ТЕМА: МЕТОДЫ ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА (ЯМР)


The Presentation inside:

Slide 0

ТЕМА: МЕТОДЫ ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА (ЯМР) Лекционный курс «Физические основы измерений и эталоны» Раздел ИССЛЕДОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕЗОНАНСНЫХ ЯВЛЕНИЙ


Slide 1

Дополнительная литература на сайте


Slide 2

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА АТОМНЫХ ЯДЕР Величина магнитного момента ядра ? определяется значением спинового квантового числа («спина») J У ядер с четным массовым числом А и с четным зарядовым числом Z J = 0 и магнитные свойства не проявляются Ядра с четным массовым числом А но с нечетным зарядовым числом Z обладают целочисленным спином J = 1, 2, 3, ….


Slide 3

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА АТОМНЫХ ЯДЕР У ядер с нечетным массовым числом А J = 1/2 Нефтегазовые среды исследуют, используя магнитные свойства ядер 1Н и 13С 99 % ядер углерода в природе составляют ядра 12С со спином J = 0


Slide 4

УПРОЩЕННАЯ МОДЕЛЬ ЯМР Энергия взаимодействия атомных ядер с магнитным полем B0 определяется вектором магнитного момента ? ? Вектора магнитных моментов прецессируют вокруг линий поля


Slide 5

УПРОЩЕННАЯ МОДЕЛЬ ЯМР Для ядер 1Н и 13С со спином 1/2 возможны два значения (уровня) энергии : Энергия минимальна, когда вектора ? и В0 примерно параллельны и максимальна, когда вектора ? и В0 примерно антипараллельны В0


Slide 6

УПРОЩЕННАЯ МОДЕЛЬ ЯМР Разность энергий двух уровней : ?E = h ? B0 ? - гиромагнитное отношение (для водорода ? = 42.58 MГц / Тл )


Slide 7

УПРОЩЕННАЯ МОДЕЛЬ ЯМР Изменения ориентации ядер (переходы между уровнями энергии) возможны в результате поглощения квантов высокочастотного (В.Ч.) электромагнитного поля h? Резонансное усиление поглощения В.Ч. поля происходит при совпадении энергии квантов с разностью уровней магнитной энергии h?рез = h ? B0


Slide 8

Bo B 1 Катушка В.Ч. поля В1 Катушка (электромагнит) постоянного поля В0. e- e- Устройство ЯМР - приборов Образец


Slide 9

ЯМР-спектрометр BS TESLA Общий вид Электромагнит с образцом


Slide 10

ЯМР спектрометр-релаксометр Сверхпроводящий магнит В0=94000 Гаусс Блок управления ЭВМ В.Ч. поле до 400 МГц


Slide 11

ЯМР - СПЕКТРОСКОПИЯ У ядер, входящих в молекулу вещества (жидкости) уровни магнитной энергии (значения резонансных частот ?рез ) изменяются за счет взаимодействия с ядрами других атомов (химический сдвиг) Частота В.Ч. поля Поглощенная энергия В.Ч. поля Спектр ЯМР 1Н в молекуле СН2СН3


Slide 12

ЯМР - РЕЛАКСОМЕТРИЯ Частота В.Ч. поля постоянна и равна резонансной частоте ядер 1Н или ядер 13С Создают короткие импульсы В.Ч. поля, переводящие систему ядер в возбужденное состояние После окончания В.Ч. импульса происходит переход ядер в основное состояние ( РЕЛАКСАЦИЯ) С течением времени число ядер в возбужденном состоянии убывает по закону : N=N0e-t/T T - время релаксации


Slide 13

ЯМР - РЕЛАКСОМЕТРИЯ Намагниченность образца M?? в направлении, параллельном линиям поля В0 возрастает по закону : M?? = М0 [1 - exp( -t/T1)] Намагниченность образца M? в направлении, перпендикулярном линиям поля В0 (параллельном линиям В.Ч. поля В1) убывает по закону : M?= М0 exp( -t/T2)] ПРИ РЕЛАКСАЦИИ :


Slide 14

ЯМР - РЕЛАКСОМЕТРИЯ Т1 - время продольной (спин-решеточной) релаксации Т2 - время поперечной (спин-спиновой) релаксации


Slide 15

ЯМР релаксометрия смеси пластовых флюидов НЕФТЬ РАССОЛ НЕФТЬ + РАССОЛ Время релаксации Т2 ( мс )


Slide 16

ЯМР релаксометрия флюидов в порах коллектора Исследуются керны, насыщаемые нефтями и пластовыми водами (рассолами)


Slide 17

ЯМР релаксометрия флюидов в порах коллектора ЯМР релаксометрия флюидов в порах коллектора Связанная вода Свободная вода


Slide 18

СМАЧИВАНИЕ ВОДОЙ СМАЧИВАНИЕ НЕФТЬЮ ВОДА НЕФТЬ ПОРОДА ЯМР релаксометрия дает сведения о характере смачивания коллекторов


Slide 19

Функции распределения времен поперечной ЯМР – релаксации на различных участках модели водосодержащего нефтяного пласта ЯМР релаксометрия дает сведения о формировании В/Н эмульсий внутри пористых коллекторов


Slide 20

ЯМР релаксометрия позволяет получать томографические изображения Т1 релаксация Т2 релаксация


Slide 21

ЯМР - изображение распределения флюидов в поровом пространстве коллекторов


Slide 22

Прибор ЯМР - каротажа фирмы Schlumberger Материал - с сайта http://www.slb.com/seed/ru/watch/nmr/tool.htm


Slide 23

Результаты ЯМР - каротажа фирмы Schlumberger глубина скважины - в футах (6410 футов ? 2 км) Материал - с сайта http://www.slb.com/seed/ru/watch/nmr/log.htm


Slide 24

КОНЕЦ ЛЕКЦИИ


×

HTML:





Ссылка: