BR102013031340A2

BR102013031340A2 - Processo de exploração de uma bacia sedimentar utilizando uma simulação estratigráfica acoplada a um modelo de produção e de degradação de matéria orgânica

Info

Publication number: BR102013031340A2
Application number: BR102013031340-8A
Authority: BR
Inventors: Didier Granjeon; Benoit Chauveau
Original assignee: IFP Energies Nouvelles
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2013-12-05
Publication date: 2014-09-02
Also published as: FR2999299A1; AU2013270457B2; AU2013270457A1; EP2743738B1; US20140163883A1; EP2743738A1; US9971061B2; FR2999299B1

Abstract

RESUMO Patente de Invenção: "PROCESSO DE EXPLORAÇÃO DE UMA BACIA SEDIMENTAR UTILIZANDO UMA SIMULAÇÃO ESTRATIGRÁFICA ACOPLADA A UM MODELO DE PRODUÇÃO E DE DEGRADAÇÃO DE MATÉRIA ORGÂNICA". A presente invenção tem por objeto um processo de exploração de uma bacia sedimentar, em que se determina a distribuição e a qualidade da matéria orgânica na bacia sedimentar com o auxílio de uma modelização estratigráfica que representa a evolução da bacia sedimentar. O processo se baseia no acoplamento de um modelo estratigráfico e de um modelo de produção, de transporte e de degradação da matéria orgânica. Explora-se, então a bacia sedimentar, em função da distribuição e da qualidade da matéria orgânica. 24

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO DE EXPLORAÇÃO DE UMA BACIA SEDIMENTAR UTILIZANDO UMA SIMULAÇÃO ESTRATIGRÁFICA ACOPLADA A UM MODELO DE PRODUÇÃO E DE DEGRADAÇÃO DE MATÉRIA ORGÂNICA".

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se ao domínio da indústria petrolífera, e notadamente à exploração petrolífera para o estudo da bacia sedimentar.

As grandes tendências atuais em exploração petrolífera são:

- de se orientarem para zonas cada vez mais complexas (pied

monts das cadeias de montanhas, zonas marinhas ultraprofundas...).

- de otimizar a recuperação das jazidas já descobertas; e

- pesquisar novos recursos (gás e óleo de xistos...).

A fim de responder a esses três objetivos, é importante caracte15 rizar ao máximo a distribuição dos sedimentos no meio de uma bacia sedimentar, e em particular, a distribuição e a qualidade da matéria orgânica no meio desses sedimentos, controladas pelos processos de depósito, de degradação e/ou de preservação dessa matéria orgânica. Uma boa caracterização das camadas sedimentares ricas em matéria orgânica passa assim 20 por uma boa compreensão da estratigrafia da bacia, isto é, a geometria das camadas sedimentares, da repartição dos sedimentos finos e grosseiros no meio dessas camadas, e do impacto que terá a dinâmica desse enchimento sobre a distribuição final e a qualidade da matéria orgânica.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO A modelização estratigráfica tem por objetivo simular a evolução

de uma bacia sedimentar no decorrer dos tempos geológicos, a fim de quantificar a geometria das camadas sedimentares, a granulometria dos sedimentos, a profundidade da água no momento do depósito... Os trabalhos pioneiros de Harbaugh e Bonham-Carter (1970) traçaram os contornos dessa mo30 delização numérica orientada do processo. A partir disso, vários modelos estratigráficos 3D foram desenvolvidos: por exemplo, SEDSIM™ (CSIRO, Austrália), e DIONISOS™ (IFP Energias novas, França). O domínio de aplicação (escalas de tempo e de espaço) pode ser diferente de um modelo ao outro. Assim, só DIONISOS permite modelizar todos os tipos de ambiente de depósito sobre escalas de vários milhões de anos. A figura 1 representa as etapas iterativas de uma simulação estratigráfica, tais como descritas no pe5 dido de patente FR 2 849 211 (US 7,043,367). Esses diferentes modelos se baseiam, todavia, na mesma metodologia e consideram geralmente três grandes processos, representados na figura 1:

- a criação (ou a supressão), de espaço disponível à sedimentação pelos movimentos tectônicos, eustáticos e flexurais;

-o fornecimento em sedimento na bacia, seja pelas fronteiras,

seja por intermédio de uma produção ou de uma precipitação in situ; e

- o transporte desses sedimentos no espaço disponível criado, esses transportes podem ser o transporte permanente dos sedimentos, o transporte episódico dos sedimentos e/ou o transporte catastrófico desses

sedimentos.

Uma nova estratigrafia é, em seguida, determinada com o auxílio do princípio de conservação da massa.

Esses modelos estratigráficos são instrumentos utilizados para melhor compreender a arquitetura sedimentar de uma bacia. Para a indústria 20 petrolífera, trata-se in fine de melhor comprimir as zonas de depósito preferenciais da matéria orgânica ou os alçapões estruturais, nos quais seriam estocados petróleo e/ou gás. Todavia, nenhum desses modelos estratigráficos dispõem de um módulo, considerando-se a produção, o transporte e a degradação da matéria orgânica, com a finalidade de estimar a distribuição 25 da matéria orgânica, quando do enchimento da bacia sedimentar.

No início dos anos 90, instrumentos de predicção do teor em matéria orgânica nos sedimentos foram desenvolvidos (por exemplo, Carbolog, Carpentier et al, 1991), mas as estimativas foram feitas apenas no nível dos poços, baseando unicamente sobre diagrafias. Esses métodos são as30 sim inaplicáveis na escala de uma bacia sedimentar, e não consideram a dinâmica real da bacia (notadamente, o transporte da matéria orgânica), mas unicamente seu estado final visto pelas diagrafias. A necessidade de considerar a cinemática de enchimento de uma bacia para melhor avaliação da distribuição da matéria orgânica foi colocada antes por numerosos trabalhos. Carpentier et al (1993) propuseram um modelo de enchimento (SIMSALT) da bacia de Mullhouse, associando 5 depósitos de evaporitas com uma sedimentação de matéria orgânica, mas esse modelo só considera a produção de matéria orgânica e a precipitação de evaporita, negligenciando os processos de transporte e de degradação.

