descripcion de una herramienta de registro geofisico llamada ndt-ba

Universidad Veracruzana
Facultad de Ingeniería Electrónica y Comunicaciones
“Descripción de una herramienta de Registro Geofísico llamada
NDT-BA”
Tesis
Que para aprobar la Experiencia Recepcional
Presenta:
Jiménez Castillo Jorge
PozaRica, Ver.
2011
CAPITULO I
INTRODUCCION
La palabra petróleo proviene del latín petroleum la cual se compone de
dos palabras petra que significa piedra y oleum que quiere decir aceite o sea
aceite en piedra y está compuesto por hidrocarburos que es una combinación de
carbono e hidrógeno.
El origen del petróleo sigue siendo motivo de debate entre los hombres de
ciencia, si bien la hipótesis generalmente aceptada es la que atribuye un origen
orgánico.
En esta teoría reconocida, nos dice que hace varios millones de años
enormes extensiones que, hoy constituyen grandes masas de tierra, se
encontraban cubiertas por las aguas de los mares; estas aguas surgían o
retrocedían conforme ocurrían hundimientos o levantamientos en la corteza
terrestre entonces las materias orgánicas se agrupaban, como lo eran las plantas,
animales marinos etc.
A medida que se iban asentando en el fondo las arcillas y otros sedimentos,
arrastraban a las diminutas partículas de materia animal y vegetal susceptible de
sufrir transformaciones químicas, así como de otros fenómenos provocados por
ciertas bacterias.
A medida que transcurría el tiempo seguían llegando nuevas capas; las de
abajo se veían sometidas a elevadas presiones y temperaturas cada vez
mayores. Llegaba así un momento en que la presión era tal, que expulsaba las
sustancias aceitosas de los lodos y arenas que las contenían. Por su parte, los
lodos y arenas se convertían en duras pizarras, generalmente demasiado
compactadas para permitir la penetración del aceite o del gas. También se
formaban piedras porosas formadas de areniscas y lodos a quienes con
frecuencia se les infiltraban sustancias aceitosas.
En algunos lugares se formaron capas de calizas con los restos de las
plantas y animales marinos. A menudo, estas calizas constituían rocas porosas
que también se convertían en depósitos de petróleo y gas. En el transcurso de
varios millones de años, se registraron otros cambios en la sustancia aceitosa
original, dando lugar a la formación de diferentes tipos de gas natural y de petróleo
crudo.
Con el curso del tiempo geológico se registraron violentos movimientos en
la corteza terrestre, debido a las cuales ocurrieron plegamientos en el fondo de los
mares; Esto dio lugar a la formación de anticlinales en cuyos vértices se
concentraron y quedaron atrapados el petróleo, el gas y el agua salada. Otros
yacimientos deben su formación a cambios registrados en la estructura de las
rocas.
Algunos estratos porosos pierden dicha propiedad, y tanto el petróleo como
el gas, quedan encerrados en las capas intermedias.
La localización de cada pozo, se hace después de una serie de estudios y
análisis realizados por grupos de Geólogos y Geofísicos, para decidir sobre el
resultado de la investigación; Si es prometedora, se formula la propuesta de la
intervención a la Gerencia de Explotación, si es aprobada, se turna a la dirección
de PEMEX para su autorización de acuerdo con los programas anuales
elaborados.
Los estudios y análisis consisten en la investigación de la manifestación de
chapapoteras, que es un indicio de probabilidades de que en el subsuelo haya
petróleo. Algunos estudios de las estructuras, que afloran en la superficie y el
análisis de fósiles que existieron en esa época se aplican con métodos indirectos,
tales como se mencionan a continuación:

Magnetometría.- Consiste en el estudio de las condiciones morfológicas de
las rocas, magnéticas y metamórficas o rocas ígneas que pueden constituir
el basamento sobre las cuales se depositan las rocas sedimentarias donde
se encuentran los hidrocarburos.

Gravimétrico.- Es el estudio de las variaciones morfológicas de las rocas
sedimentarias de acuerdo con la densidad de estas; Este método está
basado en la Ley de Newton: A gran densidad mayor atracción, a mayor
distancia menos atracción. Interpreta las posibles formas estructurales de
los sedimentos donde está el petróleo.

Sismológico.- Es el método que sitúa los diferentes estratos, consiste de un
sismógrafo y geófonos colocados en diferentes lugares previamente
escogidos de acuerdo con la eliminación de ondas no deseables, ya que el
geófono es muy sensible. La explosión de una carga de dinamita, la caída
de un gran peso o un vibrador, envían ondas de vibración en todas
direcciones y en particular en el subsuelo, donde rebotan sobre ciertas
capas de la formación; en la superficie se registran las ondas directas y
reflejadas de los estratos (capas) del subsuelo, en diversos puntos,
mediante los geófonos, las ondas llegan a un amplificador de cada geófono
de ahí son registradas y grabadas en diferentes medios que al final estos
datos se procesan en el laboratorio y se obtienen las diferentes secciones
sismológicas que serán interpretadas posteriormente.
1.1 ANTECEDENTES
La porosidad de un yacimiento se ha definido como: “La fracción total de la
roca que no está ocupado por constituyentes sólidos”. Esta porosidad puede estar
llena o no de hidrocarburo, dependiendo de los procesos geológicos que la roca
haya sufrido en el tiempo de su depósito hasta hoy en día.
La medición de esta propiedad petrofísica es uno de los parámetros más
importantes a la hora de estimar el potencial productivo de un yacimiento. De ahí
que las herramientas que se han diseñado en el transcurso de los años buscan
medir la porosidad total de cada capa que compone un yacimiento.
La historia de los Registros Geofísicos se remonta al año de 1927, cuando
en el pozo Pechelbronn, situado al noreste de Francia, en la provincia de Alsacia,
en donde se presentó por primera vez en forma gráfica la resistividad eléctrica de
las formaciones del pozo; tal registro fue realizado por las mediciones de una
herramienta de fondo llamada “sonda”, la que se detenía en intervalos de
profundidad a lo largo del agujero y cada medición se trazaba manualmente, hasta
obtener una gráfica.
En el año de 1931 los hermanos Conrad y Marcel Schlumberger,
perfeccionaron el método de muestras y desarrollaron un método de registro
continuo donde se implementó el primer trazador gráfico, para 1936 se introdujo
una cámara de película fotográfica y se mostró el registro eléctrico con las curvas:
Potencial natural (SP), normal corta (SN), normal larga (LN) y lateral larga (LAT),
un poco después de 1946 estas curvas fueron registradas en forma simultanea y
así continuó el desarrollo de las herramientas de registros geofísicos y para 1964
ya se contaba con mediciones del Doble Laterolog, Doble inducción, Sónico de
Porosidad, Sónico de Espaciamiento Largo, y Densidad Compensada, en 1970 se
había rediseñado la herramienta de porosidad neutrónica y se había convertido en
Neutrón y posteriormente Neutrón Compensado.
1.2 JUSTIFICACION
En la industria petrolera para medir los parámetros de un pozo que
proporcionan al Ingeniero Petrolero información indispensable para su correcta
perforación, explotación y mantenimiento del yacimiento son utilizados equipos de
registro geofísico como son las unidades de superficie.
Todos estos equipos contienen sistemas electrónicos, electromecánicos,
electro-hidráulicos, neumáticos. Dentro de los sistemas de electrónica tenemos la
adquisición de datos y transmisión de ellos lo que llamamos telemetría.
La sonda NDT es la más utilizada en el departamento de Servicios a Pozos
de PEMEX gracias a que presenta reportes precisos de la estructura de los
yacimientos como son los niveles de porosidad.
La finalidad de este trabajo es ofrecer a los ingenieros operadores un
documento que sirva como instructivo de esta sonda; en especial al departamento
de Servicios a Pozos de PEMEX dado que hoy en día no existe un documento que
cubra todos los aspectos que ofrece dicha herramienta
1.3 OBJETIVO
El objetivo del presente trabajo, es ofrecer a los ingenieros un documento
que auxilie, como instructivo de la herramienta Detectora de Neutrones, en cuanto
a su funcionamiento y operación en forma eficaz y segura; así como al personal
encargado del mantenimiento y prueba del registro tipo nuclear que se lleva a
cavo dentro del Departamento de Servicio a Pozos.
1.4 ALCANCE DEL TRABAJO
La investigación pretende ser una fuente de conocimiento para los
ingenieros de nuevo ingreso y para la capacitación de los que ya se encuentran
operando y que requieren de información básica.
En PEMEX las monografías de equipos, son importantes para cubrir
aspectos de seguridad Industrial indispensables hoy en día, para la reducción de
accidentes al mínimo. Así mismo, para los alumnos de ingeniería que pretenden
involucrarse en el ambiente electrónico-petrolero.
CAPITULO II
REGISTROS GEOFISICOS Y APOYOS
2.1 REGISTRO GEOFISICO
El propósito de los registros geofísicos es conocer la profundidad del
yacimiento, espesor, litología, la porosidad, extensión, el contenido de fluidos, el
direccionamiento, para ubicar el área productora.
Un registro geofísico es la medición de parámetros en función de la
porosidad y actualmente con la nueva tecnología se puede medir hasta en función
del tiempo. Los parámetros conocidos para pozos son: resistivo, acústico y
nuclear.
El inicio de la era industrial donde los principales energéticos eran
derivados del petróleo, despertó la inquietud de mejorar las herramientas que se
utilizaban para la toma de registros geofísicos; las compañías petroleras
enfocaban sus estudios a la detección de yacimientos petroleros productores, lo
que originó que se destinaran mayores recursos económicos al diseño de una
nueva generación de herramientas que permitiera identificar con mayor precisión,
las características petrofísicas de las formaciones de interés. De los registros
tradicionales, continuaron los de telemetría y actualmente los de imágenes, a
medida que se han perfeccionado las herramientas de registros geofísicos, los
costos y los tiempos de operación han disminuido.
Actualmente la nueva generación de herramientas para la toma de registros
geofísicos permite analizar en forma rápida la litología del yacimiento de interés,
ya que se han reducido de manera considerable los factores ambientales que
afectaban a la herramienta, dándole mayor precisión a la información.
En la actualidad los diseños de las herramientas para la toma de registros
geofísicos nos permiten obtener los parámetros básicos para realizar una
evaluación a los yacimientos; ésta sección del departamento cuenta con personal
especializado,
unidades y equipo para realizar los registros geofísicos y
operaciones de disparos.
2.2 TIPOS DE REGISTRO
Existen diferentes tipos de registros geofísicos que se pueden clasificar de
diferente manera siendo algunos de ellos los siguientes:
1. Registros Resistivos.
2. Registros Acústicos.
3. Registros Nucleares.
1.- La función del Registro Resistivo, es medir la resistencia al flujo
eléctrico, generado en una sonda, entre las diversas formaciones que constituyen
la corteza terrestre, mismas que se encuentran a diferente profundidad
dependiendo de la ubicación geográfica del pozo.
Las rocas porosas presentes en un yacimiento, pueden contener ya sea
hidrocarburos, agua, gas, o bien una combinación de estos. Los hidrocarburos no
conducen las corrientes eléctricas, por lo tanto, las rocas portadoras de
hidrocarburos presentan una alta resistividad. Por el contrario, los yacimientos
portadores de agua, la cual, dependiendo de su salinidad, tiene mayor o menor
capacidad de conducir corrientes eléctricas. Por lo tanto, las rocas portadoras de
agua tienen generalmente, una resistividad menor que los yacimientos portadores
de hidrocarburos. Para efectos de evaluación, las medidas de resistividad se
comparan con las medidas de porosidad, lo cual, nos permitirán evaluar con
precisión la ubicación de hidrocarburos presentes en el yacimiento.
Los registros resistivos más comunes son los siguientes:
a). Inducción
b). Doble Inducción
c). Arreglo inductivo
d). Eléctrico
e). Doble Latero log
a). Inducción. Está compuesta por una bobina transmisora y una receptora. El
campo magnético que emite la bobina transmisora se induce en la formación y
éste se induce en la bobina receptora para darnos por resultado el parámetro de
Inducción.
b) y c). Doble Inducción y Arreglo Inductivo. Estas herramientas tienen el mismo
principio pero son de mayor precisión.
d). Eléctrico. La herramienta o sonda envía una corriente de un Amper que circula
a través de la formación y en algún punto retorna, éste principio mide la
resistividad de la formación al ser recibida por un electrodo de polaridad opuesta al
transmisor.
e). Doble Latero log. Este registro utiliza el mismo principio eléctrico, se diferencia
de los demás por tomar el registro lateral doble.
2. El Registro Acústico, se basa en la transmisión y recepción de señal de
forma senoidal emitidos por transductores sonoros de alta frecuencia. Con lo cual
por medio de cálculos del tiempo de tránsito del sonido, entre el transmisor y el
receptor, nos va a proporcionar datos del grado de porosidad, del yacimiento de
interés. Posteriormente se comparan esos datos con tablas de valores del registro
de neutrón para proporcionar información más aproximada de porosidad. Sin
embargo al encontrarse con paquetes de gas, el registro acústico es poco
confiable puesto que el sonido no viaja de igual manera en este medio. En tal caso
se tomará un registro nuclear por ser de mayor confiabilidad.
Los registros acústicos más usados son:
a). Sónico de Porosidad
b). Sónico de Cementación
c). Sónico Digital
d). Sónico Bipolar
a). Sónico de Porosidad. Su principio acústico es usado en un pozo sin tubería, es
decir, sobre la litología. Al pasar por calizas, arenas, etc. Cambia su velocidad de
recepción.
b). Sónico de Cementación. Se utiliza para pozos ya entubados y el principio lo
utiliza para verificar la fijación o los vacíos entre el cemento, la tubería de
revestimiento y la formación.
c). Sónico Digital. La forma en que trabaja, el tipo de transmisión de datos es
diferente, las pérdidas por el cable y por frecuencia o ruidos, se eliminan, es decir
no hay error en la información.
d). Sónico Bipolar. Como su nombre lo indica contiene dos polos, las
características de los transmisores son diferentes. Este tipo contiene más
receptores y por tanto pueden determinar otro tipo de parámetros por medio de
interpretaciones que se llevan a cabo en un procesador en la superficie.
3. El registro nuclear mide la concentración de hidrógeno en la formación,
interpretándola en términos de porosidad; ésta se mide por medio de neutrones,
difiere de la porosidad efectiva siempre que haya arcilla o gas presentes en la
formación. Puesto que en la arcilla la porosidad efectiva es nula, el neutrón
indicará altas porosidades ya que la arcilla de hecho contiene una gran cantidad
de agua, y por lo tanto, una gran cantidad de átomos de hidrógeno. Mientras que
el gas por el contrario, contiene un número de átomos de hidrógeno menor que el
aceite o el agua, lo que da por resultado que la herramienta de neutrones indique
porosidades muy bajas. Sin embargo, las porosidades pueden determinarse al
compararlas con otros registros nucleares como el de densidad de formación.
Los registros nucleares utilizados son:
a). Neutrón Compensado,
b). Litodensidad,
c). Neutrón NDT,
d). Rayos Gamma.
e). Herramienta de Decaimiento Termal, TDT
a). Neutrón Compensado. Contiene un detector cercano y uno lejano el cual
detecta los neutrones de una fuente artificial y tiene el mismo principio que el NDT.
b). Litodensidad. Emite rayos gamma de alta energía, que, al interactuar con la
formación la pérdida se convierte en fotones de ésta manera es detectada la
cantidad de hidrocarburo.
c), El NDT contiene una fuente de neutrones natural y un detector a base de
Helio, en el cual la radiación, al interactuar con el yacimiento va a proporcionar
información.
d). El Detector de Rayos Gamma no necesita fuente artificial, puesto que la fuente
natural serán los minerales que contiene el yacimiento.
e). TDT. Contiene una fuente radioactiva artificial llamada “Minitrón” la cual se
activa a voluntad del operador y emite neutrones de alta energía.
2.3 APOYOS DE UN REGISTRO
Para efectuar la toma de un registro es necesario el apoyo de diferentes
áreas de trabajo, a continuación se define cada una de ellas.
2.3.1 Línea de Acero.
Dentro de los servicios con que cuenta la Base Operativa de Servicios a
Pozos Poza Rica (BOSERAP) existe una sección llamada “Línea de Acero” que
realiza actividades diversas, principalmente de calibración de tubería, antes de
cada registro, para optimizar los programas en los pozos petroleros y monitorear
los parámetros de producción; en la figura 2.1 se observa la unidad que se utiliza
para introducir la línea de acero, ésta sección del departamento proporciona los
siguientes servicios:
 Calibración de Tuberías de Producción.
El propósito de calibrar una tubería es verificar el diámetro interior de la
misma y con esto determinar si se puede continuar con la siguiente
operación, una vez verificado, la sonda podrá bajar a la profundidad
deseada o, por el contrario pedir apoyo a “Tubería Flexible” para su
limpieza.

Toma de Información del Yacimiento.
Con Amerada Mecánica.
Es un registrador que mediante un dispositivo y un reloj mecánico genera
una serie de puntos en forma gráfica, los cuales se interpretan una vez que
sale a la superficie.
Con Amerada Electrónica de Memoria.
Consiste en un registro no monitoreado, este tipo de registro guarda la
información y mediante un software se conocerá una vez que salga a la
superficie.
Con Amerada Electrónica.
Este consiste en la toma de registro monitoreado desde la superficie.

Toma de Muestras de Fluido de Fondo.
Consiste en un muestreo mecánico que baja y captura fluido para su
estudio.

Colocación y Recuperación de Tapones.
Cuando se hace un aparejo de bombeo mecánico generalmente se coloca
una válvula de pie o tapón el cual permitirá la circulación de fluido hacia la
superficie únicamente.

Pesca de Aparejo con Línea de Acero.
Al quedar el aparejo de registro atrapado en el fondo del pozo, se procede a
su recuperación utilizando para ello una herramienta especial de pesca.

Desarenar Tubería de Producción.
Cuando se hace un registro y por diversas condiciones la herramienta
queda en el fondo del pozo, es necesario entonces desarenar el pozo con
bombas de alta presión.
Fig. 2.1 Unidad de Línea de Acero calibrando un pozo.
2.3.2 Tubería Flexible.
BOSERAP cuenta también con la sección “Tubería Flexible” como se
muestra en la figura 2.2 la cual interviene cuando un pozo muestra una
disminución en su producción, debido al acumulamiento de sedimento en el
intervalo productor inferior, entonces se procederá a su limpieza, bajando tubería
flexible hasta la profundidad del intervalo sedimentado. Con herramienta especial
y bombeo de alta presión se obliga a circular el sedimento de la tubería de
producción a la superficie, abarcando el área del intervalo sedimentado, dejando el
intervalo en condiciones para efectuar nuevamente disparos o registros de
producción.
Fig. 2.2 Unidad de tubería flexible limpiando un pozo sedimentado.
2.3.3 Geoframe
También dentro de BOSERAP hay una sección llamada “GEOFRAME” la
que se encarga de procesar los registros obtenidos de cada operación, como se
muestra en la figura 2.3 para complementar en sus servicios la evaluación y
determinar las posibilidades de rentabilidad de la explotación de los yacimientos.
PEMEX Exploración y Producción en el afán de proporcionar los servicios
adicionales como valor agregado a la perforación de pozos ha adquirido dicha
estación de trabajo.
La estación de trabajo proporciona al cliente los siguientes servicios:

Edición de Registros Geofísicos.
Se refiere a colocar las curvas en profundidad, es decir, se realiza la
verticalización de los pozos, puesto que normalmente tienen un
determinado ángulo de desviación con respecto a la vertical.

Evaluación Petrofísica.
Por medio de parámetros de control, que son proporcionados por
especialistas, se efectúa una evaluación preeliminar. Estos datos son
procesados por medio de un software para obtener información como la
porosidad, saturación, permeabilidad, etc, necesaria para determinar si el
pozo es productor de hidrocarburo.

Bases de Datos para Proyectos.
Se almacenan los registros en su formato original y se coloca la información
en una página Web, para que el usuario pueda obtenerla con facilidad.
Fig. 2.3 Curvas obtenidas de la toma de un registro
de un pozo petrolero.
2.3.4 Mantenimiento Mecánico.
Para mantener en optimas condiciones de operación el parque vehicular de
trabajo pesado, la Base Operativa de Servicios a Pozos, cuenta con el
departamento de mantenimiento mecánico que ha desarrollado con eficiencia los
programas de mantenimiento preventivo, ya que cuenta con personal altamente
capacitado, el equipo y el refaccionamiento mas completo que le permite corregir
con eficiencia las anomalías de las unidades durante las operaciones, evitando de
esta manera demora en los tiempos de operación y representando para la Base un
considerable ahorro en el costo de las reparaciones de las unidades de trabajo.
Para la realización de estas tareas la sección del departamento mecánico,
proporciona los siguientes servicios:

Mantenimiento Preventivo.
Se le da mantenimiento preventivo y correctivo a cada unidad móvil con el
propósito de mantenerlas en buen estado mecánico y a los motores diesel
de alta presión como se muestra en la figura 2.5.

Pailería y Soldadura en General.
Se encarga de corregir las anomalías de carrocería que sufren las unidades
de registro.

