BRPI0615152A2 - método para determinar a geometria de fratura em formações subterráneas, material de escora, e, fluido de fratura - Google Patents

Abstract

MéTODO PARA DETERMINAR A GEOMETRIA DE FRATURA EM FORMAçõES SUBTERRáNEAS, MATERIAL DE ESCORA, E, FLUìDO DE FRATURA. é aqui apresentado um método compreendendo a disposição em uma fratura de formação, um material de escora e/ou um fluído de fratura compreende um material suscetível à radiação com nêutrons; medindo a vanádio; irradiando o material suscetível à radiação com nêutrons; medindo a radiação gama emitida a partir do material suscetível à radiação em uma passagem única; em que a passagem única não envolve a medição de radiação de fundo das passagens cronológicas anteriores ou subsequentes; e determinando a altura da fratura de formação a partir da radiação gama medida.

Description

"MÉTODO PARA DETERMINAR A GEOMETRIA DE FRATURA EM FORMAÇÕES SUBTERRÂNEAS, MATERIAL DE ESCORA, Es FLUIDO DE FRATURA"

DADOS DO PEDIDO RELACIONADO

Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório U.S. no. de série 60/706.791 depositado em 9 de agosto de 2005, cujos conteúdos inteiros do qual são por meio desta incorporados por referência. CAMPO DA INVENÇÃO

Esta divulgação diz respeito aos métodos e composições para determinar a geometria de fratura em formações subterrâneas. FUNDAMENTOS

O campo de hidrocarbonetos, tais como gás e petróleo, das formações subterrâneas pode ser aumentado mediante a fratura da formação de modo a estimular o fluxo destes hidrocarbonetos na formação. Vários procedimentos de fratura de formação são agora usados, tais como, por exemplo, fratura hidráulica em que líquidos, gases e/ou combinações de ambos são injetadas na formação sob alta pressão (geralmente com agentes de escoramento).

A fratura hidráulica é freqüentemente usada na indústria par melhorar a produção de óleo e gás natural das formações subterrâneas. Durante uma operação de fratura hidráulica, um fluido, geralmente denominado um "coxim", é bombeado para baixo de um poço em pressão suficiente para fraturar abrindo a formação circundante ao poço. Assim que uma fratura foi criada, o bombeamento do coxim, junto de uma fase de pasta fluida que compreende tanto o líquido quanto uma sustentação, é iniciado até que um volume suficiente de sustentação tenha sido carregado pela pasta fluida dentro da fratura. Após um tempo adequado, a operação de bombeamento é interrompida em cujo momento o material de escora apoiará a abertura da fratura na formação, desse modo impedindo-a de fechar. Como um resultado da fratura, os hidrocarbonetos capturados são providos de uma via mais condutiva até o poço do que era anteriormente disponível, desse modo aumentando a produção do poço. Além de criar fraturas de penetração profunda, o processo de fratura é útil na superação do dano ao poço, para auxiliar nas operações secundárias e ajudar na injeção ou remoção de água salgada produzida na formação ou material de resíduo industrial.

Durante o processo de fratura, as fraturas de propagam em toda a formação. A propagação vertical destas fraturas é útil na determinação da extensão do alcance da fratura quando se refere ao intervalo de produção. As medições de altura da fratura auxiliam os operadores do poço na determinação do sucesso da operação de fratura e, se necessário, em otimizar os futuros tratamentos, para outros poços no campo. Além disso, a informação da altura da fratura pode auxiliar no diagnóstico dos problemas de estimulação tais como as taxas de produção inferiores ou cortes de água desfavoráveis. Os dados de altura da fratura podem indicar se a comunicação foi estabelecida entre a formação de produção e as zonas de formação produtoras de água ou não hidrocarboneto adjacentes. As medições de altura também fornecem uma verificação na precisão dos simuladores do plano de fratura usados antes do trabalho de prognosticar a geometria de fratura. Se o aumento excessivo da altura de fratura for determinado isto implicaria que a

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altura de fratura é mais curta do que o valor designado.

Como anteriormente mencionado, uma razão para o monitoramento da propagação vertical de uma fratura é o interesse pela fratura fora de uma zona de produção de hidrocarboneto definida dentro de uma zona de produção de água adjacente. Quando isto ocorre, a água fluirá para dentro da zona de produção de hidrocarboneto e do poço, resultando em um poço que produz principalmente água em lugar do hidrocarboneto desejado. Além disso, se existir ainda o desejo de continuar a produção de hidrocarbonetos do poço, os operadores devem resolver o problema sério de 7·

seguramente dispor da água indesejada. Dirigindo-se aos problemas que surgem de uma fratura fora da zona também se acrescentará despesas nas operações. Além disso, se a fratura se propaga dentro de uma formação produtora de não hidrocarboneto adjacente, os materiais usados para manter uma fratura após a pressão de fluido ter diminuído podem ser desgastados nas áreas fora da área de formação produtiva. Em resumo, fica caro salvar um poço que foi fraturado fora da zona produtora de hidrocarboneto.

Por causa dos sérios problemas que podem ocorrer como um resultado de fraturas fora da zona, é desejável determinar o desenvolvimento da fratura na formação. Existem várias técnicas e dispositivos usados para monitorar e avaliar o desenvolvimento da fratura de formação tais como traçadores radioativos no fluido de fratura, registros de temperatura, telespectadores de poço, acústicos passivos e registros cronológicos de raio gama. A maioria das técnicas fornece algumas estimativas diretas da altura da zona fraturada no poço.

Um processo usado para determinar a formação do desenvolvimento da altura de fratura emprega um traçador radioativo. Neste processo, um fluido de fratura contendo um traçador radioativo é injetado dentro da formação par criar e prolongar as fraturas. Quando estes traçadores de fluido e sustentação radioativos forem usados, os registros cronológicos de raio gama pós fratura têm mostrado níveis mais elevados de atividade oposta onde o traçador foi depositado, desse modo permitindo os operadores de estimar o desenvolvimento das fraturas.

Um outro método para determinar a altura da fratura utiliza registros cronológicos de temperatura e raio gama. Os registros cronológicos de temperatura produzidos antes e após o estímulo são comparados para definir um intervalo esfriado por injeção do fluido de fratura e assim fornecem uma estimativa da zona de fratura. No entanto, esta técnica é sujeita a limitações e ambigüidades. Por exemplo, o registro de temperatura pode ser difícil de se interpretar por causa do contraste de temperatura baixa, refluindo da formação antes e após o tratamento, ou o movimento de fluido atrás do revestimento de poço. Além disso, o uso de traçadores radioativos dá origem aos problemas ambientais tais como a poluição das correntes de água subterrâneas, e assim por diante, e em conseqüência é indesejável.

Outros métodos para avaliar a geometria de fratura compreendem o uso de um telespectador de poço ou o uso de métodos acústicos. A utilização de um telespectador de poço é limitada em que pode apenas ser usado para a avaliação da altura da fratura nas cavidades abertas. Além disso, a utilização de um telespectador de poço é limitada devido à temperatura extrema e condições de pressão presentes nas conclusões mais profundas. Os métodos acústicos são impedidos pela impedância de formação não homogênea e/ou a necessidade de bombeamento enquanto a ferramenta está na cavidade.

Além dos problemas associados com cada tipo de monitoramento, existem problemas inerentes da tecnologia de fratura de formação. Durante o processo de fratura, o fluido de fratura é geralmente bombeado dentro da formação em pressão elevada, para forçar a abertura das fraturas, e uma proporção crescente de areia é adicionada ao fluido para sustentar a abertura das fraturas resultantes. Um problema com a tecnologia existente é que os métodos para determinar se uma formação foi fraturada fora da zona de produção contam com as medições de pós-tratamento (após a fratura ter ocorrido). Em tais sistemas, um tratamento de fratura é executado, o tratamento é interrompido, o poço é testado e os dados são analisados. Além do mais, com os sistemas de detecção existentes, a espera pelos dados de pós- fraturamento pode levar uma quantidade considerável de tempo, mesmo até vários dias, o que pode atrasar as operações de conclusão, resultando em custos de pessoal e operação mais elevados.

