玻璃珠堆積孔隙模型核磁共振成像與弛豫圖譜測試實驗

實驗說明：

　　實驗準備:兩種不同尺寸規格的玻璃珠，小玻璃珠直徑為um級，大玻璃珠直徑為mm級；自來水；五水硫酸銅。
　　實驗儀器：巖心核磁共振成像分析儀，頻率約22MHz，探頭線圈直徑15mm，實驗溫度控制在31.99-32.00℃；
　　孔隙度、滲透率測定運用核磁共振巖心分析測量軟件；
　　

　　使用核磁共振成像軟件，全用自旋回波序列，完成T2加權像；

分析與結果：

孔隙度測定
　　由于大小兩類玻璃珠形成的孔隙大小不同，飽水后（孔隙*被水充滿）孔隙內水的弛豫時間差別較大，定標時分別用純水做大玻璃珠定標線，用飽水后的小玻璃珠做小玻璃珠的定標線。定標數據如下：

飽和度、滲透率測定
　　在干燥玻璃珠內不斷滴入水，直至飽水。取滴水過程的三個時間點（暫態）做孔隙度測定，飽和度=（暫態孔隙度/飽水孔隙度）＊（暫態總體積/飽水總體積）。滲透率計算按SDR模型，設模型參數a=1。測試結果如下：
　　飽和度計算是在孔隙度的基礎之上的，所以其準確度與孔隙度的準確度密切相關。滲透率隨著水量增加而增加，且在同級別飽和度下，大玻璃珠內滲透率大于小玻璃珠。核磁共振成像小玻璃珠成像
左：飽水時，飽和度=100%；右：飽和度=14.31%　　左圖的圖像上方較亮部分為水溶液，下方偏暗色區域為飽水的小玻璃珠。右圖的圖像中為非飽水樣品。由圖像可知在樣品內部水分分布并不均勻。
大玻璃珠成像
左、右為同一只樣品。得到左側圖像后將樣品攪動后再采集右側圖像，以觀察變化。孔徑分布
　　當孔隙內的液體為水且磁場梯度近似為零時，多孔介質體系中T2只與孔隙結構有關，在已知T2分布的情況下，即可根據設定模型求出孔隙分布情況。
左：大玻璃珠孔隙分布，飽和度分別為1：32.35%；2：71.13%，3：94.08%；4：100%。右：小玻璃珠孔隙分布，飽和度分別為1：19.25%；2：40.57%，3：60.26%；4：100%。圖中橫坐標為T2，縱坐標為信號強度。對于同一幅T2分布圖，各個峰面積比總面積代表對應孔隙所占比例。
　　大、小玻璃珠隨著飽和度的升高，信號強度逐漸增強，各個峰之間的比例關系較為固定，說明孔隙分布受飽和度影響較小。

核磁共振知識科譜：

　　目前，核磁共振已經成為石油勘探的有力工具，它能夠準確的分析巖心孔隙結構，提供孔隙度、孔隙分布、滲透率、束縛流體飽和度、自由流體飽和度等較為全面的孔隙結構相關信息。其次，核磁共振也是目前*能夠準確分析孔隙內流體性質和狀態的有力工具，與常規的中子、密度和聲波測量方法相比，核磁共振方法可以提供以下三種常規方法無法得到的巖層信息：
 　 （1） 關于孔隙中流體數量的信息；
  　（2） 關于流體特性的信息；
  　（3） 關于含流體孔隙尺寸的信息。
　　低場核磁研究的內容主要是物質的弛豫特性，即物質核磁信號的衰減快慢。通常，我們用弛豫時間來表示物質弛豫的快慢，弛豫時間越短，物質核磁信號衰減的越快。   巖心是較為典型的多孔介質，在巖心內往往會發生以下三種弛豫現象：
　　1、體弛豫
　　體弛豫(bulk relaxation)，是指多孔介質孔隙內液體固有的弛豫機制，這與大多數液體體系的弛豫機制相同，其弛豫的快慢由液體的物理屬性（如粘度、物質結構等）決定，其與孔隙本身無關，通常發生在孔隙尺寸在50nm以上的大孔隙或巖心裂縫處。
　　2、表面弛豫
　　表面弛豫(surface relaxation)，是與多孔介質孔隙大小相關的弛豫機制，該弛豫發生在液體與固體的接觸面，其弛豫的快慢由孔隙大小來決定，孔隙越小，弛豫的速度越快，通常發生在尺寸在2nm‐50nm之間的孔隙內部。
　　 3、擴散弛豫
　　擴散弛豫(diffusion relaxation)，是受孔隙內液體本身自擴散影響的弛豫機制，擴散只會影響體系的橫向弛豫時間而不會影響體系的縱向弛豫，因此，只存在橫向擴散弛豫。

源文章鏈接：http://www.niumag.com.cn/?p=637