Perfil de raios gama: identificando litologia no poço

Na perfilagem geofísica de poços tubulares, poucas ferramentas oferecem informação tão direta quanto o perfil de raios gama — GR log, do inglês gamma-ray log. Ele mede a radioatividade natural das formações rochosas atravessadas pelo poço e permite identificar a litologia — argilas, arenitos, basaltos, calcários — metro a metro, sem extrair uma única amostra de rocha. Para quem projeta ou reabilita poços artesianos e tubulares, esse perfil é ponto de partida obrigatório na interpretação geológica e no posicionamento correto de filtros e cimentação.

Por que as rochas emitem radiação gama?

A radioatividade natural das rochas é produzida principalmente por três elementos: potássio-40 (K-40), urânio (U) e tório (Th). Esses elementos não estão igualmente distribuídos entre os diferentes tipos de rocha, e é exatamente essa desigualdade que torna o perfil de raios gama tão útil na caracterização litológica.

• Argilas e folhelhos concentram potássio e tório porque as partículas finas adsorvem esses elementos durante a diagênese. São, portanto, as rochas de maior leitura no perfil GR.
• Arenitos limpos — como os da Formação Botucatu, que integra o Aquífero Guarani — têm pouquíssima fração argilosa e apresentam leituras muito baixas no perfil GR.
• Basaltos da Formação Serra Geral exibem leituras intermediárias, relativamente baixas em relação às argilas; a textura densa e cristalina limita a concentração dos isótopos radioativos.
• Calcários e dolomitos puros são muito pouco radioativos, semelhantes aos arenitos limpos.
• Granitos e gnaisses do embasamento cristalino costumam ter leituras moderadas a altas, especialmente quando contêm feldspatos potássicos ou biotita rica em potássio.

A unidade de medida: API e como interpretar os valores

A intensidade da radiação gama é expressa em unidades API (American Petroleum Institute), escala estabelecida por ensaio padrão na Universidade do Kansas nos anos 1950. Algumas referências práticas orientam a interpretação em campo:

• Leituras abaixo de 30 API: rochas limpas, com baixíssima argilosidade — arenitos quartzosos, calcários, basaltos frescos.
• Leituras entre 30 e 75 API: zona de transição — arenitos com certa argila, basaltos alterados, rochas cristalinas de composição intermediária.
• Leituras acima de 75 API: predomínio de argila ou folhelho; raramente se instala filtro nessas zonas, pois a produtividade é baixa e o risco de carreamento de finos é alto.

Esses valores são orientativos. A interpretação local deve ser calibrada com amostras de calha (cascalho de perfuração) coletadas durante a sondagem, sempre que disponíveis. Quando não há amostras, o perfil GR se torna a principal — e muitas vezes a única — evidência contínua do perfil litológico do poço.

Perfil de raios gama espectral: separando K, U e Th

O GR convencional mede a radioatividade total. Uma versão mais avançada, chamada perfil de raios gama espectral (SGR), separa as contribuições individuais do potássio, urânio e tório. Essa distinção é valiosa por várias razões:

• Picos de urânio dissociados de potássio e tório podem indicar fraturamento e precipitação de sais de urânio em planos de junta — informação útil em aquíferos fraturados do interior paulista.
• Anomalias de potássio isoladas podem sinalizar presença de feldspato potássico em arenitos arcoseanos, diferenciando-os de arenitos quartzosos mais produtivos para captação de água.
• A razão Th/K ajuda a distinguir diferentes argilominerais — caulinita versus esmectita, por exemplo —, relevante para avaliar risco de inchamento de argilas quando o poço entra em produção.

No interior do estado de São Paulo, onde predominam as formações do Grupo Bauru (Adamantina, Marília) e os basaltos da Serra Geral sobrepostos ao Aquífero Guarani, o SGR auxilia a separar intervalos de arenito fino argiloso — comuns na Formação Adamantina — daqueles com menor teor de argila e maior permeabilidade efetiva.

Aplicações práticas no projeto e na reabilitação de poços

O perfil de raios gama integra o conjunto de perfilagens geofísicas que a Hidroimagem realiza em poços tubulares e artesianos. Na prática de poços de água subterrânea, suas principais aplicações são as seguintes.

