BR112018067396B1 - Imageador, e, método para imageamento de fluido - Google Patents

Abstract

Trata-se de um imageador e um método de imageamento de fluido de uma formação de subsuperfície. O imageador inclui um alojador que tem uma parede lateral que define uma passagem para receber uma amostra de testemunho da formação de subsuperfície através da mesma. O alojador é posicionado em uma ferramenta de fundo de poço e tem uma entrada de fluido para receber o fluido da formação de subsuperfície na passagem. O imageador também inclui um ímã permanente posicionado na parede lateral do alojador, uma bobina de radiofrequência posicionada na parede lateral do alojador entre o ímã permanente e a passagem, um campo de gradiente na parede lateral do alojador entre o ímã permanente e a bobina de radiofrequência e um imageador quimicamente seletivo. O imageador quimicamente seletivo é conectado de modo operacional à bobina de radiofrequência para pulsar seletivamente as frequências de acordo com uma sequência de pulsos pela qual as medições de fluido individuais da amostra são geradas.

Description

ANTECEDENTES

[001] A presente revelação refere-se, de modo geral, à avaliação de formação. Mais especificamente, a presente revelação refere-se a técnicas de avaliação de formação, tais como imageamento de formações de subsuperfície e fluidos nas mesmas.

[002] A exploração pode ser usada para localizar hidrocarbonetos valiosos, tais como petróleo e gás. As sondas estão localizadas em locais de poço para perfurar poços e implantar ferramentas poço abaixo para localizar reservatórios de subsuperfície. As ferramentas de fundo de poço, tais como as ferramentas de perfuração, são descidas para dentro do poço. As ferramentas de fundo de poço, tais como as ferramentas corridas com arame, são descidas por um cabo para dentro do poço para coletar amostras de subsuperfície para avaliação.

[003] As ferramentas de fundo de poço são frequentemente dotadas de dispositivos de perfilagem, tal como um dispositivo de ressonância magnética nuclear para imageamento de formações de subsuperfície. As ferramentas de fundo de poço são também dotadas de ferramentas de amostragem, tais como sondas, para coletar amostras de fluido de subsuperfície na ferramenta de fundo de poço, e ferramentas de testemunhagem, tais como dispositivos de testemunhagem axial e de parede lateral, para cortar amostras de formações de subsuperfície. Exemplos de ferramentas de fundo de poço são fornecidos nas patentes dos EUA n.- 6047239 e 6897652.

[004] As amostras coletadas são capturadas na ferramenta de fundo de poço e trazidas à superfície. As amostras são levadas a laboratórios para teste. Os testes são realizados nas amostras para determinar a presença de hidrocarbonetos. Em alguns casos, as amostras de testemunho podem ser testadas com o uso de ressonância magnética nuclear. Exemplos de teste são fornecidos nas patentes dos EUA n.os US 9133709, 8499856, 6220371 e 4769602.

[005] A despeito do avanço em teste de amostragem de formação, permanece uma necessidade de técnicas e ferramentas com capacidade para avaliar precisamente as formações de subsuperfície.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] Em pelo menos um aspecto, a presente invenção é direcionada a um imageador para imageamento de fluido de uma formação de subsuperfície. O imageador inclui um alojador que tem uma parede lateral que define uma passagem para receber uma amostra de testemunho da formação de subsuperfície através da mesma. O alojador é posicionado em uma ferramenta de fundo de poço e tem uma entrada de fluido para receber o fluido da formação de subsuperfície na passagem. O imageador também inclui um ímã permanente posicionado na parede lateral do alojador orientado para direcionar um campo magnético através da passagem, uma bobina de radiofrequência posicionada na parede lateral do alojador, entre o ímã permanente e a passagem orientada para direcionar um campo de radiofrequência através da passagem, um gradiente de campo magnético posicionado na parede lateral do alojador, entre o ímã permanente e a bobina de radiofrequência para direcionar seletivamente um campo de gradiente através da passagem, e um imageador quimicamente seletivo conectado de modo operacional à bobina de radiofrequência para pulsar seletivamente as frequências de acordo com uma sequência de pulsos, de modo que medições de fluido individuais da amostra de testemunho sejam geradas.

[007] Em outro aspecto, a presente invenção é direcionada a um método de imageamento de fluido posicionado em uma formação de subsuperfície. O método envolve posicionar uma amostra de testemunho da formação de subsuperfície em uma passagem de um imageador em uma ferramenta de fundo de poço, submergir a amostra de testemunho passando-se uma amostra do fluido da formação para a passagem e imagear a amostra de testemunho. O imageamento envolve direcionar um campo magnético através da passagem em uma direção ao longo de um eixo geométrico longitudinal da passagem, direcionar seletivamente um campo de gradiente através da passagem, pulsar seletivamente direcionando-se um campo de radiofrequência através da passagem em uma direção ortogonal à direção do campo magnético e ao eixo geométrico longitudinal da passagem e gerar imagens do fluido na amostra de testemunho durante o pulso.

[008] Finalmente, em outro aspecto, a presente invenção é direcionada a um método de imageamento de fluido localizado em uma formação de subsuperfície. O método envolve posicionar uma amostra de testemunho da formação de subsuperfície em uma passagem carregada de fluido de um imageador, direcionar um campo magnético através da passagem em uma direção ao longo de um eixo geométrico longitudinal da passagem, direcionar seletivamente um campo de gradiente através da passagem, direcionar um campo de radiofrequência através da passagem na direção ao longo do eixo geométrico longitudinal da passagem, adquirir seletivamente medições de ressonância magnética nuclear do fluido na amostra de testemunho pulsando-se seletivamente as frequências do campo de radiofrequência à amostra de testemunho e aplicando-se o campo de gradiente à amostra de testemunho de acordo com um gráfico de amostragem de espaço k predeterminado e gerar imagens do fluido na amostra de testemunho realizando-se compressed sensing nas medições de ressonância magnética nuclear.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[009] Uma descrição mais particular da revelação, brevemente sumarizada acima, pode ser obtida por referência às modalidades da mesma que são ilustradas nos desenhos anexos. Deve-se perceber, no entanto, que os desenhos anexos ilustram modalidades exemplificativas desta revelação e, portanto, não devem ser consideradas limitantes de seu escopo. As figuras não estão necessariamente em escala, e certos recursos e certas vistas das figuras podem ser mostrados exagerados em escala ou em esquema para fins de clareza e concisão.

[0010] A Figura 1A é um diagrama esquemático que representa um local de poço com uma ferramenta de fundo de poço implantada em um poço que penetra uma formação de subsuperfície que tem fluido na mesma, em que a ferramenta de fundo de poço tem um imageador na mesma.

[0011] A Figura 1B é uma vista expandida de um poro em formação subterrânea.

[0012] A Figura 2 é um diagrama esquemático que representa um imageador para imageamento de amostras de testemunho coletadas da formação de subsuperfície.

[0013] As Figuras 3A e 3B são diagramas esquemáticos que representam processos de imageamento para imagear o fluido na amostra de testemunho.

[0014] As Figuras 4A a 4C são diagramas esquemáticos que representam sequências de pulsos 1D, 2D e 3D, respectivamente, geradas durante o imageamento.

[0015] As Figuras 5A a 5C são imagens de fluidos na amostra de testemunho.

[0016] A Figura 6 é um fluxograma que representa um método de imageamento de fluido em uma formação de subsuperfície.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0017] Na descrição a seguir, inúmeros detalhes são apresentados para fornecer um entendimento da presente revelação. Entretanto, será entendido por aqueles versados na técnica que a presente revelação pode ser praticada sem esses detalhes e que inúmeras variações ou modificações das modalidades descritas são possíveis.

[0018] São reveladas técnicas de imageamento quimicamente seletivo de uma formação de subsuperfície. Essas técnicas envolvem realizar imageamento por ressonância magnética (IRM) (ou imageamento por ressonância magnética nuclear (IRMN)) de amostras de testemunho da formação de subsuperfície. O imageamento pode ser realizado in situ e/ou na superfície com o uso de um dispositivo com capacidade para aplicar seletivamente pulsos de campo magnético que oscilam em radiofrequência nas amostras de testemunho. O imageamento quimicamente seletivo pode imagear quaisquer espécies ativas por IRMN (por exemplo, 1H ou 23Na) com o uso de sondas com ajuste único ou múltiplo. Imageamento por contraste (por exemplo, relaxação e/ou difusão) pode ser também realizado para comparação.