Sistemas Hidráulicos.
Se proporciona a las unidades de registro, mantenimiento en los sistemas
de frenado y presión hidráulica como la pluma mástil.
Fig. 2.5 Motores de alta presión para cementar los pozos productores .
2.3.5 Mantenimiento Electrónico
Dentro de los servicios de apoyo con que cuenta la Base Operativa de
Servicios a Pozos Poza Rica existe un Laboratorio de Mantenimiento Electrónico,
cuyo objetivo particular es brindar servicios de mantenimiento correctivo y
preventivo a unidades de registros y herramientas de fondo de la Sección de
Registros Geofísicos como son las unidades BLUE, CSU y actualmente a la
unidad Maxis Explorer, a sus periféricos como es el CPU, la fuente de
alimentación, etc.
El Laboratorio de Mantenimiento Electrónico cuenta con una gran variedad
de equipo de prueba y medición, necesarios para mantener en correcta operación
a las diferentes unidades y sondas que se tienen para realizar las operaciones
propias de la sección; además de que dispone de un amplio inventario de
refaccionamiento electrónico. En la figura 2.6 se observa la Unidad Móvil de
Registro CSU y Sonda, que se utiliza para tomar un registro dentro de un pozo
petrolero.
Fig.2.6 Unidad móvil de registro CSU y sonda.
CAPITULO III
FUENTE DE NEUTRONES
3.1 LA FUENTE DE NEUTRONES
En la naturaleza, existen algunos elementos cuyos átomos contienen mayor
cantidad de neutrones que otros, y la energía de atracción de éstos con el átomo
es baja.
En la Herramienta de Registro Neutrón se usa como fuente de neutrones
una mezcla de elementos radioactivos que es el isótopo Americio-Berilio. Como se
muestra en la figura 3.1 en la cual la pastilla de Americio-Berilio está depositada
dentro de un encapsulado al vacío y después dentro de un blindaje, todo esto se
requiere para disminuir al mínimo alguna fuga de radiación. Debido a la intensidad
de esta fuente y a la radiación que ésta produce.
La fuente de registro para la herramienta detectora de neutrones emite
cerca de 2.35x107 neutrones/seg. Esto ha conducido a llamar a la fuente
radioactiva comúnmente como una fuente de 9 Curies.
El isótopo Americio 241 es un polvo que al combinarse con el Berilio,
emitirá neutrones con rayos gamma de baja energía. Estos se comprimen y se
encierran en una cápsula de metal, tienen un promedio de vida útil de 458 años.
Hay dos riesgos potenciales asociados con el uso de la fuente radioactiva,
los efectos biológicos de la radiación y la contaminación hacia el medio ambiente y
el cuerpo humano, si los materiales radioactivos fueran liberados por una fuga del
contenedor. Las características de diseño de las fuentes, y el procedimiento para
el manejo seguro, están hechas para minimizar cualquier peligro.
El diseño y las buenas prácticas de seguridad, no lo protegerán del
descuido. Hay que familiarizarse con las precauciones radioactivas, conocer y
observar las técnicas seguras de manejo, entender la naturaleza de la
radioactividad y tener un sano respeto por el material radioactivo. Tal conocimiento
ayudará a entender los peligros potenciales, así como, la manipulación apropiada
del material radiactivo. Este conocimiento también le ayudará en una emergencia.
Segundo
blindaje
Primer
encapsulado
al vacío
Pastilla radioactiva de
Americio-Berilio
Fig. 3.1 La fuente de neutrones.
3.2 INTERACCIONES NEUTRON–ATOMO Y TIPOS DE DISPERSION.
Para entender el modo de medición de la sonda, es necesario
conocer el comportamiento de los neutrones con la formación en los
diferentes medios con que puede interactuar, de esta manera
obtendremos datos que correspondan a cada cambio de ambiente y así
precisar la estructura del cuerpo estudiado.
Dado que un neutrón es eléctricamente neutro, ignorará la
presencia de la nube electrónica que rodea al núcleo de un átomo e
interactuará
exclusivamente
con
su
núcleo.
Algunas
posibles
interacciones y los procesos que en ellas se presentan son los siguientes:
Dispersión Elástica.- como se muestra en la figura 3.2, donde se
observa la ley de conservación del momentum, es decir, cuando el neutrón
pierde parte de su energía cediéndosela al átomo, de esta manera la
velocidad del átomo se incrementa y el neutrón continúa moviéndose a
una velocidad reducida en una dirección diferente.
Elástica
Neutron
Átomo
Fig. 3.2 Dispersión elástica.
Este efecto sucede en estructuras sólidas por lo general con rocas,
calizas o arenas. Al atravesar estos materiales los neutrones no son
detenidos sino que solo se alejan de la fuente.
La dispersión elástica ocurre en todos los niveles de energía del
neutrón incluyendo el térmico. Como se ve en la relación de constantes de
energía de la Figura 3.3, la capacidad de un elemento en particular de
absorber energía de un neutrón se conoce como “Sección transversal de
dispersión”, y se mide en “BARNS”. En la Tabla 3.1 donde nos muestra los
niveles de captura y dispersión de los neutrones observamos que la
dispersión depende de la proporción entre los protones y los neutrones de
un elemento.
Elemento
N
No. atómico
Elemento
1
6
8
14
17
20
H
C
O
Si
Cl
Cd
Símbolo
Tabla 3.1
Sección trans. Sección trans.
de captura
de dispersión
(BARNS)
(BARNS)
0.03
0.0032
0.0002
0.13
31.6
2500
No. Promedio
de colisiones
para reducir
energía del
neutron de
2Mev a 0.25ev
20
4.8
4.1
1.7
10
5.3
Niveles de captura y dispersión de neutrones.
18
115
150
261
329
1028
E
p
i
t
e
r
m
a
l
e
s
T
e
r
m
i
c
o
s
Lentos
10-2 10-1 100
Alta Energía
10Mev
Rápidos
10Kev---10Mev
Intermedios
100ev---10Kev
Lentos
0.03ev---100ev
Epidérmicos
1ev
Térmicos
0.025ev
Intermedios
101 102
103
Rápidos
104
105
Alta Energía
106 107
Fig. 3.3 Relación de constantes de niveles de energía.
Dispersión Inelástica.- Como es mostrado en la figura 3.4, en donde,
cierta energía del neutrón es transferida al átomo, por lo tanto, la
velocidad del átomo se incrementa, el núcleo se excita y posteriormente el
neutrón continúa moviéndose a velocidad reducida en una dirección
diferente, no sin antes liberar, un rayo gamma cuando la energía del
núcleo regresa a su estado normal.
Inelástica
Excitación
Paso 1
Rayo
Gamma
Decaimiento
Paso 2
Fig. 3.4 Dispersión inelástica .
La dispersión Inelástica ocurre solamente entre neutrones de alta energía y
átomos relativamente pesados. Los neutrones pierden cantidades de energía
relativamente pequeñas en los procesos de dispersión inelástica.
Captura Radioactiva.- Como se muestra en la figura 3.5, lleva al
neutrón a ser absorbido por el átomo e inmediatamente un rayo gamma es
emitido. Por lo general éste efecto se declara al momento de interactuar
con elementos como el Cloro y el Cadmio.
Captura
Paso 1
Paso 2
Fig. 3.5 Captura radioactiva.
Normalmente, la captura se asocia solo a los neutrones térmicos, aunque
puede ocurrir a cualquier nivel de energía del neutrón, es posible que cualquier
núcleo capture un neutrón, pero para la mayoría de los elementos las
oportunidades son mínimas. En la tabla 3.1 tenemos, que solo unos cuantos
elementos podrían ser clasificados como "Absorbedores" de neutrones, siendo el
Cloro el único que se encuentra comúnmente en las formaciones.
Activación.- como se muestra en figura 3.6, el neutrón es absorbido
por el átomo y así el nuevo átomo experimenta un decaimiento radioactivo
sobre un largo periodo de tiempo.
Activación
e-
Paso 1
Paso 2
Decaimiento
Fig. 3.6 Activación.
Los efectos de activación son despreciables a menos que la fuente sea
mantenida en un punto particular, por un período prolongado. Normalmente esto
no sucede durante el registro.
En forma proporcional el hidrógeno contribuye más que cualquier otro
elemento para reducir la energía del neutrón, dado que su peso atómico (A) es
aproximadamente el mismo que el peso del neutrón.
Ilustremos este razonamiento empleando una bola de billar. (Refiérase a la
figura 3.7). En el caso de que éste choque con una bola de mucho menor tamaño,
perderá y transferirá muy poca energía.
Si colisiona con una bola mucho mayor que ella, simplemente rebotará y
habrá transferido relativamente muy poca energía.
Sin embargo en los procesos de colisión frontal entre cuerpos de igual
masa y tamaño, como sería el caso de esta bola con otra igual, la transferencia de
energías es total; es decir nuestra bola original transferiría toda su energía cinética
a la segunda.
Por lo tanto, el hidrógeno disminuirá la velocidad de los neutrones de alta
energía provocando así la detección de neutrones térmicos, en la sonda. En la
tabla 3.1 observamos que el neutrón necesita un promedio de 18 colisiones para
bajar su velocidad o energía, cuando interactúa con las moléculas de hidrógeno.
Fig. 3.7 Colisiones neutrón- átomo.
3.3 CONSIDERACIONES DEL TIEMPO ACTIVO DE UN NEUTRON.
Una fuente emite un neutrón de alta energía (alrededor de 2 MeV). Para
ilustrar esto auxiliémonos de la figura 3.8. Este neutrón experimentará muchas
colisiones con átomos, perderá energía debido a dispersiones elásticas e
inelásticas. La pérdida de energía continúa hasta que el neutrón cae al nivel de
energía térmica.
En este nivel el neutrón cederá tanta energía como la que gane en sus
posteriores colisiones con los átomos. En la figura 3.8 observamos el fenómeno
conocido como "difusión térmica", y a la distancia en metros que recorre para caer
en este nivel de energía, se la conoce como "longitud de moderación".
El neutrón permanecerá alrededor de este nivel de energía por algún
tiempo, hasta que sea absorbido por un átomo, según el fenómeno de captura
radioactiva. A la distancia que recorre el neutrón desde que adquiere el nivel de
neutrón térmico hasta que es capturado se le conoce como "longitud de difusión
térmica". En la Tabla 3.2 se muestran algunos datos acerca de estos parámetros.
De los resultados que se muestran en la tabla 3.2 se puede observar que entre
más baja sea la porosidad, más distancia recorrerá el neutrón antes de ser
capturado. Consecuentemente, y trasladando esto a lo que es de nuestro interés,
la densidad de neutrones térmicos en cualquier punto del agujero dependerá de la
porosidad de la formación y de la distancia que separa al detector de la fuente.
Recordemos que el índice de hidrógeno se define como la relación entre la
concentración de átomos de hidrógeno en la formación a la concentración de
átomos de hidrogeno en el agua pura. Así según lo expuesto anteriormente
podemos concluir que la densidad de los neutrones térmicos en un punto en el
espacio depende principalmente de:
1) La distancia desde la fuente.
2) La densidad de los átomos de hidrógeno que originan las dispersiones
elásticas e inelástica.
3) La densidad de los elementos que capturan neutrones tal como el Cloro.
Porosidad
3
11
23
34
50
100
%
Longitud de
moderación m
17.8
13.7
11.5
10.5
9.1
7.0
Longitud de Difusión
Térmica m
Agua Salada
13.1
8.5
6.6
4.2
3.1
1.7
Total
30.9
22.2
18.1
14.7
14.2
8.7
Tabla 3.2 Distancia de captura de un neutrón en diferentes porosidades .
Fuente
De
Neutrones
Energía
del
Neutron
(eV)
Captura
Energía al
Salir de
La fuente
106
Longitud de
moderación m
104
102
Longitud de
difusión
térmica
1
0.025
1
10
Fig. 3.8 Tiempo de vida de un neutrón.
Captura
100s
CAPITULO IV
SEGURIDAD RADIOLOGICA
La información básica para la protección contra las radiaciones ionizantes,
las precauciones que se deben tomar, y establecer los procedimientos necesarios
que permitan llevar a cabo una protección eficaz contra este tipo de radiaciones,
está contenida en este capítulo.
Se debe efectuar una protección adecuada contra las radiaciones
ionizantes, es necesario contar con un equipo especial para su detección, el uso
de blindajes adecuados para disminuir la intensidad de las radiaciones y la
programación del tiempo de trabajo que nos permita no superar los límites de
dosis máxima permisible por unidad de tiempo.
Es necesario que todas las personas relacionadas en actividades con
riesgo radiológico tengan familiaridad con los principios y métodos de la protección
contra radiaciones a fin de no recibir sobre exposiciones.
4.1 OBJETIVOS DE LA PROTECCION RADIOLOGICA.
La protección radiológica tiene como finalidad proteger a los trabajadores,
sus descendientes y al público contra los riesgos que se derivan de las actividades
que, por las características de ciertos materiales, implican la exposición a
radiaciones ionizantes.
