页岩核磁共振弛豫机制与测量方法研究
核磁共振谱中的弛豫过程
核磁共振谱中的弛豫过程
核磁共振谱中的弛豫过程是指原子核从激发态到基态恢复的过程，它包含了两个重要阶段：纵向磁化强度矢量Mz恢复到最初平衡状态的M0和横向磁化强度Mxy要衰减到零。
这个过程是同时开始但独立完成的。
在弛豫过程中，原子核将所吸收的射频磁场的能量释放出来，并恢复到共振前的状态。
驰豫过程中有两个重要的时间常数T1和T2，称作驰豫时间。
其中T1称作纵向驰豫时间，是描述自旋核与晶格相互作用时，氢核系统恢复到平衡状态快慢的物理量。
T2称作横向驰豫时间，是描述自旋核与自旋核之间相互作用时，氢核系统恢复到平衡状态快慢的物理量。
在完成弛豫过程时，需要区分纵向弛豫过程和弛豫时间T1。
纵向弛豫过程是质子与周围物质进行热交换，或者说质子将多余能量通过晶格扩散出去，使其从高能级跃迁到低能级。
这个过程又称为自旋-晶格弛豫过程。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅相关书籍或咨询专业人士。
核磁共振实验的参数影响及弛豫时间的测量
2τ 4τ 6τ 8τ
❖ 得到的T2 的结果：
单组分
回波链数 拟合 T2(1)/
/ms
ms
C1=200 94.29 C1=500 97.20 C1=1000 94.73 C1=2000 97.28
224.76 208.84 201.99 219.16
T2(2)/ ms
55.26 53.23 49.94 55.44
对FID影响
参数（假设参数增 大）
对FID影响
TD(采样点数） 越密集，观察到的 周期越多。
D3（死时间）
采集时间延后了， 信号幅度减小了。
P1（ 90°脉冲宽 度）
SW（谱宽）
35us-60us，幅度 增大；60us-80us，
幅度减小。在 P1=60us时，信号
幅度最大。
信号变得稀疏，观 察到的周期变少。
C1,SW,TD：回波个数，采样带宽，采样点数
❖ 三者的共同作用结果是：
C1＜TD/SW，则显示C1个回波。 C1≥TD/SW，则显示TD/SW个回波。
C1=8,TD=8192,SW=50kHz C1=8,TD=6154,SW=200kHz
纵向弛豫T1的测量
反转恢复法：
施加180°-τ- 90°的脉冲序列。 初始条件：Mz=-M0, Mxy=0.
饱和恢复法：
施加90°-τ- 90°的脉冲序列。 初始条件：Mz=0，Mxy≠0.
反转恢复法： 饱和恢复法：
两种方法产生差异的原因
1、施加在样品上的脉冲序列的不同导致初始条
件不同。因而拟合所得曲线方程不同。
反转恢复法： 饱和恢复法：
t
MzM0来自(12eT1t
)
核磁共振法测量弛豫时间实验报告总结
核磁共振法测量弛豫时间实验报告总结核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）是一种重要的物理现象和分析技术，广泛应用于物理学、化学、生物学等领域。
本实验旨在通过核磁共振法测量弛豫时间，进一步了解物质的分子结构和动力学性质。
实验中，我们使用了一台核磁共振仪，通过调节磁场强度和频率，使样品中的核自旋进入共振状态。
当核自旋与外加磁场的频率匹配时，核自旋会吸收能量并发生共振现象。
在共振状态下，核自旋的磁矩会发生变化，产生一个旋转磁矢。
核磁共振实验中的一个关键参数是弛豫时间（Relaxation Time），它描述了核自旋从激发态返回到平衡态所需的时间。
弛豫时间包括自旋晶格弛豫时间（T1弛豫时间）和自旋自旋弛豫时间（T2弛豫时间）。
T1弛豫时间是指核自旋从激发态返回到平衡态的时间。
在实验中，我们通过测量样品在不同时间间隔内恢复到平衡态的强度变化，得到了T1弛豫时间。
实验结果表明，T1弛豫时间与样品的物理性质和环境因素有关，如温度、溶剂等。
T2弛豫时间是指核自旋间相互作用导致的相位失真的时间。
在实验中，我们通过测量样品在不同时间间隔内的自旋回波信号衰减，得到了T2弛豫时间。
实验结果表明，T2弛豫时间与样品的分子结构和环境因素有关，如分子间相互作用、磁场均匀性等。