[0019] O imageamento pode ser realizado para medir seletivamente vários fluidos, tais como hidrocarbonetos (por exemplo, petróleo bruto ou dodecano) e fluidos aquosos (por exemplo, água, salmoura, etc.) na amostra de testemunho. Tais técnicas podem ser usadas para imagear os vários fluidos na formação separadamente ou em combinação. Em particular, o imageamento pode ser usado para diferenciar entre fluidos aquosos e hidrocarbonetos nas amostras de testemunho. Essas imagens podem ser usadas, por exemplo, para caracterizar parâmetros de fluido, tais como taxa de fluxo e tipo de hidrocarbonetos produzidos. As informações reunidas a partir de tal imageamento podem ser usadas, por exemplo, para identificar fluidos específicos, individualmente, imagear fluidos, avaliar a formação que contém o fluido, determinar parâmetros de fundo de poço, detectar hidrocarbonetos valiosos, fornecer informações para planejar operações de campo petrolífero, entre outros.

[0020] Os fluidos imageados podem ser imageados seletivamente com o uso, por exemplo, de sequências de pulsos 1D, 2D ou 3D. Para facilitar o imageamento (por exemplo, para reduzir o tempo de aquisição), podem ser usadas várias sequências de imageamento, tal como imageamento rápido (sequenciamento de pulso por aquisição rápida com intensificação de relaxação (RARE)) para coletar tamanhos reduzidos de amostra dos dados e compressed sensing (CS) para reconstruir imagens a partir dos tamanhos reduzidos de amostra. Técnicas de imageamento rápido podem ser usadas em combinação com compressed sensing para reduzir o tempo de aquisição de imagem que pode ser usado, por exemplo, para minimizar o tempo que uma ferramenta gasta no fundo do poço realizando o imageamento.

[0021] A Figura 1A é um diagrama esquemático que representa o local do poço 100 para realizar operações de subsuperfície. O local do poço 100 está posicionado sobre uma formação subterrânea 102 que tem um reservatório 104 com fluido no mesmo. A formação 102 tem um ou mais poros 108 com fluido nos mesmos. Conforme mostrado na Figura 1B, uma vista expandida do poro 108, uma porção 106a do fluido pode ser posicionada centralmente dentro do poro 108, e uma porção 106b pode ser posicionada nas reentrâncias 110 do poro 108. A porção central 106a pode representar fluidos recuperáveis, e a porção 106b por representar fluidos presos dentro do poro 108.

[0022] Conforme mostrado, o local de poço 100 inclui uma sonda 112, uma ferramenta de fundo de poço 114 e uma unidade de superfície 116. A ferramenta de fundo de poço 114 é implantada em um poço 118 para medir parâmetros de subsuperfície. A ferramenta de fundo de poço 114, conforme mostrado, é uma ferramenta corrida com arame implantada no poço 118 por meio de um arame 120, mas qualquer ferramenta de fundo de poço (por exemplo, perfuração, tubulação enrolada, produção e/ou outra ferramenta) pode ser usada. O arame está em comunicação com a unidade de superfície 116 para passar sinais entre os mesmos. A unidade de superfície 116 pode ser usada para coletar dados a partir da ferramenta de fundo de poço 114 e/ou enviar sinais (por exemplo, potência, comando, etc.) para a ferramenta de fundo de poço 114.

[0023] A ferramenta de fundo de poço 114 da Figura 1A pode incluir uma variedade de componentes para realizar várias operações. Conforme mostrado, a ferramenta de fundo de poço 114 inclui eletrônicos 122a, um amostrador de fluido 122b, um amostrador de testemunho 122c, um imageador 122d e um coletor 122e. Os eletrônicos podem incluir vários dispositivos, tais como de potência, controle, processamento, comunicação (por exemplo, telemetria) e/ou outros dispositivos usados em operações de fundo de poço.

[0024] O amostrador de fluido 122b pode ser uma ferramenta de amostragem convencional com capacidade para coletar amostras de fluido da formação de subsuperfície na ferramenta de fundo de poço 114. O amostrador de testemunho 122c pode ser uma ferramenta de testemunhagem de parede lateral convencional que tem capacidade de cortar amostras de testemunho 125b de uma parede do poço que circunda a formação. Embora a Figura 1A mostre um exemplo de testemunhagem de parede lateral, uma ferramenta de testemunhagem axial pode ser fornecida na ferramenta de fundo de poço 114. O coletor 122e pode ser um receptáculo para armazenar as amostras coletadas. Um exemplo de uma ferramenta corrida com arame com capacidades de amostragem é fornecido na patente dos EUA n.o 6047239.

[0025] O imageador 122d, conforme mostrado, inclui um alojador 124 com uma parede lateral 126 que define uma passagem 128 através da mesma. O amostrador de fluido 122b e o amostrador de testemunho 122c podem estar posicionados sobre o (por exemplo, poço acima em relação ao) imageador 122d para passar as amostras de fluido 125a e as amostras de testemunho 125b, respectivamente, através de uma entrada 128a e na passagem 128 para medição conforme esquematicamente indicado pelas setas. O imageador 122d pode incluir, por exemplo, um imageador de ressonância magnética (IRM) configurado para receber as amostras de fluido e testemunho 125a,b conforme é indicado mais adiante no presente documento.

[0026] A amostra de testemunho 125b pode ser imageada com o uso do imageador 122d. A amostra de testemunho 125b pode ser passada através de uma entrada de passagem 128a (por exemplo, uma porta) localizada no alojador disposto para receber a amostra de testemunho na passagem, em que a amostra de testemunho pode ser posicionada na passagem 128 do imageador 122d. A amostra de testemunho 125b pode ser saturada com a amostra de fluido (ou outro fluido) 125a com o uso de submersão de testemunho, conforme indicado pelas setas. As amostras de fluido e testemunho 125a,b podem ser liberadas (por exemplo, deixadas cair) da passagem 128 através da saída 128b (por exemplo, uma porta) e do coletor 122e para armazenamento e/ou recuperação. A ferramenta de fundo de poço 114 pode ser dotada de vários dispositivos para facilitar e/ou controlar a amostragem e/ou o imageamento. Por exemplo, a amostra de fluido 125a pode estar livre para passar através do imageador 122d ou ser controlada com o uso de dispositivos de controle de fluido, tais como linhas de fluxo, válvulas, etc.

[0027] O imageador 122d pode ter capacidade de realizar uma IRM na amostra de testemunho dentro da ferramenta de fundo de poço 114. A amostra de testemunho 125b pode ser saturada com o fluido amostrado durante o imageamento. As medições coletadas pelo imageador 122d podem ser coletadas pela unidade de superfície 116 e as saídas 129, tal como um gráfico, podem ser geradas a partir das mesmas conforme é descrito mais adiante no presente documento.

[0028] Medições adicionais podem ser coletadas com o uso de um sensor (ou sensores) e/ou outros dispositivos para determinar vários parâmetros de subsuperfície, tais como condições de fundo de poço, parâmetros de formação, parâmetros de fluido, etc., por exemplo, a ferramenta de fundo de poço 114 pode ser dotada de analisadores de fluido ópticos, calibradores, espectrômetros, transdutores, etc. que podem coletar medições adicionais, tais como composição, temperatura, pressão, etc. As imagens e/ou medições coletadas podem ser avaliadas para determinar vários parâmetros de subsuperfície.

[0029] A Figura 2 é uma vista em corte transversal de um imageador de contraste 222 que pode ser posicionado no fundo de poço (consultar, por exemplo, o imageador 122d da Figura 1A) ou em uma localização de superfície (por exemplo, autônoma, instalação de laboratório, etc.). Conforme mostrado nessa vista, o imageador de contraste 222 inclui um alojador 224 com uma parede lateral 226 que define uma passagem 228 que pode ser similar ao imageador 122d da Figura 1A. O imageador pode ser orientado em qualquer direção para facilitar a operação.

