Registro Rayos Gamma Curso

5/8/2018 Registro Rayos Gamma Curso - slidepdf.com

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Registro Rayos Gamma

Principios

RadioactividadLa radiactividad o radioactividad es la emisión de energía por la desintegración denúcleos de átomos inestables. La energía emitida son partículas con carga eléctrica uondas electromagnéticas, que ionizan el medio que atraviesan. Una excepción lo constituye el neutrón, que no posee carga, pero ioniza la materia en f orma indirecta.En las desintegraciones radiactivas se tienen varios tipos de radiación: alfa, beta,gamma y neutrones.

También lo podemos definir como un fenómeno físico natural, por el cual algunoscuerpos o elementos químicos llamados radiactivos, emiten radiaciones que tienen lapropiedad de impresionar placas f otográficas, ionizar gases, producir fluorescencia,atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria, etc. Debido a esa capacidad se les sueledenominar radiaciones ionizantes (en contraste con las no ionizantes). Las radiaciones

emitidas pueden ser electromagnéticas, en f orma de rayos X o rayos gamma, o biencorpusculares, como pueden ser núcleos de Helio, electrones o positrones, protones uotras. En resumen, es un fenómeno que ocurre en los núcleos de ciertos elementos,que son capaces de transf ormarse en núcleos de elementos de otros átomos.

Tipos de reactividad

Radiactividad natural

En 1896 Becquerel descubrió que ciertas sales de uranio emitían radiacionesespontáneamente, al observar que velaban las placas f otográficas envueltas en papelnegro. Hizo ensayos con el mineral, en frí o, pulverizado, disuelto en ácidos y laintensidad de la misteriosa radiación era siempre la misma. Por tanto, esta nueva

propiedad de la materia, que recibió el nombre de radiactividad, no dependía de laf orma física o química en la que se encontraban los átomos del cuerpo radiactivo, sino que era una propiedad que radicaba en el interior mismo del átomo.

Radiactividad artificial

Se produce la radiactividad inducida cuando se bombardean ciertos núcleos establescon partículas apropiadas. Si la energía de estas partículas tiene un valor adecuado penetran dentro del núcleo bombardeado y f orman un nuevo núcleo que, en caso de serinestable, se desintegra después radiactivamente. Fue descubierta por los esposos JeanFrédéric Joliot-Curie e Irène Joliot-Curie, bombardeando núcleos de boro y aluminio conpartículas alfa. Observaron que las sustancias bombardeadas emitían radiaciones

después de retirar el cuerpo radiactivo emisor de las partículas de bombardeo.

FISICA DE P A R TICULAS

los 4 Fantásticos

� Se cree que las partículas mediadoras de fuerza son larazón por la que existen las fuerzas y las interacciones entrelas partículas observadas en el laboratorio y en el universo.

� Los Fotones medían la fuerza electromagnética entre las

partículas eléctricamente cargadas. El f otón no tiene masa.(Rayo Gamma)� Los Bosones medían las interacciones nucleares débiles

entre las partículas (todos los quarks y leptones).� Los Gluones medían las interacciones nucleares fuertes

entre las partículas cargadas (los quarks). Los gluones no tienen masa, Reacciones Nucleares� El Graviton es la partícula hipotética que hace las

interacciones en los campos gravitacionales

Clases y Componentes de

RadiaciónClases y componentes de radiación

Se comprobó que la radiación puede ser de tresclases diferentes:

Radiación alfa: Son flujos de partículas cargadas

positivamente compuestas por dos neutrones y dosprotones (núcleos de helio). Son desviadas porcampos eléctricos y magnéticos.

Radiación beta: Son flujos de electrones (betanegativas) o positrones (beta positivas) resultantesde la desintegración de los neutrones o protones

del núcleo cuando este se encuentra en un estado excitado.

Radiación gamma: Son ondas electromagnéticas. (Fotones)Es el tipo más penetrante de radiación. Alser ondas electromagnéticas de longitud de ondacorta, tienen mayor penetración y se necesitan

capas muy gruesas de plomo u hormigón paradetenerlas.

ISOTOPO ; tiene el mismo numero de Atomico pero diferente numero de Masa , o sea mas

Neutrones

Del Hidrogeno son Deuterio y Tritio

Ejemplos de isótopos radiactivos naturales

Uranio 235U y 238UTorio 234Th y 232ThRadio 226Ra y 228RaCarbono 14CTritio 3HRadón 222RnPotasio 40K

Polonio 210Po

Ejemplos de isótopos radiactivos artificiales

Plutonio 239Pu y 241PuCurio 242Cm y 244CmAmericio 241AmCesio 134Cs, 135Cs y 137CsYodo 129I, 131I y 133IAntimonio 125SbRutenio 106RuEstroncio 90SrCriptón 85Kr y 89Kr

Selenio 75

SeCobalto 60Co

Hay 4 métodos principales por el cual un

isótopo inestable puede ganar estabilidad porla pérdida de energía. estos son:

Emisión de una Partícula

� Partícula nuclear, de carga positiva, idéntica al

núcleo

de un áto

de helio

mpuesta po

rdos neutrones y dos protones. Las partículasalfa son átomos de helio doblementeionizados.

