Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-05-06T15:32:03Z No. of bitstreams: 1 2016_LeticiaPereiraMorais.pdf: 19298878 bytes, checksum: fddf2600b46115974c21e30c2a18265b (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2016-05-28T11:37:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_LeticiaPereiraMorais.pdf: 19298878 bytes, checksum: fddf2600b46115974c21e30c2a18265b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-28T11:37:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_LeticiaPereiraMorais.pdf: 19298878 bytes, checksum: fddf2600b46115974c21e30c2a18265b (MD5) / O Fraturamento Hirdáulico é uma técnica de estimulação de poços que recentemente tem sido muito utilizada para extração de gás de folhelho. O gás de folhelho se mostrou uma fonte alternativa de combustível fóssil para alguns países, como os Estados Unidos, minimizarem sua dependência de países exportadores de petróleo. No Fraturamento Hidráulico um fluido é injetado nas formações sob pressão e vazão controladas. O diferencial de pressão gerado pela injeção do fluido inicia uma fratura que se propaga pela rocha, facilitando a extração dos hidrocarbonetos nela presentes. A técnica é utilizada em reservatórios convencionais e não convencionais de hidrocarbonetos. No primeiro a técnica é aplicada com o objetivo de aumentar a produção do poço. Nos reservatórios não convencionais (gás de folhelho) ela é utilizada para possibilitar a extração do gás dessas reservas devido a sua baixíssima permeabilidade. O processo de fraturar a rocha a grandes profundidades dificulta o controle do tipo de fratura criada ou reativada, pois isso irá depender de uma série de fatores. O estudo da técnica é importante para se ter um maior controle durante a execução e evitar possíveis imprevistos e acidentes. Neste trabalho foi estudado o Fraturamento Hidráulico primeiramente utilizando a formulação do modelo PKN e, em seguida, utilizando análise numérica. Com a formulação do modelo PKN foi possível observar o padrão da fratura criada considerando os efeitos da poroelasticidade e o leak off: o comportamento dos parâmetros abertura da fratura (w), comprimento da fratura (L) e pressão (P) variando com o tempo. Para o estudo do fraturamento hidráulico por análise numérica foi necessário implementar em um código de elementos finitos uma formulação capaz de representar descontinuidades em uma malha contínua. Foi escolhido o Método dos Elementos Finitos Estendido (XFEM) que, após implementado, foi validado e se mostrou eficiente quando comparado com soluções analíticas existentes na literatura. Utilizando o código implementado foram realizadas análises de como a permeabilidade do meio e a permeabilidade da fratura influenciam no Fraturamento Hidráulico, sendo observado que mantendo as propriedades mecânicas constantes, as propriedades hidráulicas tem grande influência no processo de Fraturamento Hidráulico. _____________________________________________________________________________ ABSTRACT / Hydraulic Fracturing is a technique of stimulation of wells which recently has been widely used for shale gas extraction. The shale gas has proven to be an alternative source of fossil fuel to some countries, such as the United States, minimizing their dependence on oil exporting countries. In the hydraulic fracturing, a fluid is injected into the formation under controlled pressure and flow. The differential pressure generated by the injection of fluid initiates a fracture that will propagate into the rock, promoting the extraction of hydrocarbons present in it. The technique is used in conventional and unconventional reservoirs of hydrocarbons. In the first case, in conventional reservoirs, the technique is applied in order to increase the production of the well, while in unconventional reservoirs (shale gas) the technique is used to enable the extraction of the gas due to its very low permeability. The process of fracturing the rock at great depths involves the control over the type of fracture created or reactivated, as this will depend on a number of factors. The study of the technique is important for the improvement of the control over the execution and also to avoid possible contingencies and accidents. In this work, the Hydraulic Fracturing was studied using both a PKN model and numerical analysis. With the formulation of the PKN model, it was possible to observe the pattern of fractures created considering the effects of poroelasticity and leak off: the behavior of the fracture opening (w), the length of the fracture L) and the pressure of the fluid (P) varying with time. In order to study the hydraulic fracturing using numerical analysis, it was necessary to implement a formulation capable of representing discontinuities in a continuous mesh on a finite element code. The Extended Finite Element Method (XFEM) was chosen, implemented and validated. Comparisons between existing analytical solutions found in the literature and the XFEM used showed adequate results. Analyses of the implemented code were performed to identify how the permeability of the medium and the permeability of the fracture influence the hydraulic fracturing. It was observed that maintaining all of the mechanical properties constant, the hydraulic properties have a great impact on the hydraulic fracturing process.