Posicionamento de filtros e cimentação

O intervalo de filtro deve ser posicionado exatamente nas zonas de baixa argilosidade — leitura GR baixa —, onde a permeabilidade é alta e o carreamento de finos é reduzido. Os intervalos de alta leitura GR correspondem a argilas e folhelhos que não produzem água útil; quando abertos, contaminam o sistema com partículas finas e prejudicam a eficiência do poço a longo prazo. A cimentação correta dessas faixas é um dos critérios avaliados pela perfilagem geofísica antes do pedido de outorga junto ao DAEE.

Correlação estratigráfica entre poços

Em fazendas, condomínios ou parques industriais com mais de um poço, os perfis GR permitem correlacionar os pacotes rochosos entre furos vizinhos, revelando mergulho das camadas, espessamento ou adelgaçamento de aquíferos e presença de falhas. Essa correlação é muito mais confiável do que tentar comparar apenas as profundidades de produção reportadas pelos perfuradores, que variam conforme o método de amostragem utilizado.

Verificação da qualidade da cimentação

Quando o perfil GR é executado após a colocação do revestimento e da cimentação, diferenças entre o perfil pré-cimentação (furo aberto) e o perfil pós-cimentação (poço revestido) ajudam a identificar zonas onde a calda de cimento não preencheu adequadamente o espaço anular. Essa condição favorece a interconexão entre aquíferos de diferentes qualidades químicas — problema detalhado em nosso artigo sobre interconexão entre aquíferos em poços tubulares.

Identificação de zonas alteradas no embasamento cristalino

Em poços que atravessam o embasamento cristalino Pré-Cambriano, frequente em parte do interior paulista, o perfil GR evidencia zonas de alteração intempérica e fraturamento. Rochas alteradas tendem a ter leitura GR mais elevada que a rocha sã, por concentração de argilominerais nos planos de fratura. Essa informação, combinada com a filmagem óptica do poço, permite localizar as fraturas produtoras com precisão — abordagem que demonstramos em nosso estudo de caso em aquífero fraturado no interior paulista.

Estudo de caso: filtro instalado na zona errada em arenito argiloso

Em 2024, a Hidroimagem realizou perfilagem geofísica em um poço tubular situado em município da região de Araraquara, perfurado na Formação Adamantina (Grupo Bauru). O proprietário relatava queda progressiva de vazão desde a entrega do poço, três anos antes, com turbidez frequente nos primeiros minutos após o acionamento da bomba.

O perfil de raios gama revelou que o intervalo filtrado — de 68 a 94 metros de profundidade — correspondia em grande parte a uma faixa de arenito muito argiloso, com leituras entre 65 e 90 API. O trecho de arenito limpo, com leitura GR entre 22 e 35 API e real potencial produtivo, estava entre 46 e 67 metros — abaixo do revestimento cimentado, portanto isolado e inacessível à bomba.

Em outras palavras: o filtro havia sido instalado na zona errada. A filmagem óptica do interior do poço confirmou o diagnóstico — depósitos de argila vermelha colmatavam as ranhuras do filtro e um trecho de revestimento exibia início de corrosão, consequência provável do contato prolongado com a água levemente ácida do arenito argiloso.

Com base nos dados de perfilagem, foi possível propor a reabilitação do poço com reposicionamento do filtro, evitando a perfuração de um novo poço. A economia estimada superou 60% do investimento que seria necessário para uma nova obra.

Limitações do perfil de raios gama

O GR log é uma ferramenta poderosa, mas apresenta limitações que o técnico deve conhecer:

• Não mede permeabilidade diretamente. Um arenito pode ter baixa argilosidade (baixo GR) e ainda apresentar baixa permeabilidade por cimentação carbonática ou silicificação diagenética. O perfil de fluxo (flowmeter) ou o teste de bombeamento são necessários para confirmar a produtividade real da zona.
• Pode ser perturbado pelo fluido de perfuração. Lamas de argila com barita, por exemplo, atenuam a leitura de radioatividade. A interpretação deve considerar o tipo de fluido utilizado durante a sondagem.
• Resolução vertical limitada. Camadas muito finas — abaixo de 0,3 m — podem não ser individualizadas pelo GR convencional; nesses casos, o SGR espectral oferece melhor discriminação.
• Não diferencia litologia de contaminação radioativa. A presença de material radioativo no fluido do poço — como resíduos de fertilizante à base de potássio em zonas de infiltração superficial — pode inflar artificialmente os valores de GR, gerando interpretação equivocada.

