利用核磁共振評價多孔介質(zhì)內(nèi)流體擴散的可視化方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用核磁共振評價多孔介質(zhì)內(nèi)流體擴散的可視化方法，屬于石油工程測井信號區(qū)分技術和實驗流體力學技術領域。
【背景技術】
[0002]擴散是物質(zhì)的一種重要的迀移現(xiàn)象，膠體的擴散是由高濃度區(qū)域自發(fā)地移向低濃度區(qū)域的過程，實驗室分析多孔介質(zhì)內(nèi)液體擴散的過程對分析凝膠深部調(diào)驅(qū)過程中凝膠封堵機理的確定及施工設計具有重要的指導意義。低場核磁共振是一項近年來發(fā)展迅速的高新技術，已經(jīng)在醫(yī)療以及食品行業(yè)有了很好的應用。探究在多孔介質(zhì)內(nèi)凝膠的擴散過程，是石油工程技術凝膠驅(qū)替開采效果評價中不可或缺的重要工作。本發(fā)明采用低場核磁共振成像技術研究多孔介質(zhì)內(nèi)流體擴散的可視化方法。
[0003]最早研究液體物質(zhì)自擴散的方法是采用同位素示蹤。它是在液體溶液中加入非常少量的同位素示蹤原子，但由于溶液偏離原來的平衡態(tài)，測量的自擴散系數(shù)不能完全真實地反映溶液中分子的運動情況。另一種研究擴散現(xiàn)象的方法是利用統(tǒng)計學的方法研究分子的隨機運動，從微觀的角度表示為分子在給定時間內(nèi)移動距離的均方，從宏觀的角度表示為液體圖像面積的變化。凝膠是由高分子聚合物和交聯(lián)劑配置的凍膠狀物質(zhì)，利用上述方法無法進行相關物質(zhì)的擴散過程。本發(fā)明探討在不破壞溶液原有組成的情況下，將傳統(tǒng)儀器沒有辦法檢測出來的凝膠擴散情況通過圖像直觀、實時地展現(xiàn)出來。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種評價多孔介質(zhì)內(nèi)流體擴散的方法。利用專用低場核磁共振設備，進行多孔介質(zhì)內(nèi)凝膠分布特征的檢測。由于重水的磁旋比大約只有氫的七分之一，在同一磁場中共振頻率比氫低得多，達到在低場核磁氫譜中抑制圖像信號的效果，區(qū)分不同液體在巖心多孔介質(zhì)中的分布，從而實時觀測多孔介質(zhì)微通道內(nèi)凝膠的擴散過程。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種利用核磁共振評價多孔介質(zhì)內(nèi)流體擴散的可視化方法，包括如下步驟:
1)待測溶液的配制:
a溶解聚合物，按照0.1°/『0.3%的溶度配置聚丙烯酰胺溶液，靜置熟化待用；b添加甲醛溶液，將熟化后的聚合物中加入0.029^0.06%的甲醛，緩慢攪拌使甲醛分布均勻；
c配置0.03%~0.06%濃度的交聯(lián)劑溶液待用；
d配制凝膠，將交聯(lián)劑溶液滴入含有甲醛溶液的聚合物中，緩慢攪拌使兩種溶液充分混合；
2)核磁共振參數(shù)調(diào)試:
a核磁成像調(diào)試，利用核磁共振成像軟件，進行中心頻率校準，電子勻場和軟脈沖幅度調(diào)節(jié)，設置成像的TE (回波時間)、TR (采樣等待時間)、TW (間隔時間)和疊加次數(shù)等各項參數(shù)；
b成像參數(shù)設置，將水標樣放入核磁共振設備，放入核磁共振設備的測試線圈內(nèi)，確定切片位置；
3)實驗過程:
a取標樣瓶，加入一定規(guī)格玻璃珠與最新配制的凝膠，攪拌均勾;b從瓶口加入一個重水浸泡過的海綿薄片，隨后在其上方加滿玻璃珠，海綿薄片將上下兩層玻璃珠隔開；
c向標樣瓶中海綿薄片上方的玻璃珠中滴入重水，使重水充滿上部的玻璃珠；d開啟核磁共振成像軟件，將標樣瓶放入核磁共振線圈中，按照8~15分鐘的間隔進行核磁成像，觀察標樣瓶內(nèi)流體擴散過程。
[0006]本方法適合不含鐵磁性物質(zhì)的滲透率在300mD以上的多孔介質(zhì)。
[0007]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下突出的優(yōu)點:
本發(fā)明可以在不破壞溶液原來的組成情況下，真實地反映液體擴散運動情況；實驗速度快，在很短的時間內(nèi)獲得實驗對象的成像信息。
【附圖說明】
[0008]圖1為標樣示意圖。
[0009]圖2為矢狀面切片位置示意圖。
[0010]圖3不同時刻液體擴散的核磁成像圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖，對本發(fā)明的具體實施例做進一步的說明。
[0012]實施例1
本實施例一種利用核磁共振評價多孔介質(zhì)內(nèi)流體擴散的可視化方法，利用試樣瓶中裝玻璃狀的方式模擬多孔介質(zhì)，隨后對其內(nèi)流體擴散特征進行檢測。測試步驟為:
1)待測溶液的配制:
a溶解聚合物，按照0.2%的溶度配置聚丙烯酰胺溶液，靜置熟化待用； b添加甲醛溶液，將熟化后的聚合物中加入0.04%的甲醛，緩慢攪拌使甲醛分布均勻； c配置0.04%濃度的交聯(lián)劑溶液待用；
d配制凝膠，將交聯(lián)劑溶液滴入含有甲醛溶液的聚合物中，緩慢攪拌使兩種溶液充分混合；
2)核磁共振參數(shù)調(diào)試:
a核磁成像調(diào)試，利用核磁共振成像軟件，調(diào)節(jié)核磁共振儀器的各項參數(shù):校準中心頻率為23MHz，射頻信號頻率的偏移量為27682HZ，TE時間為5.42ms，TR時間為1000ms，疊加次數(shù)為4 ；
b成像參數(shù)設置，將水標樣放入核磁共振設備，放入核磁共振設備的測試線圈內(nèi)，確定切片位置；
3)實驗過程: a取標樣瓶，加入一定規(guī)格玻璃珠與最新配制的凝膠，攪拌均勾;b從瓶口加入一個重水浸泡過的海綿薄片，隨后在其上方加滿玻璃珠，海綿薄片將上下兩層玻璃珠隔開；
c向標樣瓶中海綿薄片上方的玻璃珠中滴入重水，使重水充滿上部的玻璃珠，如圖1所示;
d打開核磁共振成像軟件，將標樣瓶放入核磁共振線圈中，按矢狀面，如圖2所示，按照10分鐘的間隔進行核磁成像，觀察標樣瓶內(nèi)流體擴散過程，如圖3所示。從圖3中可以看出，隨著時間的增加，重水部分圖像顏色變得越來越淺，說明普通水分子已逐步擴散到原來重水所在區(qū)域。
[0013]實施例2
本實施例與實施例1基本相同，不同之處在于，
I)待測溶液的配制:
a溶解聚合物，按照0.1%的溶度配置聚丙烯酰胺溶液，靜置熟化待用； b添加甲醛溶液，將熟化后的聚合物中加入0.02%的甲醛，緩慢攪拌使甲醛分布均勻； c配置0.03%濃度的交聯(lián)劑溶液待用；
d配制凝膠，將交聯(lián)劑溶液滴入含有甲醛溶液的聚合物中，緩慢攪拌使兩種溶液充分混合。步驟2)與步驟3)與實施例1相同。
[0014]實施例3
本實施例與實施例1基本相同，不同之處在于，
I)待測溶液的配制:
a溶解聚合物，按照0.3%的溶度配置聚丙烯酰胺溶液，靜置熟化待用； b添加甲醛溶液，將熟化后的聚合物中加入0.06%的甲醛，緩慢攪拌使甲醛分布均勻； c配置0.06%濃度的交聯(lián)劑溶液待用；
d配制凝膠，將交聯(lián)劑溶液滴入含有甲醛溶液的聚合物中，緩慢攪拌使兩種溶液充分混合。步驟2)與步驟3)與實施例1相同。
【主權項】
1.一種利用核磁共振評價多孔介質(zhì)內(nèi)流體擴散的可視化方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)待測溶液的配制: a溶解聚合物，按照0.1°/『0.3%的溶度配置聚丙烯酰胺溶液，靜置熟化待用；b添加甲醛溶液，將熟化后的聚合物中加入0.029^0.06%的甲醛，緩慢攪拌使甲醛分布均勻； c配置0.03%~0.06%濃度的交聯(lián)劑溶液待用； d配制凝膠，將交聯(lián)劑溶液滴入含有甲醛溶液的聚合物中，緩慢攪拌使兩種溶液充分混合； 2)核磁共振參數(shù)調(diào)試: a核磁成像調(diào)試，利用核磁共振成像軟件，進行中心頻率校準，電子勻場和軟脈沖幅度調(diào)節(jié)，設置成像的回波時間TE、采樣等待時間TR和疊加次數(shù)各項參數(shù)； b成像參數(shù)設置，將水標樣放入核磁共振設備，放入核磁共振設備的測試線圈內(nèi)，確定切片位置； 3)實驗過程: a取標樣瓶，加入一定規(guī)格玻璃珠與最新配制的凝膠，攪拌均勾;b從瓶口加入一個重水浸泡過的海綿薄片，隨后在其上方加滿玻璃珠，海綿薄片將上下兩層玻璃珠隔開； c向標樣瓶中海綿薄片上方的玻璃珠中滴入重水，使重水充滿上部的玻璃珠；d開啟核磁共振成像軟件，將標樣瓶放入核磁共振線圈中，按照8~15分鐘的間隔進行核磁成像，觀察標樣瓶內(nèi)流體擴散過程。2.根據(jù)權利要求1所述的利用核磁共振評價多孔介質(zhì)內(nèi)流體擴散的可視化方法，其特征在于，本方法適合不含鐵磁性物質(zhì)的滲透率在300mD以上的多孔介質(zhì)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用核磁共振評價多孔介質(zhì)內(nèi)流體擴散的可視化方法，具體過程如下：配置凝膠，取標樣瓶加入一定規(guī)格玻璃珠與配制的凝膠，攪拌均勻后加入一重水浸泡過的海綿薄片，并在其上加滿玻璃珠并滴入重水充滿標樣瓶，放入防磁夾持器，再放入核磁共振測試線圈內(nèi)。開啟核磁成像軟件，測錄不同時刻凝膠分布的數(shù)據(jù)，不變化后停止采集，處理數(shù)據(jù)得到不同時刻凝膠在多孔介質(zhì)中的分布圖。本發(fā)明可以在不破壞溶液原來的組成情況下，真實地反映液體擴散運動情況；實驗速度快，在很短的時間內(nèi)獲得實驗對象的成像信息。
【IPC分類】G01N13/00
【公開號】CN105021499
【申請?zhí)枴緾N201510396995
【發(fā)明人】狄勤豐, 顧春元, 蔣帆, 華帥, 龐東山, 葉峰, 王文昌
【申請人】上海大學
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月8日