sensor de caudal con nmr
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CAUDALIMETRO CON SEPARACIÓN DEFASES POR RESONANCIA MAGNETICA
C.A. Martín, M.E. Ramia, D.J. Pusiol y J. Iriarte*
* YPF S.A. (Comodoro Rivadavia)
Universidad Nacional de Córdoba
En que consiste la técnica de la RMN
Razón agua-petróleo
Implementación tecnológica
Dipolo Magnético Nuclear
N
S Protón
H
RMN Básica
uLa muestra a estudiar se introduce en un campomagnético B0.
u La muestra responde con una magnetizacióninducida, M, la cual está alineada con B0.
RELAJACIÓN ?
u
Relajación
Los efectos de Relajación surgen cuando se saca ala Magnetización de su estado de equilibrio.
u Por ejemplo, cuando la magnetización es normal a B0.
B0
M
B0
M
u M sufre un proceso de defasaje de sus componentes,llamado relajación transversal. Con un tiempo característico,T2 y un retorno al equilibrio con un tiempo T1.
Defasaje de los Epines que forman MDa lugar a la relajación espín-espín (T2)
ω
ω
ω
ω
ω
B0 B0
Retorno al equilibrio de MDa lugar a la relajación espín-red (T1)
u T1 posee información del movimiento molecular, este esproporcional a una función que refleja la dinámica de lamolécula a la cual pertenece el protón resonante.
u Mientras más rápido es el movimiento de la molécula máscorto es T1, por lo contrario, más lento es el movimiento de lamolécula mas largo es T1.
u T1 >> T2.
u T1 del agua = 1000 a 3000 ms (depende de la salinidad).
u T1 del petróleo = 10 a 800 ms (depende de la viscosidad).
Razón agua-petróleo
Experimentalmente se observa para que la magnitud de la señalobtenida mediante una secuencia de eco de espín es directamenteproporcional a la cantidad de petróleo
ππ/2t t
señal
Secuencia de eco de espín
200 400 600
0
100
200
300
400am
plitu
de [a
rb. u
nits
]
points
Señal correspondiente a1cm3 de petróleo
1 2 3 4 5200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
ampl
itude
[arb
. uni
ts]
oil [cm3]
Amplitud de señal vs.cantidad de petróleo
u Resultados similares se obtienen para petróleocomo para agua.
u Sin embargo los datos son separablesmediante relajación espín-red, por ser:
T1 (del petróleo) << T1 (del agua)
u Esto puede lograrse medianteuna secuencia de pulsos, y/o
u Mediante la velocidad del flujo.
Eureka !!!!!
0 1 2 3 4
0
50
100
150
200
250
ampl
itude
[arb
. uni
ts]
velocity [cm/s]
Atenuación de la señaldel agua en función de lavelocidad del fluido.
u La señal del petróleo no es atenuada a estas
velocidades.
u La señal del agua es atenuada mediante pulsos
usando la siguiente secuencia.
Esquema de Pulsos
h1 h2
h3
250ms300ms
t= 300 msBobina 2
Bobina 1
u h1 señal correspondiente al volumen de crudo + parte
del agua (parcialmente polarizada).
u h2 señal correspondiente al volumen de crudo .
u h3 señal correspondiente al volumen de crudo + agua
(totalmente polarizada).
u h3 - h2 señal correspondiente al volumen de agua.
u (h3 - h2) vs.tseñal proporcional a la velocidad del
fluido. Debe ser corregida con T1 del agua.
Secuencia de PLEE, pulsosequiespaciados dep/2
Señal de PLEE
Esquema del sensor para un pozo
1
2Unidad rf
Al multiplexorN S Unidad rf
Esquema de sensores para una batería
S2
S1
S20
Tanque
MultiplexorConsola
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
20
40
60
80
100
Intensidad del la señal de PLEEcorrespondiente al petroleo
Chi^2/DoF = 3.04703R^2 = 0.9986
y0 20.0327 ±1.52012A1 79.80628 ±2.15075t1 0.27164 ±0.01883
inte
nsid
ad d
e PL
EEun
idad
es a
rbitr
aria
s
velocidad del fluido [m/s]