Orientador: Dimas Dias Brito / Coorientador: Guilherme Pederneiras Raja Gabaglia / Banca: Mario Luis Assine / Banca: Claiton Marlon dos Santos Scherer / Resumo: As grandes descobertas de petróleo ocorridas nos últimos anos na província do "Pré-Sal" brasileiro levaram a necessidade de estudos em afloramentos análogos às rochas reservatório presentes na referida província. Neste âmbito, a Bacia de Salta com a Formação Yacoraite tem papel de alto destaque, pois apresentam diversas características semelhantes aos depósitos sedimentares do "Pré-Sal". Localizada no noroeste argentino, a Bacia de Salta evoluiu a partir de um contexto tectônico de um rifte intracontinental durante o Cretáceo e início do Paleógeno, formando sub-bacias que foram preenchidas pelos sedimentos dos Sub-grupos Pirgua (sin-rifte), Balbuena e Santa Bárbara (ambos fase sag). De forma particular, o desenvolvimento do sag na Sub-bacia de Metán-Alemania durante o Maastrichtiano (Formação Yacoraite) permitiu a deposição de rochas carbonáticas em um ambiente dominantemente lacustre, onde fatores climáticos - associados aos ciclos de Milankovitch - desempenharam forte influência. As fácies carbonáticas presentes no intervalo estudado são constituídas principalmente por estromatólitos e grainstones a packstones oolíticos, que estão relacionados a períodos de clima seco em que a progressiva diminuição da lamina d'água do lago ocorreu de maneira expressiva. Com a aplicação das técnicas da estratigrafia de alta resolução, as sequências elementares individualizadas foram hierarquizadas em sequências de média e baixa frequência e correlacionadas ao longo de dezenas de quilômetros na bacia. Assim, a estratigrafia de alta resolução aplicada em sucessões carbonáticas lacustres permitiu uma melhor compreensão da evolução de seus depósitos e torna-se uma ferramenta importante de previsibilidade faciológica. Trata-se, portanto, de uma metodologia com aplicabilidade na indústria do petróleo, em que rochas de mesma natureza constituem reservatórios produtores / Abstract: The large oil discoveries of the past few years in the Brazilian "pre-salt" province led to necessity of studies in outcrops analogous to reservoir rocks present in that province. In this context, the Salta Basin and Yacoraite formation have a remarkable importance because of the several characteristics similar to the "pre-salt" sedimentary deposits. Located in northwestern Argentina, the Salta Basin evolved from an intracontinental tectonic rift context during the Cretaceous and early Paleogene, forming sub-basins that were filled by sediments of Pirgua (syn-rift), Balbuena and Santa Bárbara (both sag phase) Sub-groups. In particular, the sag development in Metán-Alemania Sub-basin during the Maastrichtian (Yacoraite Formation) allowed the deposition of carbonate rocks in a typical lake environment, where climatic factors - associated with Milankovitch cycles - played strong influence. The carbonate facies present in the studied area consist mainly of stromatolites and oolitic grainstones to packstones, which are related to periods of dry weather where the progressive decrease of lake water depth was expressive. By applying highresolution stratigraphy techniques, elementary sequences individualized were ranked into medium and low frequency sequences and correlated over tens of kilometers in the basin. Thus, high-resolution stratigraphy applied to lacustrine carbonate successions allowed a better understanding of their depositional evolution and becomes an important tool for predictability and facies mapping. It is, therefore, a methodology with applicability in the oil industry, where rocks of the same nature are reservoirs / Mestre

Orientadora: Rosemarie Rohn Davies / Banca: Joel Carneiro de Castro / Banca: Célia Maria Oliveira Falcone / Resumo: Rochas carbonáticas albianas das formações Quissamã e Outeiro foram estudadas num campo de petróleo de 16 km2 do Reservatório Quissamã, Bacia de Campos (RJ). De acordo com diversos procedimentos petrográficos e estratigráficos integrados (redes neurais) aplicados a testemunhos de quatro poços e perfis geofísicos de outros 24 poços, incluindo a utilização do software Petrel® 2012 (Schlumberger), foram reconhecidas litofácies (abrangendo também características diagenéticas e de permo-porosidade), eletrofácies, sucessões cíclicas, dando suporte para correlações estratigráficas, análises no âmbito da estratigrafia de sequências, confecção de mapas de proporção de fácies referentes a cada sequência e, finalmente, modelos dos respectivos paleoambientes da área de estudo. Para a Formação Quissamã foram definidas seis litofácies, principalmente grainstones e packstones (raros wackestones) com grãos carbonáticos compostos por ooides, oncoides, peloides e alguns bioclastos (moluscos, equinoides, microfósseis bentônicos). Sucessões de packstones peloidais/bioclásticos para grainstones representam típicos ciclos de alta frequência da passagem de paleoambientes deposicionais relativamente profundos/calmos para rasos/com maior energia. A Formação Outeiro apresenta três litofácies compostas por mudstones e wackestones, com gradual aumento de microfósseis de organismos planctônicos marinhos mais distais (principalmente foraminíferos). A história diagenética das rochas envolveu, na eodiagênese, processos de micritização, compactação mecânica, dissolução, cimentação (franja, mosaico e sintaxial) e, na