Метод ядерно-магнітного резонансу (ЯМР) в геоінженерії

ЯМР ймовірно одне з найяскравіших досягнень у промисловий геофізиці за останні десятиліття. Він чутливий до пористості, незалежний від літології і здатний виявити розподіл розмірів пор, що корисно при підрахунку проникності і залишкової водонасиченості.

ЯМР заснований на вирівнюванні магнітного моменту протонів у напрямку існуючого магнітного поля. Протони вирівнюються відповідно до напряму магнітного поля. Потім, коли поле зникає або змінюється, протони починають прецесувати (обертатися подібно дьдзуги), щоб вирівнятись в напрямку нового магнітного поля. У результаті прецесії протонів випромінюється радіосигнал. Як тільки протони вирівнюються по новому магнітному полю, сигнал загасає з швидкістю, залежною від сил, що зв'язують водень. Шляхом невеликого запізнювання часу вимірювання, сигнал, що виходить від стовбура свердловини, мінімізується. Сигнал від водню, асоціюється з флюїдом, що заповнює великі відкриті пори, затухаючи повільно. Сигнали, що надходять від маленьких пор, загасають швидше. І, нарешті, сигнал від водню, пов'язаного з глинистими мінералами, загасає дуже швидко. Іноді настільки швидко, що неможливо виміряти його. Газ дає низький сигнал через низький вміст воднів. Сумарна амплітуда радіосигналу представляє частину породи, заповненої рухомим флюїдом, зазвичай позначається як FFI (індекс рухомого флюїду).

Постійний магніт в ЯМР - зонді створює статичне магнітне поле, магнітна сітка якого розподіляється між ядрами водню. Пульсуючий радіосигнал обертає магнітну сітку на 90 ° від його статичного положення. Після припинення радіосигналу протони прецесують назад у вихідне положення, випромінюючи в свою чергу радіосигнал величиною пропорційного вмісту флюїду в породі.

В даний час існує 2 зонди різної можливості та техніки виконання. Контактний зонд CMR (Шлюмберже), що має високий розв'язок і MRIL (Халібертон), чутливий до кільцевих зон навколо стовбура свердловини.

FFI, або обсяг вільного флюїду, не зв'язаного електрично або хімічно з кристалічною решіткою глинистих мінералів, з поверхнею порід або з кристалічними решітками інших мінералів, включає в себе вільну нафту і воду, за винятком залишкової води.

FFI може бути порівняний з ефективною пористістю, і оскільки він не залежить від зв'язаної води кристалічних ґраток, то він також є ефективним методом визначення пористості в водневмісних мінералах (гіпс, карналіт, полігаліт і глинисті мінерали).

На додаток до вимірювання загального сигналу водню, може бути виконаненою обробку процесу загасання, за допомогою якого з безлічі коефіцієнтів загасання можна витягти відносний внесок у загальний сигнал. Цей внесок називається Т2 – розподілом, що тісно пов'язаний з розподілом розміру пор.