利用核磁共振评价多孔介质内流体扩散的可视化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用核磁共振评价多孔介质内流体扩散的可视化方法，属于石油工程测井信号区分技术和实验流体力学技术领域。
【背景技术】
[0002]扩散是物质的一种重要的迀移现象，胶体的扩散是由高浓度区域自发地移向低浓度区域的过程，实验室分析多孔介质内液体扩散的过程对分析凝胶深部调驱过程中凝胶封堵机理的确定及施工设计具有重要的指导意义。低场核磁共振是一项近年来发展迅速的高新技术，已经在医疗以及食品行业有了很好的应用。探究在多孔介质内凝胶的扩散过程，是石油工程技术凝胶驱替开采效果评价中不可或缺的重要工作。本发明采用低场核磁共振成像技术研究多孔介质内流体扩散的可视化方法。
[0003]最早研究液体物质自扩散的方法是采用同位素示踪。它是在液体溶液中加入非常少量的同位素示踪原子，但由于溶液偏离原来的平衡态，测量的自扩散系数不能完全真实地反映溶液中分子的运动情况。另一种研究扩散现象的方法是利用统计学的方法研究分子的随机运动，从微观的角度表示为分子在给定时间内移动距离的均方，从宏观的角度表示为液体图像面积的变化。凝胶是由高分子聚合物和交联剂配置的冻胶状物质，利用上述方法无法进行相关物质的扩散过程。本发明探讨在不破坏溶液原有组成的情况下，将传统仪器没有办法检测出来的凝胶扩散情况通过图像直观、实时地展现出来。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种评价多孔介质内流体扩散的方法。利用专用低场核磁共振设备，进行多孔介质内凝胶分布特征的检测。由于重水的磁旋比大约只有氢的七分之一，在同一磁场中共振频率比氢低得多，达到在低场核磁氢谱中抑制图像信号的效果，区分不同液体在岩心多孔介质中的分布，从而实时观测多孔介质微通道内凝胶的扩散过程。
[0005]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种利用核磁共振评价多孔介质内流体扩散的可视化方法，包括如下步骤:
1)待测溶液的配制:
a溶解聚合物，按照0.1°/『0.3%的溶度配置聚丙烯酰胺溶液，静置熟化待用；b添加甲醛溶液，将熟化后的聚合物中加入0.029^0.06%的甲醛，缓慢搅拌使甲醛分布均匀；
c配置0.03%~0.06%浓度的交联剂溶液待用；
d配制凝胶，将交联剂溶液滴入含有甲醛溶液的聚合物中，缓慢搅拌使两种溶液充分混合；
2)核磁共振参数调试:
a核磁成像调试，利用核磁共振成像软件，进行中心频率校准，电子匀场和软脉冲幅度调节，设置成像的TE (回波时间)、TR (采样等待时间)、TW (间隔时间)和叠加次数等各项参数；
b成像参数设置，将水标样放入核磁共振设备，放入核磁共振设备的测试线圈内，确定切片位置；
3)实验过程:
a取标样瓶，加入一定规格玻璃珠与最新配制的凝胶，搅拌均勾;b从瓶口加入一个重水浸泡过的海绵薄片，随后在其上方加满玻璃珠，海绵薄片将上下两层玻璃珠隔开；
c向标样瓶中海绵薄片上方的玻璃珠中滴入重水，使重水充满上部的玻璃珠；d开启核磁共振成像软件，将标样瓶放入核磁共振线圈中，按照8~15分钟的间隔进行核磁成像，观察标样瓶内流体扩散过程。
[0006]本方法适合不含铁磁性物质的渗透率在300mD以上的多孔介质。
[0007]与现有技术相比，本发明具有如下突出的优点:
本发明可以在不破坏溶液原来的组成情况下，真实地反映液体扩散运动情况；实验速度快，在很短的时间内获得实验对象的成像信息。
【附图说明】
[0008]图1为标样示意图。
[0009]图2为矢状面切片位置示意图。
[0010]图3不同时刻液体扩散的核磁成像图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图，对本发明的具体实施例做进一步的说明。
[0012]实施例1
本实施例一种利用核磁共振评价多孔介质内流体扩散的可视化方法，利用试样瓶中装玻璃状的方式模拟多孔介质，随后对其内流体扩散特征进行检测。测试步骤为:
1)待测溶液的配制:
a溶解聚合物，按照0.2%的溶度配置聚丙烯酰胺溶液，静置熟化待用； b添加甲醛溶液，将熟化后的聚合物中加入0.04%的甲醛，缓慢搅拌使甲醛分布均匀； c配置0.04%浓度的交联剂溶液待用；
d配制凝胶，将交联剂溶液滴入含有甲醛溶液的聚合物中，缓慢搅拌使两种溶液充分混合；
