CN117647553B - 一种多探头核磁共振岩土原位监测方法 - Google Patents
一种多探头核磁共振岩土原位监测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117647553B CN117647553B CN202410125999.6A CN202410125999A CN117647553B CN 117647553 B CN117647553 B CN 117647553B CN 202410125999 A CN202410125999 A CN 202410125999A CN 117647553 B CN117647553 B CN 117647553B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- soil
- nuclear magnetic
- probe
- magnetic resonance
- distribution spectrum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 145
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims abstract description 116
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 77
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 57
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims abstract description 8
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims abstract description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 33
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 16
- 125000003275 alpha amino acid group Chemical group 0.000 claims description 12
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 12
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 7
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 claims description 6
- 238000009736 wetting Methods 0.000 claims description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 3
- HPNSNYBUADCFDR-UHFFFAOYSA-N chromafenozide Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C(=O)N(NC(=O)C=2C(=C3CCCOC3=CC=2)C)C(C)(C)C)=C1 HPNSNYBUADCFDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 7
- 238000001028 reflection method Methods 0.000 description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 210000000476 body water Anatomy 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000012625 in-situ measurement Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 238000001225 nuclear magnetic resonance method Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000005527 soil sampling Methods 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/30—Assessment of water resources
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
本申请涉及岩土探测领域，具体公开了一种多探头核磁共振岩土原位监测方法，其包括以下步骤：将多探头组件下放至土体钻孔中的目标层段；多探头组件包括多个核磁探头，多个核磁探头分别位于不同深度的土层且测量频率各不相同；多个核磁探头分别对不同深度的土体同时进行原位核磁共振测量；通过谱仪组件接收所有核磁探头的测量信号并进行频谱分析，以区分每个核磁探头采集的核磁共振原始测量数据；谱仪组件将原始测量数据传输至工控机，对不同深度位置核磁探头的测量数据进行反演处理，得到不同位置土体的T2分布谱；根据T2分布谱得到土体的含水率、土水特征曲线、土体非均质性信息和油类污染物信息。本申请可对土体进行长期、连续监测。
Description
技术领域
本申请涉及岩土探测领域，尤其是涉及一种多探头核磁共振岩土原位监测方法。
背景技术
常见的土体水分监测方法有频域反射法、时域反射法、烘干法、核磁共振法等，在土体原位测量的频域反射法与时域反射法通过测得介电常数间接反映土体含水量，所受影响因素较多、准确性不稳定。烘干法和核磁共振法通常需要人工钻取土样，再通过实验获得土体含水信息，然而，原状土取样过程难以避免取土、运输、制样引起的附加扰动，且取样后开展的实验测试难以还原地下条件。
另一方面，岩土的水分含量和分布具有很强的时空变异性，取样有可能不具备代表性，且目前的相关技术难以获取地下岩土体的水分含量和物理性质随时间变化的信息。因此，需要一种对岩土进行长期、连续监测的方法，实现对地下岩土尤其是污染场地的原位监测。
发明内容
为了对岩土进行长期、连续的原位监测，本申请提供一种多探头核磁共振岩土原位监测方法。
本申请提供的一种多探头核磁共振岩土原位监测方法采用如下的技术方案：
一种多探头核磁共振岩土原位监测方法，包括以下步骤：
步骤一：将多探头组件下放至土体钻孔中的目标层段；所述多探头组件包括多个核磁探头，多个所述核磁探头分别位于不同深度的土层且测量频率各不相同；
步骤二：多个核磁探头分别对不同深度的土体同时进行原位核磁共振测量；
步骤三：通过谱仪组件接收所有核磁探头的测量信号并进行频谱分析，以区分每个核磁探头采集的核磁共振原始测量数据；
步骤四：谱仪组件将原始测量数据传输至工控机，对不同深度位置核磁探头的测量数据进行反演处理，得到不同位置土体的T2分布谱；
步骤五：根据T2分布谱得到土体的含水率、土水特征曲线、土体非均质性信息和油类污染物信息；
步骤六：将多探头组件长时间埋置于钻孔中，对土体进行长期、连续监测。
进一步地，所述步骤四包括以下步骤：
核磁共振探头测量的核磁共振横向磁化矢量回波衰减信号如公式（1）：
(1)
式（1）中，是一个回波衰减信号中第i个磁化矢量强度，/>为衰减时间，/>为设定的第j个横向弛豫时间，/>为第j个横向弛豫时间对应的幅度；每个探头分别测量得到一组回波衰减信号；核磁共振测量原始信号经反演算法处理需要通过反演得到/>，即得到T2分布谱。
进一步地，所述步骤五中，由T2分布谱得到土体含水率的方法包括以下步骤：由T2分布谱计算不同深度位置核磁探头测量的土含水量，再由每个深度位置的土含水量计算含水率。
进一步地，所述步骤五中，由T2分布谱得到土体含水率的方法包括以下步骤：
按公式（2）计算不同深度位置核磁探头测量的土含水量：
(2)
式（2）中，为单个核磁共振探头测量土体中水信号的总体积；/>和分别为T2分布谱的最小值和最大值；
按公式（3）计算土体的含水率：
(3)
式（3）中，为核磁共振探头测量区域的总体积；/>为含水率。
进一步地，所述步骤五中，由T2分布谱得到土水特征曲线的方法包括以下步骤：将T2分布谱转化为孔径分布曲线，构建基质势与T2横向弛豫时间的关系，根据T2分布谱得到T2累计曲线，再构建基质势与含水率的关系即土水特征曲线。
进一步地，所述步骤五中，由T2分布谱得到土水特征曲线的方法包括以下步骤：
将T2分布谱转化为孔径分布曲线：
(4)
即：(5)
式（4）、（5）中，为土体颗粒表面弛豫率；/>为孔隙比表面积；/>为孔隙形状因子，对于圆柱形孔隙/>、球形孔隙/>；/>为孔隙直径；
根据Young-Laplace方程得到孔径和基质势的关系，基质势由孔径求得，构建出基质势与T2横向弛豫时间的关系：
(6)
(7)
式（6）中，为基质势；/>为水的表面张力；/>为润湿角；
根据T2分布谱得到T2累计曲线，再利用式（7）构建出基质势与含水率的关系即土水特征曲线。
进一步地，所述步骤五中，根据T2分布谱评价土体非均质性的方法包括以下步骤：计算每个T2分布谱的T2几何均值和T2几何均值的变异系数。
进一步地，所述步骤五中，根据T2分布谱评价土体非均质性的方法包括以下步骤：
根据式（8）计算出每个T2分布谱的T2几何均值：
(8)
式（8）中，为T2分布谱中对应分量/>的纵坐标幅度值，i为T2分布谱T2布点数，/>为T2分布谱纵坐标幅度累加值；
对不同深度土体的T2分布谱的按照式（9）计算T2几何均值的变异系数V：
(9)
其中，(10)
