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
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En que consiste la técnica de la RMN
Razón agua-petróleo
Implementación tecnológica
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Dipolo Magnético Nuclear
N
S Protón
H
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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 ?
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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.
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Defasaje de los Epines que forman MDa lugar a la relajación espín-espín (T2)
ω
ω
ω
ω
ω
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B0 B0
Retorno al equilibrio de MDa lugar a la relajación espín-red (T1)
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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).
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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
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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
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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 !!!!!
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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.
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Esquema de Pulsos
h1 h2
h3
250ms300ms
t= 300 msBobina 2
Bobina 1
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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.
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Secuencia de PLEE, pulsosequiespaciados dep/2
Señal de PLEE
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Esquema del sensor para un pozo
1
2Unidad rf
Al multiplexorN S Unidad rf
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Esquema de sensores para una batería
S2
S1
S20
Tanque
MultiplexorConsola
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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]