Um outro problema associado com o "registro" pós-processo existente ou os dispositivos de medição é que o custo associado com a interrupção de um trabalho de fratura de modo a executar uma medição de uma fratura é nem prática nem praticável. Pela razão do fluido de fratura ser bombeado para dentro de uma formação sob pressões elevadas durante o processo de fratura, temporariamente deficiente o bombeamento durante a operação de fratura resultará na aplicação de pressão ao fluido de fratura pelas paredes da fratura de formação. Isto pode levar a resultados indesejáveis tais como o fechamento das fraturas, desse modo causando a reversão do fluxo de fluido de volta para dentro do poço, ou a formação de areia na cavidade. Além disso, após tomar as medições e concluir o processo de registro, os operadores não podem reiniciar o equipamento de bombeamento no ponto do processo de fratura imediatamente antes da interrupção. Em vez disso, os operadores teriam de repetir o trabalho de fratura completo em custo adicional e com resultados imprevisíveis.

Um sistema de monitoramento pode se dirigir aos problemas acima descritos e permitiria os operadores do poço monitorar o processo de fratura, para controlar as dimensões de fratura e para eficientemente colocar concentrações mais levadas de materiais de escora em uma localização de formação desejada. Além disso, se existir informação que uma fratura está fechada para se estender fora da zona desejada, os operadores podem terminar o trabalho de fratura imediatamente. Além disso, análise do procedimento de tratamento contínuo permitirá um operador determinar quando é necessário bombear concentrações maiores do material de escora, dependendo dos fatores tais como a proximidade vertical e lateral de contatos de óleo/água com respeito ao poço, a presença ou ausência de formações produtoras de água e mudanças horizontais nas propriedades físicas da rocha do reservatório;

E portanto vantajoso monitorar a geometria de fratura usando métodos e composições que são econômicos, prognosticáveis e ambientalmente amigáveis. SUMÁRIO

E aqui apresentado um método compreendendo a disposição em uma fratura de formação, um material de escora e/ou um fluido de fratura que compreende um material suscetível à radiação; e durante uma passagem de registro única que irradia o material suscetível à radiação com nêutrons; que mede a radiação gama emitida do material suscetível à radiação; que subtrai a radiação de fundo da radiação de energia de pico que emana do índio e/ou vanádio; e que determina a altura da fratura de formação a partir da radiação gama medida.

É aqui apresentado também um material de escora compreendendo um substrato; um revestimento disposto sobre o substrato; em que o substrato e/ou o revestimento compreende um material suscetível à radiação que compreende índio e/ou vanádio.

E também aqui divulgado um material de escora que compreende um substrato compósito compreendendo um material orgânico ou inorgânico; uma carga nele dispersa; e um material suscetível à radiação que compreende vanádio e/ou índio. DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FIGURAS

A Figura 1 representa uma forma de realização exemplar de um material de escora compreendendo um núcleo sólido sobre o qual é disposto um revestimento orgânico que compreende o material suscetível à radiação;

A Figura 2 representa uma outra forma de realização exemplar de um material de escora compreendendo um núcleo confeccionado de particulados sobre o qual é disposto um revestimento orgânico que compreende o material suscetível à radiação; e

A Figura 3 representa uma outra forma de realização exemplar de um material de escora que compreende um material orgânico em que é disperso uma carga e o material suscetível à radiação. DESCRIÇÃO DETALHADA

Deve ser observado que como aqui usado, os termos "primeiro", "segundo" e assim por diante não significam qualquer ordem ou importância, mas sem dúvida são usados para distinguir um elemento do outro, e os termos "o", "a", "um" e "uma" não significam uma limitação de quantidade, mas de preferência significam a presença de pelo menos um dos itens referidos. Além disso, todas as faixas aqui apresentadas são inclusivas dos pontos finais e independentemente combináveis.

E aqui apresentado um método para a determinação da geometria de fratura que utiliza materiais ambientalmente amigáveis. Estes materiais ambientalmente amigáveis são não radioativos até que bombardeados por nêutrons e serão referidos como materiais suscetíveis a radiação. Em uma forma de realização, o método envolve a determinação da geometria de fratura de uma formação usando elementos alvos que compreendem os materiais suscetíveis a radiação. Os materiais suscetíveis a radiação possuem uma meia-vida curto, que vantajosamente os permitem ser usados em uma formação enquanto ao mesmo tempo minimizam qualquer impacto ambiental adverso, ou da manipulação ou tendo o refluxo de material de escora fora do poço após o poço ser colocado outra vez em produção.

Como observado acima, os materiais suscetíveis a radiação como aqui definido são aqueles que se tornam radioativos após bombardeio por nêutrons. Os materiais suscetíveis a radiação podem vantajosamente ser dispostos no fluido de fratura, ou em um revestimento disposto sobre um material de escora que é disposto no fluido de fratura ou com uma parte de núcleo do próprio material de escora. O fluido de fratura ou o material de escora que compreende o material suscetível à radiação pode ser usado durante um tratamento de fratura hidráulico. O fluido de fratura e/ou os materiais de escora que compreendem os materiais suscetíveis a radiação são injetados na fratura durante a criação da fratura. Após ser injetado dentro da fratura, os materiais suscetíveis a radiação são irradiados com nêutrons a partir de uma fonte de nêutron. A radiação gama emitida dos materiais suscetíveis a radiação é detectada por uma ferramenta de registro. Visto que os materiais suscetíveis a radiação possuem uma meia-vida curto, estes materiais se tornam radioativos durante apenas um breve período de tempo. A localização da radiação gama é usada para determinar a colocação dos materiais suscetíveis a radiação na fratura e é também usada para determinar a geometria de fratura. Em uma forma de realização, a localização dos materiais suscetíveis a radiação é vantajosamente usada para determinar a altura da fratura.

O presente método é vantajoso em que a radiação de fundo adquirida durante a ativação dos materiais suscetíveis a radiação pode ser coletada em uma passagem única e subtraída da radiação de energia de pico. Todos os outros processos comercialmente disponíveis geralmente utilizam duas ou mais passagens de registro para determinar a geometria de fratura da formação fraturada. A radiação de fundo adquirida geralmente compreende múltiplas contribuições de várias fontes. Uma primeira contribuição pode geralmente ser adquirida de elementos radioativos de ocorrência natural tais como urânio, potássio e/ou tório. Durante um tempo, as formações granuladas finas podem capturar os minerais e fluidos contendo estes elementos naturalmente radioativos. Quando os materiais suscetíveis a radiação na formação forem ativados por nêutrons, estes materiais radioativos de ocorrência natural também emitirão radiação, que é adquirida como radiação de fundo.

Uma segunda contribuição ao fundamento é adquirida de traçadores radioativos que foram anteriormente colocados na formação de modo a determinar a altura da fratura. Esta segunda contribuição é portanto derivada de traçadores radioativos que foram colocados na formação nas experiências anteriores que foram feitas para determinar a geometria de fratura. Uma terceira contribuição ao fundamento é que a radiação induzida por nêutrons é agora usada para ativar os materiais suscetíveis a radiação. Esta radiação emana principalmente de alumínio e silício presentes na formação e/ou no material de escora. A radiação de fundo a partir de ferro/manganês usada no revestimento de poço pode também ser uma parte desta terceira contribuição.

E desejável remover todos os traços de radiação de fundo a partir da radiação de energia de pico antes do cálculo da geometria de fratura. Em uma forma de realização, as medições de radiação de energia de pico assim como as medições de radiação de fundo são feitas em uma passagem única, as medições de radiação de fundo são subtraídas das medições de radiação de energia de pico em uma passagem única.

Como observado acima, os materiais suscetíveis a radiação podem ser dispostos em um material de escora que é introduzido na fratura para escorar a fratura. Em uma forma de realização, o material de escora pode compreender um substrato sobre o qual é disposto um revestimento que compreende o material suscetível à radiação. Em uma forma de realização, o substrato pode compreender o material suscetível à radiação. Quando um material de escora e/ou fluido de fratura compreende um material suscetível à radiação, é dito ser rotulado com o material suscetível à radiação. O termo "rotulação" como aqui usado implica que o material de escora e/ou o fluido de fratura compreende materiais suscetíveis a radiação. Assim, quando um revestimento disposto em um substrato compreende os materiais suscetíveis a radiação, o material de escora é dito ser rotulado com um material suscetível à radiação. A rotulação dos materiais de escora e/ou fluido com um material suscetível à radiação permite que as relações de foto-máxima para foto- máxima sejam geradas após ativação do material suscetível à radiação. As relações foto-máxima para foto-máxima fornecem medições da altura vertical de uma fratura suprida com material de escora.

