NMR logging while drilling – diffusion coefficient measurements

A Ressonância Magnética Nuclear (RMN) desempenha um papel crucial na ciência do petróleo [1], possibilitando a análise detalhada de formações geológicas em condições de laboratório e em campo. A avaliação precisa das características dos reservatórios para determinar a viabilidade econômica dos poços de petróleo é fundamental. Nesse aspecto, a RMN se destaca, especialmente em ambientes desafiadores de Logging-While-Drilling (LWD). Este trabalho apresenta um magneto unilateral projetado para aplicações de RMN de baixo campo, utilizado em conjunto com sondas de radioafrequência que apresentam topologias diferentes das tradicionalmente utilizadas, em condições normais ou de LWD. Aqui é apresentada a análise dos sinais de RMN de amostras que oscilam na presença de gradientes de campo magnético para simular cenários reais de LWD. Este magneto, caracterizado por uma região de trabalho cilíndrica (sweet-spot)  situada a 11 cm da sua superfície, permite o desenvolvimento de sondas versáteis que atendem a diversos tamanhos e tipos de amostras. Nesse sweet-spot, há também um gradiente de campo magnético permanente de 35 G/cm. Experimentos utilizando esta configuração inovadora foram conduzidos em vários líquidos e amostras de rocha saturadas com água, demonstrando a capacidade do sistema de realizar experimentos típicos de RMN no domínio do tempo, tais como CPMG, T1xT2 e DxT2. [2] Adicionalmente, foi desenvolvido um sistema mecânico que emula movimentos sinusoidais relativos entre a amostra e o campo magnético externo, permitindo simular a complexidade das medidas em condição de LWD [3,4]. Além de obter as distribuições de tempo de relaxação T2 em condições LWD, posteriormente foi analisado o efeito do movimento das amostras durante as medidas de coeficientes de difusão. Nesse caso, as alterações podem ser mais drásticas do que aquelas em medições de T2. No entanto, sob certas condições, é possível encontrar valores razoáveis de coeficientes de difusão,  como serão apresentados e discutidos. Esses resultados indicam a possibilidade da medida dos coeficientes de difusão in situ durante condições LWD.

Referâncias:
[1] R G. Coates, L. Xiao, M. Prammer, NMR Logging: Principles and Applications, 1st ed., Halliburton Energy Services Publication, Houston, 1999. 
[2] R. de Oliveira-Silva, É. Lucas-Oliveira, A. G. de Araújo-Ferreira, W. A. Trevizan, E. L. G. Vidoto, D. Sakellariou, T. J. Bonagamba, A benchtop single-sided magnet with NMR well-logging tool specifications – Examples of application, Journal of Magnetic Resonance, Volume 322, 2021.
[3] Marassi, A. G., Araújo-Ferreira, A. G., Lucas-Oliveira, E., Géa Vidoto, E. L., Fernandes de Amorim, A. D., Trevizan, W. A., & Bonagamba, T. J. (2023). Transverse relaxation measurements for moving samples in the presence of strong magnetic field gradients. Journal of Magnetic Resonance, 354, 107522. ISSN 1090-7807.
[4] Lucas-Oliveira, E., Marassi, A. G., Araújo-Ferreira, A. G., Géa Vidoto, E. L., Fernandes de Amorim, A. D., Trevizan, W. A., & Bonagamba, T. J. (2022). Mechanically oscillating sample under magnetic field gradients: MOS-NMR. Journal of Magnetic Resonance Open, 12–13, 100084. ISSN 2666-4410.