[0030] A passagem 228 é conformada para receber uma amostra de testemunho 225b (por exemplo, amostra de testemunho 125b da Figura 1A) e fluido 225a (por exemplo, a amostra de fluido 125a da Figura 1A). A amostra de testemunho 225b pode ser uma amostra com formato cilíndrico que pode estar disposta na passagem linear 228 do alojador 224, conforme mostrado, ou de outros formatos e/ou dimensões. Dispositivos podem ser fornecidos para inserir e/ou remover automaticamente uma ou mais amostras para dentro/fora da passagem 228.

[0031] O fluido 225a pode ser passado através da passagem 228 durante o teste, conforme indicado pela seta axial. Uma linha de fluxo e/ou outros dispositivos de controle de fluxo podem ser opcionalmente fornecidos para passar seletivamente o fluido 225a na passagem 228 para fornecer a submersão de testemunho desejada. O fluido 225a pode fluir através da passagem 228 a uma taxa de fluxo desejada ou ser confinado na mesma para permanecer estacionário durante o teste. O fluido 225a pode ser despejado da passagem 228, conforme desejado. O fluido 225a pode ser qualquer fluido passado através da amostra de testemunho 225b durante o teste. Em um exemplo, o fluido 225a é fluido in situ da formação usada para replicar as condições de subsuperfície.

[0032] Conforme indicado pela seta curva, o imageador e/ou a amostra de testemunho 225b podem ser opcionalmente girados (por exemplo, por um eixo de rotação acionado por um motor) para alterar a orientação da amostra de testemunho 225b de um ângulo α1 para α2 durante o imageamento. A rotação da amostra de testemunho 225b em relação ao alojador 224 permite a seleção de sinal ao longo das coordenadas com base na orientação da direção dos campos B0 e B1 para a direção da amostra de testemunho 225b conforme a mesma gira.

[0033] O alojador 224 tem um arranjo de sensor que inclui um ímã permanente 230a, uma bobina de radiofrequência 230b e um gradiente (ou gradientes) de campo magnético aplicado 230c. O ímã permanente 230a é posicionado na parede lateral 226 e é radialmente disposto sobre a passagem 228 para circundar a amostra de testemunho 225b na mesma. O ímã permanente 230a pode ser qualquer ímã permanente, tal como o ímã tipo Halbach, disposto para gerar um campo magnético (B0) orientado para o eixo geométrico z da passagem 228.

[0034] A bobina de radiofrequência 230b é posicionada na parede lateral 226 e é radialmente disposta sobre a passagem 228 para circundar a amostra de testemunho 225b na mesma. A bobina de radiofrequência 230b é posicionada entre a passagem 228 e o ímã permanente 230a. A bobina de radiofrequência 230b pode ser uma bobina disposta para gerar um campo magnético B1 que oscila a uma radiofrequência ao longo do eixo geométrico x ou y da passagem 228. Os gradientes de campo magnético 230c são posicionados entre o ímã permanente 230a e a bobina de radiofrequência 230b.

[0035] O alojador 224 pode ser dotado de ou acoplado a uma unidade de imageamento 216 (por exemplo, unidade de superfície 116 da Figura 1A) para fornecer potência, coletar dados e/ou enviar comandos ao imageador 222. A bobina magnética 230a, a bobina de radiofrequência 230b e os gradientes de campo magnético 230c podem ser acoplados à unidade de imageamento 216 para fornecer medições às mesmas. O imageador 222 e/ou a unidade de imageamento 216 podem ser dotados de meios de comunicação, tal como um acoplamento com fio e/ou sem fio para definir um enlace de comunicação entre os mesmos.

[0036] A unidade de imageamento 216 pode ter um visor convencional com capacidade para transformar as medições em imagens para exibição. A unidade de imageamento 216 pode incluir, por exemplo, um processador, um banco de dados, uma unidade de telemetria, uma unidade de alimentação e/ou outros eletrônicos para operação com o imageador 222. A unidade de imageamento 216 pode ser incorporada nos eletrônicos da ferramenta de fundo de poço (por exemplo, 122a da Figura 1A) e/ou da unidade de superfície 116 (Figura 1A). As medições coletadas podem ser usadas para gerar saídas, tal como um gráfico 229. Opcionalmente, uma ou mais sondas 234 e/ou os sensores S podem ser fornecidos para coletar as medições. Por exemplo, a sonda (ou as sondas) 234 da bobina de radiofrequência 230b pode ser dotada seletivamente de frequências ressonantes únicas e/ou múltiplas, por exemplo, para permitir a detecção de múltiplos núcleos.

[0037] A unidade de imageamento 216 pode ser usada para coletar parâmetros de imagem (por exemplo, distribuição de fluidos, saturação de óleo residual, etc.) a partir do imageador 222 e dos parâmetros de subsuperfície (por exemplo, composição, temperatura, pressão, etc.) dos sensores (S). O imageamento e/ou as medições coletadas podem ser usados para realizar várias avaliações de formação, tais como imageamento, análise de fluido, análise de efluente, compressed sensing, etc. por exemplo, os dados coletados podem ser usados para derivar parâmetros de subsuperfície, tais como resistividade e permeabilidade.

IMAGEAMENTO DE CONTRASTE

[0038] Avaliações podem ser realizadas com o uso de várias técnicas de imageamento de contraste, tais como imageamento de relaxação e difusão. Tais técnicas podem envolver, por exemplo, análise de tempos de relaxação T1 e T2 para as imagens geradas. Os parâmetros de imageamento podem ser gerados com o uso de, por exemplo, técnicas que se baseiam nas diferenças em quantidade mensuráveis de IRMN, tais como tempos de relaxação e coeficientes de difusão (D) para fornecer contraste entre hidrocarbonetos e fluido aquoso. A medição de IRMN pode incluir uma medição de linha de base usada em trabalho petrofísico, tal como o tempo de relaxação T2. T2 pode ser uma medida do declínio de magnetização em massa criada no sistema através da aplicação de excitações de radiofrequência. O declínio em coerência magnética pode ser causado por interações das rotações nucelares com campos magnéticos variáveis produzidos por inomogeneidades de campo estático assim como movimentos inter e intramoleculares.

[0039] Em um ambiente de rocha porosa, os hidrocarbonetos e o fluido aquoso podem ter T2s similares. As técnicas usadas para fornecer contraste entre as fases de fluido podem, portanto, sondar propriedades fluidas secundárias, tais como o tempo de relaxação T1 e os coeficientes de difusão dos respectivos fluidos. T1 pode ser uma medida de quão bem as moléculas de um fluido trocam energia com o ambiente. Um T1 longo pode indicar um acoplamento fraco, enquanto um T1 curto pode indicar um acoplamento forte. Como tal, os tempos de relaxação T1 podem ser dependentes das propriedades moleculares, tal como tamanho, e moléculas de hidrocarboneto maiores podem exibir T1s mais longos. Os coeficientes de autodifusão de fluidos, tal como fluido aquoso, hidrocarbonetos líquidos e hidrocarbonetos gasosos, podem ser usados para diferenciar entre as fases de fluido presentes em uma amostra de rocha. Nesses casos, medições de relaxação multidimensional que representam em gráfico T1 vs T2 ou D vs T2 podem ser usadas para fornecer o contraste desejado.

[0040] As avaliações das imagens podem ser realizadas com o uso de análise de testemunho por IRMN e/ou métodos espectroscópicos. Tais avaliações podem ser usadas para fornecer uma diferenciação de fase de fluido em amostras em massa. Essas avaliações podem ser realizadas, por exemplo, para sequências de imageamento de eco de spin, tal como spinwarp. Os exemplos de spin-warp são descritos em Edelstein, W. A., Hutchison, J. M. S., Johnson, G. & Redpath, T., Spin warp NMR imaging and applications to human whole-body imaging, Physics in Medicine and Biology 25, 751 (1980)].