SOUZA, Ana Clara Braga de. Mineralogia e geoquímica de folhelhos da Formação Pimenteiras no leste da Bacia do Parnaíba e suas implicações para produção de gás natural não-covencional. 2016. 52 f. Dissertação (Mestrado em Geologia)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2017-05-22T18:24:59Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_acbsouza.pdf: 3656053 bytes, checksum: 028937a7b01e8fc50f0029ed267149ed (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2017-05-22T18:25:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_acbsouza.pdf: 3656053 bytes, checksum: 028937a7b01e8fc50f0029ed267149ed (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-22T18:25:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_acbsouza.pdf: 3656053 bytes, checksum: 028937a7b01e8fc50f0029ed267149ed (MD5) Previous issue date: 2016 / Understanding unconventional reservoirs of shale gas involves defining their geochemical and geophysical properties. So, technical features as mineralogy, organic carbon content, clay mineral ductilityand thermal maturity are geological factors that allow comprehending these atypical systems. However, few studies have investigated the potential of shale gas generation in Brazil. Therefore, this work aims to investigate the Devonian shales of the Pimenteiras Formation, which is regarded as the main hydrocarbon source rock of the Parnaíba Basin, in order to understand the relationship between their geochemical characteristics and unconventional potential for shale gas. The study involved the description and sample collection on 23 outcrops on the Eastern Parnaíba Basin, located in the State of Piaui. Five depositional facies were identified: Fo (shale with ostracods), Fh (sandstone-interbedded shale with hummocky structures), F (micaceous silty-shale), S (dark siltstone with sulfide levels) and Bc (clast-supported breccias with calcrete levels). Clay minerals dominate the compositional mineralogy, followed by quartz. Post-depositional weathering processes are evidenced by the high laterite iron content and presence of kaolinite. The TOC values range from 0.02% to 1.31%. Pyrite crystals occur associated to the highest TOC values’ rocks as response of an anoxic feature, mainly in the S facies. For its turn, the gamma ray values indicate a positive correlation between U and TOC values, mainly for the S facies. The gamma ray data also aid to infer the composition of the clay minerals, which are dominated by smectites and a mixture of clay minerals. In turn, the isotope data from the in situ sampled gases (δ¹³CH4 e δ¹³CO2) indicate a biogenic origin for the gas and, taking the clay mineral composition into account, also suggest a low thermal maturity for the unit in the studied region. Overall, the results indicate a probable technical difficulty for hydraulic fracturing due to low brittleness and low potential producer of the rocks, both caused by low thermal maturity, low values of TOC and low methane content vented. Overall, these characteristics do not favor the methods of extraction and non-conventional gas production. / A compreensão de reservatórios não convencionais de gás de folhelho envolve definir suas propriedades geoquímicas e geofísicas. Assim, características como mineralogia, teor de carbono orgânico, ductibilidade dos argilominerais e maturidade térmica são fatores geológicos que permitem conhecer esses sistemas atípicos. No entanto, poucos estudos têm investigado o potencial de geração de gás de folhelhos no Brasil. A presente dissertação visa, portanto, investigar os folhelhos devonianos da Formação Pimenteiras, que é tida como principal intervalo gerador convencional da Bacia do Parnaíba, a fim de compreender a relação entre suas características geoquímicas e seu potencial para geração de gás não convencional. O estudo envolveu a descrição e coleta de amostras de 23 afloramentos