Post on 30-Jun-2015
PERFIL DE RAYOS GAMMA
PERFIL DE RAYOS GAMMA
Radioactividad es la desintegración espontánea de núcleos atómicos mediante la emisión de partículas subatómicas y calor.Los elementos radiactivos emiten tres tipos de radiación:
•Partículas alfa
•Partículas Beta
•Rayos Gamma
PODER DE PENETRACION
ENERGIA DE LOS RAYOS GAMMA
Los RG poseen altopoder de penetraciónen un pozo (aprox. 1 pie ).
Los rayos alfa y betaposeen bajo poder de penetración
EN
ER
GÍA
P
OR
F
OT
ÓN
APLICACIONES DE LOS RG
•Determinar topes y bases de las rocas Determinar topes y bases de las rocas arcillosas y de las rocas reservorioarcillosas y de las rocas reservorio
•Correlacionar litología entre pozosCorrelacionar litología entre pozos•Determinar volumen de shale en los Determinar volumen de shale en los reservorios reservorios
•Ubicar en profundidad herramientas de Ubicar en profundidad herramientas de muestro y de cañoneo en pozos muestro y de cañoneo en pozos revestidosrevestidos
•Ubicar en profundidad muestras de Ubicar en profundidad muestras de corazón cuando el % de recobro es corazón cuando el % de recobro es menor a 100%menor a 100%
•Estudiar yacimientos de minerales Estudiar yacimientos de minerales radiactivos : U y Kradiactivos : U y K
CORRELACION DE POZOS
ORIGEN DE LA RADIOACTIVIDAD En las rocas, la radioactividad proviene
principalmente del K40 y en menor proporción Uranio235, Uranio238 y Thorio232
Las rocas ígneas son las más radioactivas, principalmente las rocas graníticas.
La radioactividad de las areniscas y de las calizas limpias es muy baja.
Los shales, las rocas sedimentarias más abundantes, poseen alta radioactividad.
ORIGEN DE LA RADIOACTIVIDAD
La concentración promedio en las rocas de la corteza terrestre de los tres elementos radiactivos más abundantes es la siguiente:
Potasio 2%Torio 9.6 ppmUranio 2.7 ppm
DECAIMIENTO DEL K40El isótopo potasio K40 decae mediante la emisión de RG a un isotopo estable que es el argón Ar40 .
Los RG son emitidos a un niveles de energía especifico de 1.46 MeV
El K40 tiene periodo de vida media de 1.3x109 años
DECAIMIENTO DEL U238
El isótopo potasio U238 decae mediante la emisión de RG a un isotopo estable que es el plomo Pb206, vía una larga cadena de productos hijo.
El U238 tiene periodo de vida media de 4.4x109 años.
Los RG emitidos tienen amplio rango de energía.
ENERGIA DE LOS RAYOS GAMA
El potasio emite RG en un nivel de energía especifico
Los isótopos radiactivos de la serie de torio y de la serie uranio-radio, emiten rayos gamma en un amplio rango de energía.
ELECTRON VOLTIO Abreviado como eV, es una unidad de
energía equivalente a la energía cinética que adquiere un electrón al ser acelerado por una diferencia de potencial en el vacío de 1 voltio. 1eV = 1,602176462 × 10-19 J
Algunos múltiplos típicos son: 1 keV = 103 eV 1 MeV = 103 keV = 106 eV 1 GeV = 103 MeV = 109 eV 1 TeV = 103 GeV = 1012 eV
RADIACION NATURAL Todos los organismos en nuestro planeta
reciben radiaciones de manera constante a lo largo de su vida: rayos cósmicos y radiación originada por elementos radiactivos naturales contenidos en el suelo (radiación de fondo: dosis mínima).
Existen además las radiaciones ionizantes provenientes de fuentes artificiales, siendo la más extendida la irradiación con rayos x para el diagnóstico médico.
RADIACIÓN IONIZANTECuando la energía que transportan las radiaciones es muy grande, al atravesar los tejidos producen la ionización (pérdida o ganancia de cargas) de los átomos a su paso.
La existencia de átomos ionizados (cargados) puede producir graves perturbaciones en los tejidos vivos. La radiaciones gamma, los rayos X y los rayos cósmicos son algunas de las radiaciones ionizantes más comunes.
Los RG emitidos colisionan sucesivamente con los átomos de la formación, perdiendo energía en cada colisión y dispersándose dentro de la formación (Efecto Compton de Dispersión).