Com referência agora à Figura 1 ou Figura 2, uma forma de realização exemplar de um material de escora 10 compreende um substrato 2 sobre o qual é disposto um revestimento 4 que compreende o material suscetível à radiação 6. O revestimento 4 pode compreender um material orgânico ou inorgânico. O substrato 2 pode compreender um material orgânico e/ou um material inorgânico e/ou um metal. O revestimento 4 pode ser não curado, parcialmente curado ou completamente curado antes do uso em uma fratura subterrânea. O revestimento 4 pode opcionalmente compreender cargas

particuladas ou cargas fibrosas 8 se desejável. O material de escora 10 das Figuras 1 e 2 compreende um substrato metálico e/ou inorgânico 2 que geralmente compreende uma partícula única ou é um aglomerado que compreende uma pluralidade de partículas. Exemplos de metais que podem ser usados nos substratos são ligas de memória modelo. As ligas de memória modelo apresentam um "efeito de memória modelo". O efeito de memória modelo permite uma transformação reversível entre dois estados cristalinos, isto é, um estado martensítico para um estado austenítico e vice versa. Geralmente, na temperatura baixa, ou estado martensítico, as ligas de memória modelo podem ser plasticamente deformadas e após exposição à temperatura um pouco mais elevada transformará em um estado austenítico, desse modo retornando à sua forma anterior à deformação.

Um exemplo adequado de uma liga de memória modelo é uma liga de níquel titânico tal como Nitinol®. É desejável para as ligas de memória modelo serem espumadas. Em uma forma de realização, um substrato fabricado a partir de uma liga de memória modelo pode ser um sólido antes da introdução na fratura, mas pode expandir em uma espuma após introdução na fratura, que é geralmente em uma temperatura mais elevada do que a temperatura acima do solo. Esta expressão permitirá melhor condutividade de óleo e gás da fratura.

Exemplos de materiais inorgânicos que podem ser usados no substrato são óxidos inorgânicos, carbonetos inorgânicos, nitretos inorgânicos, hidróxidos inorgânicos, óxidos inorgânicos tendo revestimentos de hidróxido, carbonitretos inorgânicos, oxinitretos inorgânicos, boretos inorgânicos, borocarbonetos inorgânicos ou, coisa parecida, ou uma combinação que compreende pelo menos um dos materiais inorgânicos anteriores. Exemplos de materiais inorgânicos adequados são óxidos de metal, carbonetos de metal, nitretos de metal, hidróxidos de metal, óxidos de metal tendo revestimentos de hidróxido, carbonitretos de metal, oxinitretos de metal, boretos de metal, borocarbonetos de metal, ou coisa parecida, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos materiais inorgânicos anteriores. Os metais usados nos materiais inorgânicos anteriores podem ser metais de transição, metais alcalinos, metais terrosos alcalinos, metais de terras raras, ou coisa parecida, ou uma combinação que compreende pelo menos um dos metais precedentes.

Exemplos de óxidos inorgânicos adequados que são sinteticamente produzidos incluem sílica (SiO2), alumina (Al2O3), titânia (TiO2), zircônia (ZrO2), céria (CeO2), óxido de manganês (MnO2), oxido de zinco (ZnO), óxidos de ferro (por exemplo, FeO, a-Fe203, Y-Fe2O3, Fe3O4, ou coisa parecida), óxido de cálcio (Cão), dióxido de manganês (MnO2 e Mn3O4), ou combinações compreendendo pelo menos um dos óxidos inorgânicos anteriores. Exemplos de carbonetos inorgânicos adequados sinteticamente produzidos incluem carboneto de silício (SiC), carboneto de titânio (TiC), carboneto de tântalo (TaC), carboneto de tungstênio (WC), carboneto de háfnio (HfC), ou coisa parecida, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos carbonetos anteriores. Exemplos de nitretos sinteticamente produzidos adequados incluem nitretos de silício (Si3N4), nitreto de titânio (TiN), ou coisa parecida, ou uma combinação que compreende pelo menos um dos precedentes. Os substratos inorgânicos exemplares são aqueles que compreendem sílica e/ou alumina de ocorrência natural ou sinteticamente preparado.

Exemplos de materiais inorgânicos de ocorrência natural adequados que podem ser usados no substrato são sílica (areia), eschinita (hidróxido de óxido de ítrio titânio nióbio de terras raras), anatase (óxido de titânio), bindeimita (hidróxido de óxido de chumbo antimônio), bixbiíta (óxido de manganês ferro), bruquita (óxido de titânio), crisoberilo (óxido de berílio alumínio), columbita (óxido de manganês nióbio tântalo), corindo (óxido de alumínio), cuprita (óxido de cobre), euxenita (óxido de titânio de ítrio nióbio tântalo de terras raras), fergisonita (óxido de ferro titânio de terras raras), hausmanita (óxido de manganês), hematita (óxido de ferro), ilmenita (óxido de ferro titânio), perovsquita (óxido de cálcio titânio), periclásio (óxido de magnésio), policrásio (óxido de ítrio titânio nióbio tântalo de terras raras), pseudobruquita (óxido de ferro titânio), membros do grupo de pirocloro tal como, por exemplo, betafita (hidróxido de óxido de cálcio sódio urânio titânio nióbio de terras raras), micrólito (fluoreto de óxido hidróxido de cálcio sódio tântalo), pirocloro (fluoreto de óxido hidróxido de cálcio nióbio), ou coisa parecida, ou uma combinação que compreende pelo menos um dos membros do grupo de pirocloro precedente; ramsdelita (óxido de manganês), romanechita (óxido de bário manganês hidratado), membros do grupo de rutilo, tal como, por exemplo, cassiterita (óxido de estanho), plattnerita (óxido de chumbo), pirolusita (óxido de manganês), rutilo (óxido de titânio), stishovite (óxido de silício), ou coisa parecida, ou uma combinação que compreende pelo menos um dos membros do grupo de rutilo anteriores; samarsquita-(Y) (óxido de ítrio ferro titânio de terras raras), senarmontita (óxido de antimônio), membros do grupo de espinélio tal como cromita (óxido de ferro crômio), franklinita (óxido de zinco manganês ferro), ganita (óxido de zinco alumínio), magnesiocromita (óxido de magnésio crômio), magnetita (oxido de ferro), e espinélio (óxido de magnésio alumínio), ou coisa parecida (oxido de berílio magnésio alumínio), tantalito (óxido de ferro manganês tântalo nióbio), tapiolita (óxido de ferro manganês tântalo nióbio), uraninita (óxido de urânio), valentinita (óxido de antimônio), zincita (óxido de zinco manganês), hidróxidos, tais como, por exemplo, brucita (hidróxido de magnésio), gibsita (hidróxido de alumínio), goetita (hidróxido de óxido de ferro), limonita (óxido hidróxido de ferro hidratado), manganita (óxido hidróxido de manganês), psilomelano (óxido hidróxido de bário manganês), romeíta (óxido hidróxido de cálcio sódio ferro manganês antimônio titânio), estetefeldita (óxido hidróxido de prata antimônio), estibiconita (óxido hidróxido de antimônio), ou coisa parecida, ou uma combinação que compreende pelo menos um dos materiais inorgânicos de ocorrência natural anteriores.

Os materiais orgânicos e inorgânicos de ocorrência natural que são subseqüentemente modificados podem também ser usados como o substrato. Exemplos adequados de materiais orgânicos e inorgânicos que são modificados quando usados no substrato são argilas esfoliadas (por exemplo, vermiculita expandida), grafita esfoliada, vidro de sopro ou sílica, esferas de vidro ocas, esferas de vidro espumadas, cenosferas, escória espumada, bauxita sintetizada, alumina sintetizada, ou coisa parecida, ou uma combinação que compreende um dos seguintes materiais orgânicos e inorgânicos anteriores. Os substratos inorgânicos exemplares podem ser derivados de areia, glóbulos de vidro moídos, bauxita sintetizada, alumina sintetizada, fibras minerais de ocorrência natural, tais como zircônio e mulito, ou coisa parecida, ou uma combinação que compreende um dos substratos inorgânicos de ocorrência natural. Esferas de vidro ocas podem ser comercialmente obtidas da DiversifIed Industries Ltd.

