Chemostratigraphy and hydrocarbon source potential of the Pimenteiras Formation, Parnaiba Basin

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T15:30:30Z No. of bitstreams: 2 Tese Loren Pinto Martins pt 1.pdf: 3728843 bytes, checksum: 7ad562b7235ea8b6b86644b166a33c1a (MD5) Tese Loren Pinto Martins pt 2.pdf: 2783509 bytes, checksum: 607bf4a9b91d719936105246023788c9 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T15:30:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese Loren Pinto Martins pt 1.pdf: 3728843 bytes, checksum: 7ad562b7235ea8b6b86644b166a33c1a (MD5) Tese Loren Pinto Martins pt 2.pdf: 2783509 bytes, checksum: 607bf4a9b91d719936105246023788c9 (MD5) Previous issue date: 2019-02-28 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The hydrocarbon source potential of the Brazilian Paleozoic basins is related to hydrocarbon generation both by conventional and non-conventional or atypical processes. The atypical model is the most suitable to characterize the Parnaíba Basin. This basin located in the northeast of Brazil, presents different cycles of sedimentation from Pre-Cambrian to Mesozoic. In this context, this research aims to contribute to the reduction of exploratory uncertainties in this basin, using organic geochemistry in samples of shallow borehole drills located at the eastern edge of the basin. This tool allows identifying and tracing key surfaces in the Devonian section and evaluating its source potential. The intervals with total organic carbon (TOC) contents of more than 1% were submitted to Rock-Eval pyrolysis analyses, whole rock organic carbon (δ¹³C) isotope analyses, liquid chromatography and gas chromatography associated with mass spectrometry were performed on the intervals previously identified as important for oil and / or gas generation. The detailed stratigraphic analysis of the range of the Pimenteiras and Cabeças formations, based on profiles of deep and shallow boreholes, allowed the mapping four main marine flooding surfaces, ranging from Eifelian to Neofamenian (surfaces A, B, C and D), which limit three 3rd order genetic sequences (AB, BC and CD). The isopach map showing the migration of the depocenter from east to northwest during the deposition of the Pimenteiras Formation in the interval of time that extends from Eifelian to Frasnian. The isopach map of the diabase that affect thermally the Pimenteiras Formation, presents two areas of greater thickness, both concentrated in the central part of the basin. Fields of production of natural gas are located between these thicker areas of intrusive rocks. The association of TOC, pyrolysis, stable isotopes of total organic carbon, biomarkers and palynofacies allowed to subdivide the section of the eastern border of the Parnaiba Basin into four chemostratigraphic units, called LI to L-IV, from bottom to top, and the Southwest edge section in three units, called SO-I to SO-III, from the base to the top of outcrop A. The main floods at the eastern edge of the basin are present at the base of the L-I chemostatigraphic unit and the L-IV unit, being coincident with the surfaces A and B mapped on the gamma-ray profiles delimiting the AB sequence at this edge. At the southwest edge, the main flood is represented by the SO-III chemostatigraphic unit. At the eastern border, good source potential for gas and condensate was recognized for a small group of samples with TOC contents between 1.5% and 3.2%. However, most samples with these same contents show a moderate potential for gas generation. On the other hand, the southwestern edge, samples with these same TOC contents a moderate potential for gas generation. In the north-central part of the basin it was possible to identify the radioactive shale B and C described in the literature, which presented, respectively, a moderate potential for oil generation and good potential for gas generation. The Pimenteiras Formation is thermally immature in the analyzed samples from the east and southwest edges of the basin. The presence of unsaturated compounds and the high relative proportion of moretanes in samples from the east and southwestern edges indicate that these edges were poorly buried after the deposition of the Lower Carboniferous. In the areas of boreholes 1-CT-02-PI, located to the north of the eastern edges, and 1-OGX-22-MA, located in the central-north of the basin, the organic matter of the Pimenteiras Formation presents a thermal evolution degree that fits with the conditions of oil generation and gas generation, respectively. This difference of thermal evolution is related to the presence of intrusive rocks. The new data contribute to the advancement of knowledge about the stratigraphy, geological evolution, potential and thermal maturation of the organic matter of the Pimenteiras Formation O potencial petrolífero das bacias paleozoicas brasileiras está relacionado à geração de hidrocarbonetos tanto por processo convencional como não convencional ou atípico. No modelo atípico se enquadra a Bacia do Parnaíba, de 600.000 Km² de área, situada ao nordeste do Brasil, que abrange diferentes ciclos de sedimentação do Pré-Cambriano ao Mesozoico. Neste contexto, o presente trabalho visa contribuir para a diminuição das incertezas exploratórias nesta bacia, utilizando a geoquímica orgânica em amostras de sondagens rasas localizadas na borda leste da bacia, como ferramenta para identificar e rastrear superfícies chaves na seção devoniana e avaliar o seu potencial gerador. Os intervalos com teores de carbono orgânico total (COT) superiores a 1 % foram submetidos a análises de pirólise Rock-Eval, enquanto as análises de isótopos de carbono orgânico de rocha total (δ¹³C), cromatografia líquida e cromatografia gasosa associada à espectrometria de massa foram realizadas nos intervalos anteriormente identificados como importantes para geração de óleo e/ou gás. A análise estratigráfica detalhada do intervalo das formações Pimenteiras e Cabeças, realizada com base em perfis de poços profundos e de sondagens rasas, permitiu o mapeamento de quatro superfícies principais de inundação marinha, com idades de Eifeliano a Neofameniano (superfícies A, B, C e D), que limitam três sequências genéticas de 3ª ordem (AB, BC e CD).Os mapas de isópacas possibilitaram verificar uma migração do depocentro de leste para noroeste durante a deposição da Formação Pimenteiras no intervalo de tempo que se estende do Eifeliano ao Frasniano. O mapa de isópacas de diabásio que afetou termicamente a Formação Pimenteiras, apresentou duas áreas de maior espessura, ambas concentradas na parte central da bacia. Os campos em produção de gás natural estão localizados entre estas áreas de maior espessura de rochas intrusivas. A associação dos dados de COT, pirólise, isótopos estáveis de carbono orgânico total, biomarcadores e de palinofácies permitiu subdividir a seção da borda leste da Bacia do Parnaíba em quatro unidades quimioestratigráficas, denominadas de L-I à L-IV da base para o topo e a seção da borda Sudoeste em três unidades denominadas de SO-I à SO-III da base para o topo do afloramento A. As inundações principais na borda leste da bacia estão presentes na base da unidade quimioestratigráfica L-I e na unidade L-IV, sendo coincidentes com as superfícies A e B mapeadas nos perfis de raios gama que delimitam a sequência AB nesta borda. Já borda sudoeste, a principal inundação é representada pela unidade quimioestratigráfica SO-III. Na borda leste, foi reconhecido um bom potencial gerador para gás e condensado para um pequeno grupo de amostras com teores de COT entre 1,5% e 3,2%. No entanto, a maioria das amostras com estes mesmos teores mostraram um moderado potencial gerador para gás. Enquanto que na borda sudoeste, amostras com estes mesmos teores de COT apresentaram um moderado potencial gerador para gás. E no centro-norte da bacia onde foi possível identificar os folhelhos radioativos B e C, descritos na literatura, estes apresentaram, respectivamente, moderado potencial gerador para óleo e bom potencial gerador para gás. A Formação Pimenteiras encontra-se termicamente imatura nas amostras analisadas nas bordas leste e sudoeste da bacia. A presença de compostos insaturados e a alta proporção relativa de moretanos nas amostras das bordas leste e sudoeste indicam que estas bordas foram pouco soterradas após a deposição do Carbonífero Inferior. Nas áreas dos poços 1-CT-02-PI, localizado mais ao norte da borda leste, e 1-OGX-22-MA, localizado no centro-norte da bacia, a matéria orgânica da Formação Pimenteiras apresentou um grau de evolução térmica correspondente a janela de geração de óleo e janela gás, respectivamente. Esta diferença de evolução térmica relaciona-se à presença de intrusivas. Os novos dados contribuíram para o avanço do conhecimento acerca da estratigrafia, evolução geológica, potencial gerador e maturação térmica da matéria orgânica da Formação Pimenteiras