Emisión de una partícula -

� Un núcleo atómico inestable con un exceso deneutrones puede experimentar decaimiento , donde un neutrón seconvierte en un protón, electrón yelectrón-tipo antineutrino.

n p + e + e

Emisión de una partícula +

� Núcleos atómicos inestables con un exceso deprotones puede experimentar + decaimiento,también llamado decaimiento beta inverso,donde un protón se convierte en un neutrón,positrón y un electrón:

p n + e+ + e

Emisión de Rayos Gamma ()

� Es un tipo de radiación electromagnética, ypor tanto f ormada por f otones, producidageneralmente por elementos radioactivos o procesos subatómicos como la aniquilación deun par positrón-electrón. Este tipo deradiación de tal magnitud también es

producida en fenómenos astrofísicos de granviolencia(Agujero Negro, Pulsar y Muerte deuna Estrella).

Minera les y Litología

� Los Rayos Gamma Se miden en API

� Algunos valores altos son las Evaporitas yArcilla

� Mientras que las arenas son los valores bajos

La dispersión y la atenuación

Una ves que el rayo

gama ha sido

emitido

a través delos materiales (f ormación, fluidos, enjarre, fluido deperf oración) e interactúan con estos. Hay procesos quese producen, y cada proceso es aplicable al rayo gamacon un rango de energía dada. Estos son:

Rayos gama con energía >3 Mev: estos interactúancon el núcleo de los materiales que han viajado através y se han convertido a electrón y positrón en elproceso (producción de Pares). La eficiencia delproceso es lenta, entonces estos rayos gamas se

pueden medir po

r un senso

r. De to

das f o

rmas,contribuyen en pequeñas cantidades para el total de laseñal.

� Rayos gama con energía 0.5 a 3 Mev: estos rayos gama sesometen ala dispersión de Compton, donde el rayo gama

interactúa co

s electro

nes de lo

s áto

s a través de lo

scuales están transitando, expulsando el electrón de el átomo,y perdiendo energía en el proceso. Un rayo gama en esterango puede someterse a una severa colisión reduciendo suenergía de su valor inicial a una energía no menos de 0.5 Mev

en una f orma escalonada.� Rayos gama con energía <0.5 Mev: estos rayos gamma

chocan con los electrones de los átomos a través del cualpasan, y son absorbidos. La energía del rayo gama esta

destinada a su uso

para pro

ver el electrón a un gran nivelde energía o son expulsados de el átomo. Este proceso esllamado absorción fotoeléctrica, y es importante en ladensidad de la litosfera.

En Resumen; interacciones fotón -

electrón son:

� Efecto fotoeléctrico: en estecaso, los fotones incidentes

son totalmente absorbidos

los electrones que estánligados a los núcleosatómicos del material,

siendo éstos

electrones expulsados a

grandes velocidades através de éste.

f otoelectrón

� Efecto Compton: este efectoes consecuencia de una

colisión entre el fotón gama

incidente y un electrón que

se encuentre libre en el material. Este electrón porta una

energía que depende del

ángulo con que fue

dispersado finalmente el fotón.

Foto e(-)

� Creación de pares electrón

- positrón: el proceso ocurre

en el campo de un núcleo

del material absorbente y

corresponde a la creación

de un par electrón - positrón

expensas de un fotón gama

incidente que desaparece enel mismo punto.

REGISTRO DE RAYOS GAMMA

Usos básicos

Origen de los rayos gamma

Medición de la radiactividadnatural de la f ormación.

Depende de la concentraciónde Potasio 40, Uranio y Torio.

Única medida que es pasiva.

Contenido de arcilla Concentrarse en arcillas y

lutitas.

Formacionessedimentarias

Nivel bajo deradioactividad.

Cenizas volcánicas,residuos de granito.

Formaciones

limpias

INTENSIDDAINICIAL DEEMISIÓN.

Propiedad de laintensidadinicial de la roca

COMPTONSCATTERING

Disminución deenergía por

INTENSIDAD DE

RAYOS GAMMAMEDIDOS

* Barita tiene un efecto considerable en la medición de rayos

gamma lo Atenua

A dquisición

� La herramienta contiene un cristal de yoduro de cesio acoplado aun tubo f oto multiplicador.

� Cuando un rayo gamma de cierto nivel de energía entra en el

cristal se convierte en un pulso de luz, cuya intensidad esproporcional a la energía de rayo inicial. Este es convertido en unpulso eléctrico por el tubo f oto multiplicador

� El pulso eléctrico es proporcional a la energía del rayo gamma

incidente.

