Введение
ГЛАВА1. Особенности самодиффузии в пористых средах 11
1.1. Понятие о самодиффузии. Ограниченная самодиффузия 11
1.2. ЯМР с ИГМП как метод исследования самодиффузии 14
1.3. Временные режимы зависимости среднего коэффициента самодиффузии в пористых средах 15
1.4. Влияние внутренних градиентов магнитного поля в пористой среде на измерения самодиффузии методом ЯМР с ИГМП 18
1.5. Исследование структуры пористого пространства методом ЯМР с ИГМП. Диффузионная дифракция 31
15.1 Исследование структуры пористого пространства в режиме фильтрации. Потоковые биения 36
15.2. "Застойные" зоны 39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 42
ГЛАВА 2. Методы и объекты исследований 43
2.1 Метод ЯМР спектоскопии 43
2.1.1. Классическое описание явления ЯМР 43
2.1.2. Времена ЯМ релаксации. Феноменологические уравнения Блоха 45
2.1.3. Импульсные последовательности для измерения времен ЯМ релаксации .47
2.1.3.а Последовательность Карра-Парселла-Мейбума-Гилла для измерения времен Тг 47
2.1.3.D Измерение времени Ті методом "инверсия-восстановление" 48
2.1.3.С Многоимпульсная последовательность измерения времени Ті за одно прохождение 49
2.1.4. Влияние трансляционной подвижности молекул на сигнал ЯМР. Пропагатор 49
2.1.5. Импульсные последовательности для измерения коэффициентов самодиффузии молекул 51
2.1.5.а Последовательность Хана 51
2.1.5.b Последовательность стимулированного спинового эха 53
2.1.5.с 13-ти интервальная последовательность 54
2.1.5.d. Последовательность кКПМГ Ошибка! Закладка не определена.
2.2. Общие характеристики используемых ЯМР спектрометров 57
2.2.1. Аппаратура, использованная в экспериментах 57
2.2.1.а Релаксометр 57
2.2.7.Ь Диффузометр (1Н 64 МГц) 59
2.2.1.С Диффузометр (1Н 300 МГц) 60
2.2.2. Точность измерений 60
2.3 Характеристики исследованных систем и приготовление образцов 61
2.3.1 Образцы для проведения экспериментов при наличии в системе
ламинарного потока 61
2.3.2. Образцы природных кернов GR-201 и NAV-221 62
2.3.3. Образцы для исследования внутренних градиентов магнитного поля 63
ГЛАВА 3. Исследование характеристик пористых сред в условиях потока 68
3.1. Форма диффузионных затуханий для модельной пористой среды (сферы) при наличии потока. Определение средних размеров частиц стеклянных сфер .68
3.2. Форма диффузионных затуханий для песчаника при наличии потока. Определение средних размеров частиц песчаника 71
3.3. Оценка относительной доли молекул диффузанта, находящихся в "застойных" зонах 77
3.3.1. Оценка относительной доли "застойных" зон на примере модельной
системы 77
3.3.2. Режим стохастизации потока в модельной системе 82
3.4. К вопросу о молекулярном обмене между молекулами диффузанта, вовлеченными в поток и находящимися в застойных зонах. Оценка линейных размеров застойных зон 87
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 99
ГЛАВА 4. Исследование природных кернов GR-201 и NAV-221 100
4.1. Самодиффузия в керне GR-201 101
4.1.1. Диффузионные затухания в керне GR-201 при полном заполнении водой/гексаном 101
4.1.2. Анализ влияния внутреннего градиента магнитного поля на результаты самодиффузии 103
4.1.3. Анализ временной зависимости среднего КСД и минимального КСД 105
4.1.4. Влияние ориентации слоистой структуры керна GR-201 на измеряемый КСД 108
4.1.5. Оценка размеров ограничений в зависимости от ориентации керна GR-201 с помощью модифицированной последовательностью кКПМГ 112
4.1.6. Оценка относительной доли "застойных" зон в керне GR-201 в режиме фильтрации 115
4.2. Спин-спиновая релаксация жидкостей в кернах GR-201 и NAV-221 117
4.2.1. Тг - ЯМ релаксация воды/гексана в вакуумированных образцах GR-201 и NAV-221 117
4.2.2. Тг - ЯМ релаксация в образцах GR-201 и NAV-221 полностью, насыщенных водой/гексаном 119
4.2.3. Влияние термохимической обработки кернов GR-201 и NAV-221 на результаты измерений времен Тг спада свободной индукции 122
4.2.4. Влияние параллельной и перпендикулярной ориентации слоев кернов GR-201 и NAV-221 на результаты измерений времен Тг 124
Заключение 127
ГЛАВА 5. Возможности получения информации о структуре пористой среды по исследованиям внутреннего градиента магнитного поля 128
5.1. Распределение внутреннего градиента магнитного поля в системе стеклянные сферы - гексан 131
5.2. Зависимость среднего ВГМП от времени диффузии в пористой среде из стеклянных сфер разного диаметра 136
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 139
5.4. Сравнительный анализ зависимости среднего ВГМП от времени диффузии в природной пористой среде (насыпной песчаник и природный керн) с аналогичными зависимостями для пористой среды из частиц сферической и цилиндрической геометрии 143
Заключение 145
Выводы по диссертации 147
Благодарности 150
Список литературы 152