[0041] A fim de fornecer informações sobre a distribuição espacial desses fluidos, distribuições de T2 separadas espacialmente unidimensionais podem ser usadas para fornecer discriminação de fluido durante as submersões de testemunho. Para fornecer a separação desejada quando o contraste de T2 entre os fluidos é baixo, medições de relaxação multidimensionais, tais como D-T2 e T1-T2, podem ser realizadas. As mesmas podem fornecer medições em massa. Outras informações sobre distribuições de hidrocarbonetos e fluido aquoso além dos volumes relativos podem ser realizadas conforme é descrito mais adiante no presente documento.

[0042] A distribuição espacial de fases em um único plugue de testemunho pode ser determinada com o uso de dopantes químicos em fluido aquoso injetado para fornecer contraste de relaxação. Em um exemplo, dopantes químicos contendo espécies, tais como Cu2+, Mn2+ ou Gd3+, podem ser usados. Essas substâncias podem ser usadas para reduzir o tempo de relaxação de fluido aquoso e fornecer uma diferenciação entre vários fluidos, tal como fluido aquoso e hidrocarbonetos.

[0043] Em outro exemplo, nos sistemas que exibem diferentes valores de T1, a anulação de T1 pode ser usada para suprimir o sinal de um dos ambientes T1 presentes na amostra. A temporização dos pulsos de excitação de RF pode ser definida de modo que o sinal de magnetização e IRM resultante de um ambiente T1 seja um sinal suprimido. A amostra de testemunho pode ser saturada com múltiplas fases de fluido com fluido de amostra, tal como um fluido que tem um único T1 bem definido.

[0044] Em ainda outro exemplo, a seletividade química de medições de IRMN pode ser usada para diferenciar os fluidos de formação. A resposta de IRMN de uma dada espécie depende da razão giromagnética dessa rotação, uma quantidade que é exclusiva para cada espécie ativa por IRMN. Em um primeiro caso, D2O pode ser usado em vez de H2O na salmoura injetada para remover a contribuição do fluido aquoso na imagem. Em outro caso, o imageamento pode ser realizado no hidrogênio (ou outro núcleo ativo por IRMN, tal como sódio, 23Na ou carbono 13C) presente no fluido de formação.

[0045] Os exemplos de imageamento de contraste são fornecidos em Mitchell, J., Chandrasekera, T.C., Holland, D.J., Gladden, L.F. e Fordham, E.J., Magnetic resonance imaging in petrophysical core analysis, Physics Reports, 526, páginas 165 a 225 (2013). Outras técnicas existentes podem ser usadas para avaliação, tais como aquelas descritas nas patentes dos EUA n.- 9133709, 8499856, 6220371 e 4769602.

IMAGEAMENTO QUIMICAMENTE SELETIVO

[0046] As avaliações podem ser também realizadas com o uso de técnicas de imageamento quimicamente seletivo para gerar imagens independentes de fluidos, tais como hidrocarboneto e aquoso (salmoura), dentro de uma formação com o uso de um imageador (por exemplo, imageadores 122d e 222 das Figuras 1A e 2, respectivamente). A técnica de imageamento quimicamente seletivo explora a diferença no deslocamento químico no espectro de IRMN para diferenciar entre fluidos na amostra de testemunho.

[0047] O imageamento quimicamente seletivo envolve: 1) contrastar imagens de hidrocarboneto e imagens de fluido aquoso (salmoura) com base nas diferenças em deslocamento químico no espectro de ressonância magnética nuclear (IRMN) e 2) adquirir imagens 1, 2 ou 3D em uma escala de tempo que reduz o embaçamento de pixel entre imagens de óleo-água sucessivas durante experimentos de drenagem e embebição a taxas de fluxo de reservatório representativas (por exemplo, a vi = 1 ft dia-1 (0,304 m dia-1)). Para atingir isso, as sequências de pulsos de IRM (por exemplo, aquisição rápida com intensificação de relaxação (RARE)) podem ser usadas em combinação com compressed sensing (CS).

[0048] As Figuras 3A e 3B são fluxogramas que representam processos de imageamento quimicamente seletivo 300a,b que podem ser realizados com o uso dos imageadores 122d e 222, respectivamente, das Figuras 1A e/ou 2 para imagear fluidos na amostra de testemunho. O processo 300a da Figura 3A inclui uma fase de medição 336a, uma fase de seleção de sinal 336b, uma fase de aquisição de imagem 336c e uma fase de exibição de imagem 336d. O processo 300a pode ser realizado para um ou mais fluidos na amostra de testemunho. Conforme indicado pelas setas pontilhada e lisa 337a,b, parte ou todo o processo 300a pode ser repetido seletivamente para um ou mais fluidos (por exemplo, 337a - fluido aquoso, 337b hidrocarboneto) na amostra de testemunho.

[0049] A fase de medição 336a envolve coletar medições, tal como o gráfico 229 da Figura 2 gerado pela unidade de imageamento 216. O gráfico 229 conforme mostrado representa a intensidade de sinal (u.a.) (eixo geométrico y) versus a frequência (Hz) (eixo geométrico x) gerada pelo imageador 222. A linha resultante mostra picos 340a,b que correspondem a uma composição do fluido. No exemplo mostrado, os picos 340a,b correspondentes ao fluido aquoso (W) e hidrocarboneto (D-dodecano) com picos em 0 Hz e 300 Hz, respectivamente.

[0050] A fase de seleção de sinal 336b envolve excitação seletiva da magnetização de qualquer uma dentre a fase aquosa e de hidrocarboneto. A seleção pode ser realizada para indicar qual fluido deve ser imageado. Por exemplo, ao realizar o processo 300a para o fluido aquoso de acordo com a linha 337a, o pico de água 340a pode ser selecionado com o uso da caixa 342a. Em outro exemplo, ao realizar o processo 300a para hidrocarboneto de acordo com a linha 337b, o pico de hidrocarboneto 340b pode ser selecionado com o uso da caixa 342b.

[0051] A fase de aquisição de imagem 336c envolve adquirir os dados de espaço k brutos 344 correspondentes à distribuição de fluido através da amostra de testemunho com o uso de sequência de pulsos de IRM. O padrão de amostra 344 é um gráfico de kp1 m-1 (eixo geométrico y) versus kp2 m-1 (eixo geométrico x) que indica quais pontos de dados que precisam ser medidos durante a aquisição de imagens. Os pontos de dados no gráfico 344 indicam as localizações de pontos a serem adquiridas. A intensidade das regiões claras indica onde os dados são amostrados; enquanto, as regiões escuras indicam não amostrados. Esses dados podem ser capturados com o uso de aquisição rápida de dados e reconstruídos com o uso de compressed sensing para gerar imagens conforme descrito mais adiante no presente documento.

[0052] A fase de exibição de dados 336d envolve gerar uma imagem 346 do fluido de formação dentro da amostra de testemunho. Dependendo do tempo disponível, a imagem 346 pode ser adquirida com o uso de uma técnica de imageamento padrão ou uma imagem gerada por aquisição rápida com reconstrução por compressed sensing dos dados adquiridos. Embora uma imagem 3D 346 seja mostrada, a imagem pode ser uma imagem 1D ou 2D. Uma ou mais imagens de um ou mais fluidos podem ser exibidas conforme é descrito mais adiante no presente documento. Ao gerar as imagens, a fase de aquisição de imagens 336c pode ser opcionalmente realizada em vários ângulos.

[0053] Conforme mostrado na Figura 3B, o processo 300b pode envolver sequenciamento de pulsos 400. O processo 300b envolve a mesma fase de medições 336a, uma fase de seleção de sinal e aquisição de imagens combinada 336b,c e a fase de exibição de imagem 336d. Uma porção do processo 300b é repetida conforme indicado pelas setas 337a,b para vários fluidos.

[0054] Devido ao fato de que a sequência de pulsos 400 pode capturar seletivamente dados para certos fluidos, a sequência de pulsos 400 pode ser usada para determinar quais fluidos estão sendo imageados. O processo 300b pode ser repetido em diferentes frequências de pulso para excitar o fluido selecionado, tal como água 346a e hidrocarboneto 346b, conforme mostrado.