mesodiagênese, compactação química e cimentação blocosa em fraturas. Todo o intervalo estudado apresenta superfícies de inundação máxima e de regressão máxima, as quais foram definidas como limites, respectivamente, para sucessões de média e baixa frequência, as últimas equivalentes... / Abstract: Albian carbonate rocks of the Quissamã and Outeiro formations were analysed in an oil field (16 km2) of the Quissamã Reservoir, Campos Basin (Rio de Janeiro, Southeastern Brazil). According to several integrated petrographic and stratigraphic procedures (neural network) applied to cores of four wells and geophysical profiles of other 24 wells, including the software Petrel® 2012 (Schlumberger), it was possible to recognize lithofacies (along with diagenetic and permo-porosity properties), electrofacies, cyclic successions, giving support for stratigraphic correlations, stratigraphic sequences analysis, maps of facies proportions for each sequence and respective paleoenvironmental models. Six lithofacies were defined for the Quissamã Formation, mainly grainstones and packstones (rare wackestones) with carbonate grains such as ooids, oncoids, peloids and some bioclasts (mollusks, echinoids and benthonic microfossils). Successions of peloidal/bioclastic packstones to grainstones correspond to typical shallowing upwards high frequency cycles. The Outeiro Formation has three lithofacies composed of mudstones and wackestones, with gradual increase of more distal planktonic microfossils (mainly foraminifers). The diagenetic history of the rocks encompassed, during the eodiagenesis, micritization, mechanic compactation, dissolution, cementation (fringe, mosaic and sintaxial) and, during the mesodiagenesis, chemical compactation and blocky cementation in fractures. The whole studied interval presents some maximum flooding and maximum regressive surfaces, which were defined as boundaries, respectively, for the medium and low frequency successions, the latter equivalent to five stratigraphic sequences. The present work corroborates previous interpretations that the Quissamã Formation was originated in a shallow carbonate ramp-like platform with several ooids bars parallel to the coast. Therefore, the other facies of the formation (mainly... / Mestre

Orientador: Mauricio Boscolo / Banca: Diogo Paschoalini Volanti / Banca: João Batista Oliveira dos Santos / Banca: Altair Benedito Moreira / Banca: Fernanda Perpétua Casciatori / Resumo: A valorização do etanol e da biomassa de cana de açúcar utilizando reações catalisadas por óxidos é apresentada neste trabalho. Os óxidos utilizados são derivados de hidrotalcitas com a fórmula geral: Mg6Al2(CO3)(OH)16·4(H2O) e modificadas por íons Ag2+, Cu2+, Fe3+, La2+, Nb5+, Ni2+, In3+ e Pd2+. O material após a caracterização foi utilizado em reações empregando reatores de aço inox, buscando a conversão do etanol em produtos de maior peso molecular e valor agregado, principalmente através da reação de Guerbet. Os produtos obtidos foram analisados por cromatografia a gás (GC-FID e GC-MS) e os resultados foram comparados e discutidos com os dados da caracterização do material e com auxílio da literatura científica. A modificação do óxido por cada íon apresentou um perfil diferente de reação e produtos. Com o lantânio obtive-se maior conversão de etanol em produtos utilizando álcool hidratado, e uma quantidade significativa de compostos C6 e uma seletividade de 42% para hexanol, foram obtidos. Por outro lado, o melhor rendimento (~30%) na síntese de butanol foi obtido com óxido modificado pelo íon nióbio, enquanto a adição de prata promoveu a redução da atividade catalítica do óxido. Além da conversão de etanol, os resultados obtidos pelas reações com a adição de biomassa demonstraram que é possível desestruturar o material lignocelulósico e obter compostos fenólicos e furânicos provenientes da lignina e dos carboidratos, respectivamente. A presença de hidrogênio no meio... / Abstract: Increasing the value of ethanol and sugarcane biomass by reactions catalyzed by oxides is presented in this work. The oxides used are derived from hydrotalcites, whose general formula is: Mg6Al2 (CO3)(OH)16·4(H2O), modified by Ag, Cu, Fe, La, Nb, Ni, In or Pd. The catalysts synthesized were characterized by their surface area the number of acid and basic catalytic sites, X-ray diffraction and infrared spectroscopy. The conversion of ethanol into products of higher molecular weight and with added value, mainly through the Guerbet reaction, was performed in reactions in supercritical state using stainless steel reactors and oxides as catalysts. The products were analyzed by gas chromatography (GC-FID and GC-MS) and the results were compared with the available characterization data of the material and previous studies in the scientific literature. Oxide modification by each different ion showed a different reaction profile and different products. Lanthanum addition showed better results using anhydrous alcohol and a significant amount of C6 compounds, such as hexanol (42% selectivity), were obtained. On the other hand, the best yields (~30%) for butanol were obtained with the oxide modified by niobium, while the addition of silver led to the reduction of the catalytic activity of the oxide. The addition of biomass into a supercritical ethanol reaction showed that the lignocellulosic material can be deconstructed, phenolic, and furanic compounds from lignin and carbohydrates, ... / Doutor

