Поверхностный ядерный магнитный резонанс

Поверхностный ядерный магнитный резонанс (SNMR), также известный как магнитно-резонансное зондирование (MRS), представляет собой геофизический метод, специально разработанный для гидрогеологии . Он основан на принципе ядерного магнитного резонанса (ЯМР), и измерения могут использоваться для косвенной оценки содержания воды в насыщенных и ненасыщенных зонах земных недр. ^[1] SNMR используется для оценки свойств водоносного горизонта, включая количество воды, содержащейся в водоносном горизонте , пористость и гидравлическую проводимость .

История

Метод MRS был первоначально задуман в 1960-х годах Расселом Х. Варианом , одним из изобретателей протонного магнитометра . ^[2] СНМР — продукт совместной работы многих ученых и инженеров, начавших разработку этого метода в СССР под руководством А.Г. Семенова и продолживших эту работу во всем мире. ^[3] Команда Семенова использовала ядерный магнитный резонанс (ЯМР) для неинвазивного обнаружения протонсодержащих жидкостей (углеводородов или воды) в недрах. Институт химической кинетики и горения им. Воеводского Сибирского отделения РАН изготовил ^{[ оригинальное исследование? ]} первая версия прибора для измерения сигналов магнитного резонанса подземных вод («гидроскоп») в 1981 году.

Принципы

Основной принцип работы магнитно-резонансного зондирования, известного до сих пор как поверхностный протонный магнитный резонанс (ПМР), аналогичен принципу работы протонного магнитометра . Оба они предполагают запись сигнала магнитного резонанса от протонсодержащей жидкости (например, воды или углеводородов). Однако в протонном магнитометре в приемную катушку помещен специальный образец жидкости, и интерес представляет только частота сигнала. В MRS в качестве передающей/приемной антенны для зондирования воды в недрах используется проволочная петля диаметром 100 м. Таким образом, основное преимущество метода MRS по сравнению с другими геофизическими методами заключается в том, что поверхностное измерение сигнала PMR от молекул воды 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 на поверхность земли, создавая внешнее электромагнитное поле в недрах. Наконец, внешнее ЭМ поле прекращается и измеряется сигнал магнитного резонанса. ^[4]

Три параметра измеряемого сигнала MRS:

Амплитуда (E0), которая зависит от числа протонов и, следовательно, от количества воды.
Время затухания (Т*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 места. Результаты моделирования показывают, что производительность MRS зависит от величины естественного геомагнитного поля, электропроводности горных пород, электромагнитных помех и других факторов.

Использование

SNMR можно использовать как при разведке нефти, так и при разведке воды, но, поскольку нефть обычно залегает глубоко, более распространенным применением является разведка воды. Благодаря разрешению глубины 200 метров SNMR является лучшим способом моделирования водоносных горизонтов .

См. также

Ссылки

^ Легченко, Анатолий (2013). Магнитно-резонансная томография подземных вод . Джон Уайли и сыновья. ISBN 9781118649459 .
^ Патент США 3019383 , Вариан Рассел Харрисон, «Метод и устройство для поиска подземных жидкостей», выдан 30 января 1962 г.
^ Семенов А.Г. (1987) ЯМР-гидроскоп для разведки воды. Материалы семинара по геотомографии, Индийский геофизический союз, Хайдарабад, стр. 66–67.
^ Jump up to: ^а ^б «Магнитно-резонансное зондирование (МРЗ)» . Информация о подземных водах Геологической службы США: Отделение гидрогеофизики . Геологическая служба США . Проверено 15 мая 2018 г.

[1] Легченко, Анатолий (2013). Магнитно-резонансная томография подземных вод . Джон Уайли и сыновья. ISBN 9781118649459 .

[2] Патент США 3019383 , Вариан Рассел Харрисон, «Метод и устройство для поиска подземных жидкостей», выдан 30 января 1962 г.

[3] Семенов А.Г. (1987) ЯМР-гидроскоп для разведки воды. Материалы семинара по геотомографии, Индийский геофизический союз, Хайдарабад, стр. 66–67.

[USGS-4] Jump up to: ^а ^б «Магнитно-резонансное зондирование (МРЗ)» . Информация о подземных водах Геологической службы США: Отделение гидрогеофизики . Геологическая служба США . Проверено 15 мая 2018 г.

[1]

[2]

[3]

[4]