Uno de los propósitos fundamentales de la protección radiológica es vigilar
que los equivalentes de dosis resultantes para el personal ocupacional mente
expuestos y las personas del público se conserven por abajo de valores que no
presenten un riesgo para la salud.
4.2 LIMITACION DE LA DOSIS INDIVIDUAL.
No deben de ser excedidos los límites de equivalente de dosis individual
establecidos, lo cual permitirá limitar el detrimento somático en el individuo y el
hereditario en su descendencia.
El sistema de limitación de dosis establece un equivalente de 5 rem/año
para el personal ocupacional mente expuesto y de 0.5 rem/año para el público en
general.
4.3 PROTECCION CONTRA LA RADIACION.
Siempre es posible obtener una protección eficiente de las radiaciones, si
se evalúan oportunamente los factores que, en la protección, asumen una
importancia determinante.
En el campo de la irradiación externa, donde el organismo es irradiado por
una fuente externa, más o menos cercana a él, la protección puede ser realizada
ya sea aumentando la distancia a la fuente, disminuyendo el tiempo de exposición
o interponiendo blindajes oportunos.
En la práctica, la protección en las condiciones deseadas de trabajo se
obtiene mediante una oportuna combinación de estos tres factores.
TIEMPO: Cuando las barreras y la distancia por razones naturales no son suficientes para reducir una sobre exposición durante las 40 horas de trabajo
semanales, tendrá que ser limitado adecuadamente el tiempo de trabajo en el
área. El factor tiempo afecta directamente a la dosis recibida, a mayor tiempo,
mayor dosis recibida.
DISTANCIA: La intensidad de exposición proveniente de una fuente, con buena
aproximación, está dada por la ley del inverso del cuadrado de la distancia, que
establece que la intensidad de las radiaciones provenientes de una fuente
disminuye con el cuadrado de la distancia a la fuente. Así que, si la distancia a la
fuente se duplica, despreciando la absorción del aire y la difusión, la irradiación se
vuelve un cuarto del valor inicial, si se triplica se vuelve noveno y así
sucesivamente.
BLINDAJE : El blindaje depende del tipo de radiación para el cual se va a utilizar,
siendo de compuestos hidrogenados para el caso de los neutrones y materiales
muy pesados para la radiación electromagnética, teniendo ambos una atenuación
de forma exponencial respecto al espesor usado.
Existen tablas y diagramas calculados para distintos tipos de radiaciones,
de materiales protectores que dan espesores necesarios para atenuar la
intensidad de irradiación a niveles aceptables.
4.4 EFECTOS BIOLOGICOS NOCIVOS DE LA RADIACION.
Al penetrar la radiación en la materia, interacciona con esta, produciendo
fenómenos de ionización y de excitación atómica o molecular, fenómenos que
producen la ruptura de enlaces químicos alterando las especies químicas
presentes. Por este mecanismo resultan afectadas las células de un tejido en la
permeabilidad de la membrana celular, en la formación de compuestos tóxicos en
el citoplasma, o en la alteración de substancias vitales en el núcleo. El resultado
puede ser la muerte de la célula o la reproducción anormal. El efecto se refleja
primordialmente en la mitosis celular, razón por la cual los tejidos que requieren o
se encuentran en proceso de gran reproducción celular, son más sensibles al
daño por radiación.
Cuando los efectos se manifiestan en el individuo que se ha expuesto a la
radiación se denominan efectos somáticos, estos pueden ser no estocásticos,
como por ejemplo: la esterilidad, cataratas, o bien estocásticos, por ejemplo la
inducción de cáncer. Si los efectos no se presentan en el individuo expuesto, sino
que afectan a sus descendientes, se denominan efectos genéticos o hereditarios y
son estocásticos (alteraciones genéticas).
Los efectos de la radiación ionizante pueden clasificarse en dos grupos:
a).- Efectos no Estocásticos: Son aquellos efectos que se producen a partir de una
dosis de umbral y aumentan en severidad con la dosis. Para dosis altas recibidas
en un tiempo corto el efecto se agudiza.
La dosis de umbral para algunos efectos no estocásticos cuando la
irradiación es a cuerpo total se presenta en la tabla 4.1. El tiempo que tardan en
presentarse los síntomas depende de la magnitud de la dosis y del intervalo de
tiempo en que se imparta ésta, es decir, cuando la dosis se imparte en un tiempo
mayor el efecto es menor.
Dosis absorbida (rads)
< de 10
< de 25
< de 50
< de 100
< de 200
< de 400
< de 600
Efecto
Rupturas cromosómicas en células
sanguíneas difíciles de detectar.
Cambios Sanguíneos.
Probable retención momentánea de la
espermatogénesis.
Síndrome de radiación probable.
Síndrome grave de radiación.
50% probabilidad de muerte.
100% probabilidad de muerte.
Tabla 4.1 Consecuencias a exposición de radiación a cuerpo total.
b).- Efectos Estocásticos: Aquellos efectos que aparentemente no tienen una dosis
de umbral a partir de la cual se manifiestan, la probabilidad de que ocurra el efecto
independientemente de su severidad, se considera una función de la dosis.
Este tipo de efecto es probabilístico, es decir, un aumento en la dosis
conduce a un aumento en la frecuencia con la que aparece el efecto en un grupo
de personas, pero no se puede determinar que una dosis dada produzca con
seguridad un efecto en una persona dada. Además debe tenerse en cuenta que la
mayoría de estos efectos existen normalmente en poblaciones no irradiadas.
Estos efectos pueden dividirse en cuatro grupos:
a).- Inducción de leucemia
b).- Inducción de otros cánceres
c).- Enfermedades hereditarias
d).- Acortamiento de la vida
Para poder entender los efectos biológicos causados por la radiación es
necesario recordar que todos los organismos están formados por una unidad
básica que se conoce con el nombre de célula.
CAPITULO V
DESCRIPCION DE LAS HERRAMIENTAS
COMBINABLES CON EL NDT
5.1 NATURALEZA DE LA MEDIDA.
Los registros de Neutrón, son usados principalmente para localizar, las
zonas de porosidad del yacimiento y determinar su importancia. Estos responden
principalmente a la cantidad de hidrógeno que presente la formación a estudiar.
Así, en las formaciones claras en donde los poros están llenos de agua o aceite, el
registro de Neutrón, refleja la cantidad de porosidad que hay, de acuerdo a la
existencia de cualquier líquido existente.
Sabemos que los neutrones son partículas eléctricamente neutras, cada
uno tiene una masa casi idéntica a la masa de un átomo de hidrógeno. Los
neutrones (rápidos) de gran energía se emiten continuamente de una fuente
radioactiva montada en la sonda. Estos neutrones chocan con los núcleos de los
materiales de la formación, con cada colisión un neutrón pierde algo de su
energía.
La cantidad de energía perdida por la colisión depende de la masa relativa
del núcleo con el cual el neutrón choca. La pérdida de energía más grande ocurre
cuando el neutrón golpea un núcleo de una masa prácticamente igual –es decir,
un núcleo de hidrógeno. Las colisiones con los núcleos pesados no retardan el
neutrón en gran medida. Así, el frenado de los neutrones depende en gran parte
de la cantidad de hidrógeno en la formación.
En algunos cuantos microsegundos, los neutrones han sido alentados por
colisiones sucesivas a velocidades termales, los cuales corresponden a una
energía de alrededor de 0.25 electrón volts. Ellos entonces vagan aleatoria mente,
sin perder energía, hasta que son capturados por los núcleos de átomos tales
como cloro, hidrógeno, silicio, etc.
Cuando la concentración de hidrógeno que está alrededor de la fuente de
neutrones es grande, algunos de estos neutrones disminuyen su velocidad y son
capturados a una corta distancia de la fuente.
Inversamente, si la concentración de hidrógeno es pequeña, los neutrones
viajan más lejos de la fuente antes de empezar a ser detectados. De acuerdo a la
relación de conteo del detector (con los espaciamientos entre la fuente y el
detector comúnmente usados) decrece, por el descenso de la concentración de
hidrógeno y viceversa.
5.2 COMPONENTES PARA HACER UN REGISTRO DE NDT.
El equipo necesario para la obtención de registros geofísicos se clasifica en
equipo de superficie y equipo de fondo.
El equipo de superficie lo constituye la unidad móvil de registro donde está
el control absoluto de la operación. En esta unidad están los tableros de control
para cada tipo de registro, la cámara para registrar las características del pozo, las
fuentes de voltaje para energizar y alimentar al equipo de fondo y los controles
mecánicos del malacate, así como otros implementos secundarios tales como,
contador de profundidad, medidor de tensión.
El equipo de fondo está integrado por lo general por: cable, cabeza de
registro, cartucho electrónico y sonda.
El tablero de control maneja la operación del registro enviando alimentación
y señales de control al equipo de fondo, a través del cable conductor aislado y
recibiendo la señal de procesamiento por el mismo cable del malacate. Esta
información procedente del equipo de fondo es transmitida del tablero a la cámara
de registros grabándose en una película fotográfica para su posterior
interpretación como se muestra en la figura 5.1.
Fig. 5.1 Resultado de la toma de un registro geofísico.
Los componentes de la herramienta incluyendo dimensiones, se muestran
en la Figura 5.2.
C
S U
SMM
Cable
Cabeza De Registro
NDC-BA
El detector
La fuente de neutrones
La nariz de fondo
5.2.1 CSU ( Cibernetic Sistem Unit )
El CSU ( Unidad De Sistema Cibernético ) es un sistema de adquisición de
datos de registro de pozos, diseñados alrededor de una Computadora Digital para
propósitos generales. El control de la herramienta y la interacción del ingeniero
son funciones integrales del sistema.
Antes de tomar un registro el ingeniero carga un programa en la
Computadora. Bajo el control del programa, la computadora recibe datos del
registro del pozo vía equipo de interfaz de la herramienta de fondo, procesa estos
datos y los aplica al segundo transporte de la cinta para la grabación, y un
registrador óptico para la exhibición de una película.
En el corazón del sistema CSU, la computadora recibe y almacena los
datos, entonces bajo el control del programa, procesa y presenta los datos al
dispositivo periférico apropiado.
La computadora recibe la información del fondo vía Unidad de Interfaz de la
Herramienta y los componentes en la Unidad General de Electrónica. Cada
herramienta de fondo requiere ciertos módulos Plug-in (enchufables) en la Unidad
de Interfaz de la Herramienta. Estos plug-in procesan y encaminan datos del cable
a los dispositivos apropiados en la Unidad General de Electrónica, y también
dirigen y proporcionan energía a las herramientas de fondo. La Interfaz Digital en
la Unidad General de Electrónica incluye multiplexor y un convertidor
analógico/digital para las señales analógicas, mas Contadores y Timers para los
pulsos de los datos de radiación que acumula y para otros usos de conteo que
miden el tiempo.
Notar que en el sistema convencional que es un panel superficial separado
es requerido para cada herramienta en secuencia. Así el sistema se modifica para
requisitos particulares en cada secuencia de la herramienta, los paneles del
equipo se deben también cambiar para acomodar las herramientas nuevas. En el
sistema CSU la Unidad de Interfaz de la Herramienta (TIU) es una unidad modular
que acomoda hasta seis módulos, cada uno proporciona la interfaz correcta para
una herramienta específica. La configuración del sistema es cambiada para
acomodar una herramienta diferente insertando el módulo apropiado en el TIU.
5.2.2 Módulo SMM (Sonic Monocable Module)
El módulo SMM-AA se conecta con el cable de registro y sirve como
interfase entre la herramienta de fondo y los periféricos del CSU requeridos para
el proceso de señal. El Módulo Sónico del Monocable SMM-AA ha sido
diseñado para funcionar con la secuencia de la herramienta que utiliza la
transmisión bipolar del pulso, es decir, los pulsos negativos del cable
representan la información del neutrón y los pulsos positivos del cable
representan la información del rayo gama. El arreglo de las herramientas, el cual
puede ser utilizado con el panel SMM-AA, puede ser ensamblado de la forma
siguiente:

