundo Fraser, quanto mais esféricos e mais arredondados forem os grão, menores são os valores de porosidade, fato que ele atribui ao empacotamento mais fechado neste caso que nos sedimentos compostos por grão menos esféricos e menos arredondados.

De fato, o quartzo moído pode apresentar 44% de porosidade, em quanto a areia de duna mal chega a 38%.Como a esfericidade do quartzo é de cerca de 0,60 a 0,65 e a da areia de duma de 0,82 a 0,84 , a forma dos grão deve ter influência, embora muito pequena e ainda pouco compreendido.

Efeito de petrofábrica – Em termos de petrofábrica, tanto a orientação espacial como o grau de empacotamento dos grãos devem ter influencia.

A orientação espacial das partículas em conglomerados é mais bem estudada. A orientação dos grãos em arenitos, apesar da existência de alguns métodos também eficientes, é menos conhecida.

Certamente, a petrofábrica é um parâmetro muito importante nos estudos de porosidade, mas é muito difícil de ser medida em rocha consolidadas. AS dificuldades de medição relaciona-se ao desconhecimento do controle do ambiente e dos processos deposicionais sobre o empacotamento, bem como dos efeitos da compactação pós-deposicional. Em decorrência deste fato, pouco se sabe sobre a verdadeira porosidade deposicional ou