na borda leste da Bacia do Parnaíba, no Estado do Piauí. Cinco fácies deposicionais foram identificadas: Fo (folhelho com ostracodes), Fh (folhelho com intercalações de arenitos finos com hummocky), F (folhelho siltoso micáceo), S (siltito escuro com níveis sulfetados) e Bc (brecha clasto-sustentada com níveis de calcrete). A mineralogia é composta principalmente por argilominerais e secundariamente por quartzo. Os processos intempéricos pós-deposicionais são evidenciados pelos altos teores de ferro laterítico e caulinita. Os valores de COT variam entre 0,02% e 1,31%. Cristais de pirita ocorrem associados às rochas com maiores valores de COT e refletem seu caráter anóxico, especialmente na fácies S. Já os valores de gamaespectrometria apontam para uma correlação positiva dos valores de U com o COT, principalmente para a fácies S. Os dados de raios gama ajudaram ainda a inferir a composição dos argilominerais, que são dominados por esmectitas e mistura de argilominerais. Por sua vez, os dados isotópicos dos gases amostrados in situ (δ¹³CH4 e δ¹³CO2) indicam que a origem do gás é biogênica e que, aliados à composição dos argilominerais, também sugerem uma baixa maturidade termal para a unidade na região estudada. Em conjunto, os resultados indicam uma provável dificuldade técnica para o fraturamento hidráulico por conta da baixa fraturabilidade das rochas e de seu baixo potencial produtor, o que seria resultado de sua baixa maturidade térmica, baixos valores de COT e baixo teor de metano exalado. Em conjunto, essas características não favorecem os métodos de extração e de produção de gás não-convencional.

Esta tese avaliou se o Brasil, sob a perspectiva regulatória, encontra-se preparado para iniciar localmente o desenvolvimento de gás de folhelho, principal fonte de gás não convencional. Para tal, adotou como metodologia uma análise comparativa entre a legislação do setor de gás natural dos EUA e do Brasil, com foco na regulamentação das operações de fraturamento hidráulico, buscando evidenciar e contextualizar os principais fatores de sucesso da experiência estadunidense. Na realização dessas investigações foram utilizados diversos conceitos da Política Ambiental que podem ser empregados na elaboração de normas e condutas voltadas para o gás não convencional. Pautada no resultado dessas análises, que apontou a necessidade de estudos ambientais, sociais e econômicos mais aprofundados, apresentou-se como principal recomendação uma proposta de Avaliação Ambiental Estratégica (AAE). Tal ferramenta pode orientar a decisão do governo em relação à exploração de hidrocarbonetos não convencionais no Brasil, bem como auxiliar o país na obtenção de uma licença social para operar e na criação das condições necessárias para explorar seus possíveis recursos de gás de folhelho de maneira segura e responsável. / This thesis assesses whether Brazil, from the regulatory point of view, is ready to start a local production of shale gas, the main source of unconventional gas. For this purpose, the study conducted a comparative analysis of the primary laws regulating of oil and gas exploration and production activities in the USA and Brazil, focusing on the hydraulic fracturing operations, in order to determine and contextualize the major factors of success for the American shale gas experience. Several approaches of Environmental Policy that can be used in the development of standards and rules for unconventional gas were used. The results indicated the need for additional environmental, social and economic studies. Therefore, a Strategic Environmental Assessment (SEA) proposal was the main recommendation. This tool may guide the government\'s decision about the unconventional resources production in Brazil, help the county to achieve a social license to operate and meet the conditions required to explore its potential shale gas resources.