Os materiais orgânicos que são úteis no substrato podem ser polímeros termoplásticos, polímeros de termocura, ou uma combinação que compreende um polímero de termocura e um polímero termoplástico. Exemplos de materiais orgânicos adequados que podem ser usados como o substrato são precursores poliméricos (por exemplo, espécies de peso molecular baixo tais como monômeros, dímeros, trímeros, ou coisa parecida), oligômeros, polímeros, copolímeros tais como copolímeros de bocó, copolímeros de bloco brilhantes, terpolímeros, copolímeros aleatórios, copolímeros alternantes, copolímeros de enxertia, ou coisa parecida; dendrímeros, ionômeros, ou coisa parecida, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos anteriores. Quando o substrato compreende um polímero de termocura, é desejável para os materiais orgânicos passar pela cura (reticulação) após a aplicação de energia térmica, radiação eletromagnética, ou uma combinação que compreende pelo menos um dos anteriores. Os iniciadores podem ser usados para induzir a cura. Outros aditivos que promovem ou controlam a cura tais como aceleradores, inibidores, ou coisa parecida, podem ser usados.

Exemplos de polímeros de termocura adequados par uso no substrato são epóxidos, resinas de acrilato, resinas de metacrilato, fenol- formaldeídos, novolacs modificados por epóxi, furanos, uréia-aldeídos, melamina-aldeídos, resinas de poliéster, resinas alquídicas, novolacs de formaldeído fenol, resóis de formaldeído fenol, fenol-aldeídos, resinas de resol e novolac, fenólicos modificados por epóxi, poliacetais, polissiloxanos, poliuretanos, ou coisa parecida, ou uma combinação que compreende pelo menos um dos polímeros de termocura anteriores.

Os novolacs modificados por epóxi são divulgados pela Patente U.S. n- 4.923.714 de Gibb et ai. aqui incorporada por referência. A parte fenólica pode compreender um polímero novolac fenólico; um polímero de resol fenólico; uma combinação de um polímero novolac fenólico e um polímero de resol fenólico; uma combinação curada de fenólico/furano ou uma resina de fiirano para formar uma resina pré-curada (como debatido pela Patente U.S. n~ 5.694.905 de Armbruster aqui incorporada por referência); ou um sistema de resina furano/fenólica curável, curável na presença de um ácido forte para formar uma resina curável (como divulgado pela Patente U.S. nfi 4.785.884 de Armbruster). Os fenólicos dos polímeros de novolac ou resol acima mencionados podem ser componentes de fenol ou componentes de bis- fenol.

As termocuras podem ser resinas de cura fria. As resinas de cura fria são aqueles que podem reagir em temperatura ambiente sem o uso de calor adicional. As resinas de cura fria geralmente se curam em uma temperatura menor do que 65 0C. Assim, por exemplo, uma termocura que cura a 80 0Cj não é uma resina de cura fria. Exemplos de resinas de cura fria adequados incluem epóxi curados com uma amina quando usada isoladamente ou com um poliuretano, poliuretanos, resóis modificados alcalinos curados por ésteres (por exemplo, ALPHASETCD e BETASET®), furanos, por exemplo, álcool-formaldeído de furfurila, uréia-formaldeído, e melaminas contendo metilol livre curadas com ácido. Para os propósitos desta descrição, uma resina de cura fria é qualquer resina que possa normalmente ser curada em temperatura ambiente. As resinas ALPHASET® e BETASET® são fenólicos curados com éster.

Os uretanos são divulgados pela Patente U.S. n- 5.733.952 de Geoffrey. As resinas de melamina são divulgadas pelas Patentes U.S. n— 5.952.440 e 5.296.584 de Valisser. As resinas ALPHASET são apresentadas pelas Patentes U.S. n- 4.426.467 e Re. 32.812 (que é uma republicação da Patente U.S. ne 4.474.904) todas das quais são aqui incorporadas por referência.

Os resóis modificados são apresentados pela Patente U.S. n- 5.218.038, aqui incorporada por referência em sua totalidade. Tais resóis modificados são preparados pela reação de aldeído com uma mistura de fenol não substituído e pelo menos um material fenólico selecionado do grupo consistindo de arilfenol, alquilfenol, alcoxifenol e ariloxifenol. Os resóis modificados incluem resóis modificados por alcóxi. Um resol modificado por alcóxi exemplar é um resol modificado por metóxi. Um resol fenólico exemplar é o resol contendo éter ortobenzílico modificado preparado pela reação de um fenol e um aldeído na presença de um composto de hidróxi alifático contendo dois ou mais grupos de hidróxi per molécula. Em uma modificação exemplar do processo, a reação é também realizada na presença de um álcool monoídrico.

Exemplos de polímeros termoplásticos adequados que podem ser usados no substrato são poliolefmas, poliacrílicos, policarbonatos, polialquídicos, poliestirenos, poliésteres, poliammidas, poliaramidas, poliamidaimidas, polarilatos, polarilsulfonas, poletersulfonas, sulfetos de polifenileno, polissulfonas, poliimidas, polieterimidas, politetrafluoroetilenos, polietercetonas, poliéter etercetonas, cetonas de poliéter cetona, polibenzoxazóis, polioxadiazóis, polibenzotiazinofenotiazinas,

polibenzotiazóis, polipirqazinoquinoxalinas, polipirometlitimidas, poliquonoxalinas, polibenzimidazóis, polioxindóis, polioxoisoindolinas, polidioxoisoindolinas, politriazinas, polipiridazinas, polipiperazinas, polipiridinas, polipiperidinas, politriazóis, polipirazois, policarboranos, poloxabiciclononanos, polidibenzofiiranos, poliftalídeos, poliacetáis, polianidridos, éteres polivinílicos, tioéteres polivinílicos, álcoois polivinílicos, cetonas polivinílicas, haletos de polivinila, nitrilas de polivinila, ésteres polivinílicos, polissulfonatos, polissulfetos, politioésteres, polissulfonas, polissulfonamidas, poliuréias, polifosfazenos, polissilanos, polissiloxanos, fenólicos, epóxi, ou combinações compreendendo pelo menos um dos materiais termoplásticos anteriores.

Os substratos orgânicos de ocorrência natural são cascas de noz trituradas e esmagadas, cascas de semente trituradas e esmagadas, caroços de fruta triturados e esmagados, madeira processada, ossos de animal triturados e esmagados, ou coisa parecida, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos substratos orgânicos de ocorrência natural. Exemplos de cascas trituradas ou esmagadas adequadas são cascas de nozes tais como noz, noz-pecã, amêndoa, marfim vegetal, castanha-do-pará, amendoim, pinhão, castanha de caju, semente de girassol, avelãs, nozes de macadâmia, feijão de soja, pistache, semente de abóbora, ou coisa parecida, ou uma combinação que compreende pelo menos uma das nozes precedentes. Exemplos de cascas de semente trituradas ou esmagadas adequadas (incluindo caroços de fruta) são sementes de frutas tais como ameixa, pêssego, cereja, damasco, azeitona, manga, jaca, goiaba, maças, romã, melancia, cascas de semente trituradas ou esmagadas de outras plantas tais como milho (por exemplo, espigas de milho ou sementes de milho), trigo, arroz, jowar, ou coisa parecida, ou uma combinação compreendendo um dos materiais de madeira processada anteriores tais como, por exemplo, aqueles derivados de madeiras tais como carvalho, chicória, nogueira, álamo, mogno, incluindo tais madeiras que foram processadas por trituração, lascamento, ou outra forma de particalização. Um substrato de ocorrência natural exemplar é um caroço de azeitona triturado.

Os substratos podem ter qualquer forma desejada como esférica, elipsoidal, cúbica, poligonal, ou coisa parecida. E geralmente desejável para os substratos serem esféricos na forma. Os substratos podem ter tamanhos médios de partícula de cerca de 100 micrômetros a cerca de 120 micrômetros. Em uma forma de realização, os substratos podem ter tamanhos médios de partícula de cerca de 300 micrômetros a cerca de 600 micrômetros. Em uma outra forma de realização, os substratos podem ter tamanhos médios de partícula de cerca de 400 micrômetros a cerca de 500 micrômetros.

