Hoje as pesquisas em rochas de baixa permeabilidade (uma grande tendência na indústria petrolífera brasileira do mundo inteiro) se voltam à escala de poros seja pela investigação petrofísica, morfológica, de distribuição de tamanhos ou escoamento de fluidos, prática descrita pelos valores de permeabilidade. a avaliação destas propriedades por sua vez, é essencial ao desenvolvimento e exploração de reservas de hidrocarbonetos. no entanto a determinação de parâmetros do sistema poroso nessas rochas, aqui arenitos de baixa permeabilidade (abp) e rochas selantes (rs), continua a ser um grande desafio devido à extrema variabilidade de ambientes deposicionais e complexa microestrutura composta por argilas e tamanhos de poros de submícrons a ångströms. nesta tese empregou-se um compêndio de técnicas experimentais para a caracterização da estrutura porosa de abp e rs. de tal modo, o trabalho foi dividido em dois tópicos principais: (i) caracterização do sistema poroso e propriedades petrofísicas em abp utilizando-se as técnicas de permeabilidade por decaimento de pulso (pdp), rmn de baixo campo, adsorção gasosa de nitrogênio (agn2), porosimetria por intrusão de mercúrio (pim) e nano- e microtomografia de raios x (res. <0,7 &#956;m); (ii) estudo por espectrometria fotoacústica (pas) em rochas selantes de distintos campos geológicos para a determinação de porosidade e difusividade térmica (dt), de forma a estimular a exploração segura de hidrocarbonetos, o armazenamento de co2, bem como a caracterização de folhelhos (shale). os valores de dt variaram entre 0,0167 e 0,0930 (cm2/s) e a porosidade entre 1,42 e 9%. para as rochas abp a caracterização 3d da estrutura porosa forneceu valores de tortuosidade e fator de forma, resp., entre 2,19-5,47 e 3,2-8,5. as distribuições de tamanho de poros mostraram-se bimodais nos ensaios pim, trimodais na multiescala 3d e tetramodais na rmn, enquanto a porosidade pela combinação agn2 e pim variou entre 1,94 e 11.96% e a permeabilidade pdp de 0,036 a 0,00066 md. alguns dos parâmetros microestruturais obtidos em abp foram correlacionados na estimativa de permeabilidade utilizando-se modelos como carman-kozeny (dullien, 1979) e coates (1999). o compêndio de técnicas e metodologias aplicado neste trabalho mostrou-se uma ferramenta imprescindível na caracterização de rochas de baixa permeabilidade uma vez que permite integrar atributos da rede de poros que influenciam nas macro-propriedades das rochas analisadas.