基于低场核磁共振技术的致密砂岩气藏防水锁作用机理研究

致密砂岩气藏孔隙度、渗透率较低,微观孔喉尺度细小,在生产及压裂过程中极易产生水锁伤害。为开展致密储层防水锁作用机理研究,将常规岩心自吸实验、防水锁剂抑制水锁伤害实验与低场核磁共振技术(nuclear magnetic resonance,NMR)相结合,从微观角度揭示致密砂岩储层微纳米级孔喉中的防水锁作用机理,为致密砂岩气藏防水锁相关研究提供理论依据。结果表明:加入防水锁添加剂后,流体表面张力下降,接触角增大,自吸速率变慢,渗透率有一定程度恢复;在此基础上,通过核磁共振T 2谱从微观角度评价缓慢自吸阶段液体在不同孔喉尺度范围内的液相水锁滞留现象,其中加入防水锁添加剂后在自吸20 h时在较小孔喉处自吸液相平均占比为38.61%,整体孔喉平均液相占比为35.79%。而在未加入防水锁试剂的样品中在自吸20 h时在较小孔喉处液相占比为67.48%,整体孔喉占比为54.52%;通过防水锁剂抑制水锁伤害实验得出,加入防水锁剂后渗透率恢复程度在15.38%~20.19%,整体液相滞留占比平均下降幅度在10.73%。防水锁剂有效地降低较小孔候处液相滞留占比,降低流体表面张力以及增大岩心疏水性能,揭示了致密砂岩气藏防水锁作用机理,为致密砂岩气藏降低水锁伤害程度、提高返排效率,为实现高效开发提供理论支撑。

粉煤灰对膨胀土未冻水含量的影响——基于低场核磁共振技术检测

为探究冻融循环条件下粉煤灰对膨胀土未冻水含量的影响,利用低场核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)技术对不同粉煤灰掺量(3%、6%、9%、12%和15%)的改性膨胀土进行T2谱测定,分析不同温度下改性膨胀土的孔隙结构变化特征,并得出不同粉煤灰掺量的改性膨胀土未冻水含量的变化规律。试验结果表明:改性膨胀土相较于原状土,微、小孔隙的孔径分布在掺灰比为9%的试样出现降低,其余掺灰比的试样出现增长,掺灰比为6%的试样最显著;中孔隙增幅最显著的是掺灰比为12%的试样,大孔隙增幅最显著的是掺灰比为3%的试样;在冻结过程中,掺灰比为9%的试样未冻水含量在下降阶段变化最快,在融化阶段变化速率最慢;掺入粉煤灰降低了土壤的相变温度,且抑制土体冻结过程中的未冻水含量。

地面核磁共振(NMR)找水仪发射机的研制

地面核磁共振找水方法是目前世界上唯一直接找水的地球物理方法。本文介绍一种基于谐振原理的大功率,高精度地面核磁共振发射机。该发射机采用DDS产生当地拉莫尔频率,通过大功率开关电路产生功率方波,由发射线圈和谐振电容产生谐振,实现大功率发射。本设计具有输出功率大,频率精度高,重量轻等优点,已成功用于地面核磁共振找水仪样机中。

液体核磁共振仪的开放使用和管理

液体核磁共振谱仪是很多单位日常科研工作的必备工具。由于使用频率和用途的增多，大部分高等学校的院级单位已拥有该仪器并对其开放使用，因此开放使用和管理维护方面的研究也变得十分重要。文章总结了液体核磁共振仪的开放使用和管理的经验和体会。

