SATELLITE DETERMINATION OF API GRAVITY AND SARA COMPONENTS OF OFFSHORE PETROLEUM SEEPS

Abstract

Petróleos podem ser classificados segundo o grau API ou frações de hidrocarbonetos (HCs) saturados, aromáticos, resinas e asfaltenos (SARA). Esse trabalho objetiva avaliar a possibilidade de qualificar óleos remotamente quanto a essas características com base em dados de espectroscopia de reflectância e deimageamento multiespectral e hiperespectral. Para tanto, amostras de óleo e de filmes de óleo sobre água foram medidas em laboratório, através do espectrorradiômetro FieldSpec FR, para caracterização de seus espectros de reflectância (0,35-2,5μm). Esses espectros foram avaliados por estatística multivariada (análise de componentesprincipais e regressão por mínimos quadrados parciais), tanto na resolução ultraespectral (2150 bandas) do espectrorradiômetro, como também na resolução espectralde sensores orbitais hiperespectrais (i.e Hyperion (220 bandas)) e multiespectrais (i.e ASTER (9 bandas)). A aproximação estatística visou o estabelecimento de modelos preditivos baseados na relação entre as características qualitativas de óleos e as feições espectrais que apresentam. Com base nesses modelos foi possível a avaliação remota de uma exsudação na Bacia de Campos. O petróleo exsudado realisticamente tem â—¦API entre 19-22 e % massa/massa de hidrocarbonetos variando entre 40-49 para saturados, 33-25 para aromáticos, 20-28 para resinas e 3-1,5 para asfaltenos. Os valores derivados dos modelos preditivos baseados na assinatura espectralremota da exsudação foram â—¦API = 19,6; %m/msaturados = 45,38; %m/maromáticos = 26,91; %m/mresinas = 24,61; %m/masfaltenos = 2,14 (% m/m). Esses resultadosmostram o potencial do método aqui desenvolvido de forma pioneira para a determinação do grau API e da %m/m de hidrocarbonetos SARA em exsudações com base em dados e técnicas de sensoriamento remoto ótico.

ABSTRACT: Crude oils can be classified based on their API gravity or their SARA components (i.e. saturated, aromatics, resins, and asphaltenes). This work evaluatesthe possibility to infer such oil"™s characteristics by means of reflectance spectroscopy and multispectral and hyperspectral imagery. Reflectance spectra (0.35-2.5μm)of oils and films of oil on water were measured under laboratory conditions using a high-resolution spectroradiometer. Multivariate statistics (i.e. principal componentand partial least square analysis) were used to evaluate these spectra, taking into consideration both the spectral resolution at laboratory measurements (2150 bands) and the spectral resolution offered by orbital sensors (i.e. Hyperion (220 bands) and ASTER (9 bands)). The statistical approach yielded predictive models based on the correlation of oil composition and its spectral response, allowing remote assessment of the oil quality of a particular see page from the Campos Basin (Brazil). This oil has a known API gravity ranging between 19-22, 40-49% mass/mass of saturated, 33-25 of aromatics, 20-28 of resins and 3-1.5 of asphaltenes. The remotely retrieved values based on the spectral response of the seep are within the actual range and are remarkably similar: API gravity of 19.6 and 45.38% mass/mass of saturated, 26.91 of aromatics, 24.61 of resins and 2.14 of asphaltenes. This result indicates the potential of this methodology, first proposed in this work, for the indirect inference of API gravity and SARA composition based on remote sensing data and techniques.

Keywords: seepage, spectroscopy, remote sensing, API, SARA.