式（9）中，N为多个探头测得的得到的T2几何均值的数量，/>为第n个探头测量的T2谱的几何均值。
进一步地，所述步骤五中，由T2分布谱得到油类污染物信息的方法为：通过识别T2分布谱在10~100ms位置的石油烃类信号谱峰判断土体是否被石油烃污染。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.本申请提供的方法能够同时测量地下不同深度、不同类型原位岩土的核磁信息，从而获取原状土的含水率、土水特征曲线、土体非均质性信息和油类污染物信息；
2.将探头长期埋置于地下土体中进行原位测量，还能实现对土层含水率、污染场地污染物迁移随时间变化的长期、连续监测。
附图说明
图1是本申请实施例中多探头核磁共振岩土原位监测系统同时测量不同深度土的示意图；
图2是本申请实施例中多探头组件的剖视结构示意图；
图3是本申请实施例中多探头核磁共振岩土原位监测方法的流程图；
图4是本申请实施例中多探头核磁共振岩土原位监测系统对不同深度土体测量结果的示意图；
图5是本申请实施例5中基于多探头核磁共振岩土原位监测系统识别油类污染土的示意图。
附图标记：1、核磁探头；2、磁铁；3、射频线圈；4、套筒；5、射频线圈电路；6、电缆；7、外壳；8、套管；9、顶盖。
具体实施方式
以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。
实施例1
本申请实施例公开一种多探头核磁共振岩土原位监测方法，具体为利用多探头核磁共振岩土原位监测系统测量不同深度土的T2分布谱的方法，采用一种多探头核磁共振岩土原位监测系统。
参照图1和图2，多探头核磁共振岩土原位监测系统包括多探头组件、谱仪组件、工控机和电缆。其中，多探头组件包括圆筒状的外壳7和固定设置于外壳7中的多个核磁探头1，多个核磁探头1沿外壳7的轴向依次间隔排布，多个核磁探头1分别位于不同深度的地层且测量频率各不相同；本实施例中，核磁探头1的数量为4个。电缆6连接于多个核磁探头1、谱仪组件和工控机，用于供电以及传输测量数据。
参照图2，每个核磁探头1包括套筒4和贯穿于套筒4的套管8，套管8与套筒4共轴线且二者通过环氧树脂粘连固定，套筒4的外侧壁抵接于外壳7的内侧壁。套管8的轴向长度大于套筒4的轴向长度，相邻的两个套管8之间通过螺纹连接，电缆6安装于套管8内。
进一步，参照图2，每个套筒4中固定设置有磁体，磁体包括两个空心圆柱型磁铁2，两个磁铁2沿自身轴向间隔排布且二者的极性相反，即二者的磁场方向相反；套管8贯穿于磁铁2。套筒4外绕设有射频线圈3，射频线圈3位于两个磁铁2之间，套筒4中部的外周侧设置有供射频线圈3缠绕的凹槽。射频线圈3连接有射频线圈电路5，每个射频线圈电路5均与电缆6连接。
每个核磁探头1中，两个磁铁2产生围绕轴线的圆环形静磁场B0，静磁场B0均匀的区域为敏感区域；射频线圈3产生的射频磁场B1沿磁体轴向且与静磁场B0垂直。
进一步地，不同的核磁探头1中，磁体的磁场强度各不相同，根据磁场强度B0和共振频率的关系，每个核磁探头1的共振频率/>都不相同。将每个核磁探头1的射频线圈3频率和磁体产生静磁场B0的磁场强度调谐一致，使得每个核磁探头1都在不同的频率下工作，不同频率射频线圈3采集的数据统一由电缆6传输至地面谱仪系统，从采集信号频率上实现了多核磁探头1数据的区分。
为了使核磁探头1的磁场能够到达需要测量的土体区域，套管8采用非磁性不锈钢制成，套筒4采用聚四氟乙烯材料制成，外壳7采用无磁不导电的玻璃钢材料制成。参照图2，外壳7远离地面的一端固定连接有非磁性不锈钢制成的顶盖9。
参照图3，利用多探头核磁共振岩土原位监测系统测量不同深度土的T2分布谱的方法包括以下步骤：
1）将多探头组件下放至土体钻孔中的目标层段，本实施例中，四个探头从上到下分别位于淤泥质粉质黏土、淤泥质黏土、粉砂加砂质粉土、粉质黏土；
2）多个频率不同的核磁探头分别对不同深度的土体同时进行原位核磁共振测量，四个核磁探头的共振频率分别为1.22MHz、1.20MHz、1.16MHz、1.12MHz；
3）通过谱仪组件接收所有核磁探头的测量信号并进行频谱分析，以区分每个核磁探头采集的核磁共振原始测量数据；
4）谱仪组件将原始测量数据传输至工控机，工控机中的数据处理组件对不同深度位置核磁探头的测量数据进行反演处理，得到不同位置土体的T2分布谱；具体包括以下步骤：
4-1）土中氢核数量和磁化信号强度成正比，核磁共振探头测量的核磁共振横向磁化矢量回波衰减信号如公式（1）：
(1)
式（1）中，是一个回波衰减信号中第i个磁化矢量强度，/>为衰减时间，/>为设定的第j个横向弛豫时间，/>为第j个横向弛豫时间对应的幅度；四个探头分别测量，得到四组回波衰减信号；
4-2）核磁共振测量原始信号可经反演算法处理需要通过反演得到，即可得到T2分布谱；四个核磁探头测量分别得到不同深度位置的淤泥质粉质黏土、淤泥质黏土、粉砂加砂质粉土、粉质黏土的T2分布；T2分布中短T2部分对应着土体中的小孔隙中的水，长T2部分是较大孔隙水的反映，基于T2谱能够得到土的微观孔隙结构特征。
