Controles deposicionais e diagenéticos das propriedades petrofísicas dos reservatórios aptianos/barremianos do Grupo Lagoa Feia no norte da Bacia de Campos

Abstract

Os reservatórios lacustres do Grupo Lagoa Feia, seção rift da Bacia de Campos, margem Leste brasileira, tem mantido há décadas uma expressiva produção a partir de campos localizados em águas rasas. A descoberta de grandes acumulações na seção rift e sag (pré-sal) da Bacia de Santos reativou a exploração por reservatórios análogos na Bacia de Campos e em outras bacias marginais. Um estudo petrográfico e petrofísico sistemático foi executado sobre os reservatórios rift da Formação Coqueiros e sag da Formação Macabu do Norte da Bacia de Campos, com objetivo de caracterizar os principais controles sobre a gênese e evolução daqueles reservatórios não-convencionais e seus sistemas porosos. As principais petrofácies de reservatório reconhecidas foram grainstones e rudstones bioclásticos, arenitos ooidais argilosos e dolomitos na Formação Coqueiros, e crostas coalescentes e não-coalescentes de calcita fascicular, rudstones e grainstones intraclásticos e dolomitos na Formação Macabu. A evolução dos reservatórios bioclásticos foi controlada pelo balanço entre dissolução ou neomorfismo dos bioclastos aragoníticos de bivalves, favorecendo a geração de porosidade móldica pouco conectada, ou a preservação da porosidade interpartícula bem conectada, controlando a permeabilidade dos reservatórios. Os arenitos de oóides de argilas magnesianas sofreram dissolução e substituição por dolomita e sílica, o que gerou sistemas porosos altamente heterogêneos, compostos por poros móldicos, intercristalinos, vugulares e microcristalinos. O crescimento de agregados cristalinos arborescentes nas crostas coalescentes de calcita gerou porosidade de crescimento do arcabouço primária, que foi reduzida principalmente por cimentação dolomítica, ou alargada por dissolução, o que ampliou sua permeabilidade. Crostas nãocoalescentes de calcita mostram forte interação com argilominerais magnesianos, que preenchem interstícios, e/ou estão intercalados com as crostas. Sua porosidade está relacionada com a dissolução das argilas, o que produziu baixa permeabilidade. Rochas intraclásticas comumente mostram matriz argilosa, ou estão compactadas e cimentadas. Onde exibem porosidade interpartícula primária ou dissolução da matriz, podem ter boas porosidades e permeabilidades. A dolomitização heterogênea de ambas as Formações em alguns casos destruiu a porosidade primária ou eodiagenética, ou em outros gerou altos valores de porosidade e permeabilidade nos dolomitos. Relações de substituição e de compactação indicam que muitos dos processos diagenéticos ocorreram durante a eodiagênese, controlados principalmente pela instabilidade da aragonita nos reservatórios bioclásticos da Formação Coqueiros, e dos argilominerais magnesianos na Formação Macabu. Este estudo representa a primeira caracterização petrográfica publicada dos reservatórios carbonáticos não-convencionais do sag, e salienta a importância crucial dos estudos petrográficos sistemáticos para a compreensão e previsão da qualidade de reservatórios complexos.

Lacustrine carbonate reservoirs from the Lagoa Feia Group, rift section of Campos Basin, offshore eastern Brazil, have sustained for decades a significant production from shallow water oil fields. The discovery of giant accumulations in the rift and sag (pre-salt) section of the adjacent Santos Basin has reactivated the exploration for equivalent reservoirs in the Campos Basin and in other marginal basins. A systematic petrographic and petrophysical study was performed on the rift Coqueiros Formation and the sag Macabu Formation carbonates from the Lagoa Feia Group in northern Campos Basin, in order to characterize the main controls on the origin and evolution of those unconventional reservoirs and their pore systems. The main types of reservoir petrofacies recognized were grainstones and bioclastic rudstones, magnesian clay ooidal arenites and dolostones from the Coqueiros Formation; coalescent and non-coalescent crusts of fascicular calcite, intraclastic rudstones and grainstones, and dolostones from the Macabu Formation. The evolution of bioclastic reservoirs was controlled by the balance between dissolution and neomorphism of the aragonitic bivalve bioclasts, favoring the generation of poorly-connected moldic porosity or the preservation of well-connected interparticle porosity, which controlled the permeability of the reservoirs. The magnesian clay (stevensite) ooidal arenites suffered dissolution and replacement by dolomite and silica, what generated highly heterogeneous pore systems, composed by moldic, intercrystalline, vugular and microcrystalline pores. The growth of crystal shrubs in coalescent calcite crusts generated growth-framework primary porosity, which was reduced mostly by dolomite cementation, or enlarged by dissolution, what enhanced their permeability. Non-coalescent calcite crusts usually show strong interaction with syngenetic magnesian clay minerals, which fill interstices and/or are interbedded with the crusts. Their porosity is related to dissolution of the clays, what generated poor permeability. Intraclastic rocks usually display clay matrix, or are compacted and cemented. Where they show interparticle primary porosity or matrix dissolution, they may have good porosities and permeabilities. The heterogeneous dolomitization of both formations, either destroyed the primary or early diagenetic porosity, or generated high porosity and permeability values in the dolostones. Relationships of replacement and compaction indicate that most of the diagenetic processes occurred during eodiagenesis, controlled mostly by the instability of the aragonite in the bioclastic Coqueiros reservoirs, and of the magnesian clay minerals in the Macabu Formation. This study represents the first published petrographic characterization of the unconventional sag carbonate reservoirs, and stresses the crucial importance of systematic petrographic studies for the understanding and prediction of the quality of complex reservoirs.