一种用于磁共振波谱仪的主动匀场电源设计

高均匀度磁场是磁共振波谱仪获得高质量谱图以进行化学结构解析和动力学信息获取的重要保证,需要利用高性能匀场电源驱动匀场线圈产生补偿电磁场保证磁场均匀度.高精度、高稳定性匀场电源是提升磁共振波谱仪主动匀场性能、保持匀场效果的关键部件.本文针对磁共振波谱仪多通道主动匀场需求,开发设计了一款高精度、高稳定、多通道主动匀场电源系统.基于负反馈控制,设计带有输出状态监控的匀场电流驱动器(恒流源),搭配MCU控制平台和上位机软件完成软硬件之间控制指令和数据的闭环传输设计,实现数字化恒流输出控制.在R=2.84Ω,L=25.5µH匀场线圈负载下,满量程输出响应时间小于18.9µs,输出纹波峰峰值控制在30 mV,正负电流输出对称性良好,长时间工作最大输出偏差是4.8‰.该电源在采用0.5 T-Halbach构型磁体的磁共振波谱系统中完成匀场实验,驱动一阶匀场线圈完成24.48 ppm(10^(-6))到2.72 ppm的磁场均匀度优化.此工作有助于紧凑型磁共振波谱仪系统集成及主动匀场技术相关应用的开展.

核磁共振(NMR)技术在淀粉研究中的应用

在介绍核磁共振(NMR)的原理基础上,着重综述了NMR在淀粉的颗粒结构、糊化、凝沉、变性淀粉等方面的应用进展。

液体核磁共振仪的维护与管理

该文主要介绍美国varian公司VNS-400型液体核磁共振仪特点,总结该仪器管理和维护过程中的经验与体会。

连续提取和液体磷核磁共振表征太湖梅梁湾沉积物中磷的剖面分布(英文)

应用连续提取法(SMT)和液体磷核磁共振(31P NMR)技术研究了太湖北部梅梁湾沉积物中磷形态和组成的剖面变化。结果表明,铁/铝磷是沉积物中磷的主要形态,约占总磷含量的 44.0–54.6%。总磷、无机磷、有机磷和铁/铝磷含量均随沉积深度增加呈降低趋势,至 18 cm 以下略有增加,而钙磷却在柱样下部随沉积深度增加呈累积趋势。31P NMR 显示,沉积物磷主要由正磷酸盐(72.0-99.2%)和磷酸单酯(0.8-25.9%)构成,磷酸二酯、膦酸盐和焦磷酸盐的相对含量非常低,分别为 1.0%、0.4–1.0%和 0.1%。正磷酸盐含量在沉积物表层 9 cm 内减少了 65%,9 cm 以下波动变化,但总体呈降低趋势。这些特征表明沉积物中磷对梅梁湾上覆水体具有强烈的释放潜力,是太湖富营养化发生的重要因素。

现代核磁共振(NMR)技术在食品科学中的应用

本文简述现代核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance NMR)技术的基本原理和方法,并介绍近年来NMR技术在食品科学中的应用。

核磁共振技术研究咪唑类离子液体的结构

室温离子液体作为一种新型的环境友好型介质,已成为近年来的研究热点之一,特别是目前纤维素在工业上的广泛应用使得离子液体在纤维素溶解方面的研究备受关注.人们已经发现多种离子液体对纤维素有很好的溶解作用[1-2].离子液体的空间结构以及离子液体阴、阳离子之间的相互作用是影响纤维素溶解的重要因素.

液体动态核磁共振波谱学

主要探讨用核磁共振研究化学动力学、弛豫和原子核Ｏｖｅｒｈａｕｓｅｒ效应及其在分子溶液构象和提取动力学参数中的实验和理论方法以及其中存在的问题，包括Ｊ耦合对动态核磁共振研究的影响并给出一些简单应用例子。

薄互层页岩油核磁共振测井响应特征——以准噶尔盆地二叠系风城组为例

为明确核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)测井仪纵向分辨率对薄互层陆相页岩响应特征的影响,以准噶尔盆地二叠系风城组3组薄互层接触面全直径岩心为研究对象,通过设计不同岩心取样方式,模拟核磁共振仪器不同纵向分辨对薄互层的核磁共振测量。研究核磁共振仪器纵向分辨率在不同薄互层厚度情况下横向弛豫时间T2谱的响应特征的差异,明确核磁共振仪器纵向分辨率对T2谱形态、核磁孔隙度、核磁T2特征截止值及几何平均值的影响。结果表明:当薄互层物性差别较大且仪器纵向分辨率较低时,T2谱形态不能准确反映真实储层特征,进行核磁测井资料解释需要考虑分辨率的影响;核磁孔隙度受仪器纵向分辨率影响较小,是薄互层探测区域的线性平均值;T2特征截止值和几何均值会受到较大影响,会造成核磁有效孔隙度、可动流体饱和度和核磁渗透率偏小。研究结果对薄互层型页岩储层核磁共振测井评价具有重要指导意义,为核磁共振测井在页岩薄互层储层性质评价提供了参考依据。