Integração com outros perfis geofísicos

O máximo da informação se obtém quando o perfil de raios gama é interpretado em conjunto com outros logs rodados simultaneamente. Os principais complementares no diagnóstico de poços de água subterrânea são:

• Perfil de resistividade elétrica (normal curta e normal longa): diferencia zonas saturadas com água doce (alta resistividade) de zonas com água salobra ou de alta argilosidade (baixa resistividade). Combinado com o GR, permite distinguir arenito seco de arenito saturado.
• Perfil de potencial espontâneo (SP): detecta gradientes de salinidade entre o fluido do poço e o fluido da formação, auxiliando a marcar contatos litológicos e a identificar aquíferos produtivos.
• Caliper (perfil de diâmetro): identifica zonas de alargamento do poço causadas por desmoronamento de argilas moles ou fraturamento; contextualiza leituras GR anômalas causadas por variação no diâmetro do furo.
• Temperatura e condutividade elétrica do fluido: revelam entradas d'água e zonas de fluxo ativo dentro do poço, confirmando quais intervalos de baixo GR estão efetivamente produzindo.

Esse conjunto integrado é a base da perfilagem geofísica multiparamétrica da Hidroimagem, que gera laudos utilizados no projeto de novos poços, em reabilitações e nos processos de outorga junto ao DAEE e à CETESB.

Perguntas frequentes

O perfil de raios gama pode ser feito em poço já revestido?

Sim. O GR log convencional atravessa revestimentos de PVC com facilidade e praticamente sem atenuação. Para revestimentos de aço, a atenuação é maior, mas ainda é possível rodar o perfil em casing de aço de espessura padrão — a leitura fica ligeiramente reduzida, mas mantém a discriminação litológica necessária para correlações estratigráficas e verificação de cimentação.

Qual é a profundidade máxima que o GR log alcança?

Não há limite prático de profundidade para o perfil de raios gama em poços de abastecimento. O equipamento é descido em cabo condutor e opera normalmente a centenas de metros. Em poços de água subterrânea no estado de São Paulo, onde a maioria não ultrapassa 300 metros, a ferramenta funciona sem restrições técnicas.

O perfil GR substitui as amostras de calha coletadas na perfuração?

Não substitui — complementa. As amostras de calha (cuttings) permitem exame visual e análise mineralógica, confirmando a interpretação do log. O GR é contínuo e objetivo, enquanto as amostras de calha sofrem com contaminação, atraso de chegada à superfície e perda de material. A interpretação mais confiável combina os dois recursos.

Quando é indicado solicitar a perfilagem de raios gama?

O momento ideal é logo após o término da perfuração e antes da cimentação e instalação do revestimento — situação em que o poço está em furo aberto e a resolução do perfil é máxima. Contudo, o GR também é útil em poços já revestidos quando se suspeita de falha na cimentação, queda de vazão sem causa aparente ou turbidez recorrente. Nesses casos, ele é executado em conjunto com a filmagem óptica e outros perfis geofísicos.

A perfilagem de raios gama é exigida pelo DAEE?

A Portaria DAEE 717/1996 e suas normas complementares não especificam quais perfis geofísicos são obrigatórios por nome, mas exigem que o relatório final contenha informações estratigráficas confiáveis. Na prática, poços de grande porte destinados a abastecimento público ou uso industrial têm a perfilagem geofísica — incluindo o perfil GR — praticamente indispensável para embasar o laudo técnico que instrui o pedido de outorga.

Referências

• CPRM — Serviço Geológico do Brasil. Manual de Perfilagem Geofísica de Poços. Brasília: CPRM, 2014.
• ABNT NBR 12212:2017 — Projeto de poço tubular para captação de água subterrânea.
• ABNT NBR 12244:2006 — Construção de poço tubular para captação de água subterrânea.
• DAEE — Departamento de Águas e Energia Elétrica do Estado de São Paulo. Portaria DAEE n.º 717, de 12 de dezembro de 1996.
• KEYS, W. S. A Practical Guide to Borehole Geophysics in Environmental Investigations. Boca Raton: CRC Press, 1997.
• RIDER, M.; KENNEDY, M. The Geological Interpretation of Well Logs. 3.ª ed. Sutherland: Whittles Publishing, 2011.
• SILVA, R. B. G.; MANCINI, L. H. Hidrogeologia do Estado de São Paulo: perfis de poços. São Paulo: DAEE/IG/IPT/CPRM, 2005.
• ABAS — Associação Brasileira de Águas Subterrâneas. Boletim Técnico de Hidrogeologia, vários números.