Esta tese avaliou se o Brasil, sob a perspectiva regulatória, encontra-se preparado para iniciar localmente o desenvolvimento de gás de folhelho, principal fonte de gás não convencional. Para tal, adotou como metodologia uma análise comparativa entre a legislação do setor de gás natural dos EUA e do Brasil, com foco na regulamentação das operações de fraturamento hidráulico, buscando evidenciar e contextualizar os principais fatores de sucesso da experiência estadunidense. Na realização dessas investigações foram utilizados diversos conceitos da Política Ambiental que podem ser empregados na elaboração de normas e condutas voltadas para o gás não convencional. Pautada no resultado dessas análises, que apontou a necessidade de estudos ambientais, sociais e econômicos mais aprofundados, apresentou-se como principal recomendação uma proposta de Avaliação Ambiental Estratégica (AAE). Tal ferramenta pode orientar a decisão do governo em relação à exploração de hidrocarbonetos não convencionais no Brasil, bem como auxiliar o país na obtenção de uma licença social para operar e na criação das condições necessárias para explorar seus possíveis recursos de gás de folhelho de maneira segura e responsável. / This thesis assesses whether Brazil, from the regulatory point of view, is ready to start a local production of shale gas, the main source of unconventional gas. For this purpose, the study conducted a comparative analysis of the primary laws regulating of oil and gas exploration and production activities in the USA and Brazil, focusing on the hydraulic fracturing operations, in order to determine and contextualize the major factors of success for the American shale gas experience. Several approaches of Environmental Policy that can be used in the development of standards and rules for unconventional gas were used. The results indicated the need for additional environmental, social and economic studies. Therefore, a Strategic Environmental Assessment (SEA) proposal was the main recommendation. This tool may guide the government\'s decision about the unconventional resources production in Brazil, help the county to achieve a social license to operate and meet the conditions required to explore its potential shale gas resources.

não-convencionais de metano biogênico em folhelhos podem representar importante recurso energético e contribuir significativamente para emissões de gases do efeito estufa. Com o intuito de avançar na compreensão dos controles na geração de metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2) em folhelhos ricos em matéria orgânica, o presente estudo avaliou o potencial de geração e a estrutura de poros de folhelhos das bacias sedimentares do Paraná e Taubaté, localizadas na região sudeste do Brasil. As formações Ponta Grossa (Devoniano, Bacia do Paraná), Irati (Permiano, Bacia do Paraná) e Tremembé (Paleógeno, Bacia de Taubaté) foram analisadas de modo a obter-se taxas de produção biogênica de CH4 e CO2 sob diferentes condições. Para tanto, foram efetuadas incubações de 24 amostras de folhelho em laboratório, sob meios seco, aquoso e com adição de ácido ácetico, durante períodos de até 1 ano. Também foram realizadas análises para a determinação do teor de carbono orgânico e testes de adsorção para caracterização de poros e superfície específica das amostras de folhelho com o intuito de compreender o papel destas variantes na geração de gases biogênicos. As taxas de produção de gás biogênico em amostras incubadas a seco atingiram valores de até 3,17 ml/t.d (CH4) e 2,45x10³ ml/t.d (CO2) durante os primeiros 30 dias. Amostras incubadas com adição de água demonstraram aumento de 54% na produção de CH4 e 151% na produção de CO2. A adição de ácido acético no sistema foi responsável pelo reínicio ou aumento da produção de CH4 e CO2 na maioria dos casos avaliados. A Formação Irati apresentou o maior potencial para produção de metano biogênico entre as unidades estratigráficas estudadas, fator que pode estar ligado à biodegradação de petróleo pesado presente nos poros. O volume total de poros e a superfície específica de amostras aparenta não afetar a produção biogênica. Entretanto, a umidade e disponibilidade de substrato exercem controle predominante no potencial de geração de CH4 e CO2 biogênicos em folhelhos ricos em matéria orgânica. / Unconventional biogenic shale gas systems may represent an important energy resource and significantly contribute to geological greenhouse gases emissions. In order to better understand the controls on biogenic methane (CH4) and carbon dioxide (CO2) generation in organic-rich shales, the present study evaluated the generation potential and the pore structure of shales from Taubaté and Paraná basins, located in southeastern Brazil. The Ponta Grossa (Devonian, Paraná basin), Irati (Permian, Paraná basin) and Tremembé Formations were analyzed in order to quantify production rates of biogenic CH4 and CO2 under distinct experimental conditions. Twenty four shale samples were used for batch incubations under dry, wet and acetic acid solution conditions during time periods reaching up to 1 year. The organic carbon content and nitrogen adsorption analysis for determining specific surface area and porosity were also performed to evaluate their role on biogenic gas generation.The biogenic gas production rates in samples under dry conditions reached up to 3.17 ml/t.d (CH4) and 2.45x10³ ml/t.d (CO2) during the first 30 days of incubation. Samples under wet conditions demonstrated production rates 54% higher for CH4 and 151% higher for CO2 in comparison with dry tests. Acetic acid addition restarted or increased CH4 and CO2 production in most cases. The Irati Formation showed the highest potential for biogenic methane production, which could be linked to the biodegradation of heavy liquid hydrocarbons occurring in this unit. Total pore volume and specific surface does not appear to significantly affect the biogenic production of CH4 and CO2. However, water content and substrate availability would exert predominant control over the biogenic gas generation within organic rich shales.