� La inf ormación es almacenada en diferentes direcciones dememoria, según su amplitud, los cuales son llamados canales(éstos representan niveles de energía específicos).

Principio

Rayo gammachoca con el

cristal yproduce unflash de luz

El flash esamplificado

por unf otomultiplica

El flash incideen el

f otocátodo y

produce unno. De *e

secundarios.(4-8)

Aceleradoshacia el sig.

Ánodo.Apróx 10

Corriente quepuede ser

medida porelectrónica

convencional.

Contador de centelleo

Por cada rayo gamma incidente se producen 60 466 176 electrones

Introducción

� Virtualmente toda la radiación gamma natural quepodemos medir proviene del Potasio, Torio y Uranioque se encuentra en las f ormaciones.

� En la mayoría de los casos las f ormaciones arcillosasson las mas radioactivas.

� Potasio y Torio están muy asociados con arcillas(illitas, kaolinita, montmorillonita) , mientras que elUranio se puede encontrar en arenas, arcillas y enalgunos carbonatos.

Unidades

� La inf ormación que las herramientas pueden entregar escuántos rayos gamma han contado en un segundo

(cuentas por segundo).

� En 1959 el Instituto Americano de Petróleo (API)estableció la unidad de medida para los rayos gammacomo unidades API.

� La unidad de rayos gamma API esta definida como la

diferencia entre la zona de alta actividad con respecto a lazona de baja actividad dividido por 200, en el patrón decalibración establecido en la Universidad de Houston.

El Efecto de la Densidad del Lodo Atenúa al GR

-Barita en el lodo (reduce la velocidadde conteo, pero esto se puedecorregir parcialmente).

- Lodo KCI (el potasio en el lodo

enmascara la respuesta de laf ormación, pero esto se puedecorregir parcialmente).

Usos básicos

Puede ser corrido en pozos entubados, o

vacios lo que lo hace muy útil como curva

rrelación en laso

peracio

nes determinación o modificación del pozo.

Con frecuencia, se usa para complementarel registro del SP, o para sustituirlo en pozosperf orados con lodo salado, aire o conlodos a base de aceite.

Definición decapas

Determinaciónde la cantidad

de arcilla

Estudio deagotamiento

Registro detrazadores

radioactivos.

Correlaciones

Se inyecta líquido radioactivo, los movimientos de éste semonitorean con un detector de rayos gamma. Es así como sepueden encontrar las f ormaciones.

Se colocan en la f ormación, marcas radioactivasespaciadas con precisión y se procede a tomar unregistro de rayos gamma, usando varios detectorescon espaciamientos determinados. Del registro se

toman las lecturas pico, anotando las profundidadesen que aparecen. Posteriormente, se tomarán otrosregistros para tratar de detectar cualquier cambio

debido al movimiento de fluidos.

Ca lidad del agujero

� Si el pozo contiene cavidades el registro esseveramente afectado, es por esto que secorrige.

� Entre mayor sea la densidad del lodo usado,mayor será la corrección.

� Debido a la creciente dispersión de compton

enel lo

de perf o

ración.� Si la herramienta corre pegada a la pared delpozo, l a corrección es menor.

Corrección por efecto del agujero

Corrección por efecto del lodo

A plicaciones de GR

� Correlación con otros registros

�� Calcular el contenido de arcilla en las formaciones de interésCalcular el contenido de arcilla en las formaciones de interés

� Delinear límites estratigráficos para varios registros deproducción

� La herramienta de rayos gamma se puede correr en cualquiertipo de líquido o en pozos de aire, también a pozo abierto o

entubado, por eso es muy importante para la correlación de

servicios d e pozo entubado.

La evaluación cuantitativa de Vsh asume que estan ausentes otros mineralesradioactivos que no sean lutitas y arcillas !

IGR = (GRlog - Gr clean) / (GRsh - Gr clean)

Gr log = Valor del registro en la zona de interés(unidades API)

Gr clean = Valor del registro en una zona considerada

libre de arcilla (unidades API)

GRsh = Valor del registro en un zona de arcilla

(unidades API)

IGR = Indice de Arcillosidad de Gamma Ray

� En el caso de una f ormación permeable yarcillosa, con fluidos no radioactivos en laporosidad, la ecuación de respuesta de GR es:

� En esta ecuación, la suma de la porosidad,volumen de la matriz y volumen de lutita,constituyen el total de la roca; por lo tanto se

debe cumplir que:

Parámetros de RG

Resolución vertical 18"Profundidad de investigación 6"-8"

Lecturas en: Unidades API

Caliza <20

Dolomía <30

Arenisca <30

Lutita 80-300

Sal <10

Anhidrita <10

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