Localizador de coples
11/16”.

Herramientas nucleares como el NDT-B (herramienta detectora de
neutrones) y el SGT-G (herramienta detectora de rayos gamma) que son
de 1-11/16 "

Herramientas de registro sónico que se denomina como SLT-J y también
es de 1-11/16”.
llamado también CCL-AJ o CAL-Q y es de 1-
La parte nuclear del módulo SMM-AA ejecuta las funciones siguientes:

Da potencia de corriente continua y la encamina al equipo del fondo. Esta
energía es proporcionada por el TPU.

Posee filtros que seleccionan y remueve las señales nucleares, ya que
comparte el mismo cable conductor junto con las señales acústicas.

Reconoce y responde lo que requiera de la Unidad Central de
Procesamiento CPU.

Los pulsos negativos de la herramienta de neutrón y los pulsos positivos de
la herramienta de rayos gamma se demultiplexan y se procesan
independientemente por dos canales de conteo. Después de la de
multiplexión, los pulsos de neutrón y los pulsos de rayos gamma accionan
a los discriminadores. Estos discriminadores requieren que las amplitudes
de los pulsos sean más grandes que el voltaje preestablecido, y
proporcione más inmunidad de ruido para los canales de conteo.
5.3 COMBINACION CON OTRAS HERRAMIENTAS.
La sonda NDT se puede trabajar en combinación con otras herramientas
como por ejemplo: el localizador de coples (CCL-AJ o el CAL-Q) el cual se
encarga de contabilizar la unión de cada tubería con la siguiente, esto nos facilita
la medición de la profundidad del pozo, la sonda de Sónico de Cementaciones es
la que se encarga de localizar los lugares en donde hay defectos de cementación
entre la tubería de revestimiento y la formación, por medio de la emisión y
recepción de un sonido. La sonda de Rayos Gama (SGT-G) se encarga de apoyar
el registro de la sonda de neutrones.
La herramienta de Neutrón puede funcionar sola o junto con la herramienta
de registro Sónico y rayos Gamma. Si se conectaran juntas las tres herramientas
la herramienta de rayos Gamma debe estar sobre la de Neutrón, en secuencia, así
en la parte inferior se tendrá que conectar la herramienta de Sónico. Si el Sónico
no es utilizado, una nariz inferior, llamada nariz de fondo, se debe unir al Neutrón.
Esta nariz de fondo tiene el pin 15 puesto en cortocircuito al pin 10, y los pines 1,
2, 4 y 6 puestos en cortocircuito entre sí como se muestra en la figura 6.1 de la
página 40.
Toda la información recogida por las sondas viajará a través de un cable
llamado monocable el cual tiene forma de cable coaxial es decir un conductor
aislado y revestido de una malla de acero para soportar el peso de toda la
herramienta y de si misma. También existe el cable multicable que tiene la misma
función que el anterior solo que este contiene siete conductores dentro de la malla
de acero. A través de este cable podremos enviar la orden de que se active cada
sonda o que se desactive, podemos llevar la información a la superficie la cual va
a ser recibida por la unidad llamada CSU (Unidad de Sistemas Cibernéticos) en el
caso del cable multicable y en caso del cable monocable la unidad que se utiliza
en la superficie se llama BLUE, los cuales van a monitorear cada paso del registro
que se lleve a cabo.
5.3.1 El Localizador De Coples.
El localizador de coples está compuesto de dos imanes colocados
axialmente, y una bobina, la cual tiene la función de cortar las líneas magnéticas
que hay entre ellos. Los imanes tienen campos magnéticos que varían al pasar
por diversas masas de metal. El cambio en la densidad de la masa del metal
inducirá un voltaje o una fuerza electromotriz sobre la bobina, esto sucede cuando
el CAL-Q pasa por la unión entre tuberías (cople), dicha unión ocasiona tal efecto
como se muestra en la figura 5.3. El pulso posteriormente se modifica, amplifica y
envía a través de un circuito electrónico llamado amplificador de coples. En la
figura 5.4 se muestra un diagrama esquemático del localizador de coples.
Campo
magnético
Campo
magnético
cople
cople
Fig. 5.3 El detector de coples dentro de la tubería.
Cabeza
superio
r
Cabeza
inferior
12
11
Al cable
de
Registro 1
Al
amplificador
de coples
8
1
15
Fig. 5.4 Diagrama esquemático del localizador de coples.
5.3.2 La Herramienta De Rayos Gamma.
Los rayos gamma son paquetes de ondas de alta energía
electromagnética las cuales son emitidas espontáneamente por algunos
elementos radioactivos. Por lo general, toda la radiación encontrada en la tierra
es emitida por los isótopos de potasio radioactivo y los elementos de la serie de
uranio y torio. La herramienta de rayos Gamma mide la radioactividad natural
de la formación. Los elementos radioactivos tales como el Potasio tienden a
concentrarse en la arcilla. Estos elementos emiten rayos Gamma naturales que
pueden ser medidos fácilmente por medio de un contador Geiger o por un
detector de centelleo.
Por otra parte, las formaciones limpias como las areniscas, dolomita o
piedra caliza, tienen por lo general un nivel muy bajo de radioactividad natural.
Al registrar el número de rayos Gamma emitidos por la formación, la
herramienta permite una fácil distinción entre las rocas limpias y las arcillas.
Aún más, si hay presente una pequeña cantidad de arcilla en la roca del
yacimiento, el número de rayos Gamma medidos permite una evaluación
cuantitativa del porcentaje de arcilla contenido en la formación.
5.3.3 La Herramienta De Sónico.
La herramienta de Sónico se puede emplear para dos propósitos o dos
tipos de registros, en agujero abierto como sónico de porosidad y en agujero
entubado, como sónico de cementación. En agujero entubado se utiliza para
localizar anomalías en la adherencia del cemento a la formación y a la tubería de
revestimiento.
Un transmisor emite sonido a intervalos regulares, el sonido viaja a través
de los lodos de control, el enjarre y de la formación. Su velocidad de tránsito
depende principalmente de la naturaleza de la roca y de su porosidad, el detector
recibe la onda sonora cuando esta es reflejada por la litología propia del agujero.
Para que la herramienta tenga una mayor exactitud está provista de dos
transmisores y cuatro receptores
La herramienta de Sónico mide el tiempo de tránsito de una onda sonora a
través de una longitud fija de la formación. Este tiempo de recorrido se expresa en
microsegundos y depende únicamente del tipo de formación. Este sistema sónico
permite la determinación indirecta de la porosidad y la litología de la formación al
medir el tiempo de recorrido de una onda acústica a través de la formación.
CAPITULO VI
DESCRIPCIÓN DE LOS CIRCUITOS QUE
INTEGRAN LA SONDA NDT-BA
La descripción de la sonda comenzará con el detector, que envía los
pulsos eléctricos que salen de el y se dirigen al amplificador de señal,
posteriormente a través de dos procesadores se generan los pulsos digitales y
se entregan al módulo de salida para su procesamiento final en la superficie, a
través del cable de registro. El regulador de alto voltaje y el circuito oscilador
también serán descritos, así como la fuente de baja tensión y el amplificador de
coples.
Cada sección en este capítulo, describe un módulo o sección, junto con el
diagrama a bloques apropiado al final de la descripción.
6.1 DESCRIPCION POR BLOQUES DEL NDT – BA.
En la figura 6.1 vemos que los neutrones que entran en el detector
reaccionan con el gas Helio dentro del tubo, que causa un pequeño pulso negativo
en el ánodo. Este pulso entonces se amplifica y se encamina a la tablilla del
procesador de señal. Si la amplitud del pulso excede el umbral preestablecido del
discriminador, este producirá un pulso en su salida.
La relación de conteo en este punto, puede ser mayor de 5000 pulsos por
segundo. No es posible la transmisión de este gran número de pulsos con el
método de transmisión empleado. Una etapa divisora por diez se utiliza para
reducir la relación de conteo a una capaz de ser transmitida sin pérdidas
considerables.
El módulo de salida puede manejar dos estados de excitación para dos
polaridades, los pulsos negativos de neutrón y pulsos positivos de rayos gamma.
Un solo conductor con su respectivo blindaje se utiliza para transmitir los
pulsos, de la herramienta detectora de neutrones a la superficie, si es monocable,
pero si es multicable será a través del cable conductor número 7. La herramienta
de rayos Gamma también transmite por el alambre número 7 y de igual manera se
puede usar con el cable monocable. El registro de rayos Gamma es necesario
también para proporcionar más datos de la formación y transmitirse por medio de
pulsos los cuales van a ser de polaridad opuesta, es decir, pulsos positivos. Para
éste propósito, la sección del procesador de señales tiene dos canales. Uno
acepta los pulsos del detector de neutrones después de haber pasado por un
circuito escalador, el otro canal acepta los pulsos que vienen de la herramienta de
rayos gamma.
La sección de la fuente de potencia y protección tiene circuitos que
estabilizan la alimentación la cual provee a la herramienta de 27, 24, 18 y de +10
VDC. También tiene un circuito de protección que se encarga de auxiliar los
circuitos contra una sobre-tensión que podría dañarlos indefinidamente. Un
oscilador regulado y un multiplicador de voltaje se utilizan para proveer al detector
de neutrones un voltaje elevado del orden de -700 hasta -1800v. Un filtro reduce
la ondulación de rizo del alto voltaje que proviene del oscilador.
6.2 EL DETECTOR.
El detector de neutrones de la herramienta NDT, es de forma tubular de
una aproximadamente pulgada de diámetro y en su interior se encuentra lleno de
gas Helio. El Helio, es un producto del decaimiento del tritio, que ha hecho
posible la detección de los neutrones.
Se sabe que los neutrones son partículas sin carga, por esto deberán ser
detectados por la generación de iones, producidas por la reacción con el gas del
detector. Este gas actúa como material sensible a los neutrones y como gas
ionizante. Cuando un neutrón lento entra al detector y choca con un núcleo de He 3
(refiérase a la figura 6.2) provoca una reacción. Esta reacción, produce Tritio H3 y
un protón (figura 6.3). La energía producida por la reacción, es compartida entre el
Tritio (H3) y el Protón; estos colisionarán con otros átomos de He 3, creándose
iones positivos de Helio y electrones libres (figura 6.4), hasta que la energía
cinética de la reacción se neutraliza. Los aceleradores del detector, de alto voltaje,
conducen a los electrones libres hacia el ánodo, produciéndose mayor ionización
(figura 6.5). La colección de electrones en el ánodo, produce un pulso negativo en
la salida del detector. Los iones negativos (electrones) se mueven rápidamente
hacia el ánodo, los iones positivos (He3+) se mueven lentamente hacia el cátodo.
Cátodo
N
He3
ánodo
_ HV
+
Fig. 6.2 Neutrón Termal Incidente.
H3
P
_ HV
+
Fig.6.3 Energía Liberada de 765 KeV mas Tritio y un protón.
He3 P
He3+
He3+
_ HV
+
Fig. 6.4 Se crean iones positivos de Helio y electrones libres.
He
He
3+
3+
He
Pulso
negativo
de
salida
3+
_ HV
+
Fig. 6.5 La recolección de electrones en el ánodo, produce un pulso negativo en la salida del
detector.
La figura 6.6 es una grafica de la ionización del gas Helio contra el voltaje
aplicado al detector, e indica la región óptima de funcionamiento del detector.
Punto de operación
Pulsos
Zona de inicio
Rango de
operación
Zona de
Saturación
700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400
Voltaje
Fig. 6.6 Gráfica de Plateau Check.
Para encontrar el punto de operación optimo en la meseta y calibrar el
detector se debe primero graficar una curva, la cual nos proporcionará la
información para determinar el voltaje adecuado.
1.- Zona de inicio. En la cual se activa el funcionamiento del detector de pulsos.
Esta zona se activa con -700vcd y nos da como resultado unos 25 pulsos, como
se observa en la grafica, y termina en 200 pulsos con un voltaje de –1050vcd, es
de poca importancia para el adecuado funcionamiento del detector, la cantidad de
pulsos no son suficientes aún para el funcionamiento estable del detector.
2.- Zona lineal. Esta zona es estable, es decir, que al aumentar el voltaje el
número de pulsos crece muy lento, esta característica es fundamental para
establecer el punto óptimo para el funcionamiento del detector.
3.- Zona de saturación. En esta zona existe un aumento exponencial de la
cantidad de pulsos, con la mínima variación de voltaje.
Para graficar la curva se necesita aumentar el voltaje de 50 en 50 volts
partiendo de un valor de aproximadamente de -700 vcd en la salida del
multiplicador de alto voltaje, medido por un multímetro digital. Al mismo tiempo se
medirá el número de pulsos con un contador frecuencímetro o contador digital
puesto en el Módulo de Salida. La variación de alto voltaje se efectúa mediante
una resistencia variable que se localiza en el Módulo Oscilador, a éste proceso de
calibración del detector se le denomina Plateau Check.
En general, el detector de Helio responde a los neutrones emitidos por la
fuente de 10 curies que han sido retrasados por el tipo de formación. Los
neutrones capturados hacen que del detector se emitan pulsos negativos, que son
enviados al Primer Amplificador. En la figura 6.7 se muestra el detector real.
Fig. 6.7 Estado físico del Detector de Neutrones.
6.3 AMPLIFICADOR.
La etapa amplificadora está compuesta por dos secciones, como se
muestra en la Figura 6.8. En la primer sección tenemos un Opamp que esta
configurado como un integrador, de tal manera, que los pulsos negativos que
recibe, en la entrada inversora, se convertirán en una serie de pulsos sucesivos
con polaridad positiva, que cambian en amplitud y en frecuencia, de
aproximadamente 200mv como se muestra en la figura 6.9. La alimentación de
éste circuito es de +18vcd que le proporciona la fuente de baja potencia.
Lo que caracteriza a ésta primera etapa es que no tiene capacitor
acoplador, entre el detector de pulsos y el Amplificador, para reducir el nivel de
ruido considerablemente. Posteriormente los pulsos se dirigirán a la segunda
etapa de amplificación, en la figura 6.10 observamos la tablilla en la que está
montada dicha etapa.
+24
Al circuito
Discriminador
+
+18
+
Detector
Fig. 6.8 El Amplificador de Señal
Voltaje
Frecuencia
Fig. 6.9 Forma de onda de la salida del primer amplificador. Escala 0.2v/1Ms
Fig. 6.10 Estado físico del Amplificador de pulsos.
La segunda etapa utiliza un Amplificador Operacional alimentado con