用核磁共振(NMR)技术测定油脚残油率

阐述了运用核磁共振 (NMR)技术测定油脚残油率的理论依据及测试方法 ,并与标准法 (即质量法 )的测试结果进行了对比分析 ,从而得出用核磁共振仪测定的油脚残油率具有科学、快速、准确、经济、实用等特点 ,并能极大地缩短油脚含油率的测定时间的结论 ,以供植物油脂厂参考。

核磁共振(NMR)测试技术进展及应用

介绍了核磁共振(NMR)测试技术进展,着重介绍固体高分辨核磁共振和二维核磁共振技术的进展及它们在高分子材料领域的主要应用举例。

核磁共振(NMR)岩心分析新方法

利用魔角旋转(MAS)核磁共振方法对不规则岩屑样品进行了测试,取得一些新的结果。样品用石油醚洗净,经烘干、抽空后,放人乙醇中饱和。所用仪器为Bruker MSL-400超导核磁共振谱仪,^(13)C的拉莫尔频率为100.63 MHz。实验中发现当MAS旋转频率大于250Hz时,^(13)C的谱线宽度和纯乙醇^(13)C的谱线宽度相同。

一种带外部锁场通道的小型化核磁共振射频探头设计

温度漂移是影响桌面式核磁共振波谱仪测量精度的一个重要因素,在探头中添加锁场线圈实现场频联锁是抑制温度漂移的常用手段.本文基于实验室紧凑型Halbach磁体,设计了一套带有外部锁场功能的双通道探头.针对目标区域,使用COMSOL仿真对比了螺线管线圈、鞍形线圈和亥姆霍兹线圈的磁场均匀性、信噪比和品质因数,发现螺线管线圈具有最佳综合性能.进一步针对螺线管线圈结构,对线圈直径、高度、匝数、匝间距以及漆包线半径进行了仿真优化,得到漆包线半径为0.4 mm、线圈直径和高度为8.2 mm、匝间距为1.6 mm、匝数为5是最优螺线管尺寸.基于仿真结果,制作了探头实物,并配合外围电路进行测试.结果表明,两个线圈通道之间串扰较小,信号检测通道信噪比达到50以上,锁场通道信噪比达到20以上.锁场实验结果表明,添加锁场后整体系统的频率漂移约为0.2 ppm/h(1 ppm=10^(-6)),验证了此探头设计可用于基于紧凑型Halbach磁体的磁共振设备.