通过测量弛豫时间，我们可以获得样品的一些重要信息。
例如，T1弛豫时间可以反映样品中自旋与晶格的相互作用强度和速率，从而了解物质的热力学性质。
T2弛豫时间可以反映样品中自旋与自旋的相互作用强度和速率，从而了解物质的动力学性质。
本实验的结果表明，弛豫时间与样品的物理性质和环境因素密切相关。
通过测量弛豫时间，我们可以获得关于样品分子结构和动力学性质的重要信息。
这对于物理学、化学和生物学等领域的研究具有重要意义。
核磁共振法测量弛豫时间是一项重要的实验技术，可以帮助我们深入了解物质的分子结构和动力学性质。
通过实验，我们获得了关于T1和T2弛豫时间的数据，并对其与样品物理性质的关系进行了分析。
核磁共振测井原理
核磁共振测井原理一、快速发展的核磁共振测井技术1945年，Bloch 和Purcell发现了核磁共振（NMR）现象。
从那时起，NMR作为一种有活力的谱分析技术被广泛应用于分析化学、物理化学、生物化学，进而扩展到生命科学、诊断医学及实验油层物理等领域。
如今，NMR已成为这些领域的重要分析和测试手段。
40年代末，Varian公司证实了地磁场中的核自由运动，50年代，Varian Schlumberger-Doll，Chevron三个公司开展了核磁共振测井可行性研究。
60年代初开发出实验仪器样机，它基于Chevron研究中心提出的概念，仪器使用一些大线圈和强电流，在志层中产生一个静磁场，极化水和油气中的氢核。
迅速断开静磁场后，被极化的氢核将在弱而均匀的地磁场中进动。
这种核进动在用于产生静磁场的相同线圈中产生一种按指数衰减的信号。
使用该信号可计算自由流体指数FFI，它代表包含各种可动流体的孔隙度。
这些早期仪器有一些严重的技术缺陷首先，共振信号的灵敏区包括了所有的井眼流体，这迫使作业人员使用专门的加顺磁物质的泥浆和作业程序，以消除大井眼背景信号，这是一促成本昂贵且耗时冗长的处理，作业复杂而麻烦，测井速度慢石油公司难以接受。
其次，用强的极化电流持续20ms的长时间，减小了仪器对快衰减孔隙度成分的灵敏度，而只能检测具有长弛豫衰减时间的自由流体，由于固液界面效应对弛豫影响及岩石孔隙中油与水的弛豫时间差异不大，使得孔隙度和饱和度都很难求准。
此外，这些仪器为翻转被极化的自旋氢核需消耗大量功率，不能和其它测井仪器组合。
但这些难题没有使核磁共振测井研究中止。
70年代末至80年代初，美国Los Alamos 国家实验室Jasper Jackson 博士提出“INSDE－OUT”磁场技术。
在相同时期，磁共振成象（MRI）概念也得到很大发展。
1983年，Melvin Miller博士在美国创办了NU－MAR公司，他们综合了“INSIDE－OUT”概念和MAR技术同时，斯伦贝谢公司几十年来，一直在努力发展核磁共振测井技术。
利用核磁共振研究页岩孔径分布的方法
且 回波 时间 间隔足 够短 （ 很 小 ）时 ，分析 扩散 弛
豫贡 献 也很 小 ，可 以忽 略不 计 。因此 ，流体 的弛豫
和 单 相流 体 的核磁 共 振
谱可 以反 映其孔 隙 内部
贡 献就 主 要 来 自岩石 颗 粒 的表 面 弛豫 ，所 以 （ １ ）
（ ３ ）
分布 （ 赵全胜 ，２ ０ ０ ８ ） ，且在整个孔隙尺度 内都可
以表 征 。理论 分析 而 言，岩 芯核 磁共振 谱和 压汞
其中：
为 孔 隙形状 因子 （ 无量纲） ，大 小随
孔 隙模 型 的不 同而不 同 ，， 为 孔 隙半径 （ ｇ ｍ） 。
因此 ，（ ２ ）式可 以表示 为 ：
式可 近似 的表 示为 ：
结构， 并通 过 孔径与 其 中流体 的驰 豫 时间 的正相
关 关 系来进 行 换算获 得 。 岩石 孔 隙流体 的 与 孔 隙
直 径 相对应 ，大孔 对应 长 Ｔ ２ ，小 孔对 应短 ，当孔 隙 中为单 相流 体时 ，可直 接刻 度为 孔径 大小 ，进而
第６ ３ 增
２ ０ １ ７年 ４ 月
地
质
论
评
ＧＥ ＯＬ ＯＧＩ Ｃ ＡＬ Ｒ Ｅ ＶＩ Ｅ Ｗ
Ｖ ｏ １ ． ６ ３ Ｓ ｕ ｐ ｐ
