Поверхностный ядерный магнитный резонанс - Surface nuclear magnetic resonance

Поверхностный ядерный магнитный резонанс (SNMR), также известный как магнитно-резонансное зондирование (MRS), это геофизический метод, специально разработанный для гидрогеология. В его основе лежит принцип ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и измерения могут использоваться для косвенной оценки содержания воды в насыщенных и ненасыщенных зонах в недрах земли.[1] SNMR используется для оценки свойств водоносного горизонта, включая количество воды, содержащейся в водоносный горизонт, пористость, и гидравлическая проводимость.

История

Методика MRS была первоначально разработана в 1960-х гг. Рассел Х. Вариан, один из изобретателей протонный магнитометр.[2] SNMR - продукт совместных усилий многих ученых и инженеров, которые начали разработку этого метода в СССР под руководством А.Г.Семенова и продолжил эту работу по всему миру.[3] Группа Семенова использовала ядерный магнитный резонанс (ЯМР) для неинвазивного обнаружения протон-содержащих жидкостей (углеводородов или воды) в недрах. Институт химической кинетики и горения (ИХК) Сибирского отделения Российская Академия Наук изготовил первую версию прибора для измерения сигналов магнитного резонанса от подземных вод («гидроскоп») в 1981 году.

Принципы

Основной принцип работы магнитно-резонансного зондирования, ранее известного как поверхностный протонный магнитный резонанс (ПМР), аналогичен принципу работы прибора. протонный магнитометр. Оба они предполагают записи сигнала магнитного резонанса от жидкости, содержащей протоны (например, воды или углеводородов). Однако в протонном магнитометре специальный образец жидкости помещается в приемную катушку, и интерес представляет только частота сигнала. В MRS проволочная петля диаметром 100 м используется в качестве передающей / приемной антенны для зондирования воды в недрах. Таким образом, основным преимуществом метода MRS по сравнению с другими геофизическими методами является то, что измерение сигнала PMR от молекул воды на поверхности гарантирует, что этот метод реагирует только на подземную воду.

Типичное обследование MRS проводится в три этапа. Сначала измеряется окружающий электромагнитный (ЭМ) шум. Затем импульс электрического тока передается по кабелю по поверхности земли, прикладывая внешнее ЭМ поле к поверхности земли. Наконец, внешнее ЭМ поле прекращается и измеряется сигнал магнитного резонанса.[4]

Три параметра измеряемого сигнала MRS:

  • Амплитуда (E0), которая зависит от количества протонов и, следовательно, от количества воды.
  • Время затухания (T * 2), которое обычно коррелирует со средним размером пор в водонасыщенных породах. Это важно для характеристики водоносного горизонта.
  • Фаза (j0), которая измеряется в полевых условиях и используется для качественной оценки электропроводности горных пород.[4]

Как и многие другие геофизические методы, MRS зависит от местоположения. Результаты моделирования показывают, что производительность MRS зависит от величины естественного геомагнитного поля, электропроводности горных пород, электромагнитного шума и других факторов.

использование

SNMR может использоваться как при разведке нефти, так и при разведке воды, но, поскольку нефть, как правило, находится глубоко внутри, чаще всего используется при разведке воды. SNMR с разрешением по глубине 200 метров - лучший способ моделирования водоносные горизонты.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Легченко, Анатолий (2013). Магнитно-резонансная томография подземных вод. Джон Вили и сыновья. ISBN  9781118649459.
  2. ^ Грант США US3019383A, Вариан Рассел Харрисон, "Метод и аппаратура для разведки грунтовых жидкостей", опубликовано 30 января 1962 г. 
  3. ^ Семенов А.Г. (1987) ЯМР-гидроскоп для разведки воды. Труды семинара по геотомографии, Индийский геофизический союз, Хайдарабад, стр. 66–67.
  4. ^ а б «Магнитно-резонансное зондирование (MRS)». Информация о подземных водах USGS: Отделение гидрогеофизики. Геологическая служба США. Получено 15 мая 2018.