[0055] As Figuras 4A a 4C são gráficos que representam várias sequências de pulso 400a,b,c que podem ser usadas durante a fase de aquisição de imagens 336c para adquirir dados brutos da distribuição de hidrocarboneto e fase aquosa da Figura 3. A Figura 4A mostra uma sequência 1D. A Figura 4B mostra uma sequência 2D. A Figura 4C mostra uma sequência 3D.

[0056] Cada uma das sequências de pulsos 400a-c inclui pulsos de radiofrequência (rf) das bobinas de RF e um ou mais dos gradientes de campo magnético aplicados (GR, GP/GP1, GS/GP2) (por exemplo, 230b,c da Figura 2). As sequências de pulsos podem ser aplicadas para excitar seletivamente uma certa espécie química (por exemplo, óleo ou salmoura) presente na amostra. Os campos magnéticos incluem um gradiente lido (GR) e gradientes de fase (GP/GP1, GS/GP2) que são aplicados por um período de tempo para possibilitar a codificação espacial das rotações nucleares.

[0057] Cada uma das sequências de pulsos também inclui uma porção 449a que representa o pré-condicionamento quimicamente seletivo e as porções 449b que representam a porção de excitação dos pulsos. As sequências de pulsos 400a-c são realizadas em vários formatos e em vários graus para gerar diferentes perspectivas da amostra que é imageada. Cada uma das sequências de pulsos inclui: PSEL - um pulso de excitação seletiva, PEX - um pulso de excitação não seletiva, PREF - um pulso de refocalização. Por exemplo, para sequências de pulsos usadas em aquisição rápida, os pulsos de RF de refocalização a 180° podem ser repetidos NRF vezes para linha de múltiplas amostras de espaço k de uma única excitação do sistema.

[0058] Conforme mostrado nas Figuras 4A a 4C, cada sequência de pulsos tem formatos diferentes. Os pulsos de radiofrequência (rf) criam ecos de spin 450 que são induzidos por átomos de H polarizados. Diferentes gradientes de fase (GP/GP1, GS/GP2) podem ser usados para possibilitar a codificação espacial dos spins.

[0059] Conforme mostrado na versão 1D da Figura 4A, a sequência de pulsos 400a inclui um pulso de rf para excitação e um gradiente lido (GR) para possibilitar informações separadas espaciais na direção do gradiente lido apenas. O campo de rf pode ser adicionado ao campo magnético em pulsos emitidos em microssegundos. O formato dos pulsos em linha de radiofrequência r.f. Inclui pulsos quadrados com banda larga que afetam os pulsos inteiros. O gradiente lido GR é repetido apenas uma vez para gerar uma imagem 1D.

[0060] A Figura 4B mostra uma versão 2D de uma sequência de pulsos 400b que inclui o pulso de rf e o pulso GR, com pulsos GP e GS adicionais. O formato dos pulsos em linha de radiofrequência r.f. são gaussianos para afetar apenas regiões específicas da amostra. A versão também representa iterações de gradiente S1, S2 ao longo da linha de gradiente GP.

[0061] Essas iterações de gradiente indicam que o GP é repetido a fim de gerar a imagem 2D. O gradiente de fase (GP) é iterado NRF vezes para as iterações S1, S2. O pulso de reorientação de 180° pode ser repetido NRF vezes. As informações podem ser adquiridas conforme necessário mudando-se a força dos vários gradientes. Cada vez que o gradiente de leitura (GR) e o gradiente de corte (GS) são os mesmos, a amplitude do gradiente de fase (GP) pode ser mudada e, então, iterada através dos vários valores de gradientes (S1 e S2) para gerar uma imagem 2D.

[0062] A Figura 4C mostra uma versão 3D da sequência de pulsos 400c incluindo os pulsos de rf e o gradiente de leitura GR, com primeiro e segundo gradientes de codificação de fase adicionais, GP1 e GP2. Nessa versão, os pulsos GP1 e GP2 incluem, cada um, iterações de gradiente S1, S2 que indicam que esses pulsoss são repetidos NRF vezes a fim de gerar a imagem 3D desejada. Para imagens 3D, todas as combinações de GP1 e GP2 podem ser iteradas com o mesmo gradiente de leitura.

[0063] As sequências de pulsos 400a,b,c representam sequências de pulsos de RARE quimicamente seletiva. As sequências de pulsos 400a-c têm frequências de espaço k codificadas na direção de leitura (kR) e fase codificada em kP1 e kP2 conforme representado na imagem 344 da Figura 3A. Mediante a aplicação do gradiente de leitura (GR) e gradientes de fase (GP/GP1, GS/GP2) os pontos do gráfico 344 são gerados. Para a sequência de pulsos 3D (Figura 4C), a amplitude dos gradientes de codificação de fase, GP1 e GP2 determinam quais pontos de dados no gráfico 344 são amostrados. A fase de exibição de imagem 336d usa compressed sensing para reconstruir uma imagem de fluido da imagem principal. A duração e a amplitude dos gradientes podem ser variadas para controlar as informações espacialmente resolvidas que são adquiridas. Mudando-se as mesmas, o campo de vista e área imageada e a resolução podem ser ajustados para fornecer um nível de foco desejado em torno da amostra.

[0064] As técnicas de aquisição de IRM podem ser usadas para subamostrar os dados para reduzir o tempo de coleta de dados e compressed sensing pode ser usado para reconstruir uma imagem completa a partir de dados subamostrados. As técnicas de aquisição de imagem podem incluir, por exemplo, Aquisição Rápida com Intensificação de Relaxação (RARE), Imageamento Ecoplanar (EPI), spin-warp, e/ou outras técnicas de aquisição) e a resolução temporal pode ser intensificada adicionalmente empregando-se a subamostragem e as reconstruções de compressed sensing. Os exemplos de RARE são descritos em Hennig, J., Nauerth, A. & Friedburg, H, RARE imaging: a fast imaging method for clinical MR. Magnetic resonance in medicine: official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine 3, 823 a 833 (1986); os exemplos de EPI são descritos em Mansfield, P. Multi-planar image formation using NMR spin echoes, Journal of Physics C: Solid State Physics 10, L55 a L58 (1977); e exemplos de spin-warp são descritos em Edelstein, W. A., Hutchison, J. M. S., Johnson, G. & Redpath, T., Spin warp NMR imaging and applications to human whole-body imaging, Physics in Medicine and Biology 25, 751 (1980).

[0065] Compressed sensing em IRM tem base nas necessidades a seguir, por exemplo, (1) artefatos de sobreposição (por exemplo, os dados de amostra) na reconstrução linear devem ser incoerentes e do tipo ruído; (2) a imagem desejada exibe dispersão de transformada; e (3) a imagem é reconstruída com o uso de um algoritmo não linear que reforça a dispersão e consistência com os dados de espaço k adquiridos.

[0066] Supondo-se que a imagem reconstruída é dada por x que é relacionado às medições de espaço k adquiridas por meio da Equação a seguir (1): em que S é o padrão de subamostragem, F é a transformada de Fourier que mapeia a imagem no espaço k, v é o ruído normalmente distribuído (desvio padrão o e média zero) e y é o vetor que contém as medições de espaço k adquiridas.

[0067] Devido à subamostragem e à presença de ruídos, a Equação 1 pode ser um problema mal posicionado e, portanto, os métodos de reconstrução de imagem linear, como a transformada de Fourier inversa, que podem ser empregados para a reconstrução de imagem de um conjunto de dados de espaço k completamente amostrado, pode resultar em uma imagem que contém artefatos de sobreposição devido à violação do critério de Nyquist. Portanto, uma solução aproximada a x pode ser buscada usando-se uma abordagem de regularização variacional que equilibra o modelo (Equação 1) e suposições anteriores de x em termos de uma funcional de regularização J dada por: submetida a

[0068] A função de restrição de desigualdade reforça consistência com os dados de espaço k adquiridos e o termo de regularização J incorpora as informações anteriores na reconstrução de xa, que pode ser necessário para contrariar qualquer má posição do problema.