Many of Brazil\'s pre-salt basins are located in ultra-deep waters, and the high heterogeneities of its offshore carbonate reservoirs make the extraction of representative rock samples difficult, risky and expensive. Synthetic plugs are required to understand oilfield properties and the behavior of oil in reservoirs where natural plugs cannot be extracted. Specifically, in cases where it is necessary to reproduce representative mineralogical and petrophysical characteristics from carbonates reservoir, it is evident that there are a lack of publications focusing on synthetic plug construction. In this work, the construction of synthetic plugs is studied, using a combination of published methodologies to achieve an alternative construction of synthetic carbonate plugs for laboratory scale studies. The obtained plugs used a procedure based on disintegrated rock matrices with known particle sizes and particle size ratio, uniaxial compaction with controlled load force and velocity, CaCO3 solubility control by changing temperature and pH and bonding material. Consolidation, wettability and petrophysical properties of the synthetic plugs were evaluated to characterize them. Generally, it was observed that the porosity and permeability features of the synthetic plugs were within the range of carbonate reservoirs. However, without reproducing a heterogeneous pore structure normally present in natural samples. On the other hand, wettability properties of the resulted synthetic plugs were similar to the natural carbonate plugs. Further studies are necessary to obtain more similar chemical and petrophysical properties to the natural samples. / A localização em águas ultra profundas das reservas petrolíferas do pré-sal brasileiro e a alta heterogeneidade dos seus reservatórios carbonáticos dificultam a aquisição de uma amostra de rocha representativa, além de ser uma operação de risco e de alto dispêndio. Plugues sintéticos são utilizados para compreensão das propriedades dos campos petrolíferos e para avaliação do comportamento dos hidrocarbonetos em reservatórios onde plugues reais não podem ser adquiridos. Especificamente, nos casos onde são necessários reproduzir características representativas mineralógicas e petrofísicas dos reservatórios carbonáticos, sendo notório a falta de publicações voltada para construção de plugues sintéticos. No presente trabalho, estudou-se a construção de plugues sintéticos empregando metodologias já difundidas, visando a construção de plugues carbonáticos sintéticos para utilização em escala laboratorial. Os plugues obtidos foram construídos utilizando matrizes de rochas desintegradas com tamanhos e proporções de partículas conhecidos, compactação uniaxial com força e velocidades controladas e controle de solubilidade de CaCO3, variando apenas temperatura, pH e proporções de material cimentante. Foram avaliadas as propriedades petrofísicas, a molhabilidade e a consolidação dos plugues sintéticos para posterior caracterização dos mesmos. Comumente, observou-se que os valores de porosidade e permeabilidade dos plugues sintéticos se encontravam dentro do intervalo de valores obtidos em reservatórios carbonáticos reais. No entanto, não reproduziram a estrutura heterogênea dos poros, normalmente presente em amostras de rochas naturais. Em contrapartida, as propriedades de molhabilidade dos plugues sintéticos se apresentaram análogas aos plugues de rochas carbonáticas naturais. Estudos complementares são necessários para obtenção de propriedades químicas e petrofísicas mais próximas das amostras reais.

A ocorrência de solos sódicos é comumente relacionada a regiões de clima semiárido ou condições de drenagem fechada (endorreica), e ambientes evaporativos. No Pantanal brasileiro, conhecido como a maior área inundável continental do mundo, os solos sódicos possuem significativa expressão em termos de área e funcionalidade ambiental, pela especificidade no desenvolvimento de plantas e no consumo intencional do solo por diversos animais e servindo como refúgio durante a cheia. Estes solos estão localizados nas partes mais elevadas da paisagem (paleodiques), situação diversa da maioria dos casos. Os processos pedogenéticos em solos sódicos do Pantanal Norte foram estudados na Reserva Particular do Patrimônio Natural (RPPN) SESC-Pantanal, no município de Barão de Melgaço-MT, em paleodiques de cinco setores em diferentes estádios de dissecação. Para tanto foram utilizadas descrições morfológicas em diversas escalas, datações de 14C em precipitados de carbonato e por luminescência opticamente estimulada (LOE) em sedimentos, modelagens geoquímicas e mineralógicas, análises espaciais de atributos químicos e físicos do solo, levantamento da condutividade elétrica aparente com sensor eletromagnético (EM-38) e estatísticas multivariadas. Nos solos dos setores mais conservados, foram observadas feições típicas de ambiente sedimentar lêntico, lâminas de carbonato de cálcio e ocorrência de diatomáceas, sugerindo que a formação das feições ocorreu pela concentração de águas. Esses ambientes ocorreram em condições de drenagem distintas das atuais, em que as planícies de inundação permaneciam isoladas, com limitações de drenagem lateral e vertical, promovendo a perda d\'água por evapotranspiração e consequentemente concentrando os íons em solução. A simulação da evaporação das águas dos rios São Lourenço e Cuiabá