En el campo de la evaluación de formaciones , la porosidad es una de las medidas clave para cuantificar las reservas de petróleo y gas. La medición de la porosidad de los neutrones emplea una fuente de neutrones para medir el índice de hidrógeno en un depósito, que está directamente relacionado con la porosidad. El índice de hidrógeno (HI) de un material se define como la relación entre la concentración de átomos de hidrógeno por cm 3 en el material y la del agua pura a 75 ° F. Como los átomos de hidrógeno están presentes tanto en depósitos de agua como de aceite, la medición de la cantidad permite estimar la cantidad de porosidad llena de líquido.
Física
Los neutrones suelen ser emitidos por una fuente radiactiva como Americium Beryllium (Am-Be) o Plutonium Beryllium (Pu-Be), o generados por generadores de neutrones electrónicos como minitron. Estas fuentes emiten neutrones rápidos con rangos de energía de 4 MeV a 14 MeV e interactúan de manera inelástica con la materia. Una vez que se ralentizan a 2 MeV, comienzan a dispersarse elásticamente y a ralentizarse más hasta que los neutrones alcanzan un nivel de energía térmica de aproximadamente 0,025 eV. Cuando luego se absorben los neutrones térmicos, se emiten rayos gamma . Un detector adecuado, colocado a cierta distancia de la fuente, puede medir la población de neutrones epitermales , la población de neutrones térmicos o los rayos gamma emitidos después de la absorción.
La mecánica de las colisiones elásticas predice que la máxima transferencia de energía ocurre durante las colisiones de dos partículas de igual masa. Por lo tanto, un átomo de hidrógeno (H) hará que un neutrón se desacelere más, ya que tienen aproximadamente la misma masa. Como el hidrógeno está fundamentalmente asociado a la cantidad de agua y / o aceite presente en el espacio poroso, la medición de la población de neutrones dentro del volumen investigado está directamente relacionada con la porosidad.
Corrección
La determinación de la porosidad es uno de los usos más importantes del registro de porosidad de neutrones. Los parámetros de corrección para la litología , los parámetros del pozo y otros son necesarios para la determinación precisa de la porosidad de la siguiente manera:
- Tamaño del pozo
- Salinidad del pozo
- Presión y temperatura del pozo
- Pastel de lodo
- Peso del lodo
- Salinidad de la formación
- Separación de la herramienta de la pared del pozo
Interpretación
Sujeto a varias suposiciones y correcciones, los valores de porosidad aparente pueden derivarse de cualquier registro de neutrones. No se puede subestimar la ralentización de los neutrones por otros elementos, incluso si son menos efectivos. Ciertos efectos, como la litología , el contenido de arcilla y la cantidad y tipo de hidrocarburos, pueden reconocerse y corregirse solo si se dispone de información adicional sobre la porosidad, por ejemplo, del registro sónico y / o de densidad. Cualquier interpretación de un registro de neutrones solo debe realizarse teniendo en cuenta las incertidumbres involucradas.
Efecto de hidrocarburos ligeros y gas.
La respuesta cuantitativa de la herramienta de neutrones al gas o al hidrocarburo ligero depende principalmente del índice de hidrógeno y del "efecto de excavación". El índice de hidrógeno se puede estimar a partir de la composición y densidad de los hidrocarburos.
Dado un volumen fijo, el gas tiene una concentración de hidrógeno considerablemente menor. Cuando los espacios porosos en la roca se excavan y se reemplazan con gas, la formación tiene una característica de desaceleración de neutrones más pequeña, de ahí el término "Efecto de excavación". Si se ignora este efecto, un registro de neutrones mostrará un valor de porosidad bajo. Esta característica permite utilizar un registro de porosidad de neutrones con otros registros de porosidad (como un registro de densidad) para detectar zonas de gas e identificar contactos gas-líquido.
Técnica de medición
Las herramientas de neutrones se basan en la medición de una nube de neutrones de diferentes niveles de energía dentro del volumen investigado. Las herramientas de neutrones epitermales miden la densidad de neutrones epitermales con niveles de energía entre 100 eV y 0,1 eV en la formación. Las herramientas de neutrones térmicos solo miden la población de neutrones con un nivel de energía térmica, y las herramientas de neutrones gamma miden la intensidad del flujo gamma generado por la captura de neutrones térmicos. Las herramientas suelen tener dos detectores (o más) con diferentes espaciamientos desde la fuente para producir una proporción de tasas de conteo, que teóricamente reducen los efectos del pozo.
Un contador proporcional lleno de Helio-3 (He-3) es el detector de neutrones térmicos y epitermales más común. El helio tiene una alta sección transversal de captura de neutrones y produce la siguiente reacción cuando interactúa con un neutrón.
3 He + 1 n → 1 H + 3 H + 764keV energía
Para aumentar la carga producida por la interacción entre el helio y un neutrón, se aplica un alto voltaje al ánodo del contador. Se elige un voltaje de funcionamiento alto para proporcionar suficiente ganancia para fines de conteo. La mayoría de los contadores de helio-3 utilizan un gas de enfriamiento para estabilizar el rendimiento de alto voltaje y evitar la fuga.
Ver también
enlaces externos
Referencias
- John T. Dewan, "Tala nuclear a cielo abierto - Estado del arte" - Vigésimo séptimo Simposio Anual de Tala de SPWLA, 9 al 13 de junio de 1986.