[0069] No caso da reconstrução de CS, as informações anteriores se tratam da imagem poder ser representada de modo disperso implicitamente ou em um domínio de transformada apropriado. A escolha da funcional de regularização (J) que é usada para mapear a imagem no domínio de transformada pode depender da natureza da imagem a ser reconstruída. Por exemplo, um regularizador não suave, como Variação Total (TV), pode ser mais adequado para uma imagem com pontas agudas enquanto um regularizador suave, como a transformada wavelet de Daubechies, se presta de modo satisfatório a imagens nas quais as intensidades de pixel mudam mais suavemente. No presente estudo, TV foi usada como as funcionais de regularização, J(x), conforme será discutido agora.

[0070] A Variação Total penaliza a norma 1 da norma 2 da aproximação diferente finita do gradiente (Vx) da imagem conforme dado por:

[0071] No presente documento, as condições de contorno de Neumann foram definidas para as reconstruções de CS. Outras funções de regularização, como transformadas wavelet, podem ser usadas.

[0072] Geralmente, o esquema de Regularização de Tikhonov para a aproximação de x é gravado conforme mostrado abaixo: e o parâmetro de regularização α (sempre positivo) pesa na influência de fidelidade e termos de regularização na Equação 4. No presente estudo, uma modificação da Equação 5 para incluir as iterações de Bregman foi implementada conforme descrito por Equações (5a),(5b):

[0073] Com o uso da abordagem de Bregman, uma série de k problemas (Equação 5a) é resolvida com o residual adicionado aos dados de espaço k, y, após cada iteração (Equação 5b). Consultar, por exemplo, M. Benning, L.F. Gladden, D.J. Holland, C.-B. Schonlieb, T. Valkonen, Phase reconstruction from velocity-encoded MRI measurements - a survey of sparsity-promoting variational approaches, Journal of Magnetic Resonance. 238 (2014) 26 a 43.

[0074] Compressed sensing pode ser usado em combinação com sequências de IRM de pulsos, por exemplo, CS-RARE, cujo espaço k é subamostrado. Os exemplos de compressed sensing (CS) são descritos em Lustig, M., Donoho, D. L., Santos, J. M. & Pauly, J. M, Compressed Sensing MRI. IEEE Signal Processing Magazine 25, 72 a 82 (2008); e Lustig, M., Donoho, D. & Pauly, J. M., Sparse MRI: The application of compressed sensing for rapid MR imaging. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine 58, 1.182 a 1.195 (2007).

[0075] As técnicas de aquisição de imagem e detecção comprimida podem ser usadas em combinação com imageamento de materiais de subsuperfície. Os exemplos de imageamento de materiais de subsuperfície incluem Chang, C.T., Edwards, C.M., 1993, Proton MR Two-Component Chemical Shift Imaging of Fluids in Porous Media, The Log Analyst, 34, páginas 20 a 28; Dereppe, J.M., Moreaux, C., Chemical Shift Imaging of Fluid Filled Porous Rocks, Magnetic Resonance Imaging, 9, páginas 809 a 813 (1991); Dereppe, J.M., Moreaux, C., 2D Spin-Echo e 3D Chemical-ShiftImaging Techniques for Analysis of Oil-Water Replacement in Limestone. Journal of Magnetic Resonance, 91, páginas 596 a 603 (1991); Maudsley, A.A., Hila,l, S.K., Perman, W.H., Simon, H.E., Spatially Resolved High Resolution Spectroscopy by “Four-Dimensional” NMR. Journal of Magnetic Resonance, 51, páginas 147 a 152 (1983); e Dechter, James J., Komoroski, Richard A., Ramaprasad, S., Use of Presaturation for Chemical-Shift Selective Imaging of Individual Fluids in Sandstone and Carbonate Cores, Journal of Magnetic Resonance, 93, páginas 142 a 150 (1991).

[0076] A seção de pré-condicionamento quimicamente seletiva 449a e uma seção de sequência de pulsos de imageamento de RARE 449b pode ser usada para facilitar a aquisição. Através do uso de pulsos de radiofrequência quimicamente seletiva (r.f.) e gradientes de homospoil, o sinal de qualquer um dos vários fluidos (por exemplo, hidrocarboneto e fluido aquoso) pode ser suprimido de modo eficaz antes da seção de imageamento da sequência de pulsos.

[0077] As Figuras 4B e 4C mostram as sequências de pulsos de RARE para aquisições 2D e 3D, respectivamente. Para aplicações 2D, a subamostragem de espaço k na direção de codificação de fase (P1) pode ser realizada enquanto, para a última, a subamostragem de espaço k pode ser realizada em ambas as direções de codificação de fase (P1 e P2). Em ambos os casos, espaço k é completamente amostrado na direção de leitura (R). Os dados de espaço k subamostrados são reconstruídos com o uso de compressed sensing.

[0078] Em um exemplo de sequenciamento de pulso 2D, a seção quimicamente seletiva 449b da Figura 4B inclui um pulso de rf conformado de Gauss (r.f.) usado para excitar seletivamente uma das fases, seguida por gradientes homospoil (GR, GP, GS) para destruir a magnetização. Para demonstrar o imageamento quimicamente seletivo, imagens de corte bidimensionais (2D) foram adquiridas. Uma primeira imagem pode incluir uma imagem de referência de fluido aquoso e hidrocarboneto sem pré- condicionamento quimicamente seletivo. Uma segunda imagem pode incluir fluido aquoso e hidrocarboneto, independentemente. A Tabela 1 representa os parâmetros experimentais usados para gerar as imagens 2D: TABELA 1 - 2D

[0079] A Tabela 1 indica que, suprimindo-se o sinal do hidrocarboneto, apenas o fluido aquoso é detectado. De modo contrário, suprimindo-se o sinal do fluido aquoso, apenas hidrocarboneto é detectado.

[0080] O número de pulsos de reorientação de 180° aplicados para cada aquisição pode ser determinado pelo fator de RARE (NRF) e o número total de excitações de r.f. (NEX) necessárias para amostrar o espaço k é dado pelo número total de pontos nas duas direções de codificação de fase, NP1,2 dividido por NRF. As imagens podem ser geradas com o uso de um sequenciamento rápido usando-se sequências de imageamento rápido, como RARE, EPI, etc., e a resolução temporal pode ser intensificada adicionalmente empregando-se a subamostragem e subsequentemente com o uso de compressed sensing para reconstruções de imagem. A resolução temporal de sequências de imageamento padrão também pode ser intensificada usando-se compressed sensing, como CS-RARE. Tanto RARE quanto EPI pode usar múltiplas linhas de espaço k adquiridas a partir de uma excitação individual. O limite prático no número de linhas de dados que podem ser adquiridos a partir de cada excitação, e consequentemente a aceleração de tempo de aquisição, pode ser determinado pelos momentos de relaxação da amostra sob investigação. Espera-se que os momentos de relaxação transversal para as amostras de núcleo de rocha saturada de fluido, que são a matéria da presente invenção, estejam na faixa de dezenas a centenas de milissegundos. Considerando uma aquisição de RARE de um núcleo de pedra saturado de água com um T2 = 150 ms, com um tempo de eco TE = 4 ms, pode ser razoável sugerir que 64 linhas de espaço k podem ser adquiridas a partir de cada excitação.

[0081] Usando-se compressed sensing (CS), um sinal com uma representação dispersa, como uma imagem, pode ser recuperado a partir de várias medições amostradas abaixo da taxa de Nyquist. Portanto, aplicando-se CS a aquisições de IRM ultrarrápidas, subamostrar o espaço k pode levar a reduções adicionais em tempos de aquisição de imagem, possibilitando, desse modo, que os processos dinâmicos, como a submersão de núcleo laboratorial, sejam estudados, em que a resolução temporal é ainda maior.

