Indicadores de origem, maturação e potencial gerador da matéria orgânica presente em folhelhos da Formação Irati, Bacia do Paraná

Abstract

A Formação Irati (FI), que integra a sequência deposicional de idade Permiana da Bacia do Paraná, é caracterizada por apresentar folhelhos betuminosos com potencial para geração não convencional de óleo e gás natural devido à presença frequente de intrusões ígneas do Cretáceo. A FI é composta pelos membros Taquaral, que é constituído por siltitos cinzas não betuminosos e folhelhos negros, e Assistência, composto principalmente por folhelhos não betuminosos e betuminosos intercalados com carbonatos. Este trabalho buscou determinar o grau de maturação e a composição das fácies orgânicas presentes nos sedimentos da FI, além de identificar o ambiente deposicional e o potencial de geração na jazida Santa Terezinha, em Osório, Rio Grande do Sul. Foram coletadas 14 amostras do poço CBM-001-ST-RS, e 10 amostras do poço CBM-003-ST-RS. As amostras foram submetidas à análise por pirólise em sistema aberto, refletância da vitrinita, análise de palinofácies, índice de coloração de esporos, além da descrição de testemunhos e lâminas petrográficas referentes aos intervalos coletados. As amostras do poço CBM-001-ST-RS apresentam valores de IH que indicam querogênio do tipo II, II/III, III e IV, enquanto os resultados de IH no poço CBM-003-ST-RS indicam a presença de querogênio do tipo I, II, III e IV. Os poços apresentaram predominância de matéria orgânica amorfa (sem fluorescência) de origem marinha, seguida de concentrações variáveis de fitoclastos, e palinomorfos. Membranas com fluorescência e Botryococcus foram observados nas amostras da base do Membro Assistência, enquanto que Acritarcos foram identificados nas amostras do Membro Taquaral. As duas seções analisadas encontram-se na janela de geração de hidrocarbonetos, exceto as amostras afetadas termicamente. De acordo com os parâmetros de COT, S1 e S2, as amostras do poço CBM-001-ST-RS apresentam um baixo potencial de geração de hidrocarbonetos, com exceção de dois intervalos posicionados na base do Membro Assistência: em 516 m, há um aumento no valor de COT (2,14 wt%), o que indicaria um potencial muito bom para geração de hidrocarbonetos, porém os valores baixos de S1 e S2, além da ocorrência de pirobetume (em decorrência do efeito térmico causado pela intrusão) indicam um baixo potencial nesse intervalo; e no nível de 522 m, os valores de COT, S1 e S2 indicam um potencial gerador razoável a muito bom. No poço CBM-003-ST- RS a seção também apresenta um baixo potencial de geração, com dois intervalos como exceção correlatos aos intervalos geradores do poço CBM-001-ST-RS: em 491 m e 496,1 m com valor de COT indicando um potencial excelente a muito bom, confirmado através dos valores de S1 e S2. Ao integrar os dados geoquímicos com os resultados de petrografia orgânica e perfis geológicos, pode-se concluir que a FI se depositou em ambiente marinho restrito, contínuo lateralmente na região estudada, e que os intervalos promissores em termos de geração de hidrocarbonetos, para ambos os furos, estão associados às intercalações de folhelhos e carbonatos presentes na base do Membro Assistência, caracterizando o intervalo de maior potencial.

The Irati Formation, which is part of the Permian depositional sequence of the Paraná Basin, is characterized by bituminous shales with potential for unconventional hydrocarbons generation due to the presence of Cretaceous igneous intrusions. The Irati Formation consists of the Taquaral member, which is composed by non- bituminous gray siltstones and black shales; and the Assistência member, mainly composed by non-bituminous and bituminous shales interbedded with carbonates. This study aims to determine the degree of maturation and composition of the organic facies present in the sediments of the Irati Formation, as well as to identify the depositional environment and the generation potential in the Santa Terezinha Coalfield area, localized at Osório, Rio Grande do Sul. To provide this, 14 samples were collected from the CBM-001-ST-RS well, and 10 samples from the CBM-003-ST-RS well. The samples were subjected to an open-system pyrolysis, vitrinite reflectance measurement, palynofacies analysis, spore coloration index, in addition to the description of cores samples and petrographic thin sections corresponding to the collected intervals. The samples from CBM-001-ST-RS well showed IH values that indicate type II, II/III, III and IV kerogen, while the IH results in the CBM-003-ST-RS well indicate the presence of Type I, II, III, and IV kerogen. Also was observed the predominance of AOM (non- fluorescent), followed by phytoclasts and palynomorphs. Fluorescent membranes and algae Botryococcus were observed in samples in the base of the Assistência Member, while Acritarchs were identified in the Taquaral Member. The two sections analyzed are in the hydrocarbon generation window, except the thermally affected samples. According to the TOC parameters, S1 and S2, samples from the CBM-001-ST-RS well have a low potential for hydrocarbons generation, with the exception of two intervals: at 516 meters, there's an increase in the TOC value (2.14 wt%), suggesting a very good potential. However, the S1 and S2 values, along with the occurrence of pyrobitumen (due to thermal effects caused by intrusion), indicate a low potential in this range; and at the 522 meters, where the COT, S1 and S2 values indicate a very good generating potential. Similar to the other well, this section also presents a low generation potential, with two intervals as an exception: at 491 meters, there's a TOC value indicating excellent potential, confirmed by the S1 and S2 values; and at the depth of 496.1 meters, where the parameters of TOC, S1, and S2 indicate a very good potential. By integrating geochemical data with organic petrography results, along with geological profiles, it can be concluded that the Irati Formation was deposited in a restricted marine environment, showing lateral continuity in the studied region. The promising intervals in terms of hydrocarbon generation for both wells are associated with the intercalation of shales and carbonates found at the base of the Assistência Member, characterizing the interval with the highest potential.