apresentaram resultados similares, indicando que ambos poderiam resultar na precipitação de calcita e saturação do Na+ no complexo de troca. Entretanto as feições observadas na morfologia do perfil como nas lâminas delgadas sugerem que os solos sódicos atualmente estão em degradação. A argiluviação é muito intensa e se destaca como principal processo de transformação desses solos, ocorrendo desde os mais conservados até em estádio mais avançado de dissecação. A ferrólise é evidente no estádio mais avançado de transformação dos solos, na transição entre E e Bt onde se estabelece uma porosidade cavitária por depleção tanto mecânica como química. Os carbonatos associados a canais, antigos poros e sem córtex definido, sugerem que as condições atuais não favorecem a sua formação. As análises mineralógicas indicam a presença de esmectita na parte mais preservada do paleodique, que nas condições atuais sofre interestratificação esmectita-caulinita. A hidrologia atual promove a erosão gradativa dos paleodiques que, anteriormente isolavam as lagoas, passando a uma drenagem mais aberta. A análise de componentes principais (ACP) identificou o processo redox como predominante na área de estudo e, em conjunto com os eventos de inundação, são os principais responsáveis pelas transformações dos solos. A via de transformação de solos nos paleodiques da RPPN SESC Pantanal foi LUVISSOLO-PLANOSSOLO. Estes últimos são muito susceptíveis ao processo de erosão promovido pela inundação e tendem a desaparecer, estreitamento a cordilheira progressivamente. A erosão acaba deixando pequenas elevações circulares denominadas de murundus, com elevados teores de Na+. / Sodic soils are commonly associated to semi-arid climates, closed drainage systems (endorheic) and evaporative environments. In Brazilian Pantanal, knowns as the largest continental flooded area in the earth, sodic soils have significant expression in terms of area and environmental functionality, the specificity on plants development and soil intentional consumption (geophagy) by several animals, also playing as a refuge along the flooding events. These soils are located in the higher ground of the landscape (paleodiques), different from common situation. Pedogenic processes on north Pantanal sodic soils were studied in the Private Natural Heritage Reserve (PRNP) SESC Pantanal, in Barão do Melgaço-MT, performed on \"paleodiques\" from five sectors at different dissection stages. Pedogenic process was studied by means of morphologic descriptions was done in various scales, 14C dating on carbonate precipitates and optically stimulated luminescence (OSL) in sediments, geochemical and mineralogical modeling, spatial analysis of chemical and physical properties of the soil, apparent soil electrical conductivity performed by sensor electromagnetic (EM-38) and multivariate statistics. Soil profile from more conserved sectors shows typical features of lentic sedimentation environment, calcium carbonate layer and diatoms occurrence, suggesting that the formation of these features occurred by water concentration. Current condition is the opposite from earlier, wherein the flood plains remained isolated, with limited lateral and vertical drainage promoting water loss by evaporation and therefore concentrating the ions in solution. Simulation of the evaporation of water from São Lourenço and Cuiabá rivers points out similar results, suggesting that water evaporation from both could result in calcite precipitation and Na+ saturation in exchange complex. However, the features observed in both, field morphology and thin sections suggested that sodic soils are currently in degradation. The argilluviation is very intense and stands out as the main transformation process of these soils, occurring from the most preserved even in the most advanced dissection stage of. The ferrolysis is evident in the most advanced stage processing at E and Bt transition, where it establishes a cavity porosity depletion by both mechanical and chemical. Carbonates associated with channels, old pores and channels, without a cortex, suggests the current conditions do not favor sodic soil formation. Mineralogical analyzes indicates smectite presence in the paleodique of the most preserved sector, while present conditions promotes a smectite-kaolinite interestratification. Current hydrology promotes the gradual erosion of paleodiques that previously isolated the lakes from each other, becoming a slight open drainage system. The principal component analysis (PCA) identified the redox process as major process in the study area and, along the flood events, are primarily responsible for soil transformations. Pathway of sodic soil transformation in the RPPN SESC Pantanal paleodiques was Typic Natrudalf-Glossic Natraqualf. The latter are very susceptible to erosion process, promoted by flooding and tend to disappear, narrowing the paleodique progressively. Erosion process results in smalls and circulars elevations, named mounds, with high levels of Na+.