实施例2
本申请实施例公开一种多探头核磁共振岩土原位监测方法，具体为利用多探头核磁共振岩土原位监测系统同时测量不同深度土含水率的方法，包括以下步骤：
1）按实施例1的方法得到土的T2分布谱；
2）按公式（2）计算不同深度位置核磁探头测量的土含水量：
(2)
式（2）中，为单个核磁共振探头测量土体中水信号的总体积；/>和分别为T2分布谱的最小值和最大值；
3）按公式（3）计算该深度位置土体的含水率：
(3)
式（3）中，为核磁共振探头测量区域的总体积；/>为含水率；通过4个核磁探头测量，分别得到淤泥质粉质黏土、淤泥质黏土、粉砂加砂质粉土、粉质黏土的含水率/>、、/>、/>；
4）测量数据处理完毕后得到如图4所示的多探头核磁共振岩土原位监测系统对不同深度土同时测量的T2分布谱和含水率。
实施例3
本申请实施例公开一种多探头核磁共振岩土原位监测方法，具体为利用多探头核磁共振岩土原位监测系统基于不同深度土含水率推算土水特征曲线的方法，包括以下步骤：
1）按实施例1的方法得到土的T2分布谱；
2）对于土的T2分布谱，由于土体孔隙十分小，不考虑扩散弛豫与体积弛豫，将T2分布谱转化为孔径分布曲线：
(4)
即：(5)
式（4）、（5）中，为土体颗粒表面弛豫率；/>为孔隙比表面积；/>为孔隙形状因子，对于圆柱形孔隙/>、球形孔隙/>；/>为孔隙直径；
3）根据Young-Laplace方程得到孔径和基质势的关系，基质势可由孔径求得，构建出基质势与T2横向弛豫时间的关系：
(6)
(7)
式（6）中，为基质势；/>为水的表面张力（20℃时为0.072N/m）；/>为润湿角，土体是完全可润湿的，润湿角取0°；
由此，根据T2分布谱得到T2累计曲线，再利用式（7）构建出基质势与含水率的关系即土水特征曲线；
4）将多探头核磁共振岩土原位监测系统长期放置于土中进行测量，得到不同深度位置、不同时间土的土水特征曲线。
实施例4
本申请实施例公开一种多探头核磁共振岩土原位监测方法，具体为利用多探头核磁共振岩土原位监测系统同时测量的不同深度土层核磁信息评价土体非均质性的方法，包括以下步骤：
1）按实施例1的方法得到土的T2分布谱；
2）由于土的T2分布谱反映土体的水分分布和微观孔隙结构信息，根据式（8）计算出每个T2分布谱的T2几何均值：
(8)
式（8）中，为T2分布谱中对应分量/>的纵坐标幅度值，i为T2分布谱T2布点数，/>为T2分布谱纵坐标幅度累加值；
本实施例中，计算得到4个探头测量的不同深度土体T2分布谱的几何均值分别为12ms、33ms、70ms、10ms；
3）对不同深度土体的T2分布谱的按照式（9）计算T2几何均值的变异系数V：
(9)
其中，(10)
式（9）中，N为多个探头测得的得到的T2几何均值的数量，/>为第n个探头测量的T2谱的几何均值；
本实施例中，根据4个探头的T2几何均值计算得到V=0.77。
采用T2几何均值的变异系数来评价土体非均质性，T2几何均值变异系数取值范围在0~1之间，其值越小，说明该深度层段的土体含水分布、微观孔隙结构差异小，较为均质；其值越大，说明土体含水分布、微观孔隙结构，土体非均质性强。
实施例5
本申请实施例公开一种多探头核磁共振岩土原位监测方法，具体为利用多探头核磁共振岩土原位监测系统识别油类污染土的方法，包括以下步骤：
1）按实施例1的方法得到土的T2分布谱；
2）根据土的T2分布谱特征判别土中流体性质：参照图5，如果在10~100ms位置未出现油信号的谱峰，如图5中的（a）所示，则说明土体未被石油烃类污染；如果在10~100ms位置出现油信号的谱峰，如图5中的（b）所示，则说明土体被石油烃类污染；
3）将核磁多探头长期埋置于污染场地的污染土中，持续测量一段时间土体核磁共振信号，监测污染场地中石油烃类污染物随着时间的迁移和变化情况。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种多探头核磁共振岩土原位监测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将多探头组件下放至土体钻孔中的目标层段；所述多探头组件包括多个核磁探头，多个所述核磁探头分别位于不同深度的土层且测量频率各不相同；
所述核磁探头包括磁体和射频线圈，所述磁体包括两个空心圆柱型磁铁，两个所述磁铁沿自身轴向间隔排布且二者的极性相反，所述射频线圈位于两个所述磁铁之间；不同的所述核磁探头中，所述磁体的磁场强度各不相同；
步骤二：多个核磁探头分别对不同深度的土体同时进行原位核磁共振测量；
步骤三：通过谱仪组件接收所有核磁探头的测量信号并进行频谱分析，以区分每个核磁探头采集的核磁共振原始测量数据；
步骤四：谱仪组件将原始测量数据传输至工控机，对不同深度位置核磁探头的测量数据进行反演处理，得到不同位置土体的T2分布谱；
步骤五：根据T2分布谱得到土体的含水率、土水特征曲线、土体非均质性信息和油类污染物信息；
