Great grandfather basic log analysis Episode 4 มาดูกัน มีอะไรต่อ

• Facebook
• Twitter
• Line

Great grandfather basic log analysis Episode 4 มาดูกัน มีอะไรต่อ – สวัสดีครับ ได้เวลาอันเหมาะสนในการกลับมาต่อเรื่อง Log analysis หลังจากที่หายไปนานครับ จากที่ค้างใว้ในตอนก่อนเรื่องปัญหาของ Shaly sand ที่ทำให้ log ที่ได้มีค่าเพื้ยนไปทำให้เราต้องมีการ Correction ให้ Sw ที่คำนวณได้นั้นถูกต้อง

The only easy day was yesterday

Great grandfather basic log analysis Episode 4

ทางบริษัท Service จึงได้คิด Tool มาชนิดหนึ่งชื่อว่า Nuclear Magnetic Resonance logging โดนใช้หลักฟิสิกส์ในการวัดค่า T1 และ T2 ครับ

Physics of Nuclear Magnetic Resonance

ในนิวเครียสของทุกอะตอมนั้นจะมีโมเมนแม่เหล็กภายใน (intrinsic magnetic moment) ซึ่งเกิดจากการหมุนตัวของนิวเครียสในอะตอมทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก ปกติถ้าไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอกมากระทำอะตอมนั้นจะมีการเรียงตัวแบบสุ่ม

เมื่อมีสนามแม่เหล็กภายนอกมากระทำ (B0 เลขศูนย์ครับ) อะตอมจะทำการเรียงตัวและหมุนควงตามแกนสนามแม่เหล็กโดยปรากฎการณ์นี้เรียกว่า Larmor Precession (https://en.wikipedia.org/wiki/Larmor_precession) ซึ่งความเร็วในการควงนั้นจะขึ้นกับสนามแม่เหล็ก (B0) และ Gyromagnetic ratio γ (https://en.wikipedia.org/wiki/Gyromagnetic_ratio)

โดยยิ่งค่า γ เยอะอะตอมธาตุนั้นก็จะควงเข้าแกนสนามแม่เหล็กได้เร็วกว่าธาตุที่มี γ น้อย ธาตุที่มี γ เยอะสุดคือ Hydrogen ซึ่งเหมาะกับการหา Hydrocarbon เพราะมี Hydrogen เป็นส่วนประกอบอยู่มาก ค่าที่สำคัญในที่เอาไปใช้ในการวิเคาระห์คือ Spin-Lattice relaxation (T1) และ Spin-Spin relaxation (T2) (https://en.wikipedia.org/wiki/Spin%E2%80%93lattice_relaxation, https://en.wikipedia.org/wiki/Spin%E2%80%93spin_relaxation)

ค่า T1 นั้นคือค่าขอช่วงเวลาที่อะตอมนั้นใช้ในการเข้าสู่สมดุลของระบบ เปรียบเป็นระบบที่ไม่มีสนามแม่เหล็กกระทำจะมีการะเรียงตัวขออะตอมแบบสุ่ม เมื่อเราใส่สนามแม่เหล็ก B0 เข้าไปอะตอมในระบบก็จะเรียงตัวและควงตาม Lamor precession ถ้าเขียนเป็นกราฟจะได้

เมื่อระบบอะตอมในระบบทำการเรียบตัวได้เกือบสมบูรณ์แล้วเราจะใส่สนามแม่เหล็กในแกนนอนให้กับระบบ B1 (ช่วงเวลานี้ยังมี B0 ทำกับระบบตลอดเวลา โดน B1 นั้นตั้งฉากกับ B0) อะตอมในระบบก็จะถูกสนามแม่เหล็ก  B1 ผลักลงมาแต่เนื่องจากยังมีสนามแม่เหล็ก B0 อยู่ อะตอมก็จะหมุนรอบแกนแต่เนื่องจากอะตอมแต่ละตัวอยู่ในตำแหน่งต่างกันทำให้ความเร็วในการหมุนไม่เท่ากัน (H ในน้ำกับ H ในน้ำมันหมุนต่างกัน)

จากนั้นเมื่อเวลาผ่านไป τ เราจะทำการใส่ B1 อีกครั้งซึ่งจะทำให้อะตอมเปลี่ยนทิศของการหมุนทำให้อะตอมมาซ้อนกันอีกครั้งซึ่งจะเกิด Echo ขึ้น

แต่เนื่องจากอะตอมบางตัวไม่สามารถมาซ้อนกันได้พอดีเนื่องจากความเร็วในการหมุนนั้นไม่เท่ากันทำให้ค่าของ Echo (https://en.wikipedia.org/wiki/Spin_echo) ที่ได้นั้นลดลงเรื่อยตามเวลา จากนั้นเราจะใส่ B1 ทุก 2τ เพื่อวัดค่า Echo การที่ใส่ B1 นี้เรียกว่า Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG) sequence ระยะเวลาในการที่ Echo ลดลงนั้นคือ T2

เมื่อค่า Echo ลดต่ำจนถึงจุดหนึ่งเราก็จะเปลี่ยนให้ระบบเรียงตัวเข้า Lamor precession ใหม่และทำซ้ำเผื่อวัดค่า

NMR Log

ใน NMR Log นั้นเราจะไม่สามารถทำ quick look interpretation ได้เนื่องจากค่า T1 T2 ไม่สามารถตีความอะไรได้เลย

ซึ่งต้องเอาค่า T1 T2 มาผ่านการคำนวณด้วยคอมพิวเตอร์ก่อนถึงจะได้ค่าสุดท้ายที่ต้องการซึ่งใช้เวลานานพอควรแต่ผลลัพธ์ที่ได้ก็คุ้มค่าเพราะเราสามารถหา Sw, Effective porosity, Movable Hydrocarbon, Bound water, Etc

ตอนนี้อาจจะยากซักหน่อยครับเพราะฟิสิกส์ตัวนี้กว่าจะเรียนก็ระดับปริญญาโทกัน เอาเป็นว่าเป็นการย่อให้เห็นภาพคร่าวๆในการสำรวจครับ

โดย … Seamonkey (https://www.facebook.com/LHAcaster/)

Reference

https://www.slb.com/~/media/Files/resources/oilfield_review/ors97/sum97/borehole.pdf

http://petrowiki.org/Nuclear_magnetic_resonance_(NMR)_logging

http://petrowiki.org/PEH%3ANuclear_Magnetic_Resonance_Applications_in_Petrophysics_and_Formation_Evaluation

https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_magnetic_resonance

https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_magnetic_resonance_in_porous_media

Well logging, also known as borehole logging is the practice of making a detailed record (a well log) of the geologic formations penetrated by a borehole. The log may be based either on visual inspection of samples brought to the surface (geological logs) or on physical measurements made by instruments lowered into the hole (geophysical logs). Some types of geophysical well logs can be done during any phase of a well’s history: drilling, completing, producing, or abandoning. Well logging is performed in boreholes drilled for the oil and gas, groundwater, mineral and geothermal exploration, as well as part of environmental and geotechnical studies.

• Facebook
• Twitter
• Line