Copyright 2004, SBGf - Sociedade Brasileira de Geofísica
Este texto foi
preparado para a apresentação no I Simpósio Regional da Sociedade Brasileira de
Geofísica, São Paulo, 26-28 de setembro de 2004. Seu conteúdo foi revisado pela
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deste material para propósitos comerciais sem prévia autorização da SBGf.
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Resumo
Resultados de estudos geotérmicos realizados desde a década de 1970, foram utilizados numa avaliação detalhada dos gradientes geotérmicos do Estado de São Paulo. A compilação atual engloba medidas experimentais em 83 localidades (distribuídas em 43 municípios). Grande parte do Estado de São Paulo apresentou gradientes térmicos na faixa de 20 a 300C/km, com valor médio de 20,3 ± 0,81ºC/km. Esta faixa é típica de áreas continentais, tectonicamente estáveis. Contudo, foram encontradas áreas com gradientes térmicos acima de 35oC/km ao longo da borda norte, na parte central da bacia Taubaté, em Paranapanema na região sudeste e em Presidente Prudente na região oeste.
Introdução
Os primeiros estudos geotérmicos no Estado de São Paulo foram efetuados na década de 1970, por Meister (1973), Vitorello et al (1978) e Hamza et al, (1978). Posteriormente, nas décadas de 1980 e 1990, foram efetuados novos levantamentos na região oeste (Santos et al, 1986), na bacia Taubaté (Hamza et al, 1986; Ribeiro, 1987), na área costeira de São Sebastião (Hamza et al, 1992) e na parte leste do estado (Del Rey e Hamza, 1989; Higashi e Hamza, 1996; Higashi, 1999). Grande parte desses dados encontra-se disperso em publicações de circulação limitada. Nas avaliações posteriores dos dados geotérmicos (Hamza and Muñoz,1996 e Hamza and Silva Dias, 2001), foram examinados apenas aspectos do campo térmico em escalas continentais. Apresentam-se, neste contexto, resultados da primeira análise detalhada da distribuição do gradiente geotérmico no Estado de São Paulo.
O presente estudo faz parte integrante de um projeto de pesquisa iniciada recentemente no Laboratório de Geotermia do Observatório Nacional – ON/MCT, cujo objetivo é a avaliação de recursos geotermais da Bacia do Paraná. Na primeira fase deste projeto foi efetuada uma compilação dos dados de perfilagens térmicas de 83 localidades, distribuídos em 43 municípios no Estado de São Paulo. A distribuição geográfica desses dados é ilustrada na figura (1). Com exceção das áreas na região sudeste e noroeste a distribuição de dados é razoavelmente uniforme, o que permite análise do campo térmico em escalas regionais.
Metodologia Adotada
No presente trabalho foi efetuado uma reavaliação dos gradientes térmicos determinados nos estudos anteriores, com objetivo de uniformizar os procedimentos de análise de dados primários e de padronizar os métodos de correção. A fim de minimizar problemas oriundos de mudanças na qualidade dos dados primários foram selecionados apenas dados de medições experimentais que permitem determinação direta do gradiente geotérmico. Desta forma, foram utilizados resultados obtidos pelos métodos designados de convencional (CVL), temperatura estável do fundo de poço (CBT) e temperatura do fundo de poço de petróleo (BHT). De acordo com a escala de prioridades sugeridas por Hamza e Muñoz (1996), resultados destes métodos podem ser considerados como de qualidade superior àqueles obtidos por métodos geoquímicos.
Figura 1 –
Locais das medidas geotérmicas no Estado de São Paulo por tipo de Gradiente.
No método convencional (CVL) o
gradiente geotérmico é determinado para intervalos de profundidades
selecionados, com base em informações de perfil litológico do poço em questão. Os
valores foram calculados pelo critério de mínimos quadrados. Nota-se, neste
contexto, que para um matriz de coeficientes AMxN, com M>N, e
para um vetor 
de dados
observados o critério de mínimos quadrados fornece estimativas (
e 
) que satisfaz o modelo:
(1)
Nos casos de poços rasos com indícios de perturbações térmicas foram aplicadas correções para minimizar os efeitos de mudanças climáticas e de topografia local.
O método de temperatura estável de fundo do poço (CBT) foi utilizado em casos em que o campo térmico do poço é alterado pelo fluxo de fluidos no seu interior. Nesses casos a perturbação térmica é praticamente nula na parte inferior do poço.
O método de temperatura de fundo de poço (BHT) foi adotado para determinação de gradientes térmicos em poços de petróleo. Em ambos os casos a relação utilizada para a determinação do gradiente térmico é:
(2)
onde TFP é a temperatura do fundo do
poço, T0 a temperatura média anual da superfície, H a
profundidade do poço, N o número de camadas e h a espessura da
camada. A segunda igualdade no lado direito da equação (1), indica, que os
gradientes calculados pelo método CBT e BHT, são médias ponderadas de
gradientes intervalares, os quais mudam conforme as variações nas
condutividades térmicas das camadas interceptadas pelo poço. Convém notar que, no método CBT, as medições
de temperaturas são geralmente efetuadas em poços de regimes térmicos estáveis,
utilizando termômetros de precisão e, portanto, não necessitam de correções.