[0082] Em um exemplo 3D, conforme mostrado pela Figura 4C, várias configurações de pulso podem ser fornecidas, por exemplo, quando é desejável obter informações na distribuição de fluido no núcleo da rocha. Uma comparação de técnicas de spin-warp, RARE e CS-RARE aplicadas a um protocolo de IRM para monitorar a distribuição de fluido em um experimento de submersão de núcleo laboratorial é mostrada abaixo: TABELA 2 - 3D

[0083] O tempo de aquisição de imagem total (TACQ) pode ser calculado com o uso da Equação 6:

[0084] Com o uso da equação 6, a Tabela 3 mostra o tempo de aquisição total para cada uma das técnicas da Tabela 2: TABELA 3

[0085] O tempo de aquisição total pode ser minimizado com o uso de CS-RARE. Para esse fim, a quantidade de fluido injetado ao longo do curso de três tempos de aquisição pode ser calculada par o caso de uma submersão de núcleo teórica, conforme mostrado pela Tabela 3. As propriedades de amostra relevantes e condições experimentais são listadas na Tabela 4: TABELA 4

[0086] O número total de volumes de poro (N.P.V) de fluido injetado ao longo do curso das aquisições de imagem para cada um dos três casos considerado, pode ser calculado com o uso da Equação 7 e é resumido na Tabela 5.

[0087] O número total de volumes de poro (N.P.V) de fluido injetado ao longo do curso das aquisições de imagem para cada um dos três casos considerados é calculado com o uso da Equação 8 e é resumido na Tabela 5: TABELA 5

[0088] A Tabela 5 indica que uma redução significante no volume de amostra pode ser alcançada com o uso de imageamento rápido com compressed sensing, como CS-RARE, e que tais imagens podem ser mais representativas da saturação de fluido em pontos no tempo específicos no fluxo de núcleo.

[0089] As Figuras 5A a 5C mostram a imagem 3D 346 com mais detalhes. Essas imagens podem ser usadas para representar individualmente cada um dos fluidos hospedados nos poros da formação. Conforme mostrado nessas figuras, o método de IRM de CS-RARE 3D quimicamente seletivo é implantado para imagear independentemente o hidrocarboneto e o fluido aquoso em uma amostra de testemunho com o uso de imageador 222 da Figura 2 em um experimento de submersão de núcleo laboratorial em condições de reservatório. A sequência de pulsos 3D da Figura 4C é usada para gerar medições de IRM de acordo com o gráfico 344 da Figura 3A. Os pixels brancos de 344 determinam os valores de GP1, GP2 que, por sua vez, determinam quais pontos de dados precisam ser adquiridos. Os dados são, então, processados através de compressed sensing para gerar as imagens das Figuras 5A a 5C. A Figura 5C mostra as imagens de fluido combinadas geradas por essa técnica.

[0090] O núcleo de rocha original foi cortado em duas peças com uma metade saturada em fluido aquoso e a outra metade em hidrocarboneto sob condições ambientes. A Figura 5A mostra uma imagem de fluido 3D 346a de fase aquosa na amostra de testemunho gerada durante aplicação do processo 300 repetida ao longo da linha 337b para a fase de hidrocarboneto. A Figura 5B mostra uma primeira metade de imagem de fluido 3D 346b da fase de hidrocarboneto na amostra de testemunho gerada durante a aplicação do processo 300a repetida ao longo da linha 337b para a fase de hidrocarboneto. As Figuras 5C mostram uma segunda metade da amostra de testemunho, as fases aquosas e de hidrocarboneto 346 a,b no mesmo gráfico.

[0091] No exemplo representado nas Figuras 5A a 5C, aquisições de CS-RARE 3D quimicamente seletivas para o imageamento seletivo de a) dodecano e b) fluido aquoso embebidos em um plugue de núcleo de calcário são realizadas. O tempo de aquisição para a) e b) é 14 minutos por imagem. As duas imagens foram combinadas para fornecer uma imagem geral do fluido aquoso e do hidrocarboneto.

[0092] A Tabela 6 abaixo mostra parâmetros experimentais da amostra de testemunho usada na geração das imagens das Figuras 5A a 5C: TABELA 6

[0093] A Tabela 7 abaixo mostra as propriedades de rocha da amostra de testemunho usada na geração das imagens das Figuras 5A a 5C: TABELA 7

[0094] As imagens geradas com o uso do processo de imageamento quimicamente seletivo 300a,b das Figuras 3A,3B podem ser comparadas com os processos de imageamento de relaxação para validação. Um ou mais processos de imageamento podem ser realizados. Por exemplo, o processo de imageamento quimicamente seletivo pode ser usado em casos em que pode ser indesejável usar D2O, qualquer dopante iônico ou outro fluido que possa impactar negativamente a condição da amostra de rocha, em casos em que baixos sinais possam estar presentes (por exemplo, devido à baixa abundância natural ou baixa razão giromagnética), em casos em que certas sondas de RF podem ser preferidas, para evitar os tempos de aquisição longos a partir de sequências de imageamento de eco-spin únicas padrão, etc. Outras variações que podem afetar a seleção do imageamento podem incluir a supressão de sinal de espécies que exibem valores T1 diferentes por meio de anulação de T1 e sequências de imageamento de eco-spin padrão em que uma linha única de um espaço k 2D pode ser adquirida para cada excitação de RF inicial.

[0095] As variações no processo 300a,b podem ser realizadas. Por exemplo, o processo pode ser realizado em outros núcleos ativos de IRMN, como hidrogênio, sódio, etc. Isso pode ser usado em vez de selecionar hidrocarbonetos ou salmoura com base em separação de deslocamento químico. Várias sequências de pulsos, medições, imagens e/ou outros dados podem ser comparados para a validação dos resultados. Por exemplo, os resultados de imageamento de relaxação podem ser comparados com resultados de imageamento quimicamente seletivos.

[0096] O imageamento pode ser usado em combinação com medições detectadas com o sensor S, como o analisador de fluido, de modo que uma distribuição de hidrocarboneto e fluidos de salmoura dos poros possa ser determinada. A análise de efluente também pode ser realizada com o uso das medições do analisador de fluido óptico. A avaliação de formação pode ser usada para planejar operações de campo petrolífero, como projetar a recuperação avançada de petróleo (EOR) (por exemplo, injeção) para facilitar a produção.

[0097] A Figura 6 é um fluxograma que representa um método exemplificativo 600 de realizar operações de hidrocarboneto. O método 600 pode ser realizado com o uso de, por exemplo, o imageador 122d, 222 das Figuras 1A e/ou 2. O método envolve 654 - posicionar uma amostra de testemunho da formação em um imageador (consultar, por exemplo, as Figuras 1A e 2). O método também envolve 655 - imagear a amostra de testemunho direcionando-se um campo magnético através da passagem em uma direção magnética ao longo de um eixo geométrico longitudinal da passagem, direcionar seletivamente um campo de gradiente através da passagem, direcionar um campo de radiofrequência através da amostra na passagem na direção ortogonal ao eixo geométrico longitudinal da passagem e pulsar seletivamente as frequências do campo de radiofrequência (Figura 2).

[0098] O método também envolve 656 adquirir seletivamente as medições de ressonância magnética nuclear do fluido na amostra de testemunho pulsando-se seletivamente as frequências do campo de radiofrequência para a amostra de testemunho e aplicar o gradiente de campo magnético à amostra de testemunho de acordo com um gráfico de amostragem de espaço k predeterminado. A aquisição seletiva pode envolver realizar a aquisição rápida, como RARE. O método também pode envolver 657 - gerar uma imagem de fluido de formação na amostra de testemunho realizando-se compressed sensing nas medições de ressonância magnética nuclear adquiridas.

[0099] A aquisição seletiva 656 e/ou geração 657 pode ser realizada obtendo-se uma imagem espectral do fluido do imageamento, selecionando uma fase para imageamento quimicamente seletivo, adquirindo uma imagem selecionando-se pontos de amostra a partir de um gráfico gerado a partir de pulso seletivo e realizando uma reconstrução do fluido de formação na amostra de testemunho com o uso de compressed sensing dos pontos de amostra selecionados. O método também pode envolver 658 - realizar imageamento quimicamente seletivo para isolar os fluidos, como hidrocarboneto, da imagem de fluido e 660 - validar a imagem gerando-se as imagens de referência com o uso de imageamento de contraste e comparar as imagens geradas com as imagens de referência e realizar a operação de campo de petróleo (por exemplo, EOR) com base na imagem validada.