Quando um substrato for um substrato poroso, é previsto que o substrato pode compreender partículas que são aglomeradas para formar o substrato particulado. Em um tal caso, as partículas individuais que se combinam para formar o substrato podem ter tamanhos médios de partícula de cerca de 2 a cerca de 30 micrômetros. Em uma forma de realização, as partículas que se aglomeram para formar o substrato podem ter tamanhos médios de partícula de menos do que ou igual a cerca de 28 micrômetros. Em uma outra forma de realização, as partículas que se aglomeram para formar o substrato podem ter tamanhos médios de partícula de menos do que ou igual a cerca de 25 micrômetros. Em mais uma outra forma de realização, as partículas que se aglomeram para formar o substrato podem ter tamanhos médios de partícula de menos do que ou igual a cerca de 20 micrômetros. Em mais outra forma de realização, as partículas que se aglomeram para formar o substrato podem ter tamanhos médios de partícula de menos do que ou igual a cerca de 15 micrômetros. As distribuições de tamanho de partícula bimodais ou superiores podem ser usadas. Os substratos exemplares são esféricos na forma.

Os substratos porosos geralmente possuem áreas superficiais elevadas. Se o substrato for poroso, é desejável para o substrato ter uma área superficial maior do que ou igual a cerca de 10 metros quadrados per grama (m /g). Em uma forma de realização, é desejável para o substrato ter uma área superficial maior do que ou igual a cerca de 100 m /g. Em uma outra forma de

realização, é desejável para o substrato ter uma área superficial maior do que

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ou igual a cerca de 300 m /g. Em mais uma outra forma de realização, é

desejável para o substrato ter uma área superficial maior do que ou igual a cerca de 500 m /g. Em mais outra forma de realização, é desejável para o substrato ter uma área superficial maior do que ou igual a cerca de 800 m /g.

A densidade do substrato pode ser selecionada dependendo da aplicação para a qual o material de escora está sendo usado. É desejável selecionar os substratos que podem conceder ao material de escora uma densidade aparente de 0,5 a 4 gramas per centímetro cúbico (g/c ). A densidade aparente é definida como a densidade do material de escora inteiro (isto é, o peso per volume unitário do material inteiro incluindo os vazios inerentes no material de escora).

Como observado acima, nas Figuras 1 e 2, o substrato tem disposto sobre si um revestimento. O revestimento pode ser um revestimento orgânico, um revestimento inorgânico, ou um revestimento que compreende pelo menos um dos revestimentos anteriores e compreende o material suscetível à radiação. Os revestimentos exemplares orgânicos podem ser derivados dos polímeros termoplásticos e de termocura listados acima.

O material suscetível à radiação que é incluído no revestimento sobre o substrato ou no substrato do material de escora é responsivo ao nêutron de modo que facilmente reage com os nêutrons, tais como os nêutrons térmicos absorventes para apresentar um corte transversal atômico relativamente grande. Por tal receptividade aos nêutrons, o material suscetível à radiação produz a radiação gama característica ou absorção de nêutron, que é distinto das características dos materiais na formação circundante. Estes materiais suscetíveis a radiação são também inicialmente não radioativos de modo que eles podem ser seguramente manipulados sem medo ou risco de exposição de radiação ou contaminação na superfície do poço até que depois é introduzido no sistema pelo qual deve ser movido dentro do poço.

Embora o material suscetível à radiação seja inicialmente não radioativo, o isótopo do material suscetível à radiação é aquele que ou se torna radioativo, por meio do qual o isótopo radioativo criado decai e emite radiação gama detectável por um detector adequado, ou de outra maneira sofre uma reação nuclear ou atômica, tal como por simplesmente absorver um ou mais nêutrons até um ponto maior do que os materiais da formação circundante. Uma tal reação pode ocorrer em resposta aos nêutrons externos emitidos de um acelerador. Se a substância original for para reagir mediante a formação de um isótopo radioativo, o isótopo radioativo preferivelmente possui uma meia-vida conhecido entre aproximadamente alguns segundos e até cerca de 30 minutos de modo que a irradiação prolongada pelo acelerador não é necessária para a reação ocorrer e de modo que o tempo de detecção adequado existe assim que a conversão tenha ocorrido. É vantajoso que o material suscetível decaia em um estado não radioativo concisamente após o processo de registro estar completo, desse modo deixando o poço ser devolvido na produção sem medo de produzir material radioativo.

Em uma forma de realização, os materiais suscetíveis a radiação possuem uma meia-vida de cerca de 5 segundos a menos do que ou igual a cerca de 100 dias. Em uma outra forma de realização, os materiais suscetíveis a radiação possuem uma meia-vida de cerca de 10 segundos ou menos do que ou igual a 50 minutos. Em mais uma outra forma de realização, os materiais suscetíveis a radiação possuem uma meia-vida de cerca de 12 segundos ou menos do que ou igual a 7 minutos. Uma meia-vida exemplar para um material suscetível à radiação é menor do que ou igual a cerca de 5 minutos. O vanádio possui uma meia-vida de 3,8 minutos, enquanto o índio possui uma meia-vida de 14,1 segundos. E geralmente desejável para o período de radiação mensurável ser de um comprimento de modo que o material não mais emita radiação quando o poço começa a produzir hidrocarbonetos. Em geral, é desejável para o material suscetível à radiação interromper a emissão de radiação mensurável antes que seja colocado de volta na produção. E também vantajoso que após a meia-vida do material suscetível à radiação ter expirado, o poço possa ser registrado novamente tantas vezes quanto desejado mediante a re-irradiação do material suscetível à radiação.

Como observado acima, os materiais suscetíveis a radiação podem compreender vanádio e/ou índio ou combinações compreendendo pelo menos um dos materiais suscetíveis a radiação precedentes. Os materiais suscetíveis a radiação podem compreender vanádio e/ou índio em todas as formas disponíveis. Estas formas podem incluir metais, ligas, sais, compósitos, suspensões, ou coisa parecida. O vanádio e o índio são úteis porque eles possuem respostas muito fortes em seus estados naturais. Em uma forma de realização, as partículas de metal vanádio e/ou índio são dispersas no material orgânico e/ou inorgânico antes de revestir o substrato. Em uma outra forma de realização, os sais de vanádio e/ou índio podem ser dispersos no material orgânico e/ou inorgânico antes do revestimento do substrato.

Os sais de vanádio exemplares que podem ser usados como materiais suscetíveis a radiação são sulfato de vanadila, ortovanadato de sódio ou potássio, metavanadato de sódio ou potássio, sais de cloreto de vanádio, ou coisa parecida, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos sais de vanádio anteriores. Outros compostos compreendendo vanádio podem também ser usados. Exemplos de compostos de vanádio que podem ser usados são óxidos de vanádio, tais como, por exemplo, trióxido de vanádio, pentóxido de vanádio, ou coisa parecida, ou uma combinação que compreende pelo menos um dos óxidos precedentes. Outros exemplos de compostos de vanádio que podem ser usados isoladamente ou em combinação um com o outro, incluem metal de vanádio, ligas de vanádio tais como ligas de vanádio/alumínio, ferrovanádio, ou um pó de nitreto de vanádio carbono tal como o vanário NITROVAN, que é comercialmente disponível da Stratcor, Inc. Pittsburg PA.

Os sais de índio exemplares são cloreto de índio, sulfato de índio, ou coisa parecida, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos sais de índio anteriores. Em uma forma de realização, os sais de índio ou vanádio podem ser dispersos no revestimento material de escora e podem ser reagidos para formar um metal após o material de escora ser introduzido na formação.

Quando os materiais suscetíveis a radiação tais como sais e/ou compostos de vanádio e/ou índio forem usados nos revestimentos, eles são usados em quantidades de até cerca de 55% em peso, com base no peso total do material de escora. Em uma forma de realização, os materiais suscetíveis a radiação são usados em quantidades de até cerca de 25% em peso, com base no peso total do material de escora. Em uma outra forma de realização, os materiais suscetíveis a radiação são usados em quantidades de até cerca de 15% em peso, com base no peso total do material de escora. Em mais uma outra forma de realização, os materiais suscetíveis a radiação podem ser usados em quantidades de até cerca de 5% em peso, com base no peso do material de escora. Os materiais suscetíveis a radiação podem ser usados em quantidades tão baixas quanto 0,01% em peso, com base no peso total do material de escora.

