Sensor de Caudal Con NMR

CAUDALIMETRO CON SEPARACIÓN DEFASES POR RESONANCIA MAGNETICA

C.A. Martín, M.E. Ramia, D.J. Pusiol y J. Iriarte*

ramia@famaf.unc.edu.ar

info@mrtechnologies.com.ar

* 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]