[00100] O método pode ser realizado em qualquer ordem e repetido conforme desejado. Parte ou todo o método pode ser realizado. Outras etapas adicionais podem ser realizadas, assim como também podem envolver 656 - girar a amostra e repetir o imageamento em vários ângulos (Figura 2).

[00101] Embora as modalidades sejam descritas com referência a várias implantações e explorações, será entendido que essas modalidades são ilustrativas e que o escopo da matéria da invenção não é limitado aos mesmos. Muitas variações, modificações, adições e melhorias são possíveis. Por exemplo, uma ou mais imagens podem ser realizadas com o uso de uma ou mais das técnicas no presente documento. Várias combinações das técnicas fornecidas no presente documento podem ser usadas.

[00102] Exemplos no plural podem ser fornecidos para componentes, operações ou estruturas descritas no presente documento como um caso único. Em geral, as estruturas e funcionalidades apresentadas como componentes separados nas configurações exemplificativas podem ser implantadas como uma estrutura combinada ou um componente. De modo similar, as estruturas e a funcionalidade apresentada como um componente único podem ser implantadas como componentes separados. Essas e outras variações, modificações, adições e melhorias podem estar dentro do escopo da matéria da invenção.

[00103] A presente revelação pode ser modificada e praticada em maneiras diferentes, mas equivalentes, evidentes àqueles versados na técnica que têm o benefício dos ensinamentos no presente documento. Adicionalmente, nenhuma limitação é destinada aos detalhes de construção ou projeto no mostrado presente documento. Embora os sistemas e métodos sejam descritos em termos de “compreender”, “conter” ou “incluir” vários componentes ou etapas, os métodos também podem “consistir essencialmente em” ou “consistir em” vários componentes e etapas. Quando uma faixa numérica com um limite inferior e um limite superior é revelada, qualquer número e qualquer faixa incluída abrangida pela faixa são especificamente revelados. Em particular, cada faixa de valores (da forma, “de a a b,” ou, equivalentemente, “de a-b”) revelada no presente documento deve ser entendida por apresentar cada número e faixa abrangidos na faixa mais ampla de valores. Quando uma faixa numérica que tem apenas um limite inferior específico, apenas um limite superior específico, ou um limite superior específico e um limite inferior específico é revelada, a faixa também inclui qualquer valor numérico “cerca de” o limite inferior especificado e/ou o limite superior especificado.

Claims (12)

1. Imageador (222) para imagear o fluido de uma formação de subsuperfície, imageador (222) esse caracterizado pelo fato de que compreende: um alojador (224) que tem uma parede lateral (226) que define uma passagem (228) para receber uma amostra de testemunho (225b) da formação de subsuperfície através da mesma, em que o alojador (224) é configurado para ser posicionado em uma ferramenta de fundo de poço (114) tal que o imageador (222) possa ser operado quando a ferramenta de fundo de poço (114) é implantada em um poço (118), o alojador (224) tendo uma entrada de fluido para receber fluido (225a) da formação de subsuperfície na passagem (228); um ímã permanente (230a) posicionado na parede lateral (226) do alojador (224), em que o ímã permanente (230a) compreende bobinas magnéticas, e em que o imã permanente (230a) é orientado para direcionar um campo magnético através da passagem (228); uma bobina de radiofrequência (230b) posicionada na parede lateral (226) do alojador (224) entre o ímã permanente (230a) e a passagem (228), a bobina de radiofrequência (230b) orientada para direcionar um campo de radiofrequência através da passagem (228); um gradiente de campo magnético (230c) posicionado na parede lateral (226) do alojador (224) entre o ímã permanente (230a) e a bobina de radiofrequência (230b) para direcionar seletivamente um campo de gradiente através da passagem (228); e uma unidade de imageamento (216) quimicamente seletiva que é configurada para gerar imagens independentes de hidrocarbonetos e fluidos aquosos na amostra de testemunho (225b) e conectada de modo operacional à bobina de radiofrequência (230b) para pulsar seletivamente frequências usando sequenciamento de pulso por aquisição rápida com intensificação de relaxação em combinação com compressed sensing (CS), pelo que medições de fluido individual da amostra de testemunho (225b) são geradas e imagens que contrastam dos hidrocarbonetos e fluidos aquosos são geradas com base em diferenças em deslocamento químico em uma ressonância magnética nuclear.

2. Imageador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a bobina de radiofrequência (230b) mencionada é distribuída circunferencialmente em torno da passagem (228) e orientada para direcionar o campo de radiofrequência em uma direção ortogonal ao eixo geométrico longitudinal da passagem (228).

3. Imageador de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que as frequências de pulso são adquiridas usando uma dentre sequências de pulsos 1D, 2D e 3D.

4. Imageador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a passagem (228) possui uma saída para passar a amostra de testemunho (225b) e o fluido de formação proveniente da passagem (228).

5. Imageador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma entrada de passagem localizada no alojador (224) disposta para receber a amostra de testemunho (225b) na passagem (228).

6. Imageador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma unidade de imageamento (216) conectada de modo operacional ao imageador (222), a unidade de imageamento (216) sendo configurada para exibir uma imagem do fluido (225a) na amostra de testemunho (225b).

7. Método para imageamento de fluido de uma formação de subsuperfície, método esse caracterizado pelo fato de que compreende: posicionar uma amostra de testemunho (225b) da formação de subsuperfície em uma passagem (228) de um imageador (222) em uma ferramenta de fundo de poço (114); submergir a amostra de testemunho (225b) passando-se fluido (225a) proveniente da formação para dentro da passagem (228); imagear a amostra de testemunho (225b) submersa ao: direcionar um campo magnético através da passagem (228) em uma direção ao longo do eixo geométrico longitudinal da passagem (228); direcionar seletivamente um campo de gradiente através da passagem (228); pulsar seletivamente um campo de radiofrequência através da passagem (228) em uma direção ortogonal ao eixo geométrico longitudinal da passagem (228); e gerar imagens independentes de hidrocarbonetos e fluidos aquosos na amostra de testemunho (225b) durante a pulsação seletiva ao pulsar seletivamente frequências usando sequenciamento de pulso por aquisição rápida com intensificação de relaxação em combinação com compressed sensing (CS), pelo que imagens que contrastam de hidrocarbonetos e de fluidos aquosos são geradas com base em diferenças em deslocamento químico em uma ressonância magnética nuclear.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente girar a amostra de testemunho (225b) para mudar a orientação da amostra de testemunho (225b) durante imageamento e repetir a pulsação seletiva.

9. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente validar as imagens geradas gerando-se imagens de referência da amostra de testemunho (225b) usando imageamento de relaxação e comparando-se as imagens de referência com as imagens geradas.

10. Método para imageamento de fluido de uma formação de subsuperfície, método esse caracterizado pelo fato de que compreende: posicionar uma amostra de testemunho (225b) da formação de subsuperfície em uma passagem carregada de fluido de um imageador (222); direcionar um campo magnético através da passagem (228) em uma direção ao longo de um eixo geométrico longitudinal da passagem (228); direcionar seletivamente um campo de gradiente através de dita passagem (228); direcionar um campo de radiofrequência através da passagem (228) na direção ortogonal ao eixo geométrico longitudinal da passagem (228); adquirir seletivamente medições de ressonância magnética nuclear do fluido (225a) na amostra de testemunho (225b) pulsando-se seletivamente frequências do campo de radiofrequência até a amostra de testemunho (225b) e aplicando-se o campo de gradiente à amostra de testemunho (225b) de acordo com um gráfico de amostragem de espaço k predeterminado; e gerar imagens do fluido (225a) na amostra de testemunho (225b) ao realizar pulsação seletiva de frequências usando sequenciamento de pulso por aquisição rápida com intensificação de relaxação (RARE) em combinação com compressed sensing (CS) nas medições de ressonância magnética nuclear adquiridas.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que posicionar compreende posicionamento do imageador (222) em uma ferramenta de fundo de poço (114) e implantar a ferramenta de fundo de poço (114) no poço (118).

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente, após posicionar a amostra de testemunho (225b) na passagem do imageador (222), passar fluido (225a) proveniente da formação para dentro da passagem (228) para carregar a passagem (228).