+24vcd y configurado como un filtro pasa altos o Diferenciador, es decir que
llegarán una serie de pulsos positivos en la entrada inversora y en la salida
tendremos pulsos negativos que tendrán una amplitud entre 5 a 10v y una
frecuencia entre 13 y 20Khz como se muestra en la figura 6.11. Los pulsos
amplificados se dirigirán al circuito Discriminador que está en el primer Procesador
de Señal.
Voltaje
Frecuencia
Fig. 6.11 Forma de onda de la salida del segundo amplificador. Escala 2v/1mS
6.4 EL PROCESADOR DE SEÑALES.
Los pulsos de una amplitud entre 0 y -0.8vcd (ruido de los pulsos de rayos
Gamma) no serán procesados al entrar al circuito discriminador.
Los pulsos del discriminador van a pasar a un circuito escalador de
décadas, el cual va a dejar salir un pulso por cada 10 en su entrada, de esta
manera, reduce el porcentaje de conteo para poderla transmitir a través del cable
de registro, como se muestra en la figura 6.12.
Esta sección del Procesador, también recibe pulsos de Gamma, que son
enviados desde la herramienta detectora de Rayos Gamma, los cuales pasaran a
través de una serie de compuertas lógicas, y se dirigirán al circuito bloqueador.
Los pulsos se procesaran por separado y se dirigirán hacia el segundo
Procesador.
El circuito bloqueador o inhibidor permitirá el paso de los pulsos antes
mencionados, siempre que no este presente un pulso de sónico, su duración es
apenas de 5 milisegundos suficiente para dar paso a la transmisión sonica. El
estado físico del primer procesador de señales se muestra en la figura 6.13.
En la salida del primer Procesador, habrá una serie de pulsos de neutrón ya
en forma digital y su voltaje es de 10 volts de pico a pico y su forma de onda se
muestra en la figura 6.14.
Pulso inhibidor de
señales nucleares
Segundo
procesador
de señal
Circuito
Escalador
de Décadas
Circuito
bloqueador
Discriminador
Compuertas
Lógicas
Pulso de
rayos Gamma
Fig. 6.12 Primer Procesador de Señal a bloques.
Fig. 6.13 Estado físico del primer procesador de señales.
Amplificador
de
Señal
Voltaje
Frecuencia
Fig. 6.14 Forma de onda de la salida del primer procesador. Escala 2v/1mS
El segundo Procesador, está compuesto de un circuito conmutador, el cual
permitirá el paso de pulsos de rayos Gamma y Neutrón, de tal manera que no
coincidan en función del tiempo puesto que al hacerlo se cancelarían el uno al
otro, como se muestra en la figura 6.15.
En la salida del segundo Procesador, tendremos una serie de pulsos de
neutrón en forma digital, su voltaje es de 10 volts de pico a pico y su forma de
onda se muestra en la figura 6.16.
En el Procesador número dos, vamos a encontrar que la señal de Neutrón y
rayos Gamma, se van a turnar para encaminarse al módulo de salida por vías
diferentes. En la figura 6.17 observamos el estado físico del segundo procesador
+10v
Módulo
de
salida
Circuito
conmutador de
rayos Gamma y
Neutrón
Señal de Neutrón
Señal de Gamma
Fig. 6.15 Segundo Procesador de Pulsos Nucleares.
Voltaje
Frecuencia
Fig. 6.16 Forma de onda de la salida del segundo procesador. Escala 2v/1mS.
Fig. 6.17 Estado físico del segundo procesador de señales.
6.5 MODULO DE SALIDA.
El módulo de salida, funciona como un amplificador simétrico que
proporciona pulsos de polaridad opuesta al voltaje de alimentación del cable, éstos
pulsos son de Neutrón, los cuales son de un valor de –25volts y los pulsos de
Gamma son de +25volts, éstos pulsos se modulan o enciman en el voltaje de
alimentación de +50volts. La forma física del modulo de salida montado en la
herramienta se muestra en la figura 6.19.
La dirección del flujo de corriente en el primario del transformador de salida,
es determinada por los transistores MOSFET (Q1 y Q2) que se activan polarizando
la base negativamente. La corriente que pasa a través del primario del
transformador con derivación y alimentación central, crean potenciales de voltaje
opuestos, a través del secundario del transformador de salida, de esta manera se
generan los pulsos de telemetría de polaridad opuesta, que van hacia el cable.
(Ver figura 6.20). Los pulsos de rayos gamma y de neutrón pasan a través del
capacitor C2, del Módulo de salida. La polaridad opuesta de la señal, se obtiene de
un extremo del bobinado secundario del transformador de salida, tal como se
muestra en la figura 6.18.
C2
MOSFET
Q1
Señal de
Neutrón
+B
MOSFET
Q2
Señal de
Gamma
Fig. 6.18 Diagrama esquemático del módulo de salida.
Salida de
señal a la
superficie
Fig. 6.19 Estado físico del módulo de salida (de la parte izquierda a la parte central de la
fotografía).
Voltaje
Frecuencia
Fig. 6.20 Pulsos de telemetría que se envían a la superficie. Escala 5v/1mS
6.6 REGULADOR Y OSCILADOR DE ALTO VOLTAJE.
La porción del circuito regulador, está constituida alrededor de un
Amplificador Operacional. La fuente de voltaje que alimenta a esta sección que es
de +24v es filtrada por una bobina y un capacitor. Dicho filtraje responde al
propósito dual, de reducir al mínimo la interferencia externa a la fuente de
alimentación del oscilador de HV y de evitar que el ruido de conmutación del alto
voltaje se mezcle con los +24volts de alimentación. En la figura 6.21 tenemos la
forma física del oscilador-regulador en la cual se puede apreciar su alojamiento y
algunos componentes.
El regulador es una serie de circuitos pasivos y activos, que polarizan la
base de un transistor de paso y este a su vez es controlado por un Opamp. El
Amplificador Operacional, compara un voltaje de referencia de corriente directa,
que puede ser cambiado mediante una resistencia variable, con un voltaje
derivado de la fuente de alto voltaje para controlar la alimentación del oscilador.
El transistor de paso, proporciona un voltaje de corriente directa de forma
adecuada a dos transistores que toman la función de conmutación, para elevar el
voltaje. Este tipo de oscilador es muy similar al oscilador usado para la fuente de
alto voltaje, en otras herramientas nucleares. El oscilador convierte el voltaje de
corriente directa que se aplica a través del transistor de paso, a una onda
cuadrada en el secundario del transformador que es de un valor de 300volts de
pico a pico, como se muestra en el diagrama a bloques de la figura 6.22. La
amplitud de la forma de onda del secundario del transformador, es proporcional a
la entrada de voltaje de corriente directa que alimenta al oscilador. La salida del
alto voltaje del escalador multiplicador, es determinada por la amplitud de la forma
de onda del secundario del transformador elevador del oscilador de HV.
Figura 6.21 Forma física del oscilador-regulador.
+24V
H.V. de referencia
Fuente
del
oscilador
Circuito
de
conmutación
Transformador
elevador
300V
HV
Transistor
de
paso
Fig. 6.22 Diagrama a bloques del regulador de HV.
6.7 MULTIPLICADOR DE ALTO VOLTAJE.
La forma de onda en el secundario del transformador, de la sección
reguladora de alto voltaje antes vista, es usada para proveer alto voltaje al
detector, mediante una combinación o arreglo de diodos y capacitores. El
multiplicador está en la configuración estándar, que hay en la mayoría de las
fuentes de alto voltaje en las herramientas nucleares, que consiste en una
conexión serie-paralelo de diodos-capacitores, como se muestra en la Figura
6.23.
El voltaje de entrada es de alrededor de 300 volts de pico a pico, para que
en la salida del módulo multiplicador de HV nos proporcione un voltaje máximo
de
-1850volts.
El voltaje de monitoreo que se aplica a la sección del Oscilador Regulador
de HV, desde el módulo multiplicador del HV, hace que cambie la polarización
del oscilador, tal que, al aumentar el HV disminuirá la amplitud del oscilador y
automáticamente disminuirá la potencia en la salida del módulo.
La salida del multiplicador de alto voltaje, se filtra en la sección siguiente,
que consiste de una resistencia en serie con un capacitor cerámico conectado a
tierra, el cua, puede soportar voltajes elevados como se muestra en la figura 6.24.
alto voltaje
-1800v
bajo voltaje
Fig. 6.23 Diagrama a bloques de un multiplicador de HV.
-1850VCD
Al detector
Fig. 6.24 Filtro de HV
6.8 LA FUENTE DE PODER DE BAJA TENSION.
La fuente de baja tensión se encarga de proporcionar diversos voltajes ya
regulados, para alimentar a diversos circuitos o módulos de esta herramienta,
como se muestra en la figura 6.25, el voltaje a regular es de +50 volts.
El circuito consiste en dividir el voltaje, por medio de un arreglo de diodos
Zener, resistencias y transistores; lo cual la hace una fuente muy simple. También
contiene un circuito de protección, que tiene como finalidad polarizar
adecuadamente un SCR, para que al elevarse el voltaje de alimentación por
encima de +53 volts, este se active mediante un circuito monitor, provocando un
cortocircuito, protegiendo así a la herramienta de cualquier descuido del operador,
figura 6.26. En la figura 6.27 se muestra el estado físico de la fuente de
alimentación.
+10
+24
Amplificador de CCL
Procesador 2
Procesador 1
Amplificador de
pulsos de Neutrón
Procesador 1
+18
Amplificador de CCL
Oscilador
Procesador 2
Amplificador de
pulsos de Neutrón
+27
Módulo de Salida
Fig. 6.25 Se muestran los diferentes voltajes que alimentan a las diferentes etapas.
+50Vcd Alimentación
general
+27
+24
+18
+10
Circuito
Protector
Monitor de
Voltaje de
Alimentación
Líneas de
Potencia
Reguladas
+50Vcd Alimentación
general
Circuito de Protección
contra sobre voltaje
Fig. 6.26 Circuito monitor y de protección contra sobre tensión.
Fig. 6.27 Estado físico de la fuente de alimentación de baja potencia.
6.9 AMPLIFICADOR DE COPLES.
El amplificador de coples, es un circuito que altera o cambiar el voltaje de
alimentación de +50volts, haciendo que se encime una parte de la componente del
pulso alterno provocado por el detector de anomalías, para ser separado y
procesado por la computadora que está ubicada en la unidad de registro BLUE en
la superficie. El amplificador de coples está compuesto fundamentalmente por un
Amplificador Operacional, un transistor y una resistencia limitadora. El Opamp es
alimentado con +18volts en su entrada. La señal del cople llega a la entrada del
Opamp, el transistor es usado como switch normalmente abierto, el cual cambiara
su estado a “cerrado”, provocado por un pulso positivo en la base. De esta manera
habrá una caída de voltaje y permitirá el paso del pulso amplificado del detector de
anomalías a través de la resistencia de carga, como se muestra en la figura 6.28.
+18V
Alimentación de +50V y
salida de señal de coples
Señal de
coples
+10V
Fig. 6.28 Diagrama a bloques del detector de coples.
CONCLUSIONES
Las resistencias que se utilizan son de alta precisión de 1% de tolerancia y de uso
militar, algunas son de características muy singulares, soportan altas
temperaturas.
Los capacitares o filtros electrolíticos también resisten altas temperaturas de
trabajo aunque sus valores sean ordinarios o comunes soportan un voltaje mayor
del indicado sin perder sus cualidades.
Los diodos aunque parecen comunes y se pueden encontrar en el mercado por su
numeración, son de alta precisión, sus características de trabajo son de excelente
calidad y no se comparan con las comunes. Los transformadores utilizados son de
uso particular y especial para esta herramienta y otras similares.
Los componentes como son Flip - Flop, compuertas lógicas, son de tecnología
CMOS es decir que se alimentan de un voltaje de 10volts.
Las herramientas antes de enviarse al trabajo o al registro, se deben probar en
una unidad de registro CSU o BLUE.
Esta herramienta al probarse en el banco de trabajo debe simularse el cable de
registro, el cual tiene una resistencia y capacitancia internas, para este caso se
utiliza una caja llamada Dumin Cable que tiene tales cualidades.
También se hace mención de la definición de un registro, algunos tipos de
registros y en quien se apoya para su correcto funcionamiento. Cabe hacer
mención que debemos conocer de lo general a lo particular para tener una visión
del trabajo en equipo, y así lograr un fin en común.
Es importante saber que se maneja una fuente de neutrones natural, aunado a la
forma de interactuar con el medio ambiente, se obtienen los datos necesarios
para entender porque detecta, mide o recibe datos valiosos para una correcta
valoración, determinación y exploración.
La herramienta DNT al combinarse con gamma y sonico, dará por resultado un
mejor porcentaje de probabilidad del contenido de hidrocarburo. El localizador de
coples es solo para medir la profundidad.
La circuitería esta plasmada de tal manera que no se pueden dañar los derechos
de autor, por tanto solo hay datos generales, útiles y prácticos que
inexorablemente auxilian al ingeniero en el mantenimiento y reparación del equipo.
BIBLIOGRAFIA
Manual De Registros
Técnicas Modernas De Registros
Manual de Seguridad Radiológica Para Personal De Registros Geofísicos
Superintendencia General De Registros Geofísicos y Línea De Acero
Distrito Poza Rica, Ver.
Manual de Adiestramiento en Operación de Registros Geofísicos
Adaptado por el Ing. A. Cárdenas (1992)
Manual De Seguridad Radiológica
Schulemberger
Manual De Servicio De La Herramienta De Registros Geofísicos Llamada
NDT – BA.
Schulemberger Well Services
Houston Engineering Center
5000 Gulf Freeway
Houston, Texas 77023
Provisory NDT – BA
Neutron Logging Tool
August 24, 1984 Copy No. 11020
LISTADO DE SIGLAS
BLUE.- Basic Logging Unit Electronics.- Unidad de Electrónica Básica de
Registros.
BOSERAP.- Base Operativa de Servicios a Pozos.
CAL-Q. - Casing Anomaly Locator. - Localizador de Anomalías en tubería.
CCL-AJ. - Casing collar Locators. - Localizador de Coples de Tubería.
CPU-BAA.- Unidad central de Procesamiento.
CSU.- Unit Service Cibernetic.- Unidad de Servicio Cibernético.
GEOFREM.- Laboratorio de Procesamiento de Registros.
NCH-BA. - Neutron Cartrige Housing.- Cubierta o funda del Cartucho del Neutrón.
NDC-BA.-Neutron Detector Cartrige.- Cartucho detector de Neutrones.
NDT-BA.-Neutron Detector Tool.- Herramienta detectora de Neutrones.
NLS-LM.- Neutron Logging Source.- Fuente de Neutrón para Registros.
SGT-G.- Scintillation GR Tool.- Herramienta de Rayos Gamma por Centelleo.
SLS-J.- Sonic Logging Sondes.- Sonda de Registro Sónico.
SLT-J.- Sonic Logging Tool.- Herramienta de Registro Sónico.
SMM-AA.- Sonic Monocable Module.- Módulo Monocable de Sónico.
SMP-K.- Sonic Monocable Panel.- Panel Sónico del Monocable.
SPU-CBA.-Sistem Power Unit. Unidad de Energía del Sistema.
TPU-BDA.-Tool Power Unit. Unidad de Energía de la Herramienta.
