Povrchová nukleární magnetická rezonance - Surface nuclear magnetic resonance

Povrchová nukleární magnetická rezonance (SNMR), také známý jako zní magnetickou rezonancí (MRS), je geofyzikální technika speciálně určená pro hydrogeologie. Je založen na principu nukleární magnetická rezonance (NMR) a měření lze použít k nepřímému odhadu obsahu vody v nasycených a nenasycených zónách v zemském podpovrchu.[1] SNMR se používá k odhadu vlastností zvodnělé vrstvy, včetně množství vody obsažené v vodonosná vrstva, pórovitost, a hydraulická vodivost.

Dějiny

Technika MRS byla původně koncipována v 60. letech 20. století Russell H. Varian, jeden z vynálezců protonový magnetometr.[2] SNMR je výsledkem společného úsilí mnoha vědců a inženýrů, kteří tuto metodu začali vyvíjet v EU SSSR pod vedením A.G.Semenova a pokračoval v této práci po celém světě.[3] Semenovův tým použil nukleární magnetickou rezonanci (NMR) k neinvazivní detekci kapalin obsahujících protony (uhlovodíky nebo voda) v podpovrchové oblasti. Institut chemické kinetiky a spalování (ICKC) sibiřské pobočky Ruská akademie věd vyrobil první verzi přístroje pro měření magnetických rezonančních signálů z podpovrchové vody ("hydroskop") v roce 1981.

Zásady

Základní princip fungování magnetické rezonance znějící, dosud známý jako povrchová protonová magnetická rezonance (PMR), je podobný principu protonový magnetometr. Oba předpokládají záznamy signálu magnetické rezonance z kapaliny obsahující proton (například vody nebo uhlovodíků). V protonovém magnetometru je však do přijímací cívky umístěn speciální vzorek kapaliny a předmětem zájmu je pouze frekvence signálu. V MRS se drátová smyčka o průměru 100 m používá jako vysílací / přijímací anténa pro sondování vody v podpovrchu. Hlavní výhodou metody MRS ve srovnání s jinými geofyzikálními metodami je tedy to, že povrchové měření signálu PMR z molekul vody zajišťuje, že tato metoda reaguje pouze na podpovrchovou vodu.

Typický průzkum MRS se provádí ve třech fázích. Nejprve se měří okolní elektromagnetický (EM) šum. Poté se impuls elektrického proudu přenáší kabelem na povrch země, přičemž se na podpovrch aplikuje vnější EM pole. Nakonec je externí EM pole ukončeno a změří se signál magnetické rezonance.[4]

Tři parametry měřeného signálu MRS jsou:

  • Amplituda (E0), která závisí na počtu protonů, a tedy na množství vody.
  • Doba rozpadu (T * 2), která obecně koreluje se střední velikostí pórů ve vodě nasycených horninách. To je důležité pro charakterizaci zvodnělé vrstvy.
  • Fáze (j0), která se měří v terénu a používá se pro kvalitativní odhad elektrické vodivosti hornin.[4]

Stejně jako u mnoha jiných geofyzikálních metod je MRS závislá na lokalitě. Výsledky modelování ukazují, že výkon MRS závisí na velikosti přirozeného geomagnetického pole, elektrické vodivosti hornin, elektromagnetickém šumu a dalších faktorech

Používání

SNMR lze použít jak při průzkumu ropy, tak vody, ale protože ropa je obecně hluboko dole, běžnější použití je při průzkumu vody. S hloubkovým rozlišením 200 metrů je SNMR nejlepším způsobem modelování kolektory.

Viz také

Reference

  1. ^ Legchenko, Anatoly (2013). Magnetická rezonance pro podzemní vodu. John Wiley & Sons. ISBN  9781118649459.
  2. ^ US Grant US3019383A, Varian Russell Harrison, „Metoda a zařízení pro průzkum pozemních kapalných látek“, vydaná 30. ledna 1962 
  3. ^ Semenov AG (1987) NMR Hydroskop pro průzkum vody. Sborník semináře o geotomografii, Indická geofyzikální unie, Hyderabad, str. 66–67
  4. ^ A b „Zvuky magnetické rezonance (MRS)“. USGS Informace o podzemních vodách: odvětví hydrogeofyziky. Geologický průzkum Spojených států. Citováno 15. května 2018.