Idades radiométricas absolutas recentemente publicadas levantaram questões sobre a evolução deposicional da Formação Sete Lagoas (FSL). Esta unidade é composta predominantemente por carbonatos com rochas siliciclásticas subordinadas e constitui a unidade basal do Grupo Bambuí, sobreposta aos depósitos glaciogênicos da Formação Jequitaí no Cráton São Francisco (CSF). Este estudo combina quimioestratigrafia isotópica (C, O e Sr) e geocronologia (U-Pb e Hf em zircão detrítico e Sm-Nd em rocha total) em amostras de cinco seções da FSL na região de Lagoa Santa, MG, sul do CSF, com a finalidade de responder a tais questionamentos. As seções Vespasiano (VS) e Ana Paula (AP) são constituídas por calcários cinzas e dolomitos beges, com altos teores de sedimentos terrígenos e pobres em matéria orgânica. Os valores de \'delta\'\'POT.13C\' mais representativos do ambiente deposicional oscilam em uma estreita faixa ao redor de 0%o. Estes dados permitem posicionar estas seções na primeira sequência deposicional da FSL, acima dos carbonatos de capa Sturtianos (~740 Ma) da base desta unidade. As seções Bairro da Lapinha (BL), Pedra do Baú (BAU) e Parque da Gruta da Lapinha (PGL) são compostas por calcários de coloração cinza escura a negra, pobres em sedimentos detríticos e ricos em matéria orgânica. São caracterizados por valores de \'delta\'\'POT.13\' C bastante positivos (> 6%o) e razões \'87 ANTPOT.Sr\'/\'86 ANTPOT.Sr\' próximas de 0,7075. Estas seções estão posicionadas na segunda sequência deposicional da FSL. Zircões detríticos foram separados de três amostras de marga das seções VS, AP e PGL e datados pelo método U-Pb. Os resultados indicam que os sedimentos siliciclásticos da FSL na área de estudo provêm de fontes de longa residência crustal do Orógeno Araçuaí-Oeste Congo. A população expressiva mais jovem tem 557 Ma e determina a idade máxima de deposição para a segunda sequência da unidade e para a maior parte do Grupo Bambuí. Além disso, grãos de zircão concordantes mais jovens com idades de 537 ± 4 Ma e 506 ± 7 Ma para a primeira e segunda sequência, respectivamente, refutam a existência de um hiato deposicional expressivo entre as duas sequências, como recentemente proposto, e endossam uma idade deposicional do limite Ediacarano/Cambriano para a FSL. Se existe uma discordância, esta está posicionada entre os carbonatos de capa Sturtianos e as seções com valores de \'delta\'\'POT.13\'C\' ao redor de 0%o. Estas idades indicam que grande parte do Grupo Bambuí foi depositada em uma bacia de foreland, após o fechamento do Oceano Adamastor que culminou com a edificação da Faixa Araçuaí a leste do CSF. As razões \'87 ANTPOT.Sr\'/\'86 ANTPOT.Sr\' obtidas nos carbonatos da FSL contrastam com as recentes curvas de evolução de Sr para os oceanos, especialmente no Cambriano, quando razões maiores que 0,7085 são esperadas. É provável que esta unidade tenha sido depositada em um mar epicontinental restrito e a correlação global por meio de isótopos de Sr não é confiável nestes casos. / Recently published geochronological data has arisen questions on the Sete Lagoas Formation (SLF) depositional evolution. This unit is mainly composed by carbonate rocks with subordinated pelitic intercalations and represents the basal unit of the Bambuí Group, which overlies the glacial deposits of the Jequitaí Formation in the São Francisco Craton (SFC). This study combines isotope chemostratigraphy (C, O, Sr) and geochronology (U -Pb and Hf on detrital zircons and Sm-Nd on whole rock samples) in five sections of the SLF in the Lagoa Santa (MG) region, southern part of SFC, in order to answer such questions. Vespasiano (VS) and Ana Paula (AP) sections are composed by gray limestones and beige dolostones, with high contents of detrital sediments and poor in organic matter. The most representative \'delta\'\'POT.13C\' values obtained oscillate within a narrow range around 0%o. These data allow positioning these sections in the first depositional sequence of the SLF, above the basal Sturtian cap carbonates (~740 Ma) of this unit. Bairro da Lapinha (BL), Pedra do Baú (BAU) and Parque da Gruta da Lapinha (PGL) sections comprises dark gray to black limestones, with low detrital sediments contents and rich in organic matter. They are characterized by very positive \'delta\'\'POT.13\'C values (> 6%o) and \'87 ANTPOT.Sr\'/ \'86 ANTPOT.Sr\' ratios close to 0.7075. These sections belong to the second sequence of the SLF. Detrital zircons were retrieved from three marl samples from sections VS, AP and PGL and dated by the U-Pb method. The results indicate that the siliciclastic sediments of the SLF come from sources of long crustal residence time located in the Araçuaí-West Congo Orogen. The youngest population is 557 Ma aged and sets the maximum depositional age for the second sequence of SLF and most of the Bambuí Group. Furthermore, younger concordant zircon grains with ages of 537 ± 4 Ma and 506 ± 7 Ma for the first and second sequence, respectively, refute the hypothesis of a major sedimentation gap between the sequences, as recently proposed, and endorse an Ediacaran/Cambrian age for the SLF. If such gap does exist, it lies between the Sturtian cap carbonates and the sections with \'delta\'\'POT.13\' C around 0%o. These ages also indicate that the deposition of most of the Bambuí Group took place in a foreland basin, after the closure of the Adamastor Ocean which led to the edification of the Araçuaí Belt to the east of the SFC. The \'87 ANTPOT.Sr\'/ \'86 ANTPOT.Sr\' ratios obtained on the SLF carbonates contrast with the recently proposed Sr evolution curves, especially for the Cambrian, from where ratios higher than 0.7085 would be expected. It is possible that the SLF was deposited on a restricted eipiric sea and global correlations based on Sr isotopes are not reliable in such cases.