VCD.- Voltaje de Corriente Directa.
GLOSARIO
Aparejo.- Forma o modo en que quedan colocados los materiales en una
construcción, especialmente los ladrillos y sillares
Arcilla.- Roca sedimentaria, formada a partir de depósitos de grano muy fino,
compuesta esencialmente por silicatos de aluminio hidratados; la arcilla, al
agregarle agua, se hace muy plástica.
Citoplasma.- Región celular situada entre la membrana plasmática y el núcleo,
con los órganos celulares que contiene.
Cartucho.-Parte de la herramienta que consiste de circuitería.
Detrimento.- Daño material.
Enjarre.- Es el resultado de la filtración de los lodos de control, en un pozo
petrolero, en una formación permeable del yacimiento.
Espermatogénesis.- Formación de los gametos masculinos, o espermatozoides,
en el testículo.
Estocástico.- Perteneciente o relativo al azar.
Evaluar.- Determinar, estimar el valor, el precio o la importancia de algo.
Geología.- Ciencia que estudia la constitución y origen de la Tierra y de los
materiales que la componen interior y exteriormente.
Litología.- Parte de la geología que trata de las rocas.
Meseta.- Parte más lineal en cuanto al conteo de pulsos del detector.
Mitosis.- División de la célula en la que, previa duplicación del material genético,
cada célula hija recibe una dotación completa de cromosomas.
Nariz de fondo.- Serie de puentes que sirve para el retorno de las señales.
Parámetro.- Valor numérico o dato fijo que se considera en el estudio o análisis
de una cuestión: no tendremos en cuenta los parámetros temperatura y presión
para hacer el cálculo.
Permeable.- Que puede ser penetrado o traspasado por el agua u otro fluido.
Porosidad.- Es la capacidad que tiene una roca de contener fluidos. Para que un
yacimiento sea comercialmente productivo es obvio que debe tener una porosidad
suficiente para almacenar un volumen apreciable de hidrocarburos. Por tanto la
porosidad es un parámetro muy importante de las rocas productivas.
Plateau Check.- Calibración de la sonda (ver página 41)
Rayos alfa.- Es el producto de los procesos de fisión o fusión nuclear. Son
partículas formadas por núcleos de helio, es decir, dos protones y dos neutrones,
y están cargadas positivamente de electricidad.
Rayos beta.- Es el producto de los procesos de fisión o fusión nuclear. Son
partículas, y más concretamente electrones, por lo que están cargados
negativamente de electricidad.
Rayos Gamma.- ondas electromagnéticas de alta energía, radiación
correspondiente a la parte más energética (o de mayor frecuencia) de todo el
espectro electromagnético. Los rayos gamma son producidos en los procesos de
desintegración nuclear junto con los rayos alfa y beta.
Somático.- Se dice de lo que es material o corpóreo en un ser animado. // Se dice
del síntoma que es eminentemente corpóreo o material, para diferenciarlo del
síntoma psíquico: afección somática.
Umbral.- Valor mínimo de una magnitud a partir del cual se produce un efecto
determinado.
Yacimiento.- Sitio donde se halla naturalmente una roca, un mineral, un fósil, o
restos arqueológicos: yacimientos de hulla.
ANEXOS
CLASIFICACION DE LAS AREAS DE TRABAJO.
La aplicación de los principios de seguridad radiológica nos lleva a aislar las
áreas donde el riesgo es mayor que aquellos en donde es menor o nulo. Así se
clasifican las áreas teniendo en cuenta los distintos riesgos de irradiación
previstos.
AREA CONTROLADA.
Se define como área controlada, aquella en la cuál se puede superar 3/10
del límite de dosis equivalente anual, fijada para las personas ocupacionalmente
expuestas, es decir, superar 1.5 rem/año.
El área controlada tiene que estar delimitada y su acceso tiene que ser
reglamentado con un señalamiento adecuado.
Operacionalmente el área controlada es un área donde las condiciones
normales de trabajo pueden frecuentemente dar lugar a una dosis absorbida por
irradiación externa superior a 0.8 m rem/hr e inferior a 2.5 m rem/hr.
Los límites de 0.8 m rem/hr, son límites operativos derivados y representan
la dosis absorbida en modo continuo por personal ocupacionalmente expuesto y
corresponden a 1.5 rem/año y 5 rem/año respectivamente.
Es práctica común en el ambiente normal de trabajar distinguir con colores
las distintas áreas en que se clasifica un laboratorio o planta. El área controlada se
distingue y se llama Área Roja.
AREA SUPERVISADA.
Se considera área supervisada aquella en la cual se puede superar 1/10 de
la dosis equivalente anual fijada para los trabajadores
ocupacionalmente
expuestos y que no se considera Área Controlada. Es decir, donde la dosis
absorbida en un año puede ser superior a 0.5 rem/año e inferior a 1.5 rem/año.
Las áreas supervisadas incluyen también laboratorios donde se manipulan
bajos niveles de actividad, a las áreas supervisadas se les denomina Área
Amarilla.
FUENTES RADIOACTIVAS UTILIZADAS POR PETROLEOS MEXICANOS.
Existen dos tipos de fuentes de registro: emisoras de rayos gamma y
emisoras de neutrones. La fuente es colocada en una herramienta de registro y en
los pozos de perforación o reparación. Se emiten rayos gamma o neutrones al medio ambiente del subsuelo y los detectores de la herramienta miden el efecto
provocado por esas emisiones en el ambiente del pozo.
El Ingeniero del Departamento de Ingeniería de Registros Geofísicos puede
interpretar la información adquirida y determinar las características de formaciones
necesarias para la industria Petrolera.
Fuentes de Calibración.
Las fuentes de calibración también emiten neutrones o rayos gamma pero
tienen una actividad mucho menor que las utilizadas como fuentes de registro.
Cada fuente de registro tiene un envase a presión y blindaje para protección
y transportación especialmente diseñado. El envase a presión es un portador de la
fuente diseñado para soportar la presión hidrostática a las diferentes
profundidades en los pozos. El blindaje para transportación está diseñado para
mantener el nivel de radiación dentro de las normas reguladoras. Durante el
transporte y almacenamiento, el blindaje proporciona un nivel óptimo de seguridad
para quienes manejan fuentes radioactivas y público en general.
Sin embargo, las fuentes de calibración no requieren de envases a presión
porque no se usan en un ambiente pozo abajo. Debido a que su nivel de radiación
que es extremadamente bajo, la mayoría de las fuentes de calibración no
requieren de un blindaje para su transportación.
Descripción básica de los elementos radioactivos utilizados en Ingeniería de
Registros Geofísicos:
Los materiales radioactivos en las fuentes de la compañía Schlumberger que
utiliza Petróleos Mexicanos son:
Isótopo: Americio 241 Berilio ( Am 241 Be )
El polvo de Americio 241 se combina con polvo de Berilio, se comprime y se
encierra en una cápsula de metal.
Vida media 458 años .
Emisión (a partir del momento en que se encierra la cápsula) Neutrones con
gammas de baja energía.
Forma química o física Oxido de Americio y Berilio en forma de comprimido.
Isótopo Cesio 137 (Ce-137)
El Cesio 137 es un producto de fisión; se atrapa en cerámica y se fabrica en forma
de una cápsula.
Vida media 33 años.
Emisión (a partir del momento en que se encierra en la cápsula) Gamma de alta
energía.
Forma química o física Cesio atrapado en cerámica.
Isótopo: Cobalto 60 (Co-60)
El Cobalto 60 se produce mediante el bombardeo basado en neutrones de un
alambre o placa de metal de Cobalto 59. La actividad puede variar en gran escala
dependiendo del flujo de neutrones y el tiempo de irradiación.
Vida media 5.2 años
Emisión (a partir del momento en que se encierra en la cápsula) Gamma
Forma química o física Metal.
Isótopo: Radio 226 ( Ra-226 )
El Radio 226 se encierra en cápsulas metálicas. La mayoría de los rayos gamma
son emitidos por productos en decaimiento antes que por el Radio 226 Padre, que
es primordialmente un emisor de Alfa.
Vida media 1590 años.
Emisión (desde el momento en que se encierra en la cápsula) Gamma
Forma química o física Sales de Radio.
PRUEBAS DE FUGA RADIOACTIVA.
La prueba de fuga radioactiva por frotamiento se debe realizar cada tres
meses en las fuentes de Am-Be o Pu-Be de 10 curies. Siga el procedimiento dado
para la fuente de neutrones.
Cuando
efectuara pruebas de fuga a las fuentes radioactivas el
Ingeniero que las realiza se expone a un nivel mínimo a la radiación siempre y
cuando proceda cuidadosamente a realizar las pruebas, de no hacerlo así se
podrían producir potenciales peligrosos. Por lo tanto, es esencial que el Ingeniero
esté consciente de la seguridad en todo momento durante el procedimiento de la
prueba de fuga que realiza.
PROCEDIMIENTOS DE LA PRUEBA DE FUGA POR FROTAMIENTO.
1) Alejar del área inmediatamente a todo el personal que no sea esencial para el
procedimiento de prueba por frotamiento.
2) Leer las instrucciones específicas para la fuente que va a frotarse; asegurarse
de comprender como debe llevarse a cabo la prueba de fuga y tener todas las
herramientas necesarias antes de abrir el blindaje para transportación.
3) Emplear el mandil de plomo, guantes de plomo, algodón, tijeras, alcohol y
probetas de vidrio para alojar el algodón después de efectuada la prueba.
4) Humedecer el algodón con alcohol, justamente antes de frotar la fuente:
5) Frotar el algodón contra el área designada para la prueba de fuga.
6) Colocar el algodón frotado dentro de una probeta de cristal y sellarla con su
tapón respectivo.
7) Adherir a la probeta la etiqueta con los datos correspondientes a la fuente a la
cual se realizó la prueba de fuga.
SI EXISTE ALGUNA INDICACION DE RADIOACTIVIDAD EN LA LECTURA DEL
DETEC TOR.
a) No debe enviarse por correo el algodón frotado (un algodón frotado sobre
una fuente que presenta fuga podría contener cantidades excesivas de
radioactividad superiores a las permitidas por las oficinas de correos).
b) Aislar el paquete de fuente.
c) Utilizar un contador de radiación para obtener una lectura de las manos y el
cuerpo de las personas, que intervinieron en la prueba de fuga. Deben
lavarse las manos, cambiarse de ropa, etc., según sea necesario de
acuerdo con las lecturas recibidas.
d) Iniciar los procedimientos de notificación.
SI NO HAY INDICACION DE RADIOACTIVIDAD EN LA LECTURA DEL
DETECTOR.
a) Colocar la probeta de vidrio en una bolsa de forro metálico llenar la etiqueta de
datos que se adhiere a dicha probeta esta debe estar con los datos completos.
b) Regresar el paquete de fuente a la fosa de almacenamiento.
c) Colocar la bolsa (con las etiquetas adheridas a las probetas) cerrada,
empaquetarla y enviarla por correo al Coordinador de Seguridad Radiológica
(México, DF) para efectuar análisis de las pruebas de fuga realizadas.
PRECAUCIONES IMPORTANTES.
a).- Tratar cada fuente como si potencialmente tuviera una fuga, si la fuente
presenta fuga, el punto en que se te haga el frotamiento, estará contaminado; no
debe tocarse esta parte del envase a presión con las manos, solo debe hacerse
con un algodón húmedo con algodón sujetado con pinzas largas y así efectuar el
frotis. Es necesario lavarse las manos perfectamente después de la prueba de la
prueba de fuga por frotamiento y no tocarse la cara (ojos o boca) con las manos,
hasta en tanto no se hayan lavado perfectamente éstas.
b).- El tiempo y la distancia son la mejor protección. La prueba de fuga por
frotamiento debe efectuarse con la mayor rapidez posible para minimizar el tiempo
de exposición; debe emplearse herramientas de manejo, etc., para maximizar la
distancia entre la fuente y la persona que realiza la prueba.
HERRAMIENTAS DE FONDO
Son todas las sondas y cartuchos electrónicos que son introducidos en el pozo, a
través del cable de las unidades de disparos BLUE ó registros C.S.U.
Área de Sondas de Registros Geofísicos
Interior de sonda sónica: Sensor de Cerámica
EQUIPO SUPERFICIAL ELECTRONICO.
Son todos los componentes de las unidades de Registros C.S.U. y de Disparos
BLUE:
Computadoras, Monitores de Televisión, Graficadores (plotters),
Contadores de profundidad electrónica (IDW/Encoder), etc.
Computadora y periféricos C.S.U.
Decodificador de Profundidad IDW
RECOMENDACIONES PARA EL CUIDADO DE HERRAMIENTAS DE FONDO
1. No golpear ni dejar caer un cartucho o sonda puesto que en su interior
contienen componentes Electrónicos y Electromecánicos, fabricados con
materiales frágiles, tales como:
-Cristales detectores (Sondas Nucleares)
-Sensores Cerámicos (Sondas Sónicas)
-Circuitos Integrados
-Fibra de vidrio (Sondas de Inducción)
2. Armar con mucha precaución los juegos de Herramientas de Registro para
evitar daños en conectores (pines y resortes). Seguir siempre el
procedimiento indicado.
3. Cuidar de no mojar los conectores eléctricos y roscas de las Herramientas,
colocando siempre sus tapones, ya que de lo contrario ocasionaría fallas por
bajo aislamiento.
4. Colocar tantos soportes de Herramienta (ratas) como sean necesarios, para
evitar que al armar las sondas y cartuchos se flexionen por el peso mal
repartido, ya que esto puede ocasionar rupturas de cables y/o estructuras.
5. Después de cada operación, las Herramientas deben lavarse perfectamente
con solventes de seguridad, eliminando en todo lo posible la humedad y
aceite acumulados.
6. Al transportar las Herramientas en las unidades de Registros ó Disparos,
asegurarlas perfectamente en sus soportes, para evitar que se muevan y se
golpeen entre sí, evitando con esto falsos contactos al llegar al pozo.
7. Cuando se coloquen las Herramientas en sus soportes del área de sondas,
cuidar que sus extremos no sobrepasen las líneas amarillas de seguridad,
para evitar que alguien se golpee con ellas.
8. Reportar por escrito cualquier anomalía, así como canalizar cualquier duda
respecto al cuidado y operación del Equipo de Fondo y Superficie, a
Mantenimiento Electrónico.
9. El ingeniero operador debe supervisar directamente la conexión eléctrica de
las herramientas de fondo.
RECOMENDACIONES PARA EL CUIDADO DEL EQUIPO ELECTRÓNICO DE
SUPERFICIE.
1. No golpear los periféricos y módulos de los Equipos de Superficie
Electrónicos y transportarlos siempre en los contenedores diseñados para
tal fin. Se recomienda, en el caso de módulos de C.S.U., no transportarlos
en la interfaz de Herramientas TIU.
2. En el caso del decodificador de profundidad IDW del C.S.U., transportarlo
siempre en un contenedor especial, ya que los contadores Electrónicos
poseen un cristal que efectúa la medición y son susceptibles de romperse
fácilmente.
