Perfil densidade

8. 8.1 - Introdução

PERFIL DE DENSIDADE

O termo "Density Log" foi traduzido inicialmente como Perfil de Densidade. Em inglês, "density" (g/cm3 ou kg/m3) equivale à massa específica em português, enquanto que “specific gravity" seria a densidade. Usaremos o termo densidade pela tradição na perfilagem. Este perfil registra continuamente as variações das densidades das camadas com aprofundidade. A exemplo do discutido no Sônico, existe uma relação entre a participação volumétrica de cada elemento constituinte e a densidade total da rocha ("bulk density" = ρB). A medida da densidade é realizada pelo “bombardeio” das camadas por um feixe monoenergético de raios gama. Para que isso seja possível, a ferramenta dispõe de um patim metálico com uma fonte radioativa (Cs137), direcionada, comnível energético da ordem de 0,667 MeV, pressionada contra a parede do poço. A probabilidade de ocorrência de um choque entre os raios gama e a matéria depende das propriedades nucleares do material envolvido e da energia do fóton. Esta probabilidade é denominada de seção eficaz (cross section) e tem por unidade o Barn = 10-24 cm. Quanto maior a seção eficaz maior a probabilidade de uma interaçãose realizar. Assim, a seção eficaz pode ser considerada como sendo um diâmetro aparente de um núcleo a ser atingido. Quando os raios gama atravessam um meio qualquer, eles interagem com os elétrons orbitais de seus constituintes de três modos distintos: (a) podem ser absorvido e um par elétron-pósitron é produzido em contrapartida - é o efeito de Produção de Par, e requer uma radiação gama de altonível energético; (b) podem ser absorvidos por um elétron, deslocando-o de sua órbita normal - é o efeito Fotoelétrico. Ocorre primariamente com raios gama de energia menor que 0,5 MeV e, (c) Os raios gama podem ser defletidos pelos elétrons, ao quais cede parte da energia cinética. Este processo é denominado de Efeito Compton e é a interação preferencial entre os raios gama e as rochas, pelofato de se usar a fonte de Cs137 dentro de um nível energético compatível.

Ii

µ

If

Figura 8.1 – Interação Raios Gama com a matéria. De acordo com a energia inicial (Ii), podem ocorrer as seguintes interações: • Produção de Par • Espalhamento Compton • Efeito Fotoelétrico

x
Tais interações são expressas por:
I =I .e f i − µ . x . ρe

(8.1)

onde, ∆I = mudança na intensidade dofeixe radioativo; Ii = fluxo inicial dos fótons; If = fluxo final; µ = coeficiente de absorção de massa do material alvo; x = espessura e ρe = densidade eletrônica do material (número de elétrons /cm3).

GGN-2004-FDC-1

8.2 - Princípio do Perfil de Densidade Um feixe monoenergético de raios gama, de intensidade fixa, ao sair da fonte, chocase sucessivamente com os elétrons da formação, de acordocom o efeito Compton. A proporção que os raios gama vão se dispersando, ou sendo absorvidos, a intensidade do feixe inicial diminui. Esta diminuição de intensidade, que é função da mudança na densidade eletrônica do meio, é então medida pelo detector. Assim, quanto mais densa for a rocha menor a intensidade da radiação no detector, e vice-versa. Como o efeito Compton é diretamente proporcional aonúmero de elétrons por unidade de volume de material (portanto densidade eletrônica) e como o número de elétrons por unidade de volume é proporcional à densidade (massa/volume) das formações, deduz-se que este perfil responde diretamente à densidade da formação e inversamente à sua porosidade. Para que a relação densidade x porosidade seja realidade, algumas providências operacionais devem sertomadas. A fonte radioativa deve ter energia suficientemente alta para favorecer o efeito Compton e energia suficientemente baixa para reduzir o efeito de produção de par. Além disto, o detector deve ser blindado para evitar o efeito fotoelétrico. O resultado final é uma função inversa da densidade eletrônica média do material existente dentro do volume investigado, no espaço fonte-detector. 8.3 -...