Registro De Resonancia Magnetica

5.4 Resonancia magnética nuclear (NML)

5.4.1 Antecedentes del registro de resonancia magnética nuclear (NML)

Los principios físicos que rigen al registro magnético nuclear (RMN) o también denominado registro

de resonancia magnética nuclear NML (Nuclear Magnetic Log por sus siglas en inglés), han sido bien

conocidos desde finales de la década de los 40´s, poco después de que dicho fenómeno fuera

descubierto en 1945. Desde entonces, ésta se ha convertido en una herramienta de gran utilidad en

ramas de la ciencias como la física, la química, la biología, así como en importantes aplicaciones

dentro de la medicina para el diagnostico de análisis clínicos que involucren la visualización de los

fluidos en el interior del cuerpo. La resonancia magnética nuclear es un fenómeno cuyo principio de

medición se basa en la detección de la inducción nuclear, como se le llamó originalmente a las

propiedades atómicas de los núcleos de ciertos elementos, al ser inducido sobre ellos un campo

magnético externo B0 .

Su aplicación dentro de la industria petrolera por otro lado, se encuentra dirigida principalmente a

la determinación directa del volumen total de fluidos movibles por unidad de volumen de roca, ya

sea en agujeros descubiertos rellenos de lodo de perforación, o bien, en agujeros vacíos mediante la

detección de los núcleos de hidrógeno contenidos en los fluidos de las formaciones, así como una

medición de la porosidad independiente de la litología. La aplicación de esta tecnología permite

además adquirir datos esenciales en el desarrollo de mejores modelos de yacimientos y tomar

decisiones rápidas en la definición de intervalos a perforar, lo que beneficia además en la evaluación

del espesor productivo neto y por ende las reservas de los yacimientos. También, mediante la

aplicación de ciertas técnicas especiales, es posible realizar la determinación de la saturación de

aceite residual en las formaciones, y en combinación con otros registros, realizar la identificación de

la permeabilidad de la formación.

La principal diferencia del registro de resonancia magnética nuclear, en comparación con las

herramientas de registros nucleares mencionadas con anterioridad, es que estas últimas permiten

determinar la porosidad, y algunas bajo ciertas condiciones, la saturación de agua. Sin embargo, al

igual que con las herramientas eléctricas, ninguna de las 2 proporciona una indicación directa

aceptable de que los fluidos que contienen las formaciones sean movibles si son solo utilizadas

individualmente, mientras que utilizando un NML si se consigue. Además, el NML basa su principio

básico en no requerir de una fuente emisora radiactiva, ni de un detector de partículas ya que ésta

aprovecha ciertas propiedades magneto-mecánicas que se ha descubierto poseen los núcleos de los

átomos de algunos elementos más importantes que constituyen a la corteza terrestre y a las

formaciones sedimentarias tales como el

1

H,

13

C,

19

F,

23

Na,

29

Si y el

31

P, por mencionar algunos.

5.4.1.1 Principios básicos de medición (Spin nuclear, momento magnético, precesión)

La herramienta NML tuvo sus orígenes en 1945 cuando el físico suizo Felix Bloch junto con el físico

estadounidense Edward Mills Purcell, descubrieron el fenómeno de la resonancia magnética nuclear

del núcleo de ciertos elementos químicos. El principio físico del fenómeno se basa en la formación

de una diferencia de energías de ciertos núcleos atómicos, en presencia de un campo

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4

5.4 Resonancia magnética nuclear (NML)

magnético externo B0, generándose con ello, una señal que puede ser eficazmente detectada por

medio de las herramientas que miden la resonancia magnética nuclear de las formaciones.

Algunos núcleos atómicos de los elementos más abundantes y comunes que constituyen a los

fluidos y a las rocas del planeta, particularmente de aquellos elementos cuyos protones y/o

neutrones son disparejos formando el núcleo atómico del Hidrógeno (

1

H), tienen la particularidad

de estar girando continuamente sobre sí mismos en presencia de un campo magnético externo y en

la dirección de éste, movimiento que se encuentra directamente relacionado con una propiedad

nuclear denominada “momento de la cantidad de movimiento” (o spin nuclear). Además, las

propiedades magneto-mecánicas de los núcleos que cuenten con un spin nuclear, son comparables

con las características mecánicas de los objetos que giran sobre su propio eje en el campo terrestre,

de la misma manera en que gira un giroscopio alrededor del campo gravitacional del planeta. A esta

propiedad se le denomina precesión (Figura 5.40).

Figura 5.40.- Representación del fenómeno de precesión que ocurre en los núcleos de los átomos que

cuentan con spin nuclear. En A se ilustra el movimiento de precesión de un núcleo atómico de

hidrógeno en el campo magnético terrestre después de haberse producido en él un desequilibrio

magnético. En B se ilustra el movimiento de precesión en un trompo en el campo de gravedad

(Modificado de Gómez, 1975).

La gran mayoría de los núcleos atómicos de los elementos que constituyen a las rocas y a las

formaciones del planeta producen señales de resonancia magnética muy pequeñas que son

difícilmente detectables por medio de las herramienta NML (particularmente las rocas ígneas y

metamórficas), sin embargo, elementos tales como el Hidrógeno (

1

H), el Carbono (

13

C), el Flúor

(

19

F), el Sodio (

23

Na), el Sílice (

29

Si) y el Fosforo (

31

P) que tienen un número atómico impar de

protones y/o neutrones en su núcleo, permiten que sea posible detectar las resonancia magnética

nuclear en ellos mediante la formación del núcleo del Hidrógeno (

1

H).

231

5

5.4 Resonancia magnética nuclear (NML)

Debido a que el núcleo atómico del Hidrógeno se encuentra eléctricamente cargado con una ligera

carga positiva al tener éste un momento magnético característico (spin), al girar su protón éste se

comporta como un pequeño imán giratorio eléctricamente cargado, cuyo eje magnético

...