Remote sensing and petroleum seepage: a review and case study

Abstract

When reservoirs leak, varying quantities of oil and gas migrate to the surface as macroseeps, which are visible, and microseeps, which are invisible. This review article describes the mechanisms of seepage and the resulting surface manifestations in relation to optical high‐resolution remote sensing data. Oil pools and tar deposits (macroseeps) often can be detected directly by remote sensing. Microseeps are more difficult to study using remote sensing, but they give rise to vegetation stress, and cause geochemical alterations in soil and rocks, which can be studied indirectly using hyperspectral sensors. An integrated methodology is presented to combine various geoscience and remote sensing datasets for seepage detection. A combination of red‐edge modelling algorithms and spectral matching tools is identified that provides a validated technique for onshore microseepage detection. These remote sensing tools are not only important for petroleum exploration, but also have environmental implications because seeps emit greenhouse gases. A statistical data integration approach was developed based on Bayesian assumptions, which can be used to integrate hyperspectral remote sensing data, other satellite remote sensing data, and ancillary field geological and geochemical datasets, for modelling microseepage. In a case study from the Ventura basin (Santa Barbara) in Southern California, Probe‐1 data from the 1998 Geosat Group Shoot are integrated with field and subsurface geological and geochemical data to predict possible sites of hydrocarbon microseepage.

Marsh Loss Due to Cumulative Impacts of Hurricane Isaac and the Deepwater Horizon Oil Spill in Louisiana

“…Many researchers have used this technique to map the impact of oil spills on vegetation [25][26][27][28]. However, Turpie [29] cautions that tidal flooding in the marsh can confound this method.…”

Caracterização de microexsudações de hidrocarbonetos na Bacia do Tucano Norte (BA) por geoestatística, classificação hiperespectral e redes neurais

“…Preenchimento dos poros por calcita e substituição por calcita são mais comuns na superfície devido à oxidação anaeróbica por bactérias redutoras de sulfetos ou por oxidação aeróbica (Klusman et al 1992, Schumacher 1996. O cimento carbonático também pode ser gerado diretamente da redução inorgânica dos sulfatos (Van der Meer et al 2002). Carbonatos portadores de Fe-ferroso (Fe 2+ ) em sua estrutura (e.g., siderita), também são observados em ambientes de microexsudações de HCs, gerados a partir da solubilização do Fe férrico presente em outros minerais e incorporação subseqüen-te no carbonato (Van der Meer et al 2002).…”

“…Tais alterações comumente são marcadas por uma ou mais das seguintes feições: (i) ausência de vegetação, principalmente aquela fotossinteticamente ativa ('vegetação verde'); (ii) variações na densidade da flora; (iii) presença de plantas indicadoras, (iv) variações na arquitetura do dossel; e (v) mudanças morfológicas nas espécies. Esses efeitos, somados ou não, influenciam na resposta espectral da vegetação, principalmente no que se refere àquela relacionada ao pigmento clorofila, à es- trutura celular e à quantidade de água na planta (Augusto et al 2005, Van der Meer et al 2002.…”

“…Os mecanismos fundamentais de microexsudação (exsudações gasosas) de hidrocarbonetos incluem (i) efusão de gases livres devido a altas pressões diferenciais nos reservatórios; (ii) difusão de gases, usualmente dissolvidos na água que migram verticalmente por rochas porosas; e (iii) movimento vertical de hidrocarbonetos de baixo peso molecular dissolvidos na água, guiados pela diferença de potencial ou hidrodinâmica (Matthews 1986, Van der Meer et al 2002. As microexsudações gasosas de hidrocarbonetos, basicamente compostas por metano (CH 4 ), etano (C 2 H 6 ), propano (C 3 H 8 ), butano (C 4 H 10 ) e pentano (C 5 H 12 ), podem produzir alterações em rochas, solos e vegetação (e.g., Schumacher 1996, Oliveira 1998).…”

“…A perda da coloração avermelhada desses materiais ocorre quando soluções ácido-redutoras, tendo hidrocarbonetos, H 2 S e CO 2 como agentes principais, agem removendo o íon férrico (Fe 3+ -solúvel em ambiente redutor) originalmente presente na hematita, goethita e outros minerais limoníticos. Em muitos casos, o íon férrico pode ser convertido para íon ferroso (Fe 2+ ), favorecendo a formação de pirita e siderita (Schumacher 1996, Van der Meer et al 2002.…”