Os folhelhos pretos devonianos da Formação Barreirinha caracterizamse pela alta radioatividade na porção basal, grande extensão areal, espessura e profundidade de soterramento variável que vão de exposição na superfície até mais de 3000 m. Eles são as principais rochas geradoras do sistema petrolífero convencional da Bacia do Amazonas, e recentemente foram consideradas como promissores plays de gás não convencional. Folhelhos são geralmente caracterizados por uma matriz fechada, que faz com que sejam relativamente impermeáveis em relação ao fluxo de gás, a menos que ocorram fraturas, e dependendo das suas características geológicas e geoquímicas podem funcionar com um Sistema Petrolífero autossuficiente, atuando tanto como rocha fonte, quanto como reservatório de gás (reservatório Shale Gas). Assim, o gás natural termogênico ou biogênico gerado pode ser armazenado em folhelhos ricos em matéria orgânica na forma livre, adsorvida, ou em estado dissolvido. Em contraste com os sistemas petrolíferos convencionais, reservatórios Shale Gas, possuem mecanismos de aprisionamento e armazenamento únicos, sendo necessária a utilização de técnicas de avaliações específicas. No entanto, folhelhos prolíficos geralmente podem ser reconhecidos a partir de alguns parâmetros básicos: arquitetura geológica e sedimentar, propriedades geoquímicas e petrofísicas e composição mineralógica. Tendo em vista a carência de pesquisas de caráter descritivo, com cunho exploratório dos folhelhos geradores da Formação Barreirinha, esta dissertação tem como objetivo introduzir uma metodologia de identificação de intervalos de folhelho gerador com potencial para reservatório Shale Gas. Começando com uma investigação regional sobre o contexto geológico e sedimentar, seguido de uma avaliação abrangente enfocando as características geoquímicas, petrofísicas e litofácies dos folhelhos a partir da integração de parâmetros obtidos de perfis geofísicos de poço, análises geoquímicas e aplicação dos conceitos de Estratigrafia de Sequencia. / The Devonian black shale of Barreirinha formation is characterized by high radioactivity in the basal portion, large areal extension, thickness and depth of burial variable which ranges from exposure to surface to depth greater than 3000 m. This formation contains the main source rocks of conventional petroleum system of the Amazonas Basin, and recently were considered promising unconventional gas plays. Shales are generally characterized by a closed die, which makes them relatively impervious for gas flow unless fracturing occur, and depending on their geological and geochemical characteristics they might behave as a selfcontained Petroleum System, acting as both source rock and as a gas reservoir (Shale gas reservoir). Thus, the thermogenic or biogenic gas generated can be stored in shale rich in organic matter in free form, adsorbed or dissolved state. In contrast to conventional petroleum systems, Shale Gas reservoirs, have trapping mechanisms and unique storage, requiring the use of specific assessment techniques. However, prolific shale can usually be recognized based on some basic parameters: geological and sedimentary architecture, geochemical and petrophysical properties and mineralogical composition. Given the lack of descriptive research, about the exploration potential of the Barreirinha formations shale, this dissertation aims to introduce a methodology of identification of intervals that could be potential shale gas reservoirs. Starting with a regional research about the geological and sedimentary context, followed by a comprehensive review focusing on the geochemical characteristics, petrophysical and lithofacies based on the integration of the parameters obtained by well log, geochemical analysis and application of Sequence Stratigraphy concepts.