[pt] Esta dissertação apresenta os resultados de um estudo visando à avaliação do uso de lasers de alta potência para operações de canhoneio em poços revestidos e cimentados em reservatórios carbonáticos, cujo objetivo é introduzir furos laterais nas paredes do poço para permitir o escoamento do fluido do reservatório para o poço. Numa revisão bibliográfica de patentes internacionais publicadas na última década, levantou-se o atual estado da arte do uso de lasers para perfuração de rochas. Foram publicados 226 documentos de patentes desde o ano de 2008, indicando a grande relevância tecnológica do tema desta dissertação. São apresentados os resultados de testes de Resistência a Compressão e análises de microtomografia, realizados em amostras de pastas de cimento com formulações usadas nos poços do Pré-sal e de rochas carbonáticas com características próximas às encontradas nesses reservatórios. O laser a fibra utilizado apresentava potência de até 1,5 kW e comprimento de onda de 1.064 micrômetros. Para a caracterização destes materiais, antes e após a produção de canhoneios, foram realizados ensaios de Difração de Raios X e de Espectrometria de Fluorescência de Raios X. Na avaliação da estrutura das amostras, foram utilizados um tomógrafo de raios-X e um microtomógrafo. Energia específica estimada em 243 J/mm(3) para carbonato. Testes em corpos de prova compostos de revestimento/cimento/carbonato. Com laser de potência de 1,5 Kw por 80 segundos, produziram furos de 5 mm de diâmetro e 50 mm de profundidade. Os resultados obtidos demostram, ainda que preliminarmente, o potencial do uso dessa tecnologia em operações de canhoneio. / [en] This thesis presents the results of a study evaluating the application of highpowered lasers when perforating cement-lined wells in carbonate rock reservoirs. The focus is on the creation of lateral channels in the walls of the well to allow the flow of the oil into the well. Through an intensive literature review of the international patents published in the last decade, the current state-of-the-art use of lasers in the perforation of rocks was evaluated. Specifically, 226 patent documents were found to have been published since 2008, showing the great importance of laser technology in this field. The results of the Resistance to Compression tests and the microtomography analysis are presented, showing samples of the cement slurry formulation used in pre-salt wells and carbonate rocks with characteristics close to the ones found in these types of reservoirs. The fiber laser utilized presented an output of up to 1.5kW and a wavelength of 1,064 micrometers. The characterization of this material, before and after the production of perforations, was analyzed using X-ray Diffraction and X-ray Fluorescence Spectroscopy. To evaluate the structure of the samples, X-ray tomography and microtomography were employed. The specific energy was estimated at 243 J/mm(3) for the carbonate rocks. The final tests to represent the well architecture were realized with samples of liner/cement/carbonate. By means of lasers with the power of 1.5kW for 80 seconds, channels with 5mm diameters and 50mm depths were produced. The results obtained show, although only preliminarily, the potential of using this technology in perforation operations.

Many of Brazil\'s pre-salt basins are located in ultra-deep waters, and the high heterogeneities of its offshore carbonate reservoirs make the extraction of representative rock samples difficult, risky and expensive. Synthetic plugs are required to understand oilfield properties and the behavior of oil in reservoirs where natural plugs cannot be extracted. Specifically, in cases where it is necessary to reproduce representative mineralogical and petrophysical characteristics from carbonates reservoir, it is evident that there are a lack of publications focusing on synthetic plug construction. In this work, the construction of synthetic plugs is studied, using a combination of published methodologies to achieve an alternative construction of synthetic carbonate plugs for laboratory scale studies. The obtained plugs used a procedure based on disintegrated rock matrices with known particle sizes and particle size ratio, uniaxial compaction with controlled load force and velocity, CaCO3 solubility control by changing temperature and pH and bonding material. Consolidation, wettability and petrophysical properties of the synthetic plugs were evaluated to characterize them. Generally, it was observed that the porosity and permeability features of the synthetic plugs were within the range of carbonate reservoirs. However, without reproducing a heterogeneous pore structure normally present in natural samples. On the other hand, wettability properties of the resulted synthetic plugs were similar to the natural carbonate plugs. Further studies are necessary to obtain more similar chemical and petrophysical properties to the natural samples. / A localização em águas ultra profundas das reservas petrolíferas do pré-sal brasileiro e a alta heterogeneidade dos seus reservatórios carbonáticos dificultam a aquisição de uma amostra de rocha representativa, além de ser uma operação de risco e de alto dispêndio. Plugues sintéticos são utilizados para compreensão das propriedades dos campos petrolíferos e para avaliação do comportamento dos hidrocarbonetos em reservatórios onde plugues reais não podem ser adquiridos. Especificamente, nos casos onde são necessários reproduzir características representativas mineralógicas e petrofísicas dos reservatórios carbonáticos, sendo notório a falta de publicações voltada para construção de plugues sintéticos. No presente trabalho, estudou-se a construção de plugues sintéticos empregando metodologias já difundidas, visando a construção de plugues carbonáticos sintéticos para utilização em escala laboratorial. Os plugues obtidos foram construídos utilizando matrizes de rochas desintegradas com tamanhos e proporções de partículas conhecidos, compactação uniaxial com força e velocidades controladas e controle de solubilidade de CaCO3, variando apenas temperatura, pH e proporções de material cimentante. Foram avaliadas as propriedades petrofísicas, a molhabilidade e a consolidação dos plugues sintéticos para posterior caracterização dos mesmos. Comumente, observou-se que os valores de porosidade e permeabilidade dos plugues sintéticos se encontravam dentro do intervalo de valores obtidos em reservatórios carbonáticos reais. No entanto, não reproduziram a estrutura heterogênea dos poros, normalmente presente em amostras de rochas naturais. Em contrapartida, as propriedades de molhabilidade dos plugues sintéticos se apresentaram análogas aos plugues de rochas carbonáticas naturais. Estudos complementares são necessários para obtenção de propriedades químicas e petrofísicas mais próximas das amostras reais.