步骤六：将多探头组件长时间埋置于钻孔中，对土体进行长期、连续监测。
2.根据权利要求1所述的一种多探头核磁共振岩土原位监测方法，其特征在于：所述步骤四包括以下步骤：
核磁共振探头测量的核磁共振横向磁化矢量回波衰减信号如公式（1）：
(1)
式（1）中，是一个回波衰减信号中第i个磁化矢量强度，/>为衰减时间，/>为设定的第j个横向弛豫时间，/>为第j个横向弛豫时间对应的幅度；每个探头分别测量得到一组回波衰减信号；核磁共振测量原始信号经反演算法处理需要通过反演得到/>，即得到T2分布谱。
3.根据权利要求2所述的一种多探头核磁共振岩土原位监测方法，其特征在于：所述步骤五中，由T2分布谱得到土体含水率的方法包括以下步骤：由T2分布谱计算不同深度位置核磁探头测量的土含水量，再由每个深度位置的土含水量计算含水率。
4.根据权利要求3所述的一种多探头核磁共振岩土原位监测方法，其特征在于：所述步骤五中，由T2分布谱得到土体含水率的方法包括以下步骤：
按公式（2）计算不同深度位置核磁探头测量的土含水量：
(2)
式（2）中，为单个核磁共振探头测量土体中水信号的总体积；/>和/>分别为T2分布谱的最小值和最大值；
按公式（3）计算土体的含水率：
(3)
式（3）中，为核磁共振探头测量区域的总体积；/>为含水率。
5.根据权利要求2所述的一种多探头核磁共振岩土原位监测方法，其特征在于：所述步骤五中，由T2分布谱得到土水特征曲线的方法包括以下步骤：将T2分布谱转化为孔径分布曲线，构建基质势与T2横向弛豫时间的关系，根据T2分布谱得到T2累计曲线，再构建基质势与含水率的关系即土水特征曲线。
6.根据权利要求5所述的一种多探头核磁共振岩土原位监测方法，其特征在于：所述步骤五中，由T2分布谱得到土水特征曲线的方法包括以下步骤：
将T2分布谱转化为孔径分布曲线：
(4)
即：(5)
式（4）、（5）中，为土体颗粒表面弛豫率；/>为孔隙比表面积；/>为孔隙形状因子，对于圆柱形孔隙/>、球形孔隙/>；/>为孔隙直径；
根据Young-Laplace方程得到孔径和基质势的关系，基质势由孔径求得，构建出基质势与T2横向弛豫时间的关系：
(6)
(7)
式（6）中，为基质势；/>为水的表面张力；/>为润湿角；
根据T2分布谱得到T2累计曲线，再利用式（7）构建出基质势与含水率的关系即土水特征曲线。
7.根据权利要求2所述的一种多探头核磁共振岩土原位监测方法，其特征在于：所述步骤五中，根据T2分布谱评价土体非均质性的方法包括以下步骤：计算每个T2分布谱的T2几何均值和T2几何均值的变异系数。
8.根据权利要求7所述的一种多探头核磁共振岩土原位监测方法，其特征在于：所述步骤五中，根据T2分布谱评价土体非均质性的方法包括以下步骤：
根据式（8）计算出每个T2分布谱的T2几何均值：
(8)
式（8）中，为T2分布谱中对应分量/>的纵坐标幅度值，i为T2分布谱T2布点数，/>为T2分布谱纵坐标幅度累加值；
对不同深度土体的T2分布谱的按照式（9）计算T2几何均值的变异系数V：
(9)
其中，(10)
式（9）中，N为多个探头测得的得到的T2几何均值的数量，/>为第n个探头测量的T2谱的几何均值。
9.根据权利要求2所述的一种多探头核磁共振岩土原位监测方法，其特征在于：所述步骤五中，由T2分布谱得到油类污染物信息的方法为：通过识别T2分布谱在10~100ms位置的石油烃类信号谱峰判断土体是否被石油烃污染。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410125999.6A CN117647553B (zh) | 2024-01-30 | 2024-01-30 | 一种多探头核磁共振岩土原位监测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410125999.6A CN117647553B (zh) | 2024-01-30 | 2024-01-30 | 一种多探头核磁共振岩土原位监测方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117647553A CN117647553A (zh) | 2024-03-05 |
| CN117647553B true CN117647553B (zh) | 2024-04-30 |
Family
ID=90048180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410125999.6A Active CN117647553B (zh) | 2024-01-30 | 2024-01-30 | 一种多探头核磁共振岩土原位监测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117647553B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5471140A (en) * | 1990-10-11 | 1995-11-28 | Oxford Instruments Limited | Magnetic field generating assembly |