Ａｐｒ ． ， ２ ０１ ７
利用核磁共振研究 页岩孔径 分布 的方法木
李 亚丁 ，杨 成 ，冯顺 ，李振
西 南 石油大 学 地球科 学 与技术 学 院 ，成 都 ，６ １ ０ ５ ０ ０
ｃ
ｃ
通过 分布确定不 同孔径大小 的孔 隙度 （ 赵永刚
磁共振弛豫时间
磁共振弛豫时间磁共振弛豫时间（T1和T2）是磁共振成像（MRI）技术中的重要参数，它们反映了物质的磁共振行为和组织的特性。
本文将从磁共振弛豫时间的定义、测量方法、影响因素以及在医学领域的应用等方面进行介绍。
磁共振弛豫时间是指在磁场作用下，物质从激发态回到基态所需的时间。
根据磁共振理论，当外加磁场作用下，物质中的原子核会发生磁共振现象，其能量从基态跃迁到激发态，并在一定时间后返回基态。
这个返回过程就是弛豫过程，而弛豫时间就是描述这个过程的重要参数。
测量磁共振弛豫时间有多种方法，常用的有脉冲序列法和自旋回波法。
脉冲序列法是通过给样品施加一系列的短脉冲，然后观察样品对这些脉冲的响应来测量弛豫时间。
而自旋回波法是通过在脉冲后给样品施加一个180°的脉冲，使得样品的回波信号与初始信号相消。
通过测量回波信号的幅度随时间的变化，可以得到磁共振弛豫时间。
磁共振弛豫时间受多种因素的影响，其中包括分子运动、物质的化学成分和物理性质等。
分子运动是影响弛豫时间的重要因素之一，分子的旋转和扩散会导致弛豫时间的改变。
此外，不同原子核的弛豫时间也有所差异，这与原子核的自旋、电荷以及周围环境的影响有关。
在医学领域，磁共振弛豫时间具有重要的应用价值。
通过测量组织的磁共振弛豫时间，可以获取关于组织的信息，如组织的形态、结构、功能以及病理变化等。
例如，磁共振弛豫时间在癌症的诊断和治疗中起着重要作用。
癌细胞和正常细胞的磁共振弛豫时间差异较大，可以通过测量磁共振弛豫时间来区分癌细胞和正常细胞，从而实现早期诊断和治疗。
磁共振弛豫时间还可以用于研究神经系统的功能和疾病。
神经元的磁共振弛豫时间与神经元的活动状态和代谢有关，通过测量神经元的磁共振弛豫时间，可以了解神经元的功能活动和疾病变化，如脑卒中、阿尔茨海默病等。
磁共振弛豫时间是磁共振成像技术中的重要参数，它反映了物质的磁共振行为和组织的特性。
通过测量磁共振弛豫时间，可以获取关于组织的信息，如组织的形态、结构、功能以及病理变化等。
应用核磁共振在线检测技术研究不同赋存状态下的页岩气动用规律
天 然 气 工 业Natural Gas Industry 第41卷第5期2021年5月· 76 ·应用核磁共振在线检测技术研究不同赋存状态下的页岩气动用规律端祥刚1,2 胡志明1,2 顾兆斌1 常进1,2 沈瑞1 孙威1 穆英3 周广照31.中国石油勘探开发研究院2.国家能源页岩气研发（实验）中心3.中国科学院大学渗流流体力学研究所摘要：要合理制订页岩气井生产制度，进而优化页岩气田开发技术政策，弄清不同赋存状态下的页岩气产出规律是前提和基础。
为了避免间接测试的不确定性，研发了适用于高温高压条件下的核磁共振在线检测系统，选取四川盆地长宁地区N203井下志留统龙马溪组龙一11层页岩岩心，以甲烷气体为实验流体，测量在页岩气开采过程中游离态和吸附态甲烷产出量的变化情况，并且结合页岩气衰竭式开发物理模拟实验，对不同赋存状态下的页岩气动用特征和产出变化规律进行了研究。
研究结果表明：①饱和甲烷气体的页岩核磁共振T2谱图具有明显的双峰特征，吸附态甲烷主要赋存于页岩纳米孔隙表面，弛豫时间较短（0.1～1.0 ms），而游离态甲烷则赋存于较大的页岩孔隙中，弛豫时间较长（1～100 ms）；②采用核磁共振测量的甲烷总含气量及吸附态/游离态甲烷气量与采用间接方法计算的结果较为接近；③基于页岩气开发物理模拟实验，在开发初期，产出气以游离态甲烷为主，吸附态甲烷的阶段贡献率低于5%，随着生产的持续，吸附态甲烷的阶段贡献率逐渐增加，尤其是当压力低于15 MPa以后，吸附态甲烷的阶段贡献率迅速上升，至生产后期，吸附态甲烷的阶段贡献率超过50%，累计贡献率达到30%；④把实验结果换算为矿场条件下气井的生产动态数据，生产前5年，吸附气对气井累计产气量的贡献率不足5%，至生产末期，吸附气对累计产气量的贡献率可以达到25%。