A ocorrência de solos sódicos é comumente relacionada a regiões de clima semiárido ou condições de drenagem fechada (endorreica), e ambientes evaporativos. No Pantanal brasileiro, conhecido como a maior área inundável continental do mundo, os solos sódicos possuem significativa expressão em termos de área e funcionalidade ambiental, pela especificidade no desenvolvimento de plantas e no consumo intencional do solo por diversos animais e servindo como refúgio durante a cheia. Estes solos estão localizados nas partes mais elevadas da paisagem (paleodiques), situação diversa da maioria dos casos. Os processos pedogenéticos em solos sódicos do Pantanal Norte foram estudados na Reserva Particular do Patrimônio Natural (RPPN) SESC-Pantanal, no município de Barão de Melgaço-MT, em paleodiques de cinco setores em diferentes estádios de dissecação. Para tanto foram utilizadas descrições morfológicas em diversas escalas, datações de 14C em precipitados de carbonato e por luminescência opticamente estimulada (LOE) em sedimentos, modelagens geoquímicas e mineralógicas, análises espaciais de atributos químicos e físicos do solo, levantamento da condutividade elétrica aparente com sensor eletromagnético (EM-38) e estatísticas multivariadas. Nos solos dos setores mais conservados, foram observadas feições típicas de ambiente sedimentar lêntico, lâminas de carbonato de cálcio e ocorrência de diatomáceas, sugerindo que a formação das feições ocorreu pela concentração de águas. Esses ambientes ocorreram em condições de drenagem distintas das atuais, em que as planícies de inundação permaneciam isoladas, com limitações de drenagem lateral e vertical, promovendo a perda d\'água por evapotranspiração e consequentemente concentrando os íons em solução. A simulação da evaporação das águas dos rios São Lourenço e Cuiabá apresentaram resultados similares, indicando que ambos poderiam resultar na precipitação de calcita e saturação do Na+ no complexo de troca. Entretanto as feições observadas na morfologia do perfil como nas lâminas delgadas sugerem que os solos sódicos atualmente estão em degradação. A argiluviação é muito intensa e se destaca como principal processo de transformação desses solos, ocorrendo desde os mais conservados até em estádio mais avançado de dissecação. A ferrólise é evidente no estádio mais avançado de transformação dos solos, na transição entre E e Bt onde se estabelece uma porosidade cavitária por depleção tanto mecânica como química. Os carbonatos associados a canais, antigos poros e sem córtex definido, sugerem que as condições atuais não favorecem a sua formação. As análises mineralógicas indicam a presença de esmectita na parte mais preservada do paleodique, que nas condições atuais sofre interestratificação esmectita-caulinita. A hidrologia atual promove a erosão gradativa dos paleodiques que, anteriormente isolavam as lagoas, passando a uma drenagem mais aberta. A análise de componentes principais (ACP) identificou o processo redox como predominante na área de estudo e, em conjunto com os eventos de inundação, são os principais responsáveis pelas transformações dos solos. A via de transformação de solos nos paleodiques da RPPN SESC Pantanal foi LUVISSOLO-PLANOSSOLO. Estes últimos são muito susceptíveis ao processo de erosão promovido pela inundação e tendem a desaparecer, estreitamento a cordilheira progressivamente. A erosão acaba deixando pequenas elevações circulares denominadas de murundus, com elevados teores de Na+. / Sodic soils are commonly associated to semi-arid climates, closed drainage systems (endorheic) and evaporative environments. In Brazilian Pantanal, knowns as the largest continental flooded area in the earth, sodic soils have significant expression in terms of area and environmental functionality, the specificity on plants development and soil intentional consumption (geophagy) by several animals, also playing as a refuge along the flooding events. These soils are located in the higher ground of the landscape (paleodiques), different from common situation. Pedogenic processes on north Pantanal sodic soils were studied in the Private Natural Heritage Reserve (PRNP) SESC Pantanal, in Barão do Melgaço-MT, performed on \"paleodiques\" from five sectors at different dissection stages. Pedogenic process was studied by means of morphologic descriptions was done in various scales, 14C dating on carbonate precipitates and optically stimulated luminescence (OSL) in sediments, geochemical and mineralogical modeling, spatial analysis of chemical and physical properties of the soil, apparent soil electrical conductivity performed by sensor electromagnetic (EM-38) and multivariate statistics. Soil profile from more conserved sectors shows typical features of lentic sedimentation environment, calcium carbonate layer and diatoms occurrence, suggesting that the formation of these features occurred by water concentration. Current condition is the opposite from earlier, wherein the flood plains remained isolated, with limited lateral and vertical drainage promoting water loss by evaporation and therefore concentrating the ions in solution. Simulation of the evaporation of water from São Lourenço and Cuiabá rivers points out similar results, suggesting that water evaporation from both could result in calcite precipitation and Na+ saturation in exchange complex. However, the features observed in both, field morphology and thin sections suggested that sodic soils are currently in degradation. The argilluviation is very intense and stands out as the main transformation process of these soils, occurring from the most preserved even in the most advanced dissection stage of. The ferrolysis is evident in the most advanced stage processing at E and Bt transition, where it establishes a cavity porosity depletion by both mechanical and chemical. Carbonates associated with channels, old pores and channels, without a cortex, suggests the current conditions do not favor sodic soil formation. Mineralogical analyzes indicates smectite presence in the paleodique of the most preserved sector, while present conditions promotes a smectite-kaolinite interestratification. Current hydrology promotes the gradual erosion of paleodiques that previously isolated the lakes from each other, becoming a slight open drainage system. The principal component analysis (PCA) identified the redox process as major process in the study area and, along the flood events, are primarily responsible for soil transformations. Pathway of sodic soil transformation in the RPPN SESC Pantanal paleodiques was Typic Natrudalf-Glossic Natraqualf. The latter are very susceptible to erosion process, promoted by flooding and tend to disappear, narrowing the paleodique progressively. Erosion process results in smalls and circulars elevations, named mounds, with high levels of Na+.