Самодиффузия в пористых средах при наличии потока диффузанта

• Автор: Архипов, Руслан Викторович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ГЛАВА1. ОСОБЕННОСТИ САМОДИФФУЗИИ В ПОРИСТЫХ СРЕДАХ

1.1. Понятие о самодиффузии. Ограниченная самодиффузия

1.2. ЯМР с ИГМП как метод исследования самодиффузии

1.3. Временные режимы зависимости среднего коэффициента самодиффузии в пористых средах
1.4. Влияние внутренних градиентов магнитного поля в пористой среде на измерения самодиффузии методом ЯМР с ИГМП

1.5. Исследование структуры пористого пространства методом ЯМР с ИГМП.

Диффузионная дифракция

1.5.1. Исследование структуры пористого пространства в режиме фильтрации.

Потоковые биения

1.5.2. “Застойные" зоны

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Метод ЯМР спектоскопии
2.1.1. Классическое описание явления ЯМР
2.1.2. Времена ЯМ релаксации. Феноменологические уравнения Блоха
2.1.3. Импульсные последовательности для измерения времен ЯМ релаксации
2.1.3.а Последовательность Карра-Парселла-Мейбума-Гилла для измерения времен Тг
2.1.3.6 Измерение времени Ti методом "инверсия-восстановление”
2.1.3.с Многоимпульсная последовательность измерения времени Ti за одно прохождение
2.1.4. Влияние трансляционной подвижности молекул на сигнал ЯМР. Пропагатор
2.1.5. Импульсные последовательности для измерения коэффициентов самодиффузии молекул
2.1.5.а Последовательность Хана
2.1.5.Ь Последовательность стимулированного спинового эха
2.1.5.с 13-ти интервальная последовательность
2.1.5.СІ. Последовательность кКПМГ
2.2. Общие характеристики используемых ЯМР спектрометров
2.2.1. Аппаратура, использованная в экспериментах
2.2.1.а Релаксометр
2.2.1.Ь Диффузометр (1Н 64 МГц)
2.2.1.с Диффузометр (1Н 300 МГц)
2.2.2. Точность измерений
2.3 Характеристики исследованных систем и приготовление образцов
2.3.1. Образцы для проведения экспериментов при наличии в системе ламинарного потока
2.3.2. Образцы природных кернов вЯ-201 и Л/А1
2.3.3. Образцы для исследования внутренних градиентов магнитного поля
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОРИСТЫХ СРЕД В УСЛОВИЯХ ПОТОКА
3.1. Форма диффузионных затуханий для модельной пористой среды (сферы) при наличии потока. Определение средних размеров частиц стеклянных сфер
3.2. Форма диффузионных затуханий для песчаника при наличии потока. Определение средних размеров частиц песчаника
3.3. Оценка относительной доли молекул диффузанта, находящихся в “застойных” зонах
3.3.1. Оценка относительной доли “застойных” зон на примере модельной системы
3.3.2. Режим стохастизации потока в модельной системе
3.4. К вопросу о молекулярном обмене между молекулами диффузанта, вовлеченными в поток и находящимися в застойных зонах. Оценка линейных размеров застойных зон
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ КЕРНОВ СИ-201 И ИАУ
4.1. Самодиффузия в керне 013
4.1.1. Диффузионные затухания в керне 03-201 при полном заполнении водой/гексаном
4.1.2. Анализ влияния внутреннего градиента магнитного поля на результаты самодиффузии
4.1.3. Анализ временной зависимости среднего КСД и минимального КСД
4.1.4. Влияние ориентации слоистой структуры керна 013-201 на измеряемый КСД
4.1.5. Оценка размеров ограничений в зависимости от ориентации керна вЯ-201 с помощью модифицированной последовательностью кКПМГ
4.1.6. Оценка относительной доли “застойных” зон в керне 013-201 в режиме фильтрации
4.2. Спин-спиновая релаксация жидкостей в кернах 013-201 и А1А
4.2.1. Т2 - ЯМ релаксация воды/гексана в вакуумированных образцах 013-201 и
4.2.2. Т2 - ЯМ релаксация в образцах 013-201 и А1А/-221 полностью, насыщенных
водой/гексаном
4.2.3. Влияние термохимической обработки кернов 03-201 и А1АУ-221 на
результаты измерений времен Т2 спада свободной индукции
4.2.4. Влияние параллельной и перпендикулярной ориентации слоев кернов 03201 и АAV-221 на результаты измерений времен Т2
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ГЛАВА 5. ВОЗМОЖНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ О СТРУКТУРЕ ПОРИСТОЙ СРЕДЫ ПО ИССЛЕДОВАНИЯМ ВНУТРЕННЕГО ГРАДИЕНТА МАГНИТНОГО ПОЛЯ
5.1. Распределение внутреннего градиента магнитного поля в системе
стеклянные сферы - гексан
5.2. Зависимость среднего ВГМП от времени диффузии в пористой среде из стеклянных сфер разного диаметра
5.3. Зависимость среднего ВГМП от времени диффузии в пористой среде, состоящей из частиц цилиндрической геометрии, и сравнительный анализ с аналогичными зависимостями для пористой среды из частиц сферической геометрии

приводит к уменьшению составляющей намагниченности М± из-за расфазировки спинов. Воздействуя на спиновую систему последовательностью РЧ импульсов 90° -т-180° [62], в момент времени 2 г при условии 2 т«Т2 получают сигнал спинового эха, амплитуда которого будет практически равна амплитуде сигнала индукции А(0) после первого 90° [50, 55, 62]. Однако если резонирующее ядро за время эксперимента I меняет свое положение в пространстве, перемещаясь, таким образом, в
неоднородном магнитном поле с некоторым градиентом g0 = dH0/dr, то вследствие непрерывного изменения частоты прецессии рассматриваемого магнитного ядерного момента, его перемещение г будет характеризоваться относительным изменением фазы прецессии:
которую в рассматриваемом случае нельзя будет восстановить последующим действием 180° импульса. В результате амплитуда сигнала спинового эха A(t) будет меньше по сравнению с А(0) в ¥ раз и будет, таким образом, содержать информацию о пространственном перемещении спина и содержащей его молекулы.
В случае броуновского движения (самодиффузии) молекул в образце, величина 4у определяется функцией пропагатора P{r,t), которая является плотностью условной вероятности того, что за время t резонирующее ядро совершит перемещение г (см., например, [55]):
Для неограниченной самодиффузии молекул в гомогенной среде пропагатор имеет вид функции гауссового распределения [1, 55]:
(2.5)
¥ = Г P(r,t)cos0dr.
(2.6)
(2.7)
где О - коэффициент самодиффузии молекул.
Тогда с учетом (2.5) - (2.7) и соотношения Эйнштейна (1.4)