结论认为，核磁共振在线监测技术可以定量表征不同赋存状态下甲烷气体的动用规律，为后续开展页岩气气水两相渗吸、CO2/CH4吸附置换等研究提供了新的方法。
核磁共振的两种弛豫过程
核磁共振的两种弛豫过程1.引言1.1 概述核磁共振（NMR）是一种重要的科学技术方法，被广泛应用于物理学、化学、生物学等领域。
它基于原子核在外加磁场中的行为，通过测量其发出的辐射信号来获取样品的结构和性质信息。
在核磁共振中，弛豫过程是一种重要的现象。
弛豫是指系统从非平衡状态趋向平衡状态的过程，可以分为自发弛豫和受激弛豫两种类型。
自发弛豫是指由于系统内部相互作用导致的能量损失和相位耗散，而受激弛豫则是外界干扰下系统对能量进行响应的过程。
在核磁共振中，自发弛豫和受激弛豫过程对信号的形成和检测起着至关重要的作用。
自发弛豫过程会导致信号的衰减和相位的演化，而受激弛豫过程则可以被外界的射频场所操控。
本文将重点探讨核磁共振中的两种弛豫过程，即自发弛豫和受激弛豫。
通过对弛豫过程的原理和概念的介绍，将深入探讨这两种过程在核磁共振中的应用和影响。
此外，本文还将对这两种弛豫过程进行比较和讨论，以期加深对核磁共振中弛豫过程的理解和认识。
弛豫过程在核磁共振领域中具有重要的意义，对于数据处理、成像和谱图解析等方面都起到至关重要的作用。
因此，对于弛豫过程的深入研究和理解，对于核磁共振技术的发展和应用具有重要的意义。
接下来，本文将首先介绍弛豫过程的概念和原理，然后详细讨论核磁共振中的弛豫过程。
最后，我们将总结弛豫过程的重要性，并对两种弛豫过程进行比较和讨论，从而对核磁共振中的弛豫过程有更深入的了解。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：本文将对核磁共振的两种弛豫过程进行详细介绍和分析。
文章主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，我们将首先对本文的主题进行概述，介绍核磁共振和弛豫过程的一般背景和基本原理。
随后，我们将介绍本文的结构和目的，以帮助读者了解文章的整体框架和内容。
在正文部分，我们将首先对弛豫过程的概念和原理进行详细的阐述，包括其定义、分类和基本原理。
接着，我们将重点介绍核磁共振中的两种弛豫过程，包括自旋网络弛豫和横向弛豫。
低场核磁弛豫时间
低场核磁弛豫时间低场核磁弛豫时间是核磁共振（NMR）技术中的一个重要参数，它可以用来研究物质的结构和动力学性质。
本文将从低场核磁弛豫时间的定义、测量方法、应用领域等方面进行介绍，以便读者对其有更深入的理解。
一、低场核磁弛豫时间的定义低场核磁弛豫时间是指核磁共振信号从激发到恢复原始强度所需的时间。
它反映了核自旋间的相互作用和动力学过程。
低场核磁弛豫时间可以分为纵向弛豫时间（T1）和横向弛豫时间（T2）。
纵向弛豫时间描述的是核自旋从激发状态返回到平衡状态的过程，而横向弛豫时间则描述的是核自旋在平衡状态下的相互作用和失去相干性的过程。
测量低场核磁弛豫时间的方法有很多种，常见的有脉冲序列法和连续波法。
脉冲序列法是通过给样品施加一系列的磁场脉冲，观察核磁共振信号的衰减过程来测量弛豫时间。
连续波法则是通过改变激发脉冲的频率和幅度来测量核磁共振信号的强度变化，从而得到弛豫时间。
三、低场核磁弛豫时间的应用领域低场核磁弛豫时间在许多领域都有广泛的应用。
在生物医学领域，低场核磁弛豫时间可以用来研究生物分子的结构和动力学性质，如蛋白质的折叠过程、核酸的双螺旋结构等。
在材料科学领域，低场核磁弛豫时间可以用来研究材料的磁性和电子结构，如磁性材料的磁矩、半导体材料的载流子动力学等。
在化学领域，低场核磁弛豫时间可以用来研究化学反应的动力学过程，如化学平衡的转变、化学反应速率的变化等。
四、低场核磁弛豫时间的意义和前景低场核磁弛豫时间作为核磁共振技术中的一个重要参数，对于研究物质的结构和动力学性质具有重要意义。