2)核磁共振参数调试:
a核磁成像调试，利用核磁共振成像软件，调节核磁共振仪器的各项参数:校准中心频率为23MHz，射频信号频率的偏移量为27682HZ，TE时间为5.42ms，TR时间为1000ms，叠加次数为4 ；
b成像参数设置，将水标样放入核磁共振设备，放入核磁共振设备的测试线圈内，确定切片位置；
3)实验过程: a取标样瓶，加入一定规格玻璃珠与最新配制的凝胶，搅拌均勾;b从瓶口加入一个重水浸泡过的海绵薄片，随后在其上方加满玻璃珠，海绵薄片将上下两层玻璃珠隔开；
c向标样瓶中海绵薄片上方的玻璃珠中滴入重水，使重水充满上部的玻璃珠，如图1所示;
d打开核磁共振成像软件，将标样瓶放入核磁共振线圈中，按矢状面，如图2所示，按照10分钟的间隔进行核磁成像，观察标样瓶内流体扩散过程，如图3所示。从图3中可以看出，随着时间的增加，重水部分图像颜色变得越来越浅，说明普通水分子已逐步扩散到原来重水所在区域。
[0013]实施例2
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，
I)待测溶液的配制:
a溶解聚合物，按照0.1%的溶度配置聚丙烯酰胺溶液，静置熟化待用； b添加甲醛溶液，将熟化后的聚合物中加入0.02%的甲醛，缓慢搅拌使甲醛分布均匀； c配置0.03%浓度的交联剂溶液待用；
d配制凝胶，将交联剂溶液滴入含有甲醛溶液的聚合物中，缓慢搅拌使两种溶液充分混合。步骤2)与步骤3)与实施例1相同。
[0014]实施例3
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，
I)待测溶液的配制:
a溶解聚合物，按照0.3%的溶度配置聚丙烯酰胺溶液，静置熟化待用； b添加甲醛溶液，将熟化后的聚合物中加入0.06%的甲醛，缓慢搅拌使甲醛分布均匀； c配置0.06%浓度的交联剂溶液待用；
d配制凝胶，将交联剂溶液滴入含有甲醛溶液的聚合物中，缓慢搅拌使两种溶液充分混合。步骤2)与步骤3)与实施例1相同。
【主权项】
1.一种利用核磁共振评价多孔介质内流体扩散的可视化方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)待测溶液的配制: a溶解聚合物，按照0.1°/『0.3%的溶度配置聚丙烯酰胺溶液，静置熟化待用；b添加甲醛溶液，将熟化后的聚合物中加入0.029^0.06%的甲醛，缓慢搅拌使甲醛分布均匀； c配置0.03%~0.06%浓度的交联剂溶液待用； d配制凝胶，将交联剂溶液滴入含有甲醛溶液的聚合物中，缓慢搅拌使两种溶液充分混合； 2)核磁共振参数调试: a核磁成像调试，利用核磁共振成像软件，进行中心频率校准，电子匀场和软脉冲幅度调节，设置成像的回波时间TE、采样等待时间TR和叠加次数各项参数； b成像参数设置，将水标样放入核磁共振设备，放入核磁共振设备的测试线圈内，确定切片位置； 3)实验过程: a取标样瓶，加入一定规格玻璃珠与最新配制的凝胶，搅拌均勾;b从瓶口加入一个重水浸泡过的海绵薄片，随后在其上方加满玻璃珠，海绵薄片将上下两层玻璃珠隔开； c向标样瓶中海绵薄片上方的玻璃珠中滴入重水，使重水充满上部的玻璃珠；d开启核磁共振成像软件，将标样瓶放入核磁共振线圈中，按照8~15分钟的间隔进行核磁成像，观察标样瓶内流体扩散过程。2.根据权利要求1所述的利用核磁共振评价多孔介质内流体扩散的可视化方法，其特征在于，本方法适合不含铁磁性物质的渗透率在300mD以上的多孔介质。
【专利摘要】本发明涉及一种利用核磁共振评价多孔介质内流体扩散的可视化方法，具体过程如下：配置凝胶，取标样瓶加入一定规格玻璃珠与配制的凝胶，搅拌均匀后加入一重水浸泡过的海绵薄片，并在其上加满玻璃珠并滴入重水充满标样瓶，放入防磁夹持器，再放入核磁共振测试线圈内。开启核磁成像软件，测录不同时刻凝胶分布的数据，不变化后停止采集，处理数据得到不同时刻凝胶在多孔介质中的分布图。本发明可以在不破坏溶液原来的组成情况下，真实地反映液体扩散运动情况；实验速度快，在很短的时间内获得实验对象的成像信息。
【IPC分类】G01N13/00
【公开号】CN105021499
【申请号】CN201510396995
【发明人】狄勤丰, 顾春元, 蒋帆, 华帅, 庞东山, 叶峰, 王文昌
【申请人】上海大学
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月8日