O Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) – organização social vinculada ao MCTI – , e a Petrobras concluíram a primeira fase de uma parceria tecnológica que vai permitir avanços na exploração e ampliar as possibilidades de pesquisa em óleo e gás. A base do projeto é utilizar uma das estações de pesquisa do Sirius, maior e mais complexa infraestrutura científica do Brasil, para fazer imagens 3D de rochas do pré-sal de forma automatizada, o que é capaz de gerar grandes volumes de dados rapidamente.

Iniciado em 2021, o projeto tem duas frentes: um de infraestrutura, que consistiu em implantar a microestação da linha Mogno, com uma instrumentação para automatizar medidas com rochas padrões da indústria, e outra em atividades de Pesquisa e Desenvolvimento, com o objetivo de desenvolver métodos de pós-processamento de dados.

Sirius nas pesquisas com o pré-sal
Sirius possui em seu núcleo aceleradores de elétrons de última geração, que produzem um tipo de luz capaz de revelar a microestrutura dos materiais. Essas análises são realizadas nas chamadas linhas de luz, que podem ser usadas simultaneamente. Uma delas é a linha de luz Mogno, capaz de gerar imagens tomográficas em 3D com resolução micro e nanométrica das rochas que contêm óleo e gás, abrindo novas possibilidades de pesquisa na área petroquímica.
 

"Um dos principais objetivos científicos para os quais a linha Mogno foi planejada é justamente a realização de pesquisas relacionadas a petróleo", destaca Nathaly Archilha, pesquisadora do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS/CNPEM) responsável pela linha Mogno. As reservas petrolíferas do pré-sal são um conjunto de rochas carbonáticas formadas há mais de 100 milhões de anos, situadas em grande profundidade, abaixo de uma camada de rocha salina no fundo do mar.

A linha Mogno permite investigar estruturas internas de diversos materiais de forma não-invasiva, em diferentes escalas, com zoom contínuo e possibilidade de chegar a resolução espacial de 200 nanômetros. Em breve, também será possível submeter os materiais a diferentes condições mecânicas, térmicas ou químicas e acompanhar alterações em tempo real.
 

O instrumental científico que tornará isso possível está em desenvolvimento em outro projeto em parceria com a Petrobras. "Esses desenvolvimentos permitirão estudos detalhados de fenômenos complexos como, por exemplo, a passagem de fluidos através dos poros das rochas, simulando as mesmas condições em que elas são encontradas na camada do pré-sal. Este conjunto de possibilidades experimentais não existe em lugar nenhum do mundo", destaca Nathaly.
 

De acordo com Gabriel Moreno, engenheiro do LNLS/CNPEM que coordenou os esforços para viabilizar a infraestrutura técnica da Mogno, os próximos desenvolvimentos "oferecem um nível de complexidade ainda maior, com desafios excitantes nas áreas de dinâmica, fluido-térmica e engenharia de sistemas".
 

Banco de rochas digitais

A parceria com a Petrobras resultou na instalação de uma microestração na linha de luz Mogno é capaz de receber de uma só vez até 88 amostras – como rochas do pré-sal, por exemplo –, trocando-as automaticamente durante a realização de micromotomografias 3D, em diferentes resoluções. A linha também pode ser operada remotamente em experimentos de baixa complexidade.
 

O objetivo da Petrobras é gerar um banco de dados digital de rochas que aumente o conhecimento da indústria acerca dos reservatórios de petróleo. O banco de dados de rochas digitais será associado a algoritmos, com uso de inteligência artificial, para caracterizar as estruturas geológicas e fazer simulações numéricas do processo de recuperação do óleo que está dentro delas. Com isso, será possível fazer simulações para prever a dinâmica de exploração dos reservatórios de petróleo.

O projeto envolve ainda o desenvolvimento de métodos de pós-processamento, que poderão ser usados pelos pesquisadores externos que vêm ao Sirius realizar seus experimentos. Nesta frente, o time de computação científica do LNLS desenvolveu algoritmos de reconstrução de dados, responsáveis por criar as imagens tridimensionais.

Os desenvolvimentos se beneficiarão do uso do Tepui, central de computação de alto desempenho do Sirius, e ainda de uma parceria com a RNP para a transferência dos dados do Sirius para o supercomputador Santos Dumont, do Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC), em Petrópolis (RJ).

Recentemente foram realizados os primeiros experimentos na linha Mogno usando as novas capacidades experimentais por um time conjunto do LNLS/CNPEM e da Petrobras. A fase de experimentos na linha de luz ocorreu em novembro de 2024 com amostras de diversos poços do pré-sal e, desde então, essas medidas estão sendo pós-processadas para a geração das imagens 3D das rochas.

Agora, a microestação está aberta também para a comunidade científica na modalidade "comissionamento científico". Os interessados em utilizar a nova microestação poderão apresentar seus projetos de pesquisa na próxima chamada de propostas para uso do Sirius, ainda neste ano. As propostas aprovadas realizarão experimentos em 2026.

Sobre o CNPEM - O CNPEM compõe um ambiente científico de fronteira, multiusuário e multidisciplinar, com ações em diferentes frentes do Sistema Nacional de Ciência, Tecnologia e Inovação (CT&I). Organização social supervisionada pelo MCTI, o CNPEM é impulsionado por pesquisas que impactam as áreas de saúde, energia, materiais renováveis e sustentabilidade. Responsável pelo Sirius, maior equipamento científico já construído no Brasil, o CNPEM desenvolve o Projeto Orion, complexo laboratorial para pesquisas avançadas em patógenos. As atividades técnico-científicas do CNPEM são executadas pelos Laboratórios Nacionais de Luz Síncrotron (LNLS), Biociências (LNBio), Nanotecnologia (LNNano) e Biorrenováveis (LNBR), além da Ilum Escola de Ciência, curso de bacharelado em Ciência e Tecnologia, com apoio do Ministério da Educação (MEC). Link