Por outro lado, o grau de incerteza deste método é maior, já que falta de
informações apropriadas dificultam a determinação exata da temperatura média
anual da superfície nos locais de poços. As medições das temperaturas BHT,
efetuadas em poços de petróleo, precisam ser corrigidas dos efeitos
perturbadores das atividades de perfuração. No presente trabalho, os dados BHT
com medidas múltiplas de temperaturas, foram corrigidos pelos métodos propostos
por Lachenbruch e Brewer (1959) e Middleton (1980). Nos casos em que havia
apenas uma medida de temperatura utilizou-se a relação empírica conhecida como
correção `AAPG` (AAPG, 1976). A incerteza neste método é oriunda principalmente
de uso de termômetros com baixa exatidão para as medidas.
Resultados
Obtidos
No estagio atual do projeto foram concluídos reavaliações de gradientes térmicos em 83 localidades, distribuídos em 43 municípios, do Estado de São Paulo. A faixa de valores encontrados é de 10 a 30oC/km, sendo que o valor médio é 20,3 ± 0,81 ºC/km.
Apresenta-se na Tabela (1) gradientes térmicos obtidos,
em 45 localidades, pelo método convencional (CVL), descrito no item anterior.
Na ausência de evidencias independentes a ocorrência de valores elevados em
Cosmópolis, Nuporanga e Presidente Prudente não foram considerados como
representativos de gradiente térmicos regionais. Os desvios padrões na
determinação dos gradientes, apresentados na última coluna desta tabela indicam
os graus de incerteza deste método.
Resultados de gradientes térmicos obtidos em 25 localidades pelo método CBT, acima descrito, são apresentados na Tabela (2). Com exceção do valor alto de 52oC/km encontrado num poço de 500 metros de profundidade em Taubaté (Vale do Paraíba), os gradientes encontrados estão na faixa de 12 a 33oC/km. Esta faixa mais ampla e valores relativamente elevados de desvio padrão são indicativos de maior grau de incerteza inerente deste método. As profundidades dos poços onde foram efetuados perfilagens térmicas pelo método convencional e pelo método CBT são inferiores a mil metros.
Encontra-se agrupados na Tabela (3) os gradientes térmicos calculados para treze locais de poços de petróleo, obtido pelo método BHT. Com a exceção do valor encontrado em poço de Pitanga, os gradientes térmicos estão numa faixa relativamente estreita de 17 a 23oC/km. As profundidades dos poços de petróleo variam de 1000 a 5000 metros.
Tabela 1 – Valores do Gradiente pelo método convencional (CVL).
|
Município |
Coordenadas |
Grad. (ºC
/ km) |
||
|
Latitude |
Longitude |
Calculado |
σ |
|
|
Águas de
Lindoia |
22º 29' |
46º 38' |
17,5 |
0,21 |
|
|
22º 28' |
46º 38' |
17,3 |
0,97 |
|
Amparo |
22º 43' |
46º 46' |
18,1 |
0,13 |
|
Araras |
22º 21' |
47º 22' |
19,2 |
0,51 |
|
Atibaia |
23º 07' |
46º 33' |
13,5 |
0,11 |
|
Brag.
Paulista |
22º 57' |
46º 33' |
21,9 |
0,16 |
|
|
22º 58' |
46º 32' |
24,2 |
0,21 |
|
Brotas |
22º 16´ |
48º 06´ |
11,5 |
1,67 |
|
Cosmópolis |
22º 43' |
47° 12' |
39,7 |
0,65 |
|
Dourados |
22º 07' |
48° 19' |
19,6 |
0,65 |
|
Guaratingetá |
22º46´54” |
45º 10´ |
16,1 |
1,31 |
|
|
22º48´06” |
45º10´26 |
16,1 |
2,82 |
|
|
22º47´47” |
45º13´24 |
27,1 |
0,71 |
|
Itapira |
22º 28' |
46º 43' |
15,8 |
0,14 |
|
Itápolis |
21º 36´ |
48º 49´ |
15,0 |
1,68 |
|
Itú |
23° 15' |
47° 19' |
19,9 |
0,03 |
|
Jacareí |
23º17´44” |
45º57´20 |
23,2 |
0,05 |
|
Jundiaí |
23° 10' |
46° 52' |
19,8 |
0,09 |
|
Lindóia |
22° 32' |
46° 39' |
11,5 |
0,14 |
|
Mogi Mirim |
22º 26' |
46º 57' |
13,8 |
0,48 |
|
Monte Al.
do Sul |
22º 42' |
46º 43' |
20,7 |
0,11 |
|
Nuporanga |
20º43'
49" |
47º45'15" |
34,9 |
1,31 |
|
|
20º43'49" |
47º45'15" |
20,2 |
1,03 |
|
|
20º43'49" |
47º45'15" |
31,8 |
0,27 |
|
|
20º43'49" |
47º45'15" |
13,1 |
0,28 |
|
Olímpia |
20º 45´ |
48º 55´ |
22,1 |
0,14 |
|
Pedreira |
22º 45' |
46º 50' |
9,8 |
0,15 |
|
Piquete |
22º37´15” |
45º09´46 |
8,9 |
0,13 |
|
Pres.
Prudente |
22º 08´ |
51º 24´ |
36,8 |
0,76 |
|
Rafard |
23° 00' |
47° 31' |
21,1 |
0,37 |
|
Santa
Izabel |
23º 08´51 |
46º14´22 |
15,2 |
3,65 |
|
S. J.
Campos |
22° 58' |
45° 47' |
29,3 |
4,63 |
|
|
22° 58' |
45° 47' |
26,0 |
0,60 |
|
|
23º 10´49 |
45º50´09 |
27,4 |
2,84 |
|
São Paulo |
23º 39´ |
46º 37´ |
22,0 |
0,26 |
|
|
23º 39´ |
46º 37´ |
||