电化学与空间层选核磁共振波谱联用原位监测多碳醇氧化

醇类燃料电池具有环境友好、运输便利、反应温度低等优势,被认为是理想的能源替代品之一.含有两个碳原子以上的多碳醇,如正丁醇,在燃料电池应用中具有更高的能量密度和更低的质子膜穿透率等优点.然而,多碳醇的氧化反应通常涉及多种C-C化学键断裂,产生多种具有相似分子结构的产物和中间产物,从而增加了产物分析和反应机理研究的难度.原位电化学核磁共振联用(EC-NMR)技术将核磁共振波谱技术引入到原位电化学实验中,实时检测电化学反应过程中的谱学信息,对于深入理解液体燃料电池阳极反应的催化机理有重要应用.然而,原位电化学反应过程中磁场的时空变化通常会导致核磁共振谱峰展宽和谱图分辨率不足的问题,使其应用受到限制.本文将传统电化学方法与空间层选核磁共振波谱技术进行联用(EC-SPSENMR)以应对该挑战,实现多碳有机分子电催化过程的原位实时分析.该策略可以很好地克服原位电化学反应过程中磁场时空变化引起谱图分辨率不足等问题,在原位测量时能够记录具有清晰J偶合裂分结构的高分辨谱峰,实现对电化学反应进程中不同分子信息的直接识别,便于后续的定性和定量分析.此外,该策略还可直接在标准的商业核磁共振波谱仪器上使用,从中提取分辨率高且谱峰形状未失真的核磁共振信号用于电化学分析,且对电极材料和电极放置位置几乎没有特殊要求,因此可广泛适用于原位电化学研究.本文以正丁醇电氧化为例,探究了该技术应用于多碳醇氧化的原位监测以及相关机理研究的可行性和有效性.结果表明,相较于原位红外实验,EC-SPSENMR实验可直接观测和区分氧化产物中的正丁酸和乙酸.特别是当工作温度为60°C时,商业催化剂Pt/C在高电位下直接氧化正丁醇生成正丁酸的反应更显著,而随着电位降低,正丁醇氧化生成气态产物(主要是CO_(2))的比例升高.此外,在1.2 V电位(相对于SCE)下,相较于催化剂Pt Ru/C,采用商业催化剂Pt/C时正丁醇氧化生成气态产物的比例更高.说明在1.2 V的高电位下,相比于Pt Ru/C,Pt/C可能更倾向于辅助β-C–H键断裂过程.综上所述,相比于传统的EC-NMR实验,本文提出的EC-SPSENMR方案可以有效克服原位电化学反应过程中磁场变化引起的谱图分辨率低的问题,为实时监测电化学过程、研究氧化机理和评估催化特性提供了有效手段.此外,为液体燃料电池研究,尤其是多碳醇燃料电池的阳极电氧化反应研究,提供了一个有应用前景的范例,对进一步扩展核磁共振在电化学的应用提供参考.

低场核磁共振仪器振铃抑制新方法及其电路实现

加快天线残余能量释放以减弱天线振铃信号有利于缩短低场核磁共振仪器的回波间隔(TE),从而提高快弛豫组分的测量分辨率和信噪比(SNR).而天线Q值对能量的发射效率和泄放速度起着相反的作用.为此,我们首先设计了一种新型Q转换电路,在保证发射效率的同时,可以大大缩短能量泄放时间.在此基础上,应用了一种优化的脉冲序列以弥补传统相位交替对脉冲序列(PAPs)不能消除90脉冲振铃的缺陷,通过相位循环的方法进一步提高了信噪比.最后,在2 MHz岩心分析仪上测试了新型Q转换电路,当天线Q值降为发射期间的约1/5时,天线恢复时间由280.0μs降为18.2μs;而且,使用新型Q转换电路和优化的脉冲序列后,TE=60μs时,可以有效获得快弛豫组分的T2信号.

油基钻井液侵入对核磁共振测井响应影响的实验研究

油基钻井液可有效降低施工成本,缩短钻井周期,在大斜度定向井、水平井及各种复杂地层钻探施工中应用广泛。然而,油基钻井液侵入会改变井周地层的岩石物理性质,给储层流体识别、测井精细评价带来极大挑战。为明确油基钻井液侵入对核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)测井响应的影响,选取新疆准噶尔盆地南缘超深井致密砂砾岩储层岩心,围绕岩石物性、钻井液成分、油水比、流体性质、钻井液侵入时间、温度6个方面分别开展油基钻井液成分、油基钻井液驱替和油基钻井液渗吸3组岩石物理实验,并分析实验过程中核磁共振T 2谱变化特征。结果表明:油基钻井液中的基液组分既能在正向压差作用下侵入井周地层,也可通过浮力和毛管力的作用渗吸进入地层。当地层含水/油时,油基钻井液基液侵入会引起微小孔隙T 2谱(<10 ms)横向弛豫时间和谱峰值减小,谱峰逐渐左移;而中孔隙T 2谱峰(>100 ms)右移且面积增大;上述T 2谱变化速率受到地层渗透率、侵入时间和温度影响明显,钻井液类型、油水比等因素影响有限。