| CN1253296A (zh) * | 1998-11-05 | 2000-05-17 | 施卢默格控股有限公司 | 用于在钻探过程中获取核磁共振测量数据的设备和方法 |
| CN111441759A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-07-24 | 中海油田服务股份有限公司 | 一种测井方法和装置 |
| CN113432645A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-24 | 中国矿业大学 | 基于nmr和北斗遥感联测的大坝及边坡稳定性监测预警方法 |
| CN113447514A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-28 | 中国矿业大学 | 一种用于地质体含水量测量的微型核磁共振装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7227355B2 (en) * | 2004-05-27 | 2007-06-05 | Baker Hughes Incorporated | Method of detecting, quantifying and correcting borehole contaminations from multi-frequency, multi-sensitive-volume NMR logging data |
| WO2020214222A1 (en) * | 2019-04-16 | 2020-10-22 | Halliburton Energy Services, Inc. | Nmr data acquisition while switching nmr activation sets |
-
2024
- 2024-01-30 CN CN202410125999.6A patent/CN117647553B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5471140A (en) * | 1990-10-11 | 1995-11-28 | Oxford Instruments Limited | Magnetic field generating assembly |
| CN1253296A (zh) * | 1998-11-05 | 2000-05-17 | 施卢默格控股有限公司 | 用于在钻探过程中获取核磁共振测量数据的设备和方法 |
| CN111441759A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-07-24 | 中海油田服务股份有限公司 | 一种测井方法和装置 |
| CN113432645A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-24 | 中国矿业大学 | 基于nmr和北斗遥感联测的大坝及边坡稳定性监测预警方法 |
| CN113447514A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-28 | 中国矿业大学 | 一种用于地质体含水量测量的微型核磁共振装置 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| "Advances in NMR Logging";Robert Freedman;《J Pet Technol》;20060131;第58卷(第01期);第60-66页 * |
| "土-水特征曲线与核磁共振曲线的关系";陶高梁 等;《岩土力学》;20180331;第29卷(第3期);第946-947页第4节 * |
| "生产井开发指标的分层分方向定量计算方法";张继成 等;《浙江大学学报（理学版）》;20220930;第29卷(第5期);第600页第1.4节 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117647553A (zh) | 2024-03-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4656422A (en) | Oil well logging tools measuring paramagnetic logging effect for use in open boreholes and cased well bores | |