Além disso, modelos independentes de produção e de degradação da matéria orgânica foram desenvolvidos. Por exemplo, o modelo Of10 Mod™ (SINTEF, Noruega) permite predizer a distribuição e a qualidade da matéria orgânica em seqüências estratigráficas. Esse modelo é, notadamente, descrito no documento: Mann, U. and Zwelgel, J. (2008). Modelling source rock distribution and quality variations: The OF-Mod approach. In: Analogue and Numerical Forward Modelling of Sedimentary Systems; from 15 Understanding to Prediction (P.L. de Boer, G. Postma, C.J. van der Zwan, P.M. Burgess and P. Kukla, eds.). Special Publication 40 of the International Assoeiation of Sedimentologists, pp. 239-274. Esse modelo é utilizado pela indústria petrolífera para estimar a distribuição da matéria orgânica nas bacias sedimentares. Necessita de um modelo numérico 3D da bacia sedimentar 20 estudada, fornecido por um modelo estratigráfico ou um geomodelador, e quantifica o teor em carbono orgânico nos sedimentos, simulando a produção e a degradação da matéria orgânica no domínio marinho. Esse modelo é negligente, todavia, com os processos de transporte e as interações entre produção, transporte e degradação: com efeito, com esse modelo, conside25 ra-se que a matéria orgânica marinha se dispõe na vertical de sua zona de produção (isto é, sem transporte), e que a matéria orgânica terrestre é "colada" nos sedimentos elásticos terrígenos, cuja distribuição deve ser fornecida na entrada do modelo Of-Mod™.

A invenção tem por objeto um processo de exploração de uma bacia sedimentar, no qual se determina a distribuição e a qualidade da matéria orgânica na bacia sedimentar com o auxílio de uma modelização estratigráfica, que representa a evolução da bacia sedimentar. O processo se baseia no acoplamento de um modelo estratigráfico e de um modelo de produção, transporte e degradação da matéria orgânica. A invenção permite uma caracterização da geometria e da natureza das camadas sedimentares ricas em matéria orgânica (rochas mães, xisto com gás e com óleo; ...) compondo 5 uma bacia sedimentar, em particular, para a exploração petrolífera, quando do estudo de zonas fronteiras, da avaliação de novos campos, da caracterização do potencial petrolífero e da pesquisa de novas fontes (gases de xistos...)...

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A invenção refere-se a um processo de exploração de uma bacia

sedimentar, em que se constrói uma imagem quantificadora de um potencial em hidrocarbonetos da dita bacia sedimentar. Para esse processo, realizamse as seguintes etapas:

a) se decompõe a dita bacia sedimentar em camadas geológicas, cada camada geológica correspondendo a um depósito de sedimentos

por uma duração determinada,

b) se determina a composição das ditas camadas geológicas por meio de um acoplamento entre uma simulação estratigráfica com um modelo de produção e de degradação de matéria orgânica,

c) se quantifica o potencial em hidrocarbonetos das ditas cama

das geológicas da dita bacia sedimentar a partir da dita composição, e

d) se explora a dita bacia sedimentar em função dessa quantificação.

De acordo com a invenção, determina-se a dita composição dessas camadas geológicas utilizando uma simulação estratigráfica iterativa, do passado até um tempo mais recente, no meio de cada camada geológica, por meio de um modelo estratigráfico e de um modelo de produção e de degradação da matéria orgânica, utilizando as seguintes etapas:

i) determinar a produção da dita matéria orgânica no meio da dita camada geológica utilizando o dito modelo de produção e de degradação

de matéria orgânica,

ii) modelizar o transporte dos sedimentos e da dita matéria orgânica produzida utilizando o dito modelo estratigráfico,

iii) determinar a degradação da dita matéria orgânica, durante o dito transporte utilizando o dito modelo de produção e de degradação da matéria orgânica,

iv) determinar a estratigrafia da dita bacia, considerando-se a

conservação das massas por meio do dito transporte dos sedimentos e da degradação da matéria orgânica, e

v) determinar a degradação da matéria orgânica no meio da dita estratigrafia utilizando o dito modelo de produção e de degradação de matéria orgânica.

Vantajosamente, essa simulação estratigráfica, os sedimentos e essa matéria orgânica são descritos com o auxílio de um número finito de classes de sedimentos e de matéria orgânica.

De acordo com um modo de realização da invenção, se quantifica esse potencial em hidrocarbonetos determinando um teor em carbono orgânico (TOC) contido em cada camada geológica e/ou determinando índices de hidrogênio (IH) e/ou de oxigênio (IO) e/ou determinando a mineralogia dos sedimentos no meio de cada camada geológica.

De maneira vantajosa, se determina a produção dessa matéria orgânica, considerando-se uma estimativa da distribuição dos nutrientes por esse modelo estratigráfico.

De preferência, se determina a produção de matéria orgânica em pelo menos um domínio marinho ou Iacustre a partir de uma equação do tipo

PP f.*'!™ pp .JL i

* '* m ~ ^ ^

^ se ~ "" ~e’ caso contrário ' 'w^com " '¥ o

fluxo de sedimento de classe k que chega sobre um fundo marinho, z a profundidade desse fundo marinho ou lacustre, z0, a profundidade da zona fótica do meio aquático, nk, uma constante específica à classe k de sedimento or

PP ~ q Ç*1'1·*

gânico e PP0, a taxa de produção primária definida por k

com Qnutrienteo fornecimento em nutriente e a-i^e bi.k das constantes específicas à classe de sedimentos k. Além disso, pode-se determinar a produção de matéria orgânica

i'\sv 1 ,,, yvr*

Jr.K \z í — íTa

■>·* :

nas turfas, a partir de uma equação do tipo: J se

w PP1. [z I xs PPs.. pp

z > ;í?t, caso contrário * " com i ^ , o fluxo de sedimento de

classe k chegando sobre o fundo da turfa, z é a profundida da turfa, z0a profundidade da zona fótica do meio aquático, nk, uma constante específica ao

pp

sedimento orgânico de classe k e 55 , a taxa de produção primária definida

PR * ™ com

por '‘‘A "f "■ ^ o fluxo de água e a2,k e b2,k constantes es

pecíficas à classe de sedimento k.

De acordo com a invenção, se determina a degradação dessa matéria orgânica por determinação de uma taxa de preservação da matéria orgânica por meio das seguintes etapas:

(1) determinar um fator de oxigenação da água;

(2) determinar um taxa de preservação de matéria orgânica na zona oxidante e uma taxa de preservação de matéria orgânica em zona re

dutora por meio desse fator de oxigenação da água;

(3) determinar essa taxa de preservação da matéria orgânica por meio dessas taxas de preservação de matéria orgânica na zona oxidante e na zona redutora.

Vantajosamente, se determina esse fator de oxigenação da água Ox por meio de uma fórmula de tipo: Ox = Oxtopo-OxConso com Οχ1ορο o fator

de oxigenação topográfica e OxCOnso o fator de consumo de oxigênio, Οχ1ορο

·.

À 2

_______ í

SYSSttt

sendo definido por uma relação do tipo s com A a su

perfície do meio aquático, Hmax a profundidade máxima desse meio aquático, a3 e b3das constantes específicas e OxCOnso sendo definido por uma relação do tipo: OxCOnso = 1 se PP < PPmin caso contrário OxCOnso =

/ S-Y'

com PP a soma das taxas de produção PPk de cada classe k de sedimento orgânico, PPmin o limite de produção primária total e b4 uma constante.

Pode-se determinar essa taxa de preservação de matéria orgânica BE0X,k em zona oxidante por uma fórmula do tipo:

com Vs a velocidade de sedimentação, aox.k,

box.ke n0x,kas constantes, Z0x a distância de penetração do oxigênio definida por uma fórmula do tipo: Z0x = Z0-Ox com Z0, a profundidade máxima do meio aquático.

Além disso, pode-se determinar essa taxa de preservação de matéria orgânica BERecj,k na zona redutora por uma fórmula do tipo:

.*·· .3? ,·> " .«<' · V ■•i ·§* * '

com Vs a velocidade de sedimentação

&Red,k, bRed.k e nRed,k constantes.

Vantajosamente, se determina a taxa de preservação da matéria

$K- - PF ■ v

orgânica BEk por meio de uma relação do tipo: Λ' tAX ' .

De preferência, esse índice de hidrogênio é determinado por

.Itl ™ / .Cl. a Ji h J>.li Λ. Λ. , bh .4 i

meio de uma fórmula do tipo *:::S com IH 0 índice

de hidrogênio final, N, 0 número de classes de sedimentos e de matérias orgânicas, Ck, a fração mássica de matéria orgânica k, IHk 0 índice de hidrogênio inicial da classe de sedimento k, BE0x,ke BERed,k, as taxas de preservação da matéria orgânica k, e i1 e i2 das constantes específicas em cada classe kde sedimento.

A invenção refere-se também a um produto do programa de computador telecarregável, a partir de uma rede de comunicação e/ou registrado sobre um suporte legível por computador e/ou executável por um pro25 cessador, compreendendo instruções de código de programa para a aplicação do processo, tal como descrito abaixo, quando esse programa é executado em um computador.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

Outras características e vantagens do processo, de acordo com a invenção, aparecerão com a leitura da descrição a seguir de exemplos não Iimitativos de realizações, referindo-se às figuras anexadas e descritas a seguir.

A figura 1, já descrita, ilustra as etapas iterativas de uma simulação estratigráfica, conforme a técnica anterior.

A figura 2 ilustra as etapas iterativas de uma simulação estrati

gráfica acoplada com um modelo de produção, transporte e degradação de matéria orgânica, de acordo com um modo de realização da invenção.

A figura 3 representa a divisão dos lagos e domínios marinhos.

As figuras 4 a 6 representam resultados de simulação para um exemplo de aplicação.

DESCRIÇÃO DETALHADA A invenção refere-se a um processo de exploração de uma bacia sedimentar, no qual se constrói uma imagem quantificadora de um potencial em hidrocarbonetos por meio de um modelo estratigráfico acoplada a um modelo de produção, transporte e degradação de matéria orgânica.

Lembra-se que um modelo estratigráfico é um modelo numérico que tem por objetivo simular a evolução de uma bacia sedimentar no decorrer dos tempos geológicos, a fim de quantificar a geometria das camadas sedimentares, a granulometria dos sedimentos, a profundidade de água no 20 momento do depósito... Esse modelo considera geralmente três grandes processos: a criação (ou a supressão) de espaço disponível na sedimentação pelos movimentos tectônicos, eustáticos e flexurais, o fornecimento em sedimento na bacia, pelas fronteiras, seja por intermédio de uma produção ou de uma precipitação in situ, e o transporte desses sedimentos no espaço 25 disponível criado. Uma nova estratigrafia é, em seguida, determinada com o auxílio do princípio de conservação da massa. Os modelos SEDSIM™ (CSIRO, Austrália) e DIONISOS™ (IFP Energias novas, França) são os exemplos de modelos estratigráficos. De acordo com a invenção, o modelo estratigráfico permite um estudo sobre as escalas de tempo e de espaço impor30 tantes (duração da ordem de alguns milhares de anos a algumas centenas de milhões de anos, distância horizontal da ordem de algumas dezenas a algumas centenas de quilômetros). Denomina-se modelo de produção, de transporte e de degradação de matéria orgânica, um modelo numérico, permitindo determinar a matéria orgânica produzida, deslocada e degradada, quando da formação das camadas geológicas. Em domínio emerso, a matéria orgânica é oriunda das 5 plantas (restos de madeira e de folhas, algas nos lagos,...). Em domínio marinho, a matéria orgânica provém do plâncton, reciclado pelos animais marinhos em bola fecal, mas também vegetais marinhos (algas) ... As bactérias podem também aí contribuir sob a forma de tapete microbiano. São apenas exemplos. A matéria orgânica é oriunda de qualquer organismo vivo, em 10 oposição à matéria mineral. O modelo Of-Mod™ (SINTEF, Noruega) é um exemplo de modelo de produção e degradação de matéria orgânica. Na seqüência da descrição, o modelo de produção, de transporte e de degradação de matéria orgânica é anotado simplesmente como modelo orgânico.

Anotações

No decorrer da descrição, as seguintes anotações são utilizadas:

- TOC: Teor em carbono orgânico;

- IH: índice de hidrogênio.

- OH: índice de oxigênio.

- k: número da classe de sedimento (no caso, o termo sedimento engloba a matéria orgânica).

- N: número de classes de sedimento (no caso, o termo sedimento engloba a matéria orgânica).

- Ox: fator de oxigenação compreendido entre 0 e 1, com:

• Oxtop0: fator de oxigenação topográfica; e · Oxconso: fator de consumo de oxigênio.

• A: superfície do lago ou do domínio marinho estudado.

• Hmax: profundidade máxima do lago ou do domínio marinho estudado.

• PP: taxa de produção, com:

o PPk: taxa (fluxo) de produção do sedimento de classe k.

o PPmin: limite de produção primária total.

o PP0: taxa de produção primária do sedimento de classe k. • Qnutriente- fornecimento de nutriente (fluxo).

• Qágua- fluxo de água.

• z: profundidade do fundo do mar ou lacustre.

• z0: profundidade da zona fótica;

· nk: constante específica da classe k de sedimento orgânico,

essa constante é da ordem de 0,6 a 1,6;

• Z0: profundidade máxima da zona oxidante;

• Z0x: profundidade local da zona oxidante, correspondente à distância de penetração do oxigênio e dependente do fator local de oxigena

ção Ox.

• ZRed: profundidade da zona redutora.

• BEk: taxa de preservação (do inglês "Burial Efficiency") do sedimento da classe k é a quantidade de matéria orgânica que é preservada nos sedimentos, com:

o BE0X,k: taxa de preservação da zona oxidante;

o BERed,κ: taxa de preservação da zona redutora.

• vs: velocidade de sedimentação.

• a, b, c, i, n: parâmetros de calibragem que podem ser específicos à classe k de sedimento, essas constantes são determinadas a partir de

base de dados ou a partir de medidas experimentais.

O processo, de acordo com a invenção, permite construir um modelo numérico que quantifica a riqueza em matéria orgânica (notadamente, caracterizado pelo TOC, ou Teor em Carbono Orgânico), assim como sua origem (notadamente, caracterizado por seus índices de hidrogênio, IH, e de

oxigênio, IO, assim como sua mineralogia), por meio das camadas de uma bacia sedimentar.

Para atingir essa finalidade, realizam-se as seguintes etapas:

1) deformação da bacia;

2) definição dos fornecimentos sedimentares;

3) transporte dos sedimentos levando-se em conta a matéria or

gânica;

4) conservação da massa; 5) quantificação de um potencial em hidrocarbonetos;

6) exploração da bacia sedimentar.

A figura 2 representa um modo de realização do processo iterativo de simulação estratigráfica, de acordo com a invenção. As interações 5 entre um modelo estratigráfico e o modelo de produção, transporte e degradação da matéria orgânica serão descritos com a descrição detalhada das etapas 3) e 4). Para uma descrição mais detalhada das etapas clássicas, notadamente, para as equações do modelo estratigráfico, pode-se referir, notadamente, ao pedido de patente FR 2 849 211 (US 7,043,367).

1) Deformação da bacia

O espaço disponível para o enchimento sedimentar da bacia é a soma do eustatismo e da subsidência. Pode-se escolher defini-lo ponto por ponto, seja a partir de curvas eustáticas e de mapas de subsidência, seja diretamente a partir de mapas de acomodação, sem utilizar, portanto, mode15 Ios físicos que ligam o eustatismo ao clima, ou a subsidência a processos tectônicos, isostáticos ou térmicos.

Embora não modificando o espaço disponível, a compactação influi sobre o enchimento sedimentar, modificando a espessura das camadas sedimentares. Para considerar a compactação mecânica, pode-se escolher 20 ligar diretamente a porosidade dos sedimentos ao enterramento máximo atingido por eles, por uma relação de forma exponencial que permite obter uma boa aproximação da compactação, tal como definida por: Parasnis, D.

S., 1960, The compaction of sediments and its bearing on some geophysical problems. Journal of the Royal Astronomical Society, v. 3, n. 1, pp. 1-28.

Para considerar o caso de rochas compostas de vários tipos de

sedimentos, de origem mineral ou orgânica, pode-se considerar que cada sedimento tem uma porosidade independente das outras, o que chega a assimilar as camadas sedimentares compostas de uma mistura de vários sedimentos, tais como a areia e a argila a uma superposição de múltiplas sub30 camadas compostas de sedimentos puros. A porosidade ligada a cada sedimento é assim tratada individualmente em função do enterramento máximo atinge pela camada sedimentar. Essa definição de uma porosidade ligada aos sedimentos permite, em particular, simular o transporte individual de cada sedimento e daí deduzirem as conseqüências sobre a porosidade das camadas sedimentares.

2) definição dos fornecimentos sedimentares

O espaço disponível tendo sido criado, a segunda etapa de formação do modelo pesquisado consiste em introduzir sedimentos na bacia, ou produzi-los no interior do domínio marinho. As rochas sedimentares são descritas com o auxílio de um número finito de classes de sedimento, tais 10 como a areia, as argilas, os corais ou as algas... Cada malha do modelo numérico da bacia sedimentar é informada em percentagem de classe de sedimentos. Uma malha poderá, por exemplo, conter 10% de areia e 90% de argila, ou 40% de corais, 30% de algas e 30% de argila. Uma das finalidades da modelização estratigráfica é de predizer a geometria e o teor em sedi15 mento (ou mineralogia) das camadas sedimentares.

De acordo com a invenção, classes de sedimentos orgânicos são acrescentadas às classes de sedimentos inorgânicas habitualmente utilizadas nos modelos estratigráficos. Essas classes de sedimentos correspondem, por exemplo, à matéria orgânica de tipo I (matéria orgânica de ori20 gem bacteriana e algária, colocando-se no lugar em meio marinho ou Iacustre), Il ou Ils (matéria orgânica oriunda do fitoplancton, do zooplancton e outros organismos marinhos, colocando-se no lugar em meio marinho), ou Ill (matéria orgânica oriundas das plantas superiores, produzidas em meio continental). Elas podem também corresponder à sílica biogênica. Cada classe 25 de sedimento orgânico é caracterizada por três parâmetros: seu teor em carbono orgânico (TOC), seus índices de hidrogênio e de oxigênio (IH e IO), e sua mineralogia.

Assim, o modelo estratigráfico, de acordo com a invenção, define N classes de sedimento, integrando os sedimentos orgânicos.

a) A introdução de sedimentos no domínio de estudo

Os fluxos de sedimentos nas fronteiras do domínio estudado representam geologicamente o fornecimento sedimentar responsável pelo enchimento da bacia. Eles podem ser percebidos fisicamente em termos de condições limites do fluxo de sedimentos que escoam na bacia.

Fixam-se essas condições limites seja impondo o valor exato do fluxo em um setor da fronteira, seja ainda impondo ao fluxo de sedimentos 5 ter uma evolução contínua. O primeiro caso representa uma zona de fornecimento imposta por condições externas à bacia, tais como a saída de um rio que drena uma bacia que derrama o exterior na bacia. O segundo caso representa uma zona livre ao longo da qual o fluxo de sedimentos é regido por parâmetros físicos internos na bacia, tais como as características das ondas. 10 Quando da simulação de uma bacia, é possível combinar esses dois tipos de condições limites, distinguindo-se, por exemplo, uma zona continental, na qual o fluxo é imposto pelos fornecimentos fluviais externos e uma zona marinha, na qual o fluxo é definido pelas leis de transporte interno.

b) A produção sedimentar no interior do domínio de estudo Sedimentos podem também ser produzidos no interior da bacia,

e mais particularmente no caso de sedimentos carbonatados ou orgânicos. Para essa fase da construção do modelo, de acordo com a invenção, escoIheu-se simular essa produção com o auxílio de uma fórmula empírica ligando a taxa de produção em cada ponto da bacia na batimetria e aos fluxos de 20 sedimentos, tal como definido, por exemplo, por: Lawrence et al., 1990, Stratigraphic simulation of sedimentary basins: concepts and calibration in Amer. Assoc. Petrol. Geol. Bull., 74, 3, 273-295.

A fim de considerar a erosão dos recifes, quando estes são emersos, o processo de alteração mecânica desses recifes pode ser simula25 do, considerando-se que qualquer sedimento recifal situado na camada de alteração em domínio continental é transformado em sedimento "bioclástico". Os sedimentos recifais e bioclásticos são transportados na bacia a exemplos dos sedimentos siliciclásticos.

3) transporte dos sedimentos que consideram a matéria orgânica

A finalidade do acoplamento da modelização estratigráfica e or

gânica é de predizer o potencial em hidrocarbonetos da bacia, em particular, determinando a distribuição do TOC e os valores locais dos IH e IO, e da mineralogia, em função da produção, do transporte e da degradação das classes orgânicas.

Para determinar o transporte dos sedimentos, conforme um modo de realização da invenção, utilizam-se diferentes etapas, para determinar consecutivamente:

- o escoamento da água e o balanço hídrico no meio da bacia (modelo estratigráfico);

- a produção de matéria orgânica nas turfas e lagos (modelo orgânico);

-o transporte continental dos sedimentos inorgânicos e orgâni

cos (modelo estratigráfico).

- a produção de matéria orgânica em meio marinho (modelo orgânico);

- a degradação da matéria orgânica ao longo da coluna de água (modelo orgânico); e

- o transporte dos sedimentos inorgânicos e orgânicos em domínio marinho (modelo estratigráfico).

i) escoamento da água e balanço hídrico

Essa primeira etapa consiste em determinar o escoamento da 20 água e realizar um balanço hídrico no instante T, para o qual a simulação estratigráfica é utilizada. O escoamento da água se refere ao fluxo de água que escoa na superfície do solo no instante T. Para o balanço hídrico, podem-se considerar fenômenos meteorológicos, tais como a chuva e a evaporação da água.

Quando dessa etapa, pode-se determinar também uma taxa de

oxigenação da água. Cada lago e domínio marinho é dividido em duas camadas de água, delimitadas por seu limite topográfico: uma zona superficial (Zs) e uma zona profunda (Zp) (ver Figura 3). Nessa figura 3, Nm, designa o nível do mar. No caso dos lagos, a zona superficial (Zs) tem uma espessura 30 nula. Ao contrário, no domínio marinho aberto sem limite topográfico, a zona profunda (Zp) tem uma espessura nula. A zona superficial é suposta sempre oxigenada, enquanto que a zona profunda tem uma percentagem de oxidação dependente de sua morfologia. No processo, de acordo com a invenção, a oxigenação real da água não é calculada, pois esse tipo de cálculo seria muito oneroso em tempo de cálculo, considerando-se o objetivo da invenção (estudar a evolução das bacias sedimentares em durações da ordem de mi5 Ihão de anos). Vantajosamente, pode-se então utilizar um fator de oxigenação compreendido entre 0 e 1, anotada com Ox. Esse fator de oxigenação é calculado a partir da fisiografia da bacia e da produção primária local.

Um fator de oxigenação topográfico, Οχ1ορο, é calculado a partir

da fisiografia dos lagos e do domínio marinho (ver Figura 3) por uma fórmula

\ &·

\ .··

do tipo: x ' .

Pode-se determinar, por outro lado, um fator de consumo de oxigênio. No caso de uma produção muito grande de matéria orgânica, o oxigênio pode ser totalmente consumido pelos processos de degradação. Considera-se que, além de um limite de produção primária total, PPmin o fa15 tor de oxigenação diminui com a produção. O fator de consumo do oxigênio Oxconso pode-se calcular por uma fórmula do tipo: OxCOnso = 1 se PP < PPmin,

?'»>. Yw Of = —j

ν^Λίν' ; J-J £N. ;

senão .

A determinação do fator de oxigenação total, anotada Ox, é então definida em função do fator de oxigenação topográfica e do fator de consumo do oxigênio por uma relação da seguinte forma: Ox = Oxtopo-OxConso·

ii) produção de matéria orgânica nas turfas e nos lagos Essa etapa permite de quantificar a taxa de produção dos sedimentos orgânicos (ou produtividade primária) em dois meios ambientes sedimentares, nos domínios Iacustres e nas turfas por meio do modelo orgâni25 co em função do escoamento da água e do balanço hídrico. Em domínio continental emerso (fora dos lagos), a taxa de produção primária é ligada aos níveis das camadas e à sua flutuação. No processo, de acordo com a invenção, o nível das camadas é suposto proporcional ao fluxo de água que

Ox,.

AZ escoa na superfície do solo. Essa produção primária vem se acrescentar aos fornecimentos sedimentares previamente definidos no modelo estratigráfico.

A produção primária de matéria orgânica de classe k nas turfas é

definida com o auxílio de uma Iei potente: ""s,,fe com Qágua 0 f|u.

xo de água e a2,k e b2,k constantes específicas à classe de sedimentos k.

Em seguida, determina-se a taxa de produção do sedimento de classe k, por meio de uma fórmula determinada pela Iei de Martin (1987) do

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tipo: . se z > z0, senão PPk (z) = PP0,k com PPk, o

fluxo de sedimento de classe k chegam ao fundo da turfa, z, a profundidade da turfa, z0, a profundidade da zona fótica do meio aquático, nk, uma constante específica ao sedimento orgânico de classe k, valendo em geral da ordem de 0,6 a 1,6.

A Iei de Martin é descrita, notadamente, no seguinte documento: Martin, J. H., G. A. Knauer, D.M. Karl, W. W. Broenkow. (1987) VERTEX: carbon cycling in the northeast Pacific. Deep-Sea Res. 34: 267-285.

iii) transporte continental dos sedimentos O transporte dos sedimentos é, em seguida, calculado unicamente em domínio continental em uma primeira etapa, a fim de estimar o fluxo de sedimentos, e, em particular, nutrientes, que chegam ao litoral. O modelo estratigráfico calcula, então, a produção e o transporte dos nutrientes na bacia sedimentar, a modo de uma produção carbonatada ou bacteriana (taxa de produção, em função da profundidade da água, do hidrodinamismo, da distância à costa, da temperatura e salinidade da água, ...). Esse transporte continental dos sedimentos pode considerar fenômenos, tais como a erosão e a sedimentação em domínio continental.

Um primeiro cálculo do transporte dos sedimentos em domínio marinho pode ser em uma segunda etapa realizada, unicamente para as partículas finas, a fim de determinar a evolução da faixa de sedimentos em suspensão na água do mar, e, em particular, a distribuição dos nutrientes no domínio marinho. iv) produção de matéria orgânica em meio marinho A distribuição dos nutrientes e a fisiografia da bacia são fornecidas ao modelo orgânico, a fim de que ele calcule em domínio marinho, a produção primária dos sedimentos orgânicos marinhos, depois a degradação desses sedimentos orgânicos marinhos, quando de sua queda ao longo da coluna de água.

Essa etapa permite quantificar a taxa de produção dos sedimentos orgânicos (ou produtividade primária) em um ambiente sedimentar, o domínio marinho. O processo, de acordo com a invenção, define, em segui10 da, a taxa de produção primária de sedimento orgânico, em domínio aquático, marinho ou lacustre, em função do fornecimento em nutriente, com o auxílio de uma Iei de potência. Para cada classe de sedimento orgânico

^ jt^ ^ — QfMinentB Q fomecimento em nutrientes determi

nado na etapa precedente e a-i.k e bi.k das constantes específicas à classe de sedimentos k.

Em função dos contextos de produção (clima, circulação oceânica), a natureza da matéria orgânica pode diferir. As conseqüências são os fornecimentos em sedimentos biogênicos para diferir.

Toda matéria orgânica produzida em meio aquático (marinho ou 20 lacustre) é suposta produzida no topo da camada superficial (Zs). O processo, de acordo com a invenção, descreve sua degradação, quando de sua queda ao longo da coluna de água, considerando-se a existência de duas camadas de água: a camada superficial óxica (Zs), e a camada profunda parcialmente óxica (Zp) (ver figura 3).

Em seguida, determina-se, a taxa de produção do sedimento de

classe k por meio de uma fórmula determinada pela Iei de Martin (1987) do

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tipo: se z > z0, senão PPk(z) = PP0,k com PPk o fluxo

de sedimento de classe k chegando sobre o fundo marinho, z, a profundidade do domínio marinho, z0, a profundidade da zona fótica do meio aquático, nk, uma constante específica ao sedimento orgânico de classe k, valendo, em geral, da ordem de 0,6 a 1,6. v) degradação da matéria orgânica ao longo da coluna de água

De acordo com a invenção, a simulação estratigráfica considera

a degradação da matéria orgânica ao longo da coluna de água, isto é, a degradação da matéria orgânica durante sua produção no domínio marinho. O modelo orgânico determina essa degradação da matéria orgânica produzida no meio dessa coluna de água para determinar um fluxo de sedimento orgânico que chega sobre o fundo do mar.

vi) transporte dos sedimentos e da matéria orgânica

O fluxo de sedimento orgânico marinho que chega sobre o fundo 10 do mar é fornecido em retorno ao modelo estratigráfico. O modelo estratigráfico calcula classicamente, o transporte dos sedimentos no domínio marinho, quer seja orgânicos ou inorgânicos. Quando dessa etapa, a única diferença com os modelos estratigráficos utilizados na técnica anterior consideração de um número mais importante de classes de sedimentos (comportando 15 classes de sedimentos orgânicos).

O transporte modelizado se refere, por exemplo, ao transporte dos sedimentos a longo prazo, a curto prazo, ou o transporte catastrófico.

Os processos a longo prazo correspondem ao transporte permanente dos sedimentos, induzidos pelos rios, pelas correntes marinhas ou 20 pela ação lenta da gravidade (reptação, etc.). No âmbito do processo, de acordo com a invenção, se considera que esses processos podem ser modelizados por uma equação de difusão, esforço pelo fluxo de água e por uma disponibilidade reduzida.

Os processos a curtos prazos correspondem ao transporte dos 25 sedimentos, quando de fenômenos episódicos mais intensos, tais como as chuvas importantes que induzem inundações fluviais e correntes hiperpicnais em domínio marinho. No âmbito dessa invenção, considera-se que esses processos podem ser modelizados por uma equação de difusão melhorada, levada pelo fluxo de água, por uma disponibilidade reduzida, e pela 30 velocidade do escoamento da água.

Esse transporte episódico de sedimento foi há muito tempo estudado para problemas de engenharia fluvial, costeira e marinha. A finalidade desses estudos é geralmente determinar a capacidade de transporte de uma corrente de água, a fim de saber se as instalações humanas, tais como casas, pontes, portos ou plataformas marinhas, resistirão a essa corrente. Admite-se geralmente que um curso d’água será caracterizado por três 5 grandezas principais: sua velocidade u, sua profundidade h, e sua largura w. Admite-se, além disso, geralmente que as equações de Saint-Venant, correspondente à formulação para um fluido da equação de Newton (soma das forças = aceleração), permite determinar essas características em qualquer ponto de um escoamento.

Os processos catastróficos correspondem ao transporte em

massa de sedimentos em conseqüência de desmoronamentos de falésia ou de inclinação. Em uma primeira etapa, determinam-se as zonas instáveis aplicando um critério de inclinação crítica. Essa inclinação critica varia localmente e depende da natureza litológica dos sedimentos no solo.

Qualquer zona instável é, em seguida, deslocada em massa,

aplicando-se a equação de Newton: a aceleração do desmoronamento é igual à soma das forças que se aplicam sobre o desmoronamento (a gravidade e a fricção). Essa equação permite mover cada desmoronamento através da bacia. Pode-se considerar que o desmoronamento se congela, desde que sua velocidade diminua aquém de um limite crítico.

A realização do modelo, de acordo com a invenção, comporta a resolução numérica das equações de transporte baseada em uma discretização espacial da bacia estudada, e uma discretização temporal da formação.

A bacia estuda pode ser decomposta em malhas quadradas de

tamanho constante, enquanto que o enchimento dessa malha é simulado no nível de uma sucessão de tempo de cálculo, separados por um passo de tempo constante. A largura das malhas é, por exemplo, da ordem de 1 a 10 quilômetros em função da bacia simulada, enquanto que o passo de tempo é da ordem de 50000 anos.

As equações de transporte são, em seguida, resolvidas com o auxílio de um esquema numérico explícito, nas quais os parâmetros físicos, tais como o fluxo ou a altitude no tempo (n+1) são expressos em função de parâmetros medidos no tempo (n) e cujos valores são assim conhecidos.

A simulação leva a dados quantitativos sobre a geometria da bacia e sobre as Iitologias das unidades sedimentares.

Pelo detalhe do cálculo de transporte, pode-se fazer referência,

notadamente, ao pedido de patente FR 2 849 211 (U 7,043,367).

4) Conservação da massa

O princípio de conservação da massa é utilizado, a fim de calcular a taxa de sedimentação ou de erosão em cada ponto da bacia a partir da 10 determinação dos sedimentos transportados. Essa taxa de sedimentação, assim como o teor local em matéria orgânica continental e marinha são fornecidos ao modelo orgânico, a fim de que ele calcule a taxa de preservação da matéria orgânica, quando de sua ocultação precoce, em função da taxa de sedimentação e da natureza óxica ou anóxica do fundo marinho.

Com efeito, após seu transporte, os sedimentos orgânicos so

frem uma degradação por agentes oxidantes e redutores. Essa degradação é ativa na camada superficial de sedimentos, cuja profundidade varia de alguns centímetros a alguns metros. Essa camada superficial é dividida em duas zonas: uma zona óxido-redutora e uma zona redutora. Por preocupa20 ção com coerência com as leis que são descritas nesse parágrafo, é preferível definir as zonas de degradação da seguinte forma: a zona oxidante, compreendida entre a superfície água-sedimento e a profundidade de penetração dos agentes oxidantes (alguns centímetros), e a zona redutora, compreendida entre a superfície e a profundidade de penetração dos agentes 25 redutores (alguns metros). Essa definição implica que uma parte da zona redutora é confundida espacialmente com a zona oxidante.

A profundidade da zona oxidante Z0x está ligada à distância de penetração do oxigênio, caracterizado pelo fator de oxigenação Ox descrito anteriormente: Z0x = Z0-Ox. Ao contrário, a zona redutora é independente da fração de oxigenação, e é suposta sempre não nula (ZRed > 0).

O nível de degradação da matéria orgânica durante a fase de ocultação é condicionado pelo tempo de residência da matéria orgânica em cada uma das zonas de degradação. A Iei de degradação, de acordo com a invenção, considera esse efeito, supondo-se que a taxa de degradação é

gânico, pode-se determinar o potencial em hidrocarbonetos da bacia sedimentar. Com efeito, os hidrocarbonetos são oriundos da matéria orgânica presente na bacia. Esse potencial pode corresponder à distribuição dos hidrocarbonetos na bacia, à riqueza em matéria orgânica assim como sua origem.

carbono orgânico), os índices de hidrogênio IH e oxigênio IO, e a mineralogia da matéria orgânica no sentido das camadas da bacia sedimentar.

preservadas é calculado em função das proporções de cada tipo de matéria orgânica apresentada. Além disso, como o grau e a natureza de preservação ("Burial Efficiency", condição óxica ou anóxica) controla o valor desse índice, o índice de hidrogênio final é calculado, segundo uma Iei própria à invenção

da forma:

6) exploração da bacia sedimentar

A exploração petrolífera consiste em pesquisar jazidas de hidrocarbonetos em uma bacia sedimentar. Graças à quantificação do potencial em hidrocarbonetos, segundo a invenção, pode-se pré-dizer a distribuição dos hidrocarbonetos, sua qualidade e suas origens no meio de uma bacia sedimentar.

uma

função da velocidade de sedimentação:

5

A taxa de preservação total é então deduzida, segundo uma

fórmula do tipo.

5) quantificação de um potencial em hidro-carbonetos A partir da simulação estratigráfica acoplada com o modelo or

Para essa quantificação, é possível determinar o TOC (o teor em

Por exemplo, o índice de hidrogênio final nas matérias orgânicas

30

A exploração da bacia pode tomar várias formas, notadamente:

- a realização de perfurações de exploração nas diferentes zonas que apresentam o melhor potencial, a fim de confirmar ou invalidar o potencial estimado previamente, e adquirir novos dados para alimentar novos estudos mais precisos;

- a realização de perfurações de exploração (poços produtores ou injetores) para a recuperação dos hidrocarbonetos presentes no meio da bacia sedimentar nas zonas que apresentam o melhor potencial.

Para todas as leis apresentadas nesse pedido, a calibragem dos parâmetros dessas leis (a, b, c, i, n) pode se basear em diferentes bases de dados, próprios ao ambiente de depósito (marinho ou lacustre, meios diferendados por parâmetros geoquímicos como a salinidade) e ao tipo de matéria orgânica (marinha ou terrestre). Por exemplo, com referência à matéria orgânica de origem marinha, os parâmetros de calibragem dessas leis são deduzidos dos dados sintetizados por Betts e Holland (1991) no seguinte documento: Betts, J.N. and Holland, H.D. (1991). The oxygen content of ocean bottom Waters, the burial efficiency of organic carbon, and the regulation of atmospheric oxygen Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology (Global and Planetary Change Section), 97 (1991) 5-18. Ao contrário, referindo-se à matéria orgânica de origem terrestre, os parâmetros de calibragens dessas leis são deduzidos sintetizadas por Aller (1998) no seguinte documento: Aller, R. C. (1998). Mobile deltaic and continental shelf muds as suboxic, fluidized bed reactors, Mar. Chem., 61, 143-155.

Alternativamente, e para se obterem informações mais precisas, a calibragem desses parâmetros pode ser obtida experimentalmente, por exemplo, a partir de medidas realizadas no nível da bacia sedimentar.

Exemplo de aplicação

O processo, de acordo com a invenção, foi testado e validado sobre casos sintéticos e reais, tal como a Bacia dos Apalaches, na Pensilvânia (EUA). No fim do Paleozoico, cerca de 400 a 300 milhões de anos (Ma) antes da nossa era, a cadeia de montanhas dos Apalaches se formou e in30 duziu a formação de uma bacia sedimentar denominada Bacia dos Apalaches. No decorrer do Devoniano (390-360 Ma), essa bacia correspondia a um braço do oceano Téthys que ia progressivamente se fechar e se fazer preencher pelos produtos da erosão da cadeia dos Apalaches. Devido a esse fechamento progressivo da conexão oceânica, o meio marinho é tornado pobre em oxigênio, até mesmo anóxico, e a matéria orgânica marinha pode assim ser preservada. Essa matéria orgânica deu origem às argilas ricas em 5 gás da formação Marcellus (ou Marcellus Shale), atualmente exploradas nos EUA.

A fim de testar o processo, de acordo com a invenção, uma modelização acoplada estratigráfica - orgânica foi realizada sobre uma bacia medindo 800 kmx600 km, e discretizada com as malhas de 5 kmx5 km. Essa

modelização representa a evolução da bacia de 390 a 360 Ma, com um passo de tempo de 1 Ma. Quatro classes de sedimentos (ou mineralogia) são modelizadas: as areias (ou quartzos e Feldspatos indiferenciados), as argilas (ou Filosilicatos), os carbonatos (ou calcita) e os sedimentos orgânicos.

A deformação da bacia é definida com o auxílio de três parâme

tros:

- uma deformação tectônica e flexural induzida pelo aumento da cadeia dos Appalaches;

- uma deformação flexural interna devida ao peso dos sedimentos; e

- uma variação do nível do mar. A deformação tectônica foi me

dida a partir dos mapas publicados de espessura atual de sedimentos na Pensilvânia; a deformação flexural interna foi modelizada utilizando-se um modelo elástico 3D, e a variação do nível da mar é definida com o auxílio das curvas de Haq.

Os mapas de espessuras atuais permitiram estimar também os

fornecimentos em sedimentos, da ordem de 12800 km3/Ma, e entrando pela borda Sudeste da bacia, assim como a taxa de produção dos carbonatos e da matéria orgânica marinha, respectivamente, da ordem de 10 e 1 m/Ma.

A modelização acoplada estratigráfica - orgânica, de acordo

com a invenção, permite reproduzir a evolução da Bacia dos Apalaches (ver figuras 4a e b), com, em particular, o aumento do delta da Catskill que vêm progressivamente encher a bacia. Além da simulação da evolução da geografia da bacia, a modelização acoplada estratigráfica - orgânica, de acordo com a invenção, permite quantificar a geometria de cada camada sedimentar (ver figura 5), mas também o teor em mineralogia e, em particular, em carbono orgânico (ou TOC), assim como os índices de hidrogênio IH e de oxi5 gênio IO dos sedimentos orgânicos em função da profundidade P em m (ver figura 6).

