Parametrização automática de sistema de fraturas em superfícies rochosas a partir de processamento de imagem digital

Abstract

A caracterização de fraturas em rochas é um fator-chave na exploração de reservatórios naturalmente fraturados, com aplicações em campos petrolíferos, geotérmicos e outros sistemas porosos em subsuperfície. Entretanto, a obtenção de informações detalhadas sobre padrões de fraturamento diretamente no poço enfrenta limitações tecnológicas e operacionais. Nesse contexto, a análise de afloramentos análogos de superfície surge como uma estratégia valiosa para inferir propriedades geométricas, estatísticas e hidráulicas do meio fraturado, complementando a caracterização do reservatório. Este trabalho apresenta o FRAMFRAT, uma rotina computacional de código aberto, hospedado no GitHub, desenvolvida em Python, que integra técnicas avançadas de processamento e análise de imagens, estatística e geometria fractal para a caracterização quantitativa e automatizada de fraturas em afloramentos. Entre as principais técnicas empregadas destacam-se: Segmentação e Rotulação de Fraturas (Contour Tracing e Labeling), que faz a identificação automática das fraturas e atribuição de rótulos individuais; Transformada do Eixo Medial (Medial Axis Transform), que envolve a redução das fraturas a esqueletos, viabilizando medições precisas de comprimento, conectividade e orientação; Segmentação Avançada das Fraturas em Segmentos Lineares para a decomposição de fraturas complexas em partes mais lineares, permitindo análises detalhadas em nível de segmento, incluindo comprimento, abertura e direção; Dimensionamento Fractal (Box Counting), pelo qual é realizado o cálculo da dimensão fractal, refletindo a complexidade e heterogeneidade do sistema de fraturas; Medição de Abertura (Scanline Adaptado e Transformada de Distância) para a determinação da abertura mínima, média, máxima e desvio padrão, auxiliando na avaliação da permeabilidade; Quantificação de Propriedades Estatísticas e Hidráulicas, que contempla o cálculo da porosidade, permeabilidade, parâmetros de distribuição das aberturas e conectividade, fornecendo subsídios para entender a influência das fraturas no fluxo de fluidos no reservatório. A aplicação do FRAMFRAT no estudo de um afloramento na Praia de Itapoama, na Bacia Pernambucana, demonstrou que os comprimentos das fraturas variam de cerca de 100 mm a 18.100 mm, as aberturas médias entre 10 mm e 178 mm, a porosidade equivalente de 0,02% a 9,04% e a permeabilidade calculada variou entre 2×107 a 6×109 Darcy. Ademais, a análise das orientações das

fraturas, representadas em diagrama de roseta, revelou duas direções principais: NE– SW (aproximadamente 45° a 70° Az), associadas aos esforços tectônicos primários, e W–SW (aproximadamente 250° a 265° Az), atribuídas a eventos tectônicos subsequentes ou reativações. Além disso, orientações secundárias em torno de 175° e 90° Az foram identificadas, reforçando a interpretação de que o sistema fraturado registra múltiplos episódios tectônicos e uma evolução estrutural complexa. Ao unir métodos de processamento digital de imagens, análise fractal, segmentação em segmentos lineares e avaliação estatístico-hidráulica, o FRAMFRAT oferece um conjunto robusto e automatizado de ferramentas. Essa solução aberta, mantida em um repositório GitHub, democratiza o acesso ao código, facilita colaborações e contribuições da comunidade científica e industrial, e potencializa a caracterização de fraturas a partir de afloramentos análogos, resultando em modelos mais confiáveis e detalhados de reservatórios naturalmente fraturados.