The distribution of movable fluid and its coupling influencing factors in ultra-low permeability sandstone reservoirs: a case study of Chang 6 member, Wuqi area, Ordos Basin

Imagine a crosta terrestre como uma esponja gigante e antiga feita de rocha. Durante décadas, cientistas têm tentado espremer o óleo desta esponja. Mas nem todas as esponjas são criadas iguais. Algumas são como uma esponja de cozinha com buracos grandes e abertos por onde a água (ou o óleo) flui livremente. Outras são como um tijolo denso ou uma esponja muito apertada, onde os buracos são microscópicos e o fluido está preso, retido por forças minúsculas que agem como uma cola invisível. Este é o mundo dos reservatórios de "permeabilidade ultra-baixa". Nestas rochas apertadas, o óleo não fica apenas parado; é um cabo de guerra entre os poros minúsculos da rocha e o fluido tentando se mover. A grande questão para as empresas de energia é: quanto desse óleo é realmente "movível"? Se o óleo estiver preso em poros pequenos demais ou estreitos demais, ele é inútil. Se estiver em buracos do tamanho certo, pode ser bombeado para abastecer nossos carros e aquecer nossas casas. Compreender o tamanho e a forma desses buracos microscópicos é a chave para desbloquear a energia aprisionada nas profundezas do subsolo.

Este artigo faz um mergulho profundo em uma fatia específica deste mundo subterrâneo: o membro Chang 6 na área de Wuqi, na Bacia de Ordos, na China. Pense nesta área como uma camada de rocha muito específica e muito apertada que contém óleo, mas que é notoriamente difícil de drenar. Os pesquisadores, liderados por Hongli Zhong, queriam descobrir exatamente onde o óleo "movível" se esconde nesses espaços minúsculos e o que faz algumas rochas serem melhores em deixar o óleo fluir do que outras. Eles não apenas adivinharam; eles pegaram amostras reais de rocha, trituraram-nas, observaram-nas sob microscópios poderosos e até usaram uma máquina especial que atua como uma arma de água de alta pressão para ver como os poros estão conectados.

Aqui está o que eles descobriram, e é um pouco como separar um quarto bagunçado em dois montes muito diferentes.

Primeiro, eles descobriram que estas rochas são um pouco de uma mistura. São feitas principalmente de quartzo e feldspato (que são como os blocos de construção principais da areia), com alguns fragmentos de rocha misturados. Mas a verdadeira história está nos buracos. Os pesquisadores descobriram que o óleo não está apenas flutuando em uma grande poça; está preso em uma rede de poros que variam do tamanho de um grão de areia até o tamanho de um vírus. Eles mediram a "saturação de fluido movível" — basicamente, a porcentagem de óleo que pode realmente se mover — através de suas amostras. Os números variaram de 31,38% a 62,67%. Essa é uma diferença enorme! Algumas rochas tinham mais da metade de seu óleo pronto para ir, enquanto outras tinham pouco mais de um terço.

A equipe percebeu que poderia dividir todas as suas amostras de rocha em dois times distintos: Tipo I e Tipo II.

As amostras do Tipo I são as rochas "sortudas". Elas são geralmente encontradas no meio ou no topo de camadas espessas de areia, como a rodovia principal de um antigo rio que depositou a areia. Estas rochas têm um maior conteúdo de feldspato e, crucialmente, mais "poros dissolvidos". Imagine um bloco de queijo suíço onde os buracos foram comidos pelo ácido, tornando-os maiores e mais conectados. Nestas rochas, os buracos são maiores, frequentemente na escala de "microns" (um milionésimo de metro). Como os buracos são maiores e melhor conectados, o óleo pode se mover mais facilmente. Estas amostras tiveram a maior saturação de fluido movível, com média de cerca de 54,86%.

As amostras do Tipo II são as rochas "apertadas". Elas são encontradas em camadas mais finas ou no fundo dos corpos de areia, muitas vezes misturadas com mais lama. Estas rochas têm mais poros minúsculos, de escala nano, e conexões muito estreitas. É como tentar empurrar água através de uma esponja densa versus uma rede de malha. O óleo aqui está preso nos cantos e fendas minúsculos. Estas amostras tiveram uma saturação de fluido movível muito menor, com média de cerca de 41,59%.

Uma das descobertas mais interessantes foi sobre o tamanho dos buracos. Os pesquisadores descobriram que a quantidade de óleo que pode se mover está fortemente ligada à presença de poros de "tamanho micron" (buracos entre 0,3μm e 3μm). Se uma rocha tem uma boa rede desses buracos de tamanho médio, o óleo flui. Se ela possui apenas nano-buracos minúsculos, o óleo permanece preso. Esta é uma diferença fundamental entre estas rochas de "permeabilidade ultra-baixa" e até mesmo rochas de "arenito compacto" ainda mais apertadas. Nas rochas mais apertadas, o óleo é forçado para os menores nano-buracos, tornando muito difícil tirá-lo. Mas nas rochas Chang 6 estudadas aqui, a presença desses buracos de escala micron, ligeiramente maiores, faz uma enorme diferença.

O artigo também analisou como a rocha foi formada e mudou ao longo do tempo. Eles descobriram que as rochas passaram por um processo chamado "compactação", onde o peso da terra acima espremeu os poros, reduzindo o espaço original em 65% a 85%. Em seguida, a "cimentação" (minerais colando os grãos uns aos outros) reduziu o espaço em mais 15% a 35%. Apesar de todo esse esmagamento, as rochas do Tipo I conseguiram manter seus poros maiores abertos, provavelmente porque o feldspato nelas se dissolveu ao longo do tempo, criando novos espaços maiores para o óleo se esconder.

Então, qual é a conclusão? Os pesquisadores sugerem que, para encontrar os "pontos ideais" onde o óleo pode realmente ser bombeado destas rochas apertadas, você precisa procurar pelas rochas com os poros de tamanho micron mais bem desenvolvidos. Não é apenas sobre quanto óleo existe lá; é sobre se o óleo tem uma estrada para viajar. Se a estrada for muito estreita (escala nano), o óleo fica preso. Se a estrada for larga o suficiente (escala micron), o óleo pode se mover. Este estudo mostra que, mesmo em rochas muito apertadas, a diferença entre uma rocha que produz óleo e uma que não produz muitas vezes reside no tamanho dos buracos microscópicos e em quão bem eles estão conectados.