Em outra forma de realização, quando os materiais suscetíveis a radiação tais como metal, sais e/ou compostos de vanádio são utilizados no material de escora e/ou no fluido de fratura, eles são usados em quantidades de até cerca de 0,3% em peso como metal de vanádio, preferivelmente de 0,01 a 5% em peso, preferivelmente de 0,05 a 2% em peso e mais preferivelmente de 0,1 a 1% em peso, com base no peso total do material de escora. Em uma forma de realização preferida, o composto de vanádio é um pó de nitreto de vanádio carbono ou vanádio NITROVAN, tendo um tamanho de partícula de cerca de 1 a 15 mícrons, preferivelmente de 1 a 10 mícrons e mais preferivelmente de 2 a 5 mícrons. Em uma outra forma de realização preferida, o composto de vanádio é um pó de nitreto de vanádio carbono ou vanádio de NITROVAN, de 0,01 a 5% em peso como metal vanádio, preferivelmente de 0,05 a 2% em peso e mais preferivelmente de 0,1 a 1% em peso, com base no peso total do material de escora.

Além do vanádio e/ou índio, outros materiais suscetíveis a radiação podem também ser adicionados ao revestimento. Exemplos de materiais suscetíveis a radiação adequados que podem ser adicionados ao material de escora e/ou ao fluido de fratura além do vanádio e/ou do índio podem incluir irídio 191, irídio 193, cádmio 113, disprósio, európio, lutécio, manganês, ouro, hólmio, rênio, samário, tungstênio, ou coisa parecida, ou uma combinação que compreende pelo menos um dos materiais precedentes.

Em uma forma de realização como descrita na Figura 3, o substrato pode compreender um compósito de materiais inorgânicos e orgânicos. Um tal substrato é denominado um substrato compósito. O substrato compósito pode compreender uma combinação de materiais inorgânicos e orgânicos. Os materiais orgânicos podem também ser quimicamente ligados aos materiais inorgânicos. A ligação química compreende a ligação covalente, ligação de hidrogênio, ligação iônica, ou coisa parecida. Um exemplo de uma reação adequada entre um material orgânico e inorgânico que envolve a ligação covalente é uma reação de sol- gel. A ligação química entre os materiais orgânicos e inorgânicos pode resultar em substratos que são nanocompósitos. Os substratos compósitos podem ser opcionalmente revestidos com os revestimentos orgânicos e/ou os revestimentos inorgânicos descritos acima.

Em uma forma de realização, o substrato compósito pode também compreender materiais suscetíveis a radiação. Em uma outra forma de realização, o material suscetível à radiação é introduzido durante a fabricação do substrato, em particular, na fabricação de um substrato cerâmico. Em outra forma de realização, quando o substrato compósito for revestido com um revestimento orgânico e/ou um revestimento inorgânico, tanto o substrato compósito quanto o revestimento nele disposto podem compreender materiais suscetíveis a radiação.

O substrato compósito pode compreender materiais suscetíveis a radiação em uma quantidade de até cerca de 35% em peso, com base no peso total do material de escora. Uma quantidade exemplar dos materiais suscetíveis a radiação é cerca de 5% em peso, com base no peso total do material de escora. Em uma forma de realização, os materiais de escora compreendendo o material suscetível à radiação podem ser misturados com materiais de escora que são livres de qualquer material suscetível à radiação antes da introdução na fratura. A mistura de materiais de escora compreendendo o material suscetível à radiação com materiais de escora que são livres de qualquer material suscetível à radiação é denominada uma "composição material de escora". Uma composição material de escora geralmente conterá materiais suscetíveis a radiação em uma quantidade de até 55% em peso, com base no peso total da composição material de escora é de cerca de 5 a cerca de 10% em peso e preferivelmente cerca de 0,01 a cerca de 5% em peso, com base no peso total da composição material de escora.

Em uma outra forma de realização, os materiais de escora compreendendo materiais suscetíveis a radiação diferentes podem ser misturados. Por exemplo, um primeiro material de escora pode compreender um primeiro material suscetível à radiação, enquanto um segundo material de escora pode compreender um segundo material suscetível à radiação. Por exemplo, o primeiro material de escora pode incluir um certo composto contendo vanádio, enquanto os segundo material de escora inclui um composto contendo vanádio diferente ou um composto contendo índio.

Como observado acima, o substrato pode ser sólido (isto é, sem qualquer porosidade substancial) ou poroso se desejável. Em geral, um substrato poroso permite a impregnação por um material orgânico, desse modo concedendo ao substrato uma capacidade de se dobrar e absorver impacto e tensão sem deformar. A capacidade de um polímero em impregnar o substrato também minimiza a capacidade do material de escora de fraturar, desse modo reduzindo a geração de pó. Mediante a impregnação de um substrato inorgânico poroso com um material orgânico, a densidade do material de escora pode ser ajustada para adequar várias condições de fratura. Em geral, o substrato pode ter uma porosidade de mais do que ou igual a cerca de 20%, com base no volume total do substrato. Em uma forma de realização, o substrato pode ter uma porosidade de mais do que ou igual a cerca de 50%, com base no volume total do substrato. Em uma outra forma de realização, o substrato pode ter uma porosidade maior do que ou igual a cerca de 70%, com base no volume total do substrato. Em mais uma outra forma de realização, o substrato pode ter uma porosidade maior do que ou igual a cerca de 90%, com base no volume total do substrato.

Os substratos podem estar presentes nos materiais de escora em uma quantidade de cerca de 10 a cerca de 90 por cento em peso (% em peso), com base no peso total do material de escora. Em uma forma de realização, os substratos estão presentes em uma quantidade de cerca de 20 a cerca de 80% em peso, com base no peso total dos materiais de escora. Em uma outra forma de realização, os substratos estão presentes na solução reativa em uma quantidade de cerca de 30 a cerca de 75% em peso, com base no peso total dos materiais de escora. Em mais outra forma de realização, os substratos estão presentes em uma quantidade de cerca de 35 a cerca de 65% em peso, com base no peso total dos materiais de escora.

Em outra forma de realização, os materiais suscetíveis a radiação podem estar presentes no fluido de fratura, mas não nos materiais de escora. Quando o material suscetível à radiação estiver presente no fluido de fratura, pode estar presente na forma de partículas coloidais colocadas em suspensão ou pode ser dissolvido no fluido de fratura. O fluido de fratura pode compreender materiais suscetíveis a radiação em uma quantidade de cerca de 0,01% em peso a cerca de 35% em peso, com base no peso total do fluido de fratura. Em uma forma de realização, o fluido de fratura pode compreender materiais suscetíveis a radiação em uma quantidade de cerca de 2% em peso a cerca de 25% em peso, com base no peso total do fluido de fratura. Em mais outra forma de realização, o fluido de fratura pode compreender materiais suscetíveis a radiação em uma quantidade de cerca de 3% em peso a cerca de 15% em peso, com base no peso total do fluido de fratura. Uma quantidade exemplar dos materiais suscetíveis a radiação é de cerca de 5% em peso, com base no peso total do fluido de fratura.

Em mais outra forma de realização, tanto o fluido de fratura quanto os materiais de escora contidos no fluido de fratura podem compreender os materiais suscetíveis a radiação. Em uma forma de realização, o fluido de fratura e os materiais de escora podem ambos conter os mesmos cátions. Por exemplo, o fluido de fratura pode compreender sulfato de vanadila dissolvido, enquanto os materiais de escora contidos no fluido de fratura podem compreender trióxido de vanádio. Após ser submetido aos nêutrons, tanto o sulfato de vanadila quanto o trióxido de vanádio podem emitir radiação gama que pode ser usada par calcular a geometria de fratura.

Em mais uma outra forma de realização, o fluido de fratura e os materiais de escora contidos no fluido de fratura podem compreender cátions diferentes. Por exemplo, o fluido de fratura pode compreender um primeiro material suscetível à radiação, enquanto os materiais de escora contidos no fluido de fratura podem compreender um segundo material suscetível à radiação. Por exemplo, o fluido de fratura pode compreender sulfato de vanadila, enquanto os materiais de escora podem compreender um sal de índio. Em uma forma de realização relacionada, o fluido de fratura pode compreender um sal de um material suscetível à radiação, enquanto o material de escora pode compreender um material suscetível à radiação que compreender partículas de metal. Por exemplo, o fluido de fratura pode compreender sulfato de vanadila enquanto o material de escora pode compreender partículas de índio.