| CN201347760Y (zh) | 对高温和/或高压样品进行磁共振测量的装置 | |
| RU2104566C1 (ru) | Устройство для каротажа буровой скважины | |
| US4528508A (en) | Nuclear magnetic resonance method and apparatus for remote detection and volumetric measurement of petroleum reserves | |
| US4792757A (en) | Oil well logging tools measuring paramagnetic logging effect for use in open boreholes and cased well bores | |
| CN101319611A (zh) | 用于评估多孔介质特性的装置、系统和方法 | |
| Perlo et al. | Optimized slim-line logging NMR tool to measure soil moisture in situ | |
| NO20150925A1 (en) | Estimating molecular size distributions in formation fluid samples using a downhole NMR fluid analyzer. | |
| CN117647554B (zh) | 多探头核磁共振联合孔隙水压力原位地下监测系统及方法 | |
| CA2416520C (en) | Nuclear magnetic resonance tool with magnetostrictive noise compensation | |
| CN117686543A (zh) | 一种多探头核磁共振岩土原位监测系统 | |
| US7253618B1 (en) | Method for determining more accurate diffusion coefficient distributions of reservoir fluids using Bi-polar pulsed field gradients | |
| Shen et al. | Optimized inside-out magnetic resonance probe for soil moisture measuring in situ | |
| US10386530B2 (en) | NMR probe and methods of use | |
| Xu et al. | Optimization of inside-out nuclear magnetic resonance sensor with logging-while-drilling tool specification and experimental validation | |
| US10209390B2 (en) | Measuring fluid conductivity | |
| CN103116189A (zh) | 用于NAPLs污染砂性土场地勘察的原位连续贯入触探探头 | |
| WO2002067015A1 (en) | An apparatus and method for detecting an object in a medium | |
| CN117647553B (zh) | 一种多探头核磁共振岩土原位监测方法 | |
| US6445187B1 (en) | System for the measurement of electrical characteristics of geological formations from within steel cased wells using magnetic circuits | |
| Vasić et al. | Scaled experimental verification of single-well induction conductivity measurement through nonmagnetic casing | |
| CN115522914A (zh) | 一种套后储层径向远距离高精度探测方法和系统 | |
| CN114382468B (zh) | 一种煤层瓦斯储集条件的保压核磁监测方法 | |
| CN117686544B (zh) | 多探头核磁共振与电导率联合的原位地下监测系统及方法 | |
| Cataldo et al. | Remote sensing of liquid characteristics using Time Domain Reflectometry |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |