Aplicações na pesquisa e indústria

Uma das principais aplicações da geofísica é a determinação indireta de propriedades físicas de estruturas geológicas nas regiões abaixo da superfície onde pisamos. Por exemplo, se há a suspeita da presença de petróleo em uma região, é necessário realizar um levantamento geofísico de reconhecimento local. Desta forma, é possível planejar os melhores pontos de exploração, diminuindo os custos e otimizando os resultados. Dentre os métodos geofísicos, os levantamentos magnéticos (magnetometria) detectam contrastes de propriedades magnéticas entre diferentes corpos em subsuperfície. Este é um aspecto importante para a indústria de mineração, por exemplo, devido aos contrastes entre os minérios metálicos e as rochas encaixantes.

Entretanto, quando medimos o campo magnético, registramos todas as fontes: campo do núcleo, campo externo, campo induzido e campo crustal. Como os corpos de interesse em levantamentos magnéticos estão localizados na crosta, é preciso remover as demais fontes. Neste contexto, é fundamental um acompanhamento simultâneo do campo magnético em um observatório ou uma estação próxima ao levantamento. O registro do observatório será contínuo no tempo e fixo em um único ponto, próximo ao levantamento, e, por isso, não sofre influência da anomalia magnética. Com isso os dados do levantamento são corrigidos por meio das informações do observatório, que é a primeira e fundamental etapa do fluxo de processamento de dados de magnetometria. Na ausência de estações ou observatórios próximos à região do levantamento, essa correção deve ser feita por um modelo global capaz de simular a variação do campo naquele instante e região. Todos estes modelos são desenvolvidos com dados de observatórios magnéticos.

Uma outra importante aplicação de dados magnéticos é observada na exploração petrolífera. Uma bacia sedimentar, por exemplo, tem contrastes magnéticos entre as rochas do embasamento e o preenchimento sedimentar que não são identificadas pelos métodos sísmicos. Neste caso, a magnetometria poderia determinar a profundidade do preenchimento sedimentar da bacia de petróleo.

Outro método geofísico de grande importância para a exploração de petróleo, mineração e de água subterrânea, é o método magnetotelúrico (MT). Neste caso, medem-se campos eletromagnéticos de origem natural e causados por fenômenos externos, como tempestades de raios e correntes elétricas ionosféricas (link para as seções anteriores), com o uso de eletrodos e bobinas. Na indústria de petróleo, este método é utilizado para investigar a geometria e profundidade do embasamento em regiões onde o sinal sísmico é atenuado, permitindo a identificação de hidrocarbonetos abaixo de camadas de sal (pré-sal), por exemplo. Na indústria de mineração e água subterrânea, ele contribui para a identificação de minérios magnéticos e fluidos percolantes, respectivamente, por meio da identificação de contrastes de condutividade em subsuperfície. Os sinais utilizados no MT são causados por fenômenos geomagnéticos, o que torna a compreensão destes fenômenos fundamental para uma correta interpretação das medições feitas em campo.

Após definidas as localizações dos possíveis reservatórios de petróleo, os dados geomagnéticos são importantes para o direcionamento das sondas durante a etapa de perfuração. No caso de operações com medições simultâneas à perfuração (“LWD: Logging While Drilling”), o campo geomagnético externo pode aumentar a incerteza no posicionamento do poço, o que chega a níveis inaceitáveis. Além disso, pequenos desvios na componente leste do campo geomagnético podem causar grandes alterações na declinação. Uma caracterização de distúrbios geomagnéticos, obtida em estações e observatórios, permite o monitoramento de campos perturbados e correções na direção da perfuração de poços em tempo real.

Ilustração de perfuração direcional de poços: o campo geomagnético é utilizado como um sistema de referenciamento para a perfuração precisa e para o posicionamento de poços na indústria do petróleo. Esse tipo de referenciamento oferece a vantagem de posicionar poços horizontalmente, diminuir o espaço entre poços, aumentar o número de poços perfurados em uma mesma região e, ainda, operar de forma mais segura, diminuindo o risco de colisão em subsuperfície.

Fonte: Figura elaborada por Gregório Holanda (gregoriosim@gmail.com)

A verificação da atividade geomagnética é outra aplicação importante dos dados de observatórios transmitidos em tempo real. Por exemplo, quando há fortes tempestades magnéticas, não é recomendável a realização de levantamentos porque a correção seria praticamente inviável. A atividade geomagnética global é quantificada por índices geomagnéticos.

As tempestades magnéticas podem ter uma importante consequência: é o que conhecemos como GICs (do inglês Geomagnetically Induced Currents) ou correntes geomagnéticas induzidas. As GICs são correntes induzidas em fios e cabos de transmissão de energia feitos pelo homem. Durante as tempestades magnéticas, correntes induzidas podem fluir nos fios de alta tensão — o que tem potencial de destruir transformadores elétricos. As GICs podem ser explicadas pela Lei de Faraday, que prevê surgimento de corrente elétrica em um condutor quando há variação do campo magnético. E essa variação de campo acontece exatamente durante uma tempestade magnética.

Os dados dos observatórios e estações estão disponíveis nos seguintes sites: INTERMAGNET (dados digitais): http://www.intermagnet.org/

WDC EDINBURGH (dados digitais): http://www.wdc.bgs.ac.uk/

WDC KYOTO (Imagens de magnetogramas de TTB, dados digitais ou em publicações impressas): http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/

GFZ DATA SERVICES (dados digitais de TTB): http://dataservices.gfz-potsdam.de/portal/

OBSERVATÓRIO NACIONAL: arquivos do ON, dados digitais ou publicações impressas.

Em caso de dúvidas e requisição de dados entre em contato com a coordenadora dos observatórios magnéticos Katia Pinheiro: kpinheiro@on.br ou
kpinheirogeomag@gmail.com.