Uma ferramenta ou sonda de raio gama com espectro adequado pode ser utilizada para medir a radiação gama obtida do material suscetível à radiação após ser bombardeado por nêutrons. Pelo menos uma parte da ferramenta, por exemplo, pelo menos o detector de raio gama, é colocado dentro do poço para fornecer o registro desejado. A ferramenta pode ser tal como para gerar as relações desejadas de orifício descendente, ou os espectros de raio gama podem ser transmitidos para a superfície e as relações determinadas dos dados espectrais. Uma resolução baixa, por exemplo, NaI(Tl) ou detector equivalente, ou uma resolução elevada, por exemplo, germânio intrínseco, Ge(Li) ou detector equivalente pode ser usada. Visto que é desejável obter uma medição precisa da área ou áreas de pico um instrumento de alta resolução é geralmente usado. Os registros podem ser gerados ou em um modo de ferramenta em movimento contínuo, ou em um modo estacionário em que a ferramenta é interrompida em localizações selecionadas no poço.

Um colimador pode ser usado no detector se desejável. Em uma forma de realização, um colimador rotativo é usado para medir a orientação da fratura. Tais colimadores tendem a aumentar a sensibilidade da medição visto que tais dispositivos reduzem o número de raios gamas que entram no detector a partir das localizações ascendentes ou descendentes do poço, isto é, os raios gamas do material de escora que é atrás do revestimento, mas é acima ou abaixo da localização corrente do detector. Em uma forma de realização, um detector sem um colimador pode ser usado.

Em uma forma de realização, em um método de determinar a altura da fratura, os materiais de escora rotulados e/ou um fluido de fratura rotulado são introduzidos na formação. Os materiais de escora rotulados e/ou fluido de fratura rotulado geralmente compreendem índio e/ou vanádio. O material de escora rotulado e/ou fluido de fratura rotulado é depois bombardeado com nêutrons durante uma passagem de registro. Uma passagem de registro é aquela em que a ferramenta de registro é introduzida no reservatório e em que um bombardeio de nêutron da fratura de formação é iniciado. A espectroscopia de raio gama é depois executada sobre o índio e vanádio irradiado para obter taxas de contagem gama tanto acima quanto abaixo das energias máximas (também referido como energias máximas remotas) vindas de vanádio e/ou índio. As taxas de contagem gama são medidas nas energias máximas para o índio e/ou vanádio igualmente. As medições máximas remotas são usadas para remover uma parte da radiação de fundo das energias máximas. A remoção de fundo é executada usando software de espectroscopia rotineiros.

A radiação de fiando adicional que emana da presença de materiais tais como alumínio, silício, ferro, ou coisa parecida, é também removida antes de obter as energias máximas para o índio e/ou vanádio que é injetado dentro da fratura. Os materiais tais como alumínio, silício, ferro, ou coisa parecida, estão geralmente presentes na formação e no revestimento do poço e também geram radiação gama devido ao bombardeio de nêutron. A remoção (subtração) desta contribuição para a radiação de fundo junto da radiação de energia de pico remota geralmente leva às energias máximas do índio e vanádio injetados. Estas energias máximas podem ser usadas para avaliar a geometria da fratura. Em uma forma de realização exemplar, as posições de energia máxima do índio e/ou vanádio injetados podem ser usadas para determinar a altura da fratura.

Em um método de estimar a radiação devido aos materiais tais como alumínio, silício, ferro, ou coisa parecida, a fratura de formação é irradiada com nêutrons durante uma passagem de registro única. Durante esta passagem, a espectroscopia de raio gama do espectro inteiro de energias é executada. Após a passagem de registro, toda a radiação devida aos materiais tendo uma meia-vida curto tal como aquela do vanádio e/ou índio, cessará, deixando atrás a radiação que emana destes elementos que são naturalmente presentes na formação fraturada.

De modo a medir a altura da fratura em uma passagem única, é desejável obter medições de raio gama que cobrem o espectro inteiro de energias dos raios gamas emitidos pelo vanádio e/ou índio assim como outros materiais que estão naturalmente presentes na ferramenta de registro. Como observado acima, as medições obtidas nas energias máximas remotas são subtraídas das medições produzidas nas energias máximas para remover a radiação de fundo. Esta radiação de fundo envolve os sinais de radiação que são obtidos da ativação de núcleos que estão geralmente presentes nas formações tais como alumínio, ferro silício, ou coisa parecida. Deve ser observado que alguma radiação pode também emanar de materiais usados no revestimento do poço e estes devem ser removidos. Esta radiação de fundo dos materiais presentes no poço e formação é gerada por causa da exposição aos nêutrons em uma maneira similar àquela vinda do vanádio e/ou índio que são injetados na fratura de formação. Após a passagem de registro, a radiação que emana da ativação de vanádio e/ou índio cessará por causa da meia-vida curto destes materiais deixando ficar a radiação de fundo natural dos materiais tais como alumínio, silício, ferro, ou coisa parecida, presentes nas formações terrestres. Esta radiação de fundo pode depois ser medida e subtraída das energias máximas medidas do índio e/ou vanádio para estimar a altura da fratura.

Em uma outra forma de realização, em outro método de determinar a altura de fratura, os materiais de escora rotulados tendo diferentes densidades podem ser introduzidos na formação. A separação gravitacional dos materiais de escora rotulados pode depois ser usada para determinar a geometria de fratura. Os materiais de escora rotulados mais pesados se depositarão no fundo da fratura, enquanto os materiais de escora mais leves flutuarão na parte de cima da fratura. Em uma forma de realização, os materiais de escora tendo as densidades mais elevadas podem ser rotulados com um primeiro material suscetível à radiação, enquanto os materiais de escora tendo as densidades mais leves podem ser rotuladas com um segundo material suscetível à radiação. Os sinais de radiação gama obtidos dos materiais de escora rotulados podem depois ser usados para determinar a altura e outros aspectos geométricos da fratura. Por exemplo, se os materiais de escora mais densos compreendem vanádio e os materiais de escora mais leves compreendem índio, então os sinais de radiação gama do vanádio e aqueles do índio podem ser usados para determinar a altura da fratura.

Em mais outra forma de realização, em um outro método de determinar a altura da fratura, os materiais de escora rotulados que são capazes de serem orientados podem ser usados para determinar a altura da fratura. O material de escora pode compreender um material ativo além do material suscetível à radiação, em que o material ativo pode ser usado para orientar o material de escora. O material ativo que promove a orientação no material de escora pode ser ativado por um sinal de ativação externo tal como, por exemplo, sinais de rádio, campos elétricos, campos magnéticos, sinais ultra-sônicos, ou coisa parecida. Em uma forma de realização, o material de escora rotulado pode compreender partículas eletricamente condutivas tais como, por exemplo, partículas de metal condutivas, nanotubos de carbono, ou coisa parecida, que permitem o material de escora ser realinhado por um campo elétrico aplicado. Assim, após os materiais de escora rotulados serem introduzidos na formação, os materiais ativos podem ser ativados pela aplicação do sinal de ativação externo apropriado para promover reorientação. Logo que a orientação desejada é obtida, os materiais de escora rotulados são bombardeados com nêutrons para produzir raios gamas. Os raios gamas medidos são correlacionados com a orientação para derivar informação a cerca da geometria de fratura. Quando os materiais de escora rotulados são capazes de ser orientados, a ferramenta de registro pode compreender um mecanismo que é capaz de orientar as partículas colocadas em suspensão assim como a medição da orientação resultante nas partículas rotuladas.

Este método é vantajoso visto que utiliza uma passagem única da ferramenta de registro para determinar a altura da fratura. Após irradiação, o material suscetível à radiação pode ser deixado na cavidade descendente por causa de sua meia-vida extremamente curta. Isto permite a re-determinação da geometria de fratura após intervalos substanciais de tempo após a fratura ter ocorrido. Por exemplo, uma determinação da geometria de fratura pode ser inicialmente feita assim que a fratura ocorra. Visto que os materiais suscetíveis a radiação possam ser retidos na formação sem qualquer dano ao solo ou água subterrânea ou ao pessoal acima do solo, uma outra determinação da geometria de fratura pode ser feita após um intervalo de vários meses para observar as mudanças na fratura.

Outros métodos geralmente requerem duas ou mais passagens da ferramenta de registro para determinar a altura da fratura. O presente método é também vantajoso em que impede a contaminação do solo e da água subterrânea com materiais radioativos. Visto que os materiais suscetíveis a radiação usados no presente método possuem uma meia-vida curto, a contaminação das correntes de água subterrânea e do solo pode ser impedida. Além disso, se o refluxo do poço ocorre, então o risco do pessoal ser submetido à radiação é substancialmente reduzido.