Los RG dispersos finalmente son absorbidos por átomos de la formación, los cuales en respuesta emiten electrones(Efecto Fotoeléctrico)
INTERACCIONES DE LOS RG
En la actualidad las sondas de RG utilizan contadores de centelleo para medir la radiación, los cuales son más eficientes que los contadores Geiger-Müller que se usaban en el pasado.
La resolución vertical de las sondas modernas varia de 0.5-2 pies y su profundidad de investigación varia de 05–1 pie.
CONTADORES DE GAMMA RAY
CENTELLEOMETROS
El centelleómetro funciona con base en la capacidad que tienen ciertas sustancias de producir destellos de luz (fotones) cuando son bombardeadas con RG (Ej: ZnS y UO2)
• Cristal de Yoduro potásico-sódico que emite destellos de luz (fotones) en presencia de radiación.
• Cátodo primario que emite electrones.
•Cuando el fotón choca contra una superficie fotosensible (cátodo primario) emite electrones que luego son multiplicados.
•Tubo foto-multiplicador al vacio que convierte el destello en un impulso eléctrico.
DISEÑO DEL CENTELLEOMETRO
FOSFOROS DE CENTELLEO
La radioactividad es de naturaleza estadística, es decir, la cantidad de rayos que llega al sensor, varía en el tiempo, aún cuando la sonda esté inmóvil.
Para mejorar la medición, se mide el número cuentas para un intervalo ó constante de tiempo (2-3 seg) y se promedia las variaciones para dicho intervalo.
Las variaciones estadísticas son grandes para intervalos de tiempo cortos y disminuyen para intervalos de tiempo largos
De otro lado se controla que la velocidad de registro no sea superior a 0.5pies/seg.
MEDICION DE RG
CONSTANTE DE TIEMPO
9.8 cuentas por segundo
10 cuentas por constante de tiem po
9.8 cuentas por segundo
constante de tiem po: 5 segconstante de tiem po
7 cps
1 seg.
11 cps
1 seg.
10 segundos
100 cuentas G am m a
C onstante de tiem po:10 segundos
C onstante de tiem po:1 segundo
Intensidad de radiación
EFECTO DEL FILTRO DE TIEMPO Y DE LA VELOCIDAD DE REGISTRO.Velocidad convencional0.5 pie/seg = 30 pies/minuto
En la actualidad las sondas de RG se calibran en unidades API , bajando la sonda a un pozo patrón que existe en la Universidad de Houston
Anteriormente muchos perfiles fueron calibrados corriendo excéntrica una sonda de 3 5/8” de diámetro, en un pozo patrón de = 10”, sin entubar, lleno de lodo no radiactivo de 10 lbs/gal.
CALIBRACION DE LAS SONDAS
POZO PATRON PARA CALIBRACION
Concreto de baja radioactividad
Concreto de baja radioactividad
Concreto de alta radioactividad
NÚMERO DE CUENTAS CPSEl número de cuentas que llegan al sensor es función no
sólo de la radioactividad de la formación sino además de los siguientes factores:
•Tipo de cristal de centelleo (NaI, BGO, CsI)La eficiencia del cristal es función de su densidad
•Longitud del cristal: a mayor longitud mayor CPSNGRT: 4 pulg.D4TG: 8 pulg.
•Diámetro del cristal: a mayor diámetro mayor CPS
•Espesor y tipo de acero del “housing” de la sonda afecta la rata de conteo en CPS
CONVERSION DE CPS A UNIDADES APIEl factor de sensitividad de una sonda GR se calcula a
partir de las lecturas en el pozo patrón así:
El factor de conversión para convertir CPS a unidades API se calcula así:
El factor de sensitividad garantiza que herramientas de diferente compañía queden calibradas, es decir, que lean igual radioactividad en un mismo pozo cualquiera.
conteo bajo Lectura - conteo alto Lectura
200 APIADSENSITIVID
CALIBRACION DE LAS SONDAS
GAPI= 163.6
Convertir una lectura de 90 CPS en unidades API conociendo el factor de sensitividad de la sonda igual a 1.818181
10 CPS120 CPS
CALIBRACION DE SONDAS DE DIFERENTE COMPAÑÍA.
El factor de sensitividad asegura que dos sondas, de compañías diferentes, midan la misma radiación en un mismo pozo cualquiera
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CURVA GR
•Grado de consolidación y radioactividad de las rocas
•Factores del pozo (diámetro, peso del lodo y tubería de revestimiento).
Las correcciones por efectos de pozo se corrigen con la carta Por – 7 y Por – 8.
