Caracterização geoquímica e petrográfica dos folhelhos betuminosos da Formação Irati, Bacia do Paraná

Abstract

A Formação Irati tem sido objeto de muitos estudos devido as rochas de granulação fina que apresentam conteúdo de Carbono Orgânico Total (COT) com potencial de geração de hidrocarbonetos (óleo e gás). O presente estudo correlaciona aspectos geológicos, petrográficos e geoquímicos de amostras de folhelho da Formação Irati coletadas em três locais, identificando possíveis variações no COT, ambientes deposicionais, composição da matéria orgânica e maturidade, a fim de determinar o potencial de geração de óleo e gás ao longo da Formação Irati e as variações regionais. As amostras foram coletadas em São Matheus do Sul, Paraná (14-300); Pouso Redondo, Santa Catarina (14-239) e Chico Lomã, Rio Grande do Sul (18- 077). Para avaliar o potencial das amostras para geração de hidrocarbonetos foi realizada a análise de pirólise Rock Eval nas amostras cujos resultados mostram que a amostra 18-077 tem um bom potencial e as amostras 14-300 e 14-239 apresentam excelente potencial para geração de hidrocarbonetos. O Índice de Hidrogênio (IH) e o Índice de Oxigênio (IO) indicam querogênio Tipo I para as amostras 14-300 e 14-239, e Tipo III para amostra 18-077. Pela análise de refletância da vitrinita (Rrandom) observou-se que a matéria orgânica nas amostras originais 14-300 e 14-239 tem baixo grau de evolução térmica (imatura), enquanto a amostra 18-077 está matura. As razões de biomarcadores indicam diferenças na fonte e no ambiente deposicional. A distribuição de biomarcadores na amostra 18- 077 indica contribuição de matéria orgânica terrestre, o que pode estar relacionado a uma paleoambiente deposicional deltaico, enquanto as amostras 14-300 e 14-239 estão relacionadas a ambientes lacustres. Foram realizados experimentos de hidropirólise em diferentes tempos (0, 16 e 72 horas) sob mesma temperatura (350 ºC) para caracterizar o comportamento da matéria orgânica durante a maturação térmica. Os produtos dos experimentos, óleo expelido e betume, apresentaram diferentes concentrações de hidrocarbonetos saturados, aromáticos e compostos polares. A concentração de compostos polares predomina no betume das amostras 14-300 e 14-239, enquanto o óleo gerado apresentou maior concentração de hidrocarbonetos saturados nas amostras 14-300 e 18-077. A análise das razões de biomarcadores também mostrou evolução do grau de maturação com o aumento do tempo dos experimentos.

The Irati Formation has been object of many studies due the fine-grained rocks which have levels of total organic carbon contents (TOC) with potential of generation of hydrocarbons (oil and gas). The present study correlate geological, petrographical and geochemical aspects of Irati shale samples collected at three locations, identifying possible variations in TOC, depositional environments, organic matter composition and maturity, in order to point out levels with potential for oil and gas generation and storage along the Irati interval and its regional variations. The samples were collected at São Matheus do Sul, Paraná (1-SM); Pouso Redondo, Santa Catarina (2-PR); and Chico Lomã, in Rio Grande do Sul (3-CL). To evaluated the potential of samples for hydrocarbon generation Rock Eval analysis was performed on the original samples prior to hydrous pyrolysis showing that sample 3- CL has a good potential and samples 1-SM and 2-PR have excellent potential for hydrocarbon generation. The Hydrogen Index (IH) and Oxygen Index (OI) indicate type I kerogen in the 2-PR and 1-SM samples, and type III for the 3-CL sample. The reflectance of Vitrinite (Rrandom) indicate immaturity in samples 1-SM and 2-PR, while the sample 3-CL is mature. Biomarker ratios indicate differences in source and depositional environments. The biomarker distribution in sample 3-CL points to terrigenous contribution, suggesting a possible deposition in a deltaic environment, whereas biomarker distribution in samples 1-SM and 2-PR suggest a lacustrine environment. Hydrous pyrolysis experiments applying different times (0, 16 and 72h) at same temperature (350ºC) were performed to characterized the behavior of the organic matter during thermal maturation. The products of experiments (expelled oil and bitumen) showed different concentrations of saturated, aromatic and polar compounds. The concentration of heavy compounds predominate in the bitumen of samples 1-SM and 2-PR. The expelled oil showed a higher concentration of saturated compounds in samples 1-SM and 3-CL. The biomarker ratios analysis also showed a positive correlation with the increase in time of experiments.