Aplicação de técnicas de microtomografia e petrografia na caracterização da porosidade de minerais de rochas carbonáticas sintéticas antes e após processos de acidificação

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 17026 (2022) Citar este artigo

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O objetivo deste trabalho é caracterizar fisicamente e analisar rochas carbonáticas sintéticas através de técnicas de microtomografia e petrografia, focando em uma análise comparativa antes e depois da degradação com um fluido reativo. Para este estudo foram realizadas análises de caracterização física com microtomografia computadorizada e petrografia das amostras antes e após o procedimento de acidificação. A análise petrográfica verificou aumento nas porosidades intergranulares e intragranulares após a dissolução. A análise microtomográfica quantificou o aumento máximo da porosidade, de 11,8 a 41,3% na análise bidimensional e de 31,6 a 52% na análise tridimensional das estruturas porosas. Além disso, os poros foram quantificados de acordo com sua área, e foram obtidos dados sobre a orientação dos poros, fornecendo informações sobre os caminhos preferenciais do fluxo de fluido. Observou-se também que a técnica de microtomografia foi uma ferramenta eficaz para caracterizar fraturas nas amostras antes e após a dissolução. Tais análises são cruciais para a extração e injeção de fluidos em grandes profundidades devido aos riscos mecânicos e físicos decorrentes da dissolução dos minerais, bem como às mudanças de pressão, temperatura e saturação, que afetam o estado de tensão da rocha reservatório. .

Recursos energéticos como água, gás e petróleo preenchem os espaços vazios contidos nas rochas. O conhecimento das características relacionadas aos poros é essencial na investigação de reservatórios. A porosidade das rochas é um importante tópico de estudo devido a diversas implicações genéticas. Como as técnicas experimentais de análise de porosidade permitem uma aproximação quantitativa, mas não produzem uma visualização do arcabouço poroso, a análise petrofísica tem motivado a busca por novas técnicas analíticas para o estudo de poros. A análise petrográfica por microscopia óptica permite a visualização e quantificação de poros intergranulares; porém, fica restrito ao espaço bidimensional (2D), sendo a quantificação menos representativa. Dados quantitativos relacionados à porosidade e distribuição do tamanho dos poros nas rochas são determinados diretamente na lâmina petrográfica e indiretamente por meio de injeções de gás ou mercúrio em picnômetros1,2,3.

Outra técnica para visualização detalhada de microestruturas rochosas é a microtomografia. A microtomografia computadorizada de raios X (μCT) foi desenvolvida com base no procedimento tradicional de tomografia, mas com foco na análise de pequenas amostras. É um método de análise não destrutivo que consiste na obtenção de diversos cortes micrográficos e na construção tridimensional interna (3D) das amostras, possibilitando assim a determinação da área e do volume. Esta técnica foi desenvolvida para facilitar a análise em amostras de solos e rochas não perturbados, principalmente avaliando a distribuição de poros e minerais. Além disso, demonstra a configuração espacial e a natureza das amostras e como elas podem influenciar o comportamento do solo e das rochas, bem como os processos de transporte de fluidos.

Por meio da microtomografia, podem ser obtidos dados qualitativos e quantitativos em 3D relacionados à forma, tamanho, distribuição, volume, área e distribuição espacial dos minerais, bem como poros e fraturas em microescala4,5,6,7,8,9 . A porosidade espacial e a distribuição mineral dos materiais geológicos influenciam significativamente os processos de transporte de fluidos. Esses processos são cruciais em projetos focados na extração e injeção de fluidos em grandes profundidades, devido ao aumento dos riscos mecânicos e físicos decorrentes da dissolução mineral e alterações de pressão, temperatura e saturação10. Esses fenômenos podem danificar a rocha e, consequentemente, impedir a exploração sustentável dos recursos naturais11,12,13,14,15.