Claims

1. Processo de exploração de uma bacia sedimentar, em que se constrói uma imagem quantificadora de um potencial em hidrocarbonetos dessa bacia sedimentar, caracterizado pelo fato de se realizarem nas seguintes etapas: a) decompor essa bacia sedimentar em camadas geológicas, cada camada geológica correspondendo a um depósito de sedimentos por uma duração determinada, b) determinar a composição dessas camadas geológicas por meio de um acoplamento entre uma simulação estratigráfica e um modelo de produção e de degradação de matéria orgânica, c) quantificar o potencial em hidrocarbonetos dessas camadas geológicas dessa bacia sedimentar a partir da dita composição, e d) explorar a dita bacia sedimentar em função dessa quantificação.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, em que se determina a dita composição das ditas camadas geológicas por meio de uma simulação estratigráfica iterativa, do passado até um tempo mais recente, no meio de cada camada geológica, por meio de um modelo estratigráfico e de um modelo de produção e de degradação da matéria orgânica, utilizando as seguintes etapas: i) determinar a produção da dita matéria orgânica no meio da dita camada geológica utilizando o dito modelo de produção e de degradação de matéria orgânica, ii) modelizar o transporte dos sedimentos e da dita matéria orgânica produzida utilizando o dito modelo estratigráfico, iii determinar a degradação da dita matéria orgânica, durante o dito transporte utilizando o dito modelo de produção e de degradação da matéria orgânica, iv) determinar a estratigrafia da dita bacia considerando-se a conservação das massas por meio do dito transporte dos sedimentos e da degradação da matéria orgânica, e v) determinar a degradação da matéria orgânica no meio da estratigrafia utilizando o dito modelo de produção e de degradação de matéria orgânica.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, em que a dita simulação estratigráfica, os sedimentos e a dita matéria orgânica são descritas, com o auxílio de um número finito de classes de sedimentos e de matéria orgânica.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que se quantifica o dito potencial em hidrocarbonetos, determinando um teor em carbono orgânico (TOC) contido em cada camada geológica e/ou determinando os índices de hidrogênio (IH) e/ou de oxigênio (IO) e/ou determinando a mineralogia dos sedimentos no meio de cada camada geológica.

5. Processo, de acordo com uma das reivindicações 2 a 4, em que se determina a produção da dita matéria orgânica, considerando-se uma estimativa da distribuição dos nutrientes pelo dito modelo estratigráfico.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, em que se determina a produção de matéria orgânica em pelo menos um domínio marinho ou lacustre a partir de uma equação do tipo: se senão PPk(z) = ΡΡο,κ o fluxo de sedimento de classe k que chega em um fundo marinho, z, a profundidade desse fundo marinho ou lacustre, z0, a profundidade da zona fótica do meio aquático, nk, uma constante específicaà classe k de sedimento orgânico e PP0, a taxa de produção primária definipp - η Ohlk- n da por ■ ■ iCom a relaçao em nutriente e a-i:ke bi,k constantes específicas às classe de sedimentos k.

7. Processo, de acordo com uma das reivindicações 2 a 6, em que se determina a produção de matéria orgânica nas turfas, a partir de uma equação do tipo: se z > z0, senão PPk(z) = PP0,k com PPk, o fluxo de sedimento de classe k chegando sobre o fundo da turfa, z, a profundidade da turfa, z0, a profundidade da zona fótica do meio aquático, nk, uma constante específica ao sedimento orgânico de classe k e PP0, a PjP _ ™ a Qh^k taxa de produção primária definida por J c0m Qágua, o fluxo de água e a2,ke b2,k, constantes específicas à classe de sedimento k.

8. Processo, de acordo com uma das reivindicações 2 a 7, em que se determina a degradação da dita matéria orgânica por determinação de uma taxa de preservação dessa matéria orgânica por meio das seguintes etapas: (1) determinar um fator de oxigenação da água, (2) determinar uma taxa de preservação de matéria orgânica em zonas de oxidação e uma taxa de preservação de matéria orgânica em zonas de redução por meio do dito fator de oxigenação da água; (3) determinar essa taxa de preservação da matéria orgânica por meio dessas taxas de preservação de matéria orgânica em zona oxidante e em zona redutora.

9. Processo, de acordo com as reivindicações 6 a 8, em que se determina o dito fator de oxigenação da água Ox por meio de uma fórmula do tipo: Ox = Oxtopo-Oxconso com Oxtopo, o fator de oxigenação topográfica e Oxconso, o fator de consumo de oxigênio, Οχ1ορο sendo definido por uma relação do tipo: x 7 com A, a área de superfície do meio aquático, Hmax, a profundidade máxima desse meio aquático, a3 e b3, constantes específicas e OxCOnso sendo definido por uma relação do tipo: OxCOnso = 1 se PP < PPmin senão ' com PP a soma das taxa de produção PPk de cada classe k de sedimento orgânico, PPmin, o limite de produção primária total e b4, uma constante.

10. Processo, de acordo com uma das reivindicações 8 ou 9, em que se determina a dita taxa de preservação de matéria orgânica BE0x,k em zonas de oxidação por uma fórmula do tipo: w com vs, a velocidade de sedimentação, aox.k, box.k e n0x,k, as constantes, Z0x, a distância de penetração do oxigênio definido por uma fórmula do tipo: Z0x = Z0-Ox com Z0, a profundidade máxima do meio aquático.

11. Processo, de acordo com uma das reivindicações 8 a 10, em que se determina a dita taxa de preservação de matéria orgânica BERed,k, em zonas de redução por uma fórmula do tipo: BE» v s- “ UH' v f*** > < λ-- . .. com a a Vei0QicIacIe de sedimentaçao, aRed,k, bRed,ke nRed,k, das constantes.

12. Processo, de acordo com uma das reivindicações 10 e 11, em que se determina a dita taxa de preservação da matéria orgânica BEk por ί'νΓ'ί >:■ ' meio de uma relação do tipo: s ...... ""v> .

13. Processo, de acordo com uma das reivindicações 4 a 12, em que o dito índice de hidrogênio é determinado por meio de uma fórmula do tf IH - y C, ,IfH;.Mt- MEti , tipo 4 0 com IH o índice de hidrogênio final, N o número de classes de sedimentos e de matérias orgânicas, Ck a fração mássica de matéria orgânica k, IHk o índice de hidrogênio inicial da classe de sedimento k, BE0x,k e BERed,k, as taxas de preservação da matéria orgânica k, e i1 e i2 das constantes específicas em cada classe k de sedimento.

14. Produto de programa de computador telecarregável, a partir de uma rede de comunicação e/ou registrado sobre um suporte legível por computador e/ou executável por um processador, compreendendo instruções de código de programa para a aplicação do processo, como referido em qualquer uma das reivindicações precedentes, quando o dito programa é executado sobre um computador.