它不仅可以提供物质的微观信息，还可以揭示物质的宏观性质和功能。
随着核磁共振技术的发展和应用的广泛，低场核磁弛豫时间的研究将在各个领域取得更多的突破和应用。
低场核磁弛豫时间作为核磁共振技术中的一个重要参数，对于研究物质的结构和动力学性质具有重要意义。
它的测量方法多样，应用领域广泛，并且具有重要的意义和前景。
通过深入了解低场核磁弛豫时间，我们可以更好地理解物质的性质和行为，为科学研究和应用开发提供重要的支持和指导。
岩心核磁共振t2谱
岩心核磁共振t2谱
岩心核磁共振（Rock-core Nuclear Magnetic Resonance，简称NMR）技术是一种用于分析岩石孔隙结构和液体分布的非破
坏性检测方法。
岩心NMR技术可以通过测量岩心样品中核自
旋的弛豫时间T2谱来获取岩石孔隙结构和液体分布的信息。
T2谱是指岩心样品中核自旋在外加磁场中反向弛豫到平衡态
所需要的时间。
在测量T2谱时，岩心样品首先被放置在磁场中，通过施加射频脉冲来激发核自旋共振。
然后，通过测量核自旋信号的衰减来获取不同T2时间下的信号强度。
通过分析T2谱，可以得到不同弛豫时间对应的孔隙大小和岩
石中液体的分布情况。
在岩石中，液体通常以游离水、吸附水和绑定水的形式存在，它们在孔隙中的分布会影响岩石的物理性质和水驱油能力。
因此，通过T2谱的分析可以有效地评估
岩石的储层性质和油气开发潜力。
岩心NMR技术在油气勘探和开发中具有重要的应用价值。
它
可以提供高分辨率的孔隙结构图像，帮助科学家了解岩石孔隙类型、孔隙连通性以及孔隙大小分布等信息。
同时，岩心
NMR技术还可以评估岩石中水和油的饱和度、油气分布以及
流体相渗透率等参数，为油气勘探和开发提供重要的参考依据。
页岩核磁共振横向弛豫时间与孔径分布量化关系及应用
第31卷 第1期2024年1月Vol.31， No.1Jan.2024油 气 地 质 与 采 收 率Petroleum Geology and Recovery Efficiency 页岩核磁共振横向弛豫时间与孔径分布量化关系及应用吴连波1，2，3，4，5（1.中国石化胜利油田分公司 勘探开发研究院，山东 东营 257015； 2.国家能源局页岩油研发中心，山东 东营 257015； 3.山东省非常规油气勘探开发重点实验室，山东 东营 257015； 4.胜利油田油气成藏重点实验室，山东 东营 257015；5.中国石化页岩油气勘探开发重点实验室，山东 东营 257015）摘要：核磁共振横向弛豫时间（T 2）常用于表征页岩的全孔径分布特征。
为确定T 2谱与页岩孔径的量化关系，选取济阳坳陷沙河街组7块页岩样品进行低温氮吸附、核磁共振实验。
利用T 2几何平均值和孔隙比表面积、孔隙体积之间的关系式，获得T 2谱计算孔径分布的关键参数——表面弛豫率。
7块页岩样品的表面弛豫率为1.52～3.06 nm/ms ，平均值为2.53 nm/ms 。
由表面弛豫率计算的孔径分布结果与低温氮吸附的NLDFT 模型计算结果相似度高，证实了页岩表面弛豫率确定方法和取值的合理性。
利用上述方法确定了济阳坳陷典型页岩薄层的孔径分布，结合储层物性和地球化学分析结果，认为页岩中泥质薄层主要起到生-储作用，而纤维状方解石薄层、粉晶方解石薄层和长英质薄层则可以作为储-渗通道。
在研究页岩油微观富集、流动机制及评价页岩油“甜点”时，需细化分析不同薄层的孔径分布特征及其生-储-渗作用。
关键词：页岩；核磁共振横向弛豫时间；表面弛豫率；孔径分布；孔渗结构；济阳坳陷文章编号：1009-9603（2024）01-0036-08DOI ：10.13673/j.pgre.202304005中图分类号：TE132.8文献标识码：AQuantitative relationship between shale NMR transverse relaxationtime and pore size distribution and its applicationWU Lianbo 1，2，3，4，5（1.Exploration and Development