Os folhelhos pretos devonianos da Formação Barreirinha caracterizamse pela alta radioatividade na porção basal, grande extensão areal, espessura e profundidade de soterramento variável que vão de exposição na superfície até mais de 3000 m. Eles são as principais rochas geradoras do sistema petrolífero convencional da Bacia do Amazonas, e recentemente foram consideradas como promissores plays de gás não convencional. Folhelhos são geralmente caracterizados por uma matriz fechada, que faz com que sejam relativamente impermeáveis em relação ao fluxo de gás, a menos que ocorram fraturas, e dependendo das suas características geológicas e geoquímicas podem funcionar com um Sistema Petrolífero autossuficiente, atuando tanto como rocha fonte, quanto como reservatório de gás (reservatório Shale Gas). Assim, o gás natural termogênico ou biogênico gerado pode ser armazenado em folhelhos ricos em matéria orgânica na forma livre, adsorvida, ou em estado dissolvido. Em contraste com os sistemas petrolíferos convencionais, reservatórios Shale Gas, possuem mecanismos de aprisionamento e armazenamento únicos, sendo necessária a utilização de técnicas de avaliações específicas. No entanto, folhelhos prolíficos geralmente podem ser reconhecidos a partir de alguns parâmetros básicos: arquitetura geológica e sedimentar, propriedades geoquímicas e petrofísicas e composição mineralógica. Tendo em vista a carência de pesquisas de caráter descritivo, com cunho exploratório dos folhelhos geradores da Formação Barreirinha, esta dissertação tem como objetivo introduzir uma metodologia de identificação de intervalos de folhelho gerador com potencial para reservatório Shale Gas. Começando com uma investigação regional sobre o contexto geológico e sedimentar, seguido de uma avaliação abrangente enfocando as características geoquímicas, petrofísicas e litofácies dos folhelhos a partir da integração de parâmetros obtidos de perfis geofísicos de poço, análises geoquímicas e aplicação dos conceitos de Estratigrafia de Sequencia. / The Devonian black shale of Barreirinha formation is characterized by high radioactivity in the basal portion, large areal extension, thickness and depth of burial variable which ranges from exposure to surface to depth greater than 3000 m. This formation contains the main source rocks of conventional petroleum system of the Amazonas Basin, and recently were considered promising unconventional gas plays. Shales are generally characterized by a closed die, which makes them relatively impervious for gas flow unless fracturing occur, and depending on their geological and geochemical characteristics they might behave as a selfcontained Petroleum System, acting as both source rock and as a gas reservoir (Shale gas reservoir). Thus, the thermogenic or biogenic gas generated can be stored in shale rich in organic matter in free form, adsorbed or dissolved state. In contrast to conventional petroleum systems, Shale Gas reservoirs, have trapping mechanisms and unique storage, requiring the use of specific assessment techniques. However, prolific shale can usually be recognized based on some basic parameters: geological and sedimentary architecture, geochemical and petrophysical properties and mineralogical composition. Given the lack of descriptive research, about the exploration potential of the Barreirinha formations shale, this dissertation aims to introduce a methodology of identification of intervals that could be potential shale gas reservoirs. Starting with a regional research about the geological and sedimentary context, followed by a comprehensive review focusing on the geochemical characteristics, petrophysical and lithofacies based on the integration of the parameters obtained by well log, geochemical analysis and application of Sequence Stratigraphy concepts.

