Применение методов ЯМР к исследованию геометрических характеристик порового пространства гранулярных силикатов и свойств поровых флюидов

• Автор: Перепухов, Александр Максимович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Долгопрудный
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Методы анализа пористых сред с помощью ЯМР

1.1. Пористые среды

1.2. Ядерный магнитный резонанс

1.3. Обзор методов анализа пористых сред с помощью ЯМР

1.4. ЯМР релаксация

1.5. Механизмы ЯМР релаксации

1.6. ЯМР релаксация в пористых средах

1.7. ЯМР каротаж

1.8. Обзор экспериментальных данных по релаксации в пористых

средах
1.9. Задачи исследования
Глава 2. Материалы и методы
2.1. Модельные и натуральные пористые среды
2.2. Поровые флюиды
2.3. ЯМР релаксометрия
2.4. ЯМР высокого разрешения
2.5. Электронный парамагнитный резонанс
2.6. Растровая электронная микроскопия и электронно-зондовый микроанализ
2.7. Адсорбционный метод определения площади поверхности пор
2.8. Измерение смачиваемости жидкостей на поверхности стекла
методом анализа видеоизображения капли
Глава 3. Алгоритм обратного преобразования Лапласа для
обработки сложных релаксационных зависимостей
3.1. Многоэкспоненциальные кинетические зависимости
3.2. Алгоритм обратного преобразования Лапласа

3.3. Применение обратного преобразования Лапласа к модельным функциям
3.4. Обработка экспериментальных данных
3.5. Резюме
Глава 4. Релаксация намагниченности ядер воды и
углеводородов в среде гранулярных силикатов
4.1. Кинетика релаксации ядерной намагниченности в свободном
флюиде
4.2. Релаксация протонной намагниченности в поровом флюиде
4.3. Влияние самодиффузии молекул флюида на скорость поперечной релаксации протонной намагниченности
4.4. Коэффициенты продольной и поперечной релаксации намагниченности 'Н воды и углеводородов
4.5. Распределение пор по размерам в натуральных силикатах
4.6. Верификация данных ЯМР адсорбционным методом
4.7. Резюме
Глава 5. Механизм поверхностной релаксации протонной намагниченности воды и углеводородов в среде силикатов
5.1. Свойства поверхности стеклянных шаров
5.2. Парамагнитные свойства гранулярных силикатов
5.3. Радикальное окисление гидрохинонов в среде гранулярных силикатов
5.4. Модель поверхностной поперечной релаксации намагниченности порового флюида
5.5. Продольная поверхностная релаксация намагниченности порового флюида
5.6. Влияние смачиваемости на скорость продольной релаксации
5.7. Резюме

Глава 6. Анализ состава порового флюида в силикатной среде
6.1. Применение метода ЯМР высокого разрешения для анализа состава порового флюида
6.2. Использование данных ЯМР релаксации для определения состава порового флюида
6.3. Сравнение спектров времён Т и Т2 воды и декана в среде песка
6.4. Влияние резонансной частоты на релаксацию порового флюида
6.5. Резюме
Основные выводы
Список опубликованных работ по теме диссертации
Благодарности
Список литературы

Рис. 1.7. Поры заполненные водой и углеводородом, а - поверхность поры смочена водой, б - поверхность поры смочена углеводородом.
В случае если пора смочена водой, углеводороды не контактируют с поверхностью поры, и скорость продольной релаксации углеводородов определяется только скоростью релаксации углеводорода в объёме (1.5). Скорость поперечной релаксации углеводородов определяется суммой вкладов объёмной релаксации и релаксации обусловленной неоднородностью магнитного поля. Таким образом, для углеводородов находящихся внутри поры смоченной водой характерно соотношение Т/Т2»1. Для воды поверхностный вклад в скорости релаксации остаётся неизменным, поэтому для воды характерно соотношение Т/Т2~1. На основании соотношения времён продольной и поперечной релаксации определяют состав порового флюида.
Несмотря на активное практическое применение методов ЯМР каротажа [45-50], используемая в данном методе модель интерпретации релаксационных данных далека от совершенства. Прежде всего, в ней не обсуждается физический механизм, обуславливающий ускорение релаксации в приповерхностном слое. Корректный выбор модельных калибровочных сред требует детального исследования механизмов поверхностной релаксации, поскольку приводимые в литературе значения р сильно разнятся даже для сходных по химическому составу сред. Так для воды в мелких (1-10 нм) порах кварцевого стекла приводится значение рг = 4,6 ■ 10_7см/с