3. Nunca Fumar dentro de las cabinas de Registro ya afectan la salud de
los operadores y se provocan daños a los periféricos. Recordemos que las
cabinas alojan un Equipo de Cómputo.
4. Evitar dobleces, cortes o machucones a los cables de los decodificadores
de profundidad, unidades de Tensión TDK, tierras, etc.
Mantener cerradas las puertas de las cabinas de las unidades, ya que puede
causar condensación interna por el Aire Acondicionado y causar daños severos
al sistema de Cómputo.
CUIDADOS Y PRECAUCIONES PARA
HERRAMIENTA DE RAYOS GAMMA
LA
UTILIZACIÓN
DE
LA
Se debe dar especial cuidado al cartucho de rayos gamma durante su
transportación, protegiendo principalmente el cristal y el tubo foto multiplicador
(PM) de golpes excesivos.
La corta longitud del cartucho merece especial atención, debido a que no es
lo suficientemente largo para los estantes de transporte.
Colocar un seguro debajo del cartucho para evitar el rodamiento y caerse es
necesario como protección mínima.
Otro peligro debido a su corta longitud, es una tendencia a colocar
ocasionalmente el cartucho en un banco de trabajo donde podría caer y golpearse.
Esto podría destruir el cristal y el tubo (PM) (una perdida de algunos miles de
dólares) de ahí que el manejo cuidadoso del cartucho deba ser practicado.
El tubo (PM) y el cristal deben protegerse de golpes mecánicos en el pozo,
causados por llegadas bruscas al fondo del agujero o realizar “paradas” y
“arranques”. Permaneciendo alertas mientras se efectúa un registro reduce en
gran medida este daño.
Además debe darse una especial atención a la sustitución de los sellos “o” en el cartucho.
PRECAUCIONES NECESARIAS PARA PROTECCION DEL PERSONAL
(MANTTO).
El talio utilizado en los cristales es muy venenoso de ahí que un cristal roto
deba ser manipulado con mucha precaución, debe ser sellado y manejarse de
acuerdo a las normas de seguridad.
Los 3000 volts de la fuente del tubo (PM) es un gran peligro cuando la
herramienta está alimentada con voltaje.
Un conductor de tierra “abierto” causa que un máximo voltaje esté presente
entre la funda del cartucho y el tablero de control. Cuando el voltaje en la cabeza
es alimentado. Esté seguro que el cartucho está manejando su alimentación de
corriente apropiada. El cumplimiento de las recomendaciones hechas redunda en
la seguridad principalmente para el personal, así como para el equipo.
Características y rangos del neutrón:
Diámetro
Longitud
Peso
Presion
Temperatura
Cabezas
Potencia de alimentación
Forma de transmisión
Combinaciones
: 1 11/16”
: 96”
: 39 lbs.
: 20,000 psi
: 350° f
: 15 pin
50 vdc. 63 ma.
pulsos bipolares
: ccl-aj ó cal-q, sgt-g, slt-j.
Características de la sonda de GAMMA:
Diámetro exterior
Longitud
Longitud con nariz de fondo
Temperatura
1 11/16”
41.9 “
43.1”
350 °F
PROCEDIMIENTO DE INSPECCIÓN Y PRUEBA PARA CARTUCHO DE
REGISTROS NDC-BA.
Con el multímetro verificar los siguientes valores de en los puntos indicados en la
siguiente tabla. Así como observar el buen estado de los pines de la cabeza
inferior de la sonda NCH-BA.
CHEQUEO DE VALORES DE RESISTENCIA
PUNTA POSITIVA
PUNTA NEGATIVA LECTURAS
UH-1
UH-2
UH-9
UH-11
UH-11
UH-12
UH-15
UH-15
LH-1
LH-2
LH-9
UH-15
LH-11
LH-12
LH-15
MASA Ó CHASIS
0 OHMS
0 OHMS
0 OHMS
0 OHMS
0 OHMS
0 OHMS
0 OHMS
0 OHMS
CHEQUEO DE AISLAMIENTO
Conecte la punta negativa del multímetro al chasis y verifique las medidas
de resistencia indicadas en la siguiente tabla.
PUNTA
POSITIVA
UH-1
UH-2
UH-3
UH-4
UH-5
UH-6
UH-7
HU-8
HU-9
HU-10
UH-11
UH-12
HU-13
UH-14
UH-15
LECTURAS
10 MEG O MAYOR
65-K
10 MEG O MAYOR
10 MEG O MAYOR
65-K O MAYOR
10 MEG O MAYOR
10 MEG O MAYOR
10 MEG O MAYOR
99 K
10 MEG O MAYOR
MENOR DE 1 OHM
10 MEG O MAYOR
10 MEG O MAYOR
10 MEG O MAYOR
MENOR DE 1 OHM
-----------------------------------------------------------------------------------------Elemento químico, de símbolo Am, número atómico 95. El isótopo 241Am es emisor
de partículas alfa, con una vida promedio de 433 años. Los otros isótopos del
americio incluyen desde la masa 232 hasta la 247, pero sólo los isótopos de
masas 241 y 243 son importantes. El isótopo 241Am se prepara comúnmente a
partir de plutonio <<viejo>> y se vende para varios usos industriales, entre ellos
como fuente de radiaciones gamma de 59 KeV y como componente en fuentes de
neutrones. El 243Am, de vida más larga (vida media de 7400 años) es un precursor
en la producción de 244Cm.
-----------------------------------------------------------------------------------------Es un elemento metálico, radiactivo, maleable, creado artificialmente, y similar al
plomo en ciertos aspectos. El número atómico del americio es 95; es uno de los
elementos transuránicos del grupo de los actínidos del sistema periódico.
El americio fue el cuarto elemento transuránico en ser sintetizado. Fue descubierto
en 1944 y 1945 por el físico estadounidense Glenn Seaborg y sus asociados de la
Universidad de Chicago. Sintetizaron el isótopo del americio de número másico
241 bombardeando el plutonio 239 con neutrones.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------Nombrado en honor al continente Americano, y
por consistencia con el europio, dado que su
configuración electrónica es análoga (se
encuentra debajo de éste, en la tabla periódica).
Descripción:
Metal radiactivo producido artificialmente, color
blanco metálico. Recién preparado es brillante,
pero pierde ese tono en el aire seco a
temperatura ambiente.
Descubierto por: G. T. Seaborg, R. A. James, L. O. Morgan y A.
Ghiorso.
Año:
1945.
Lugar:
Estados Unidos.
Fuentes:
Producido por bombardeo de plutonio con
neutrones.
Uso(s):
Uno se sus isótopos (241Am) se utiliza en
detectores de humo, como fuente portátil para
radiografía gamma y, en investigación, como
medidor del grosor de vidrios.
Origen del
nombre:
Esta monografía está dividida en seis capítulos. En el primer capítulo
presentamos los antecedentes, la justificación y los objetivos. En el capítulo 2 se
describen los diferentes tipos de registros, mencionando los diferentes apoyos con
que cuenta para su toma en los pozos petroleros.
El capítulo 3 explica la fuente de neutrones y los tipos de dispersión al
chocar con moléculas más pequeñas, más grandes y de igual proporción al
neutrón. Menciona también los efectos de los tipos de dispersión en donde
tenemos diferentes niveles de energía al ser expulsados de una fuente radioactiva,
la habilidad de un elemento en particular de absorber energía de un neutrón,
también sabremos qué elemento tiene mayor capacidad de capturar neutrones. Al
considerar el tiempo de vida activo de un neutrón obtendremos la longitud de
penetración, dependiendo del porcentaje de porosidad en el yacimiento.
La seguridad es una constante preocupante en esta empresa y significa la
protección de su personal y bienes, es importante tener un conocimiento seguro
acerca de la radiación a la que se expone el personal que se involucra en este tipo
de calibración o toma de registro. Esto se conocerá en el capítulo 4 en donde se
verán las limitaciones de la dosis de radiación que es de 5 rem/año; Los factores
esenciales para minimizar la exposición, como son el tiempo, la distancia y el
blindaje. También se conocerán los efectos biológicos nocivos de la radiación, que
van desde leucemia hasta la probabilidad de muerte al instante.
Por lo general para tomar el registro de “Neutrón” se hace en combinación
con otras como son: El Rayos Gamma, el detector de anomalías y el registro
acústico. Esto se describirá en el capítulo 5 así como la unidad a la que se envían
los datos en la superficie.
La descripción de la sonda registradora de neutrones “NDT” se hará en el
capítulo 6. Tal descripción comprenderá al detector, amplificador, procesador,
módulo de salida de la señal, un regulador de alto voltaje, la fuente de poder de
baja potencia y el circuito amplificador de coples.
Finalmente se ha incluido un listado de siglas, un glosario y un apéndice
con temas de información de interés como son: clasificación de las áreas de
trabajo, fuentes radioactivas utilizadas por Petróleos Mexicanos, pruebas de fuga
radioactiva. Se conocerá las formas físicas de las sondas, el equipo superficial
electrónico, algunas recomendaciones para el cuidado de las sondas, del equipo
electrónico de superficie y la herramienta de Rayos Gamma, además el
procedimiento de prueba de continuidad y aislamiento de la herramienta “NDT”.
CONSIDERACIONES FINALES
A lo largo del trabajo se ha realizado una investigación acerca de que es la compresión de
imágenes fijas, empezando por conocer como está estructurada una imagen digital, es decir
que elementos la componen y cuales son sus principales características.
La investigación de los tipos de compresión de imágenes se clasificó dependiendo
si el método de compresión utilizado introduce error o no, de esta manera se dividieron los
tipos de compresión en dos grupos, compresión sin pérdidas y compresión con pérdidas.
En lo referente a la compresión sin pérdida se trataron: La codificación de longitud
fija, la codificación de longitud variable, codificación de planos de bits, codificación
predictiva sin pérdidas y codificación Huffman, destacando a esta última como preferente
en la compresión de datos.
Por otro lado Compresión por Transformada es que predomina en la compresión
de las imágenes, destacando a la DCT y las variantes que emplean wavelets.
Para ultimo, las aplicaciones de los sistemas de compresión se clasificaron en
aquellas que pueden ser empleadas para transmitir imágenes y otras que se emplean en el
almacenamiento, en su mayoría son formatos de ficheros como JPEG, GIF, PNG, etc.
APÉNDICE
GLOSARIO DE TÉRMINOS
Bit. Dígito en el sistema binario de numeración, proviene de la contracción de binary digit;
al tratarse de un dígito en el sistema binario sólo puede tener dos valores: 0 y 1.
Byte. Conjunto de 8 bits en el sistema binario de numeración, puede almacenar un número
entero entre 0 (00000000) y 256 (28 : 11111111); el término es equivalente a octeto
(ocasionalmente se habla de byte para un número diferente de bits)
Compresión. Se utiliza para reducir el tamaño del archivo de imagen para su
almacenamiento, procesamiento y transmisión
Compresión con pérdida. Utilizan una manera de compensar o desechar la información
menos importante, basada en un entendimiento de la percepción visual. Sin embargo, puede
ser extremadamente difícil detectar los efectos de la compresión con pérdida, y la imagen
puede considerarse "sin pérdida visual".
Compresión de datos. Se define como el proceso de reducir la cantidad de datos necesarios
para representar eficazmente una información, es decir, la eliminación de datos
redundantes.
Compresión de imagen. Trata de reducir la cantidad de datos necesaria para representar una
imagen digital y la idea básica del proceso de reducción de datos no es otra que la de
eliminar la redundancia en la información.
Compresión sin pérdida. Abrevia el código binario sin desechar información, por lo que,
cuando se "descomprime" la imagen, ésta es idéntica bit por bit a la imagen original.
Cuantificación. Esta dado por la imposibilidad de tener un rango infinito de valores de
medida para la intensidad de brillo de los píxeles.
Dimensiones de píxel. Son las medidas horizontales y verticales de una imagen, expresadas
en píxeles. Las dimensiones de píxel se pueden determinar multiplicando tanto el ancho
como la altura por el dpi.
Entropía. Es el valor que indica la mínima cantidad de bits necesarios para almacenar un
píxel de la imagen sin perder información.
Formatos de archivo. Consisten tanto en los bits que comprende la imagen como en la
información del encabezamiento acerca de cómo leer e interpretar el archivo. Los formatos
de archivo varían en términos de resolución, profundidad de bits, capacidades de color, y
soporte para compresión y metadatos.
Imagen digital. Está formada por un conjunto definido de puntos llamados píxeles que
forman una matriz con filas y columnas. Cuanto mayor sea el número de filas y columnas,
mayor será el detalle de la imagen digital y mayor será su tamaño de archivo.
Imagen en tono continúo. Este tipo de imagen puede tener muchos colores similares (o
escala de grises). Es normalmente una imagen natural y es obtenida por tomar una
fotografía con una cámara digital, o escaneando una fotografía o una pintura.
Imagen escala de grises. Las imágenes representadas de este tipo están compuestas de
sombras de grises, que van desde el negro más profundo variando gradualmente en
intensidad de grises hasta llegar al blanco.
Imagen monocromática. Es aquella que contiene píxeles en blanco o negro –no grises o de
color.
Muestreo. Tiene el efecto de reducir la resolución espacial de una imagen.
Píxel. (Del inglés picture element, es decir, "elemento de la imagen") es la menor unidad en
la que se descompone una imagen digital, ya sea una fotografía, un fotograma de vídeo o
un gráfico
Profundidad de bits. Es determinada por la cantidad de bits utilizados para definir cada
píxel. Cuanto mayor sea la profundidad de bits, tanto mayor será la cantidad de tonos que
puedan ser representados.
Profundidad de color. Es la cantidad de colores diferentes que puede tener un píxel. Se
refiere a la cantidad de bits de información necesarios para representar un solo píxel en una
imagen digital.
Rango dinámico. Es el rango de diferencia tonal entre la parte más clara y la más oscura de
una imagen.
Redundancia. Hace referencia al almacenamiento de los mismos datos varias veces en
diferentes lugares.
Resolución. Es la capacidad de distinguir los detalles espaciales finos. Por lo general, la
frecuencia espacial a la cual se realiza la muestra de una imagen digital es un buen
indicador de la resolución.
Tamaño de archivo. Es la cantidad de información que contiene un archivo, medida en bits,
Bytes o alguno de sus múltiplos. El tamaño de archivo es proporcional a las dimensiones en
píxeles de la imagen.
BIBLIOGRAFÍA
Tratamiento Digital de Voz e Imagen y aplicación a la multimedia
Marcos Faúndez Zanuy
Editorial Alfaomega
Data Compression The Complete Reference
Fourth Edition
David Salomon
Editorial Springer
Digital Image Processing
5th revised and extended edition
Bernd Jâhne
Editorial Springer
JPEG2000 Standard for Image Compression
Tinku Acharya / Ping-Sing Tsai
Edit. WILEY
Direcciones electrónicas
http://coco.ccu.uniovi.es/immed/compresion/descripcion/spiht/discreta/discreta.htm
http://www.sig.upv.es/asignaturas/ig2/Compres.pdf