não-convencionais de metano biogênico em folhelhos podem representar importante recurso energético e contribuir significativamente para emissões de gases do efeito estufa. Com o intuito de avançar na compreensão dos controles na geração de metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2) em folhelhos ricos em matéria orgânica, o presente estudo avaliou o potencial de geração e a estrutura de poros de folhelhos das bacias sedimentares do Paraná e Taubaté, localizadas na região sudeste do Brasil. As formações Ponta Grossa (Devoniano, Bacia do Paraná), Irati (Permiano, Bacia do Paraná) e Tremembé (Paleógeno, Bacia de Taubaté) foram analisadas de modo a obter-se taxas de produção biogênica de CH4 e CO2 sob diferentes condições. Para tanto, foram efetuadas incubações de 24 amostras de folhelho em laboratório, sob meios seco, aquoso e com adição de ácido ácetico, durante períodos de até 1 ano. Também foram realizadas análises para a determinação do teor de carbono orgânico e testes de adsorção para caracterização de poros e superfície específica das amostras de folhelho com o intuito de compreender o papel destas variantes na geração de gases biogênicos. As taxas de produção de gás biogênico em amostras incubadas a seco atingiram valores de até 3,17 ml/t.d (CH4) e 2,45x10³ ml/t.d (CO2) durante os primeiros 30 dias. Amostras incubadas com adição de água demonstraram aumento de 54% na produção de CH4 e 151% na produção de CO2. A adição de ácido acético no sistema foi responsável pelo reínicio ou aumento da produção de CH4 e CO2 na maioria dos casos avaliados. A Formação Irati apresentou o maior potencial para produção de metano biogênico entre as unidades estratigráficas estudadas, fator que pode estar ligado à biodegradação de petróleo pesado presente nos poros. O volume total de poros e a superfície específica de amostras aparenta não afetar a produção biogênica. Entretanto, a umidade e disponibilidade de substrato exercem controle predominante no potencial de geração de CH4 e CO2 biogênicos em folhelhos ricos em matéria orgânica. / Unconventional biogenic shale gas systems may represent an important energy resource and significantly contribute to geological greenhouse gases emissions. In order to better understand the controls on biogenic methane (CH4) and carbon dioxide (CO2) generation in organic-rich shales, the present study evaluated the generation potential and the pore structure of shales from Taubaté and Paraná basins, located in southeastern Brazil. The Ponta Grossa (Devonian, Paraná basin), Irati (Permian, Paraná basin) and Tremembé Formations were analyzed in order to quantify production rates of biogenic CH4 and CO2 under distinct experimental conditions. Twenty four shale samples were used for batch incubations under dry, wet and acetic acid solution conditions during time periods reaching up to 1 year. The organic carbon content and nitrogen adsorption analysis for determining specific surface area and porosity were also performed to evaluate their role on biogenic gas generation.The biogenic gas production rates in samples under dry conditions reached up to 3.17 ml/t.d (CH4) and 2.45x10³ ml/t.d (CO2) during the first 30 days of incubation. Samples under wet conditions demonstrated production rates 54% higher for CH4 and 151% higher for CO2 in comparison with dry tests. Acetic acid addition restarted or increased CH4 and CO2 production in most cases. The Irati Formation showed the highest potential for biogenic methane production, which could be linked to the biodegradation of heavy liquid hydrocarbons occurring in this unit. Total pore volume and specific surface does not appear to significantly affect the biogenic production of CH4 and CO2. However, water content and substrate availability would exert predominant control over the biogenic gas generation within organic rich shales.

