氢核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质原理

低场核磁共振（NMR）岩心分析技术在现场测井和录井中得到了广阔应用，它主要反映岩石内部的含氢流体（包括油、气、水）的分布状况，并且可以结合其他手段间接反映岩石孔隙结构的相关信息，它具有快速检测、无损岩心、无污染、可重复检测等特点。饱水岩石的弛豫时间（T2）分布存在着一种“扩散耦合”效应——岩石孔隙尺度变化大时，不同尺寸孔隙中的含氢流体往会相互扩散而使岩石的T2分布趋于“平均化”，这使得 T2分布难以显示这种复杂的孔径分布。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于非常规岩芯的油水气等在地层条件下的驱替检测分析。氢核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质原理

气体、轻质油、水和一些中等粘度的油表现出明显的扩散诱导当它们处于梯度磁场和长回波间隔的CPMG序列时，会发生弛豫。对于这些流体，与扩散机制相关的弛豫时间常数的Tdison成为检测它们的重要工具。当静磁场中存在***的梯度时，分子扩散会引起附加减相，因此增加了弛豫速率(1/T2)。这种失相是由分子移动到磁场强度不同的区域，因此其中岁差率不同。扩散弛豫对弛豫时间T1没有影响率(1/T)。与自由弛豫一样，物理性质如粘度和分子组成控制着扩散系数。同样，环境条件、温度和压力都会影响扩散。由式3.12~3.14可知，气、油、水的扩散系数随温度的升高而增大(粘度n随温度的升高而减小)。气体的扩散系数随压力的增加而减小，因为气体密度随压力的增加而增加。油的扩散系数差别很大，因为不同的油表现出***的分子组成，这导致了***的粘度范围。一站式核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质仪器功能核磁共振磁场的温度稳定性限制了磁体的使用环境。永磁体的磁场强度主要受限于磁体材料。

测井作为评价已钻探地层的经济方法，在测定孔隙度和流体饱和度方面已经取得了进步，但仍不能提供系统的渗透率估算。这就是为什么核磁共振技术在20世纪60年代引起石油工业的兴趣，当时研究人员发表的研究结果显示，核磁共振技术具有良好的渗透率相关性。然而，渗透率并不是这种新型脉冲回波核磁共振测井提供的***岩石物理效益。许多其他岩石物理参数——与矿物无关的总孔隙度;**于其他测井曲线的水、气、油饱和度;油的粘度——都是可以达到的。其他几个参数似乎也触手可及，从而确保这种新的均匀梯度核磁共振测井测量将被证明是迄今为止测井行业设计的**丰富的地层岩石物理单一来源。

规格化FID法（Normalization method）用于冻土未冻水含量的测量 传统利用FID信号的FIRST数据点进行冻土中未冻水含量的测量的方法，由于FID的First数据点的信号强度包含冻土中冰的信号，所以测得的未冻水含量远高于实际的未冻水含量。为了降低该影响，可使用规格化FID法（Normalization method）测量冻土中的未冻水含量。 规格化FID法的前提条件为：1. FID的信号强度与冻土中的未冻水含量成正比；2. 任何低于冰点的温度下的FID信号强度与任意一高于冰点的参考温度的FID信号强度的比值（FID信号强度的差值与温度的差值的比）恒定不变。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于研究非常规岩芯中液体驱替对岩芯的影响检测分析。

粘土结合水、毛细管结合水和可动水具有不同的孔隙大小和位置。烃类流体在孔隙空间中的位置与盐水不同，通常占据较大的孔隙。它们在粘度和扩散系数上也与卤水不同。核磁共振测井利用这些差异来表征孔隙空间中的流体。图1.13定性地表示了岩石孔隙中不同流体的核磁共振性质。一般来说，结合流体的T1和T2时间都很短，扩散速度也很慢(小D)，这是由于分子在小孔隙中的运动受到限制。游离水通常具有中等的T1、T2和D值。碳氢化合物，如天然气、轻质油、中粘度油和重油，也有非常不同的核磁共振特征。天然气表现出很长的T1时间，但很短的T2时间和单指数型弛豫衰减。油的核磁共振特性变化很大，很大程度上取决于油的粘度。较轻的油具有高度的扩散，具有较长的T1和T2时间，并且通常表现为单指数衰减。随着黏度的增加和碳氢化合物混合物变得更加复杂，扩散减少，就像T1和T2时间一样，弛豫伴随着越来越复杂的多指数衰减。基于孔隙流体信号的独特核磁共振特征，已经开发出应用程序来识别并在某些情况下量化存在的碳氢化合物类型。小型核磁共振仪器能够从频率维度、空间维度和时间维度信息表征物体特性。TD-NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质的应用

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.规格化FID法的方法为：1. 所有测得的低于冰点的温度下的FID信号以任一高于冰点的温度的FID信号进行规格化；2. 在规格化后的FID曲线上确定，所有规格化后的FID曲线水平平行的点（即从该时间后，规格化话后的FID曲线水平平行）。则该时间点对于的FID信号的强度用于计算冻土中未冻水含量。 FIDx=(FID10-FID5)Tx/（T10-T5）+(FID5T10-FID10T5)/(T10-T5)----(1) 根据公式（1）确认不同温度Tx下的FIDx的大小：其中FID10、FID5分别为10℃和5℃时的FID信号强度，T10=10℃、T5=5℃。 Wu=FIDX60Wg/FIDX-----（2） 根据公式（2）计算x温度下的冻土中的未冻水含量Wu，其中FIDx由公式（1）确认，FIDx60为x温度下的FID信号在60us时的信号强度（60us时规格化后的FID曲线水平平行，对于不同样品该时间点不同），Wg为样品中的重力水含量。氢核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质原理