Corrección GR por Efecto de Pozo
Corrección GR por Efecto de Pozo
El volumen de Shale en una roca reservorio se puede calcular a partir de curva GR. Para ello se calcula primero el Índice Gamma Ray (IGR)
CALCULO DEL VOLUMEN DE SHALE
donde:
G.R.log Lectura del registro en zona de interés.G.R.min Lectura en arenisca o caliza limpia G.R.máx Lectura en shale típico aledaño
INTERPRETACION DE LA CURVA DE G.R. (resolución)
El volumen de Shale en una roca reservorio se puede calcular a partir de curva GR. Para ello se calcula primero el Índice Gamma Ray (IGR)
CALCULO DEL VOLUMEN DE SHALE
donde:
G.R.log Lectura del registro en zona de interés.G.R.min Lectura en arenisca o caliza limpia G.R.máx Lectura en shale típico aledaño
Rocas jóvenes
Rocas antiguas
CALCULO DEL VOLUMEN DE SHALE
RELACION IGR VERSUSCONTENIDO DE SHALE
2 3
16% 26%
La radioactividad de las evaporitas, de las calizas y areniscas limpias es de unas pocas unidades API.
En contraste, la radiactividad de los shale y de las cenizas volcánicas puede alcanzar 200 unidades API.
RADIOACTIVIDAD Vs LITOLOGIA0 50 100 unidades API
Arenisca arcillosa
Shale
Arenisca m uy arcillosa
C aliza lim pia
D olom ita
Shale
Arenisca lim pia
C arbónArenisca arcillosa
Anhidrita
SalC eniza volcánica
Yeso
REGISTRO GR SOBRE NUCLEOS.
REGISTRO GR EN NUCLEOS DE CARBON
DESCRIPCION DE NUCLEOSUniversidad de Calgary. Oil sand core.
PERFIL GAMMA RAY CONVENCIONAL
GRC 0 150
SPCMV-160 40
ACAL 6 16
ILDC 0.2 200
SNC 0.2 200
MLLCF 0.2 200
RHOC 1.95 2.95
CNLLC 0.45 -0.15
DTus/f150 50
001) BONANZA 1
10700
10800
10900
LIMITACION DEL PERFIL GR El perfil GR obtenido con la herramienta
convencional no permite estimar el volumen de shale en areniscas que posean componentes radioactivos no arcillosos (ortoclasa, micas, glauconita, etc.)
En este caso se utiliza el Perfil Espectral de Rayos Gamma SGR.
LIMITACIONES DEL PERFIL GR1. No puede diferenciar entre lecturas altas
de RG originadas por arcillas de lecturas altas originadas por arenisca que contenga feldespatos de K, micas, glauconita o aguas porales ricas en uranio (minerales no arcillosos).
2. No discrimina la proporción relativa de RG generados por cada uno de los 3 elementos radioactivos: K, Th y U.
PERFIL GAMMA RAY ESPECTRAL
Escala para cada elemento:
•K en %
•U en ppm
•Th en ppm
PERFIL GAMMA RAY ESPECTRAL
En la pista 1 el perfil espectral presenta una curva con la cantidad total de rayos gamma SGR y otra curva de radiación total “libre de uranio” CGR.
PERFIL GAMMA RAY ESPECTRAL
En la pista 2 presenta 3 curvas:
Curva de concentración de potasio en % Curva de concentración de torio en PPMCurva de concentración de uranio en PPM
PERFIL GR ESPECTRAL
GRACIAS !
ESPECTRO DE ENERGIA DE RG (1)
ESPECTRO DE ENERGIA DE RG (2)
El perfil de espectroscopia de rayos gamma, SGR, registra tanto el número de cuentas o rayos gamma que llegan al contador, como su nivel de energía.
ESPECTRO DE ENERGIA DE RG (3)
Si de una formación, en el eje Y se grafica el número de cuentas en millares y en el eje X la energía de los rayos gamma de 0-300 Mev (dividido en 256 bins de energia), se obtiene el espectro de energía de los RG de dicha formación,
ESPECTRO DE ENERGIA DE RG
Este espectro puede ser visto como el espectro resultante de la fusión de los tres espectros individuales: torio, potasio y uranio, en una única combinación de estos tres isótopos.
ESPECTRO DE ENERGIA DE RG
El problema consiste en averiguar cual es la proporción de cada isótopo en esta combinación. Los procesadores modernos pueden rápidamente encontrar la combinación que mejor reproduce la curva del espectro
PROFUNDIDAD DE INVESTIGACION DE LAS DIFERENTES HERRAMIENTAS
CALIBRACIÓN DE HERRAMIENTA DE RAYOS GAMMA
SONDA MWD DE RG.
APIADSENSITIVID
200
conteo bajo Lectura - conteo alto Lectura
200 APIADSENSITIVID