Submitted by Stephanie Blattler (stblattler@gmail.com) on 2018-03-12T18:45:47Z No. of bitstreams: 1 Mestrado FGV - Dissertação - Stephanie Blattler - Versão Final - 12.03.2018.pdf: 772793 bytes, checksum: 107759c95799b83798ef3e00303c13aa (MD5) / Approved for entry into archive by Diego Andrade (diego.andrade@fgv.br) on 2018-03-13T16:57:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Mestrado FGV - Dissertação - Stephanie Blattler - Versão Final - 12.03.2018.pdf: 772793 bytes, checksum: 107759c95799b83798ef3e00303c13aa (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-16T16:55:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mestrado FGV - Dissertação - Stephanie Blattler - Versão Final - 12.03.2018.pdf: 772793 bytes, checksum: 107759c95799b83798ef3e00303c13aa (MD5) Previous issue date: 2018-02-06 / In Brazil, the debate regarding the exploration and production of shale gas became relevant with the 12th Bid Round promoted by the National Oil, Natural Gas and Biofuels Agency (ANP), which offered areas with great potential of such unconventional hydrocarbon. The country is listed as the tenth with greater shale gas potential in the world. However, due to the international controversy involving this energy source, mainly by virtue of its potential environmental impacts and damages, the matter was brought to the courts and is subject to legislative initiatives, so that the production of such hydrocarbon in Brazil has not started yet. Therefore, the present essay aims to clarify how the exploration and production of shale gas takes place and what would be its potential harmful effects to the environment, demonstrating that there are diverging scientific opinions over the most relevant of such effects. The description of the existing regulatory instruments in Brazil, such as ANP Resolution No. 21/2014, is also provided herein, as well as the description of the current legal proceedings and bills over the matter. Following, this essay also describes how the shale gas matter was solved in four states/countries, as to verify if there are any valuable lessons for Brazil. Based on the scientific uncertainty over the potential environmental damages and impacts, the precautionary rule is herein analyzed, aiming to understand how precaution may be applied to shale gas and to other cases under similar scientific uncertainty. Initially, the doctrine of absolute precaution is presented, followed by the main critics to precaution. Finally, the main conclusion is that the path of interpretation for the shale gas case and for other cases with similar scientific uncertainty is the use of the precautionary rule modulated by proportionality, so that its application does not reflect an immediate prohibition, but the management of uncertainties through regulation. / No Brasil, a discussão a respeito da exploração e produção de gás de folhelho, conhecido de forma equivocada como “gás de xisto”, ganhou expressividade com a 12ª Rodada de Licitações promovida pela Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), que licitou áreas com grande potencial exploratório para esse hidrocarboneto não convencional. O país apresenta o décimo maior potencial de gás de folhelho do mundo, porém, em razão da polêmica internacional que envolve essa fonte energética, principalmente em função de seus potenciais impactos e danos ambientais, a questão permanece judicializada e objeto de iniciativas legislativas, de forma que a produção desse hidrocarboneto no Brasil ainda não foi iniciada. Nesse âmbito, o presente trabalho visa esclarecer como se dá a exploração e produção do gás de folhelho e quais seriam seus potenciais efeitos nocivos ao meio ambiente, demonstrando a divergência existente na comunidade científica sobre os mais relevantes desses potenciais efeitos. O trabalho também traz a descrição dos instrumentos regulatórios já existentes sobre o gás de folhelho no Brasil, como a Resolução ANP nº 21/2014, bem como dos processos judiciais e projetos de leis existentes sobre a questão. Em seguida, o presente trabalho também descreve como a questão do shale gas foi decidida em quatro estados/países, para verificar se podem ser extraídas lições para o Brasil. Com base na incerteza científica constatada sobre os potenciais danos e impactos ambientais, o postulado da precaução é aqui analisado, visando compreender como ele pode ser aplicado ao caso do gás de folhelho e a outros casos de incerteza científica análoga. Inicialmente, é apresentada a doutrina da precaução absoluta, para posteriormente introduzir as principais críticas ao postulado. Por fim, conclui-se que o caminho para a interpretação do caso do gás de folhelho e de outros casos em que recai incerteza científica análoga é a utilização do postulado da precaução modulado pela proporcionalidade, de modo que sua aplicação não reflita uma proibição imediata, mas sim o gerenciamento das incertezas envolvidas por meio da regulação.