Este método também evita o uso de traçadores radioativos. O uso de traçadores radioativos geralmente contamina as correntes de água subterrânea e é ambientalmente perigoso. Outros métodos que utilizam traçadores radioativos devem executar uma passagem de registro de fundo para remover a radiação gama natural vindo dos materiais presentes nas formações. Esta remoção de fundo é mais crítica quando o material radioativo injetado for perecível, e/ou quando este material for fracamente posicionado, e/ou quando este material for posicionado profundamente na formação que o torna difícil de encontrar.

De modo a fornecer uma melhor compreensão da presente invenção incluindo as suas vantagens representativas, os seguintes exemplos são oferecidos. Fica entendido que os exemplos são para propósitos ilustrativos e não devem ser considerados como limitativos do escopo da 10

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invenção para quaisquer materiais ou condições específicas. EXEMPLOS

Um revestimento de resina pré-curada foi desenvolvida pela pré-mistura de uma solução de 70 gramas de resina Oilwell 262E que é uma resina líquida de resol fenol-formaldeído, e (3,75 gramas de 80%) ou (6,0 gramas de 50%) de um composto de liga de vanádio. A solução pré-misturada foi depois adicionada a 1 quilograma de substrato de fratura pré aquecido para uma temperatura entre 380 a 400 0F (193 a 204 0C). O substrato e a solução pré-misturada foram depois misturados entre si com agitação constante. Um tensoativo (Chembetaine) foi adicionado em 2 minutos, 30 segundos no ciclo. A agitação foi interrompida em 3 minutos, 40 segundos e o material revestido foi colocado em um forno pré-aquecido e 320 0F (160 0C) para um pós cozimento de 3 minutos, 40 segundos. O material revestido foi depois removido do forno e esfriado para a temperatura ambiente.

Usando o procedimento acima, vários compostos de liga de vanádio (com tamanhos de partícula variáveis) foram preparados para outro teste. Os resultados aparecem na Tabela 1. TABELA 1

Composto de liga de vanádio Tamanho de partícula1 % de concentração de V no substrato2 Tamanho da malha do substrato3 % de perda em ignição4 Resistência ao esmagamento (%/p de finos)5 80% de liga de ferro vanádio ~ 40 mícron 0,211 20/40 3,90 9,4 50% de liga de alumínio vanádio ~ 10 mícron 0,305 20/40 80% de nitreto/carbeto de vanádio ~ 3 mícron ' Ijjff! 20/40 3,82 12,8 80% nitreto/carbeto de vanádio ~ 3 mícron 0,255 40/70 3,73 2,3

20

25

Tamanho de partícula como determinado por um Coulter Particle Size Ana yzer.

2 Análise de metais como determinado pela Absorção Atômica pela Digestão de ácido.

3 Tamanho de Malha da Partícula de Substrato como determinado por API (American Petroleum Institute) RP-56, seção 4.

4 Perda na Ignição em que a amostra é submetida a resíduos de combustão em 1700 0F (927 0C) durante 2 horas e a perda de peso registrada.

Resistência ao Esmagamento como determinada por API RP-56, seção 8.

Embora a invenção tenha sido descrita com referências às formas de realização exemplares, ficará entendido por aqueles versados na técnica que várias mudanças podem ser feitas e os equivalentes podem ser substituídos por seus elementos sem divergir do escopo da invenção. Além disso, muitas modificações podem ser efetuadas para adaptar uma situação particular ou material aos ensinamentos da invenção sem divergir do seu escopo essencial. Portanto, é planejado que a invenção não seja limitada à forma de realização particular divulgada como o melhor modo contemplado para a realização desta invenção, mas que a invenção incluirá todas as formas de realização que caem dentro do escopo das reivindicações anexas.

Claims (20)

1. Método para determinar a geometria de fratura em formações subterrâneas, caracterizado pelo fato de que compreende: a) dispor em uma fratura de formação, um material de escora ou um fluido de fratura que compreende um material suscetível à radiação, em que o material suscetível à radiação é não radioativo até que bombardeado por nêutrons, e durante uma passagem de registro única: b) irradiar o material suscetível à radiação com nêutrons; c) medir a radiação gama emitida a partir do material suscetível à radiação; d) subtrair uma radiação de fundo de uma radiação de energia de pico que emana do material suscetível à radiação; e e) determinar a altura da fratura de formação e uma diferença entre a radiação de fundo e a radiação de energia de pico.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material suscetível à radiação compreende vanádio ou índio.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material suscetível à radiação, após ser irradiado, possui uma meia-vida menor do que ou igual a cerca de 100 dias.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material suscetível à radiação, após ser irradiado, possui uma meia-vida de cerca de 10 segundos a 50 minutos.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de escora compreende um revestimento que compreende o material suscetível à radiação.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de escora compreende um substrato que compreende o material suscetível à radiação.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de escora compreende um pó de nitreto de vanádio carbono.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o pó de nitreto de vanádio carbono possui um tamanho de partícula de cerca de 1 a 15 mícrons e em que a quantidade de pó de nitreto de vanádio carbono é de 0,01 a 5% em peso como metal de vanádio, com base no peso total do material de escora.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de escora compreende um primeiro material de escora contendo o material suscetível à radiação e um segundo material de escora livre de qualquer material suscetível à radiação.

10. Método para determinar a geometria de fratura em formações subterrâneas, caracterizado pelo fato de que compreende: a) dispor em uma fratura de formação, um material de escora ou um fluido de fratura que compreende um material suscetível à radiação, em que o material suscetível à radiação é não radioativo até que bombardeado por nêutrons, e durante uma passagem de registro única; b) irradiar o material suscetível à radiação com nêutrons para formar um material radiado tendo uma meia-vida de cerca de 10 segundos a cerca de 50 minutos; c) medir a radiação gama emitida a partir do material suscetível à radiação; d) subtrair uma radiação de fundo de uma radiação de energia de pico que emana do material suscetível à radiação; e) determinar a altura da fratura de formação e uma diferença entre a radiação de fundo e a radiação de energia de pico; e f) repetir as etapas de b) até e), após a meia-vida do material suscetível à radiação ter expirado, para determinar novamente a altura da fratura de formação.

11. Material de escora, caracterizado pelo fato de que compreende um substrato e um revestimento disposto sobre o substrato, em que o substrato ou o revestimento compreende um material suscetível à radiação compreendendo índio ou vanádio, e em que o material suscetível à radiação é não radioativo até que bombardeado por nêutrons.

12. Material de escora de acordo com a reivindicação Ils caracterizado pelo fato de que o revestimento compreende um revestimento orgânico, um revestimento inorgânico, ou uma combinação destes.

13. Material de escora de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o material suscetível à radiação compreende vanádio e em que, após ser irradiado, o material suscetível à radiação possui uma meia-vida de cerca de 10 segundos a cerca de 50 minutos.

14. Material de escora de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o material de escora compreende de 0,01% em peso a cerca de 35% em peso do material suscetível à radiação.

15. Material de escora de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o substrato compreende uma partícula orgânica tendo uma carga dispersa nela; e em que o material suscetível à radiação é disperso dentro do substrato.

16. Material de escora de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o material suscetível à radiação é selecionado do grupo consistindo de metal de vanádio, uma liga de ferrovanádio, uma liga de alumínio vanádio, um carboneto de nitreto vanádio e combinação destes.

17. Material de escora de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o material suscetível à radiação é um pó de nitreto carbono vanádio.

18. Material de escora de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o pó de nitreto carbono vanádio possui um amanho de partícula de cerca de 1 a 15 mícrons e em que a quantidade de pó de nitreto carbono vanádio é de 0,01 a 5% em peso como metal de vanádio, com base no peso total do material de escora.

19. Material de escora de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o revestimento compreende um epóxi polimerizado, um poliacrilato, um polimetacrilato, um fenol-formaldeído polimerizado, um novolac modificado por epóxi polimerizado, um furano polimerizado, um uréia-aldeído polimerizado, um melamina-aldeído polimerizado, um poliéster, um polialquídico, um novolac de fenol formaldeído polimerizado, um resol de fenol formaldeído polimerizado, um fenol-aldeído polimerizado, um resol polimerizado, um novolac polimerizado, um fenólico modificado por epóxi polimerizado, uma resina de uretano polimerizada, polissiloxanos, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos precedentes.

20. Fluido de fratura, caracterizado pelo fato de que compreende o material de escora como definido na reivindicação 11.