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SeverinoFN_DISSERT.pdf: 3869767 bytes, checksum: 945ebd462d1133b15f06af55a2ec4392 (MD5) Previous issue date: 2009-12-16 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The general objective of this study was to contribute to the understanding of the chemical evolution of fluids that percolate through carbonate rocks of the Janda?ra Formation. The oxidation and reduction conditions in which grains, source and cement were formed was investigated using the cathodoluminescence technique (CL). The study area is located in the west part of the Potiguar Basin (Fazenda Bel?m field) and Ros?rio Ledge (Felipe Guerra municipality, State of Rio Grande do Norte, Brazil). The analysis of thin sections of carbonate rocks under CL revealed that grains (allochemical or not) and diagenetic products (micritization, dolomitization, neomorphism and cementation) exhibit since absence of luminescence the various luminescence colors (yellow, orange, red, brown, and blue) in a variety of intensities. As pure calcite shows dark blue luminescence, the occurrence of different luminescence colors in calcite crystals suggest one or more punctual crystal defects such as free electron, free space and impurity. The dyeing of thin sections with alizarin and potassium ferrocyanide revealed the absence of ferrous carbonate in the different lithotypes of Janda?ra Formation. Therefore, the different colors and intensities of CL observed in these rocks are probably caused by the presence of ion activators such as Mn2+ and is not an activator/inhibitor combination. In the same way, the absence of luminescence is very probably caused by the absence of activator ions and not due to the low concentration of inhibitor ions such as Fe2+. The incorporation of Mn2+ in the different members of the Janda?ra Formation must have been controlled by the redox state of the depositional environment and diagenesis. Therefore, it is possible that the luminescent members have been formed (e.g.,ooids) or have been modified (gastropod neomorphism) under reduction conditions in the depositional environments, in subsurface during the burial, or, in the case of Rosario Ledge samples , during the post-burial return to surface conditions. As regards the sudden changes from low to moderate and to strong luminescence, these features should indicate the precipitation of a fluid with chemical fluctuations, which formed the frequent zonations in the block cement of the Rosario Ledge samples. This study suggests that the different intensities and colors of CL should be correlated with the Mn2+ and Fe2+ contents, and stable isotopes of samples to determine the salinity, temperature, pH e Eh conditions during deposition / O objetivo geral deste trabalho foi contribuir para a compreens?o da evolu??o qu?mica dos fluidos percolantes atrav?s das rochas carbon?ticas da Forma??o Janda?ra. As condi??es oxidantes e redutoras nas quais gr?os, matriz e cimento foram formadas foi investigada usando a t?cnica da catodoluminesc?ncia (CL). A ?rea de estudo localiza-se a oeste da Bacia Potiguar (Campo da Fazenda Bel?m) e no Lajedo do Ros?rio (Munic?pio de Felipe Guerra, Estado do Rio Grande do Norte, Brasil). As an?lises das l?minas delgadas das rochas carbon?ticas sob CL revelou que gr?os (aloqu?micos ou n?o) e produtos diagen?ticos (micritiza??o, dolomitiza??o, neomorfismo e cimenta??o) exibiu desde aus?ncia de luminesc?ncia ? v?rias cores de luminesc?ncia (amarela, laranja, vermelha, marrom e azul) numa variedade de intensidades . Como a calcita pura mostrou luminesc?ncia azul escuro, a ocorr?ncia de diferentes cores de luminesc?ncia em cristais de calcita sugere um ou mais defeitos pontuais nos cristais tais como el?trons livres, espa?os livres e impurezas. O tingimento das l?minas delgadas com alizarina e ferrocianeto de pot?ssio revelou aus?ncia de carbonatos ferrosos nos diferentes lit?tipos da Forma??o Janda?ra. Portanto, as diferentes cores e intensidades de CL observada nestas rochas s?o provavelmente causadas pela presen?a de ?ons ativadores tais como Mn2+ e n?o uma combina??o ativador / inibidor. Da mesma forma, a aus?ncia de luminesc?ncia ? muito provavelmente causada pela aus?ncia de ?ons ativadores e n?o devido a uma baixa concentra??o de ?ons inibidores tais como Fe2+. A incorpora??o do Mn2+ nos diferentes constituintes da Forma??o Janda?ra deve ter sido controlada atrav?s do estado redox do meio ambiente deposicional e diagen?tico. Portanto ? poss?vel que os constituintes luminescentes tenham se formados (Ex: o?ides) ou tenham sido modificados (Ex: neomorfismo de gastr?podes) sob condi??es redutoras no meio ambiente deposicional, em subsuperf?cie durante o soterramento, ou, no caso das amostras do Lajedo do Ros?rio, durante o p?s-soterramento, no retorno ?s condi??es superficiais. No que diz respeito ?s mudan?as bruscas de luminesc?ncia baixa para moderada e forte, estas caracter?sticas devem indicar a precipita??o de um fluido com flutua??es qu?micas, nas quais formou freq?entes zona??es no cimento blocoso das amostras do Lajedo do Ros?rio. Este estudo sugere que as diferentes intensidades e cores de CL deve ser correlacionado com o conte?dos de Mn2+ e Fe2+ e is?topos est?veis das amostras para determinar a salinidade, temperatura, pH e Eh durante deposi??o