Contribution for heat flow density estimation in the Meso-Cenozoic basins of Portugal

Abstract

The evolution of temperature in sedimentary basins is a fundamental tool for the evaluation and exploration of hydrocarbons, for the evaluation of geothermal potential, for paleogeographic reconstruction, for carbon sequestration and for the hydrogeological evaluation of a given region. Estimates of heat flow density (HFD) on the surface in the Portuguese Meso Cenozoic basins are difficult to obtain. The small number of HFD estimates in the Meso Cenozoic basins is a consequence of the high drilling costs for determining HFD and strict drilling regulation measures. Most of the temperature data available for estimating HFD is obtained in oil exploration holes; however, the temperature data obtained from them are subject to high uncertainty. Twelve oil exploration holes carried out in Portugal, with temperature records, were considered in this work; only one hole was rejected because they did not present the minimum quality requirements for HFD estimation. The values of thermal conductivity of the rock formations traversed by the various holes were assumed since there are no laboratory determinations for those geological formations. Bottom temperatures (BHT) have been corrected with Zetaware software that uses the Horner method and produces results with acceptable uncertainties. Only three sedimentary basins (Lusitanian, Porto, Alentejo) were identified and possessing a regional HFD estimates ranging from 61 to 174 mWm-2. The average geothermal gradient and average HFD estimates of the Lusitanian basin were found to be 33 ℃ km-1 and 113 mWm-2, Porto (24 ℃ km-1, 78 mWm-2) and Alentejo (21 ℃ km-1, 61 mWm-2) respectively. Compared to previous geothermal and HFD values, the new estimates obtained had a fair correspondence with a high regional sedimentary HFD estimates. Nevertheless, a heat flow density map was generated and an attempt to geothermally characterize the Portuguese Meso Cenozoic basins is made; RESUMO: CONTRIBUIÇÃO PARA A ESTIMATIVA DA DENSIDADE DO FLUXO DE CALOR NAS BACIAS MESO CENOZÓICAS DE PORTUGAL A evolução da temperatura nas bacias sedimentares é uma ferramenta fundamental para a avaliação e exploração de hidrocarbonetos, para a avaliação do potencial geotérmico, para a reconstrução paleogeográfica, para o sequestro de carbono e para a avaliação hidrogeológica de uma determinada região. Estimativas da densidade do fluxo de calor (DFC) na superfície das bacias Meso Cenozóicas Portuguesas são difíceis de obter. O pequeno número de estimativas de DFC nas bacias Meso Cenozóicas é uma consequência dos elevados custos de perfuração para a determinação do DFC e de medidas rigorosas de regulação da perfuração. A maioria dos dados de temperatura disponíveis para estimar o DFC é obtida em furos de prospeção de petróleo; no entanto, os dados de temperatura neles obtidos estão sujeitos a uma elevada incerteza. Neste trabalho foram considerados doze furos de prospeção de petróleo realizados em Portugal com registos de temperatura; apenas um furo foi rejeitado por não apresentar os requisitos mínimos de qualidade para a estimativa do DFC. Assumiram-se os valores de condutividade térmica das formações rochosas atravessadas pelos diversos furos uma vez que não existem determinações laboratoriais para essas formações geológicas. As temperaturas de fundo de furo (BHT) foram corrigidas com o software Zetaware que utiliza o método de Horner e produz resultados com incertezas aceitáveis. Apenas foram identificadas três bacias sedimentares (Lusitanianas, do Porto, do Alentejo) e com uma estimativa regional de DFC que varia entre 61 e 174 mWm-2. Verificou-se que o gradiente geotérmico médio e a DFC média na bacia Lusitaniana são, respectivamente, 33 ℃km-1 e 113 mWm-2 Porto (24 ℃ km-1, 78 mWm-2) e Alentejo (21 ℃ km-1, 61 mWm-2) respectivamente. Em comparação com valores geotérmicos e de DFC anteriores, as novas estimativas obtidas correspondem a uma DFC sedimentar regional elevada. Foi desenhado um mapa da densidade de fluxo de calor e é feita uma tentativa de caracterizar geotermicamente as bacias Meso Cenozóicas Portuguesas.