Research Institute ， Shengli Oilfield Company ， SINOPEC ， Dongying City ， Shandong Province ， 257015， China ； 2.State Energy Center for Shale Oil Research and Development ， Dongying City ， Shandong Province ， 257015， China ； 3.Shandong Key Laboratory of Unconventional Oil and Gas Exploration and Development ， Dongying City ， Shandong Province ， 257015， China ； 4.Key Laboratory for Hydrocarbon Accumulation of Shengli Oilfield Company ， Dongying City ， Shandong Province ， 257015， China ； 5.SINOPEC Shale Oil and Gas Exploration and Development Key Laboratory ，Dongying City ， Shandong Province ， 257015， China ）Abstract: Nuclear magnetic resonance （NMR ） transverse relaxation time T 2 is commonly used to characterize the full-scale pore size distribution characteristics of shale. In order to determine the quantitative relationship between T 2 and the pore size of shale ， seven shale samples from Shahejie Formation in Jiyang Depression are selected to perform low-temperature nitrogen adsorption and NMR experiments. The surface relaxivity ， the critical parameter to calculate the pore size distribution by T 2， is obtained according to the equation reflecting the relationship between the logarithmic mean of T 2 and specific surface area and pore volume. For these samples ， the surface relaxivity ranges from 1.52 nm/ms to 3.06 nm/ms ， with an average value of 2.53 nm/ms. The pore size distribu ‐tion results calculated by surface relaxivity are more similar to the calculation results of the NLDFT model for low-temperature nitro ‐收稿日期：2023-04-05。
核磁共振法测量弛豫时间实验报告总结
核磁共振法测量弛豫时间实验报告总结核磁共振（NMR）是一种基于原子核自旋的物理现象的测试方法，通过测量核自旋在外加磁场作用下的弛豫时间来获取物质的结构和动态信息。
本实验通过测量水和甲醇的核磁共振关联实验，得到了它们的弛豫时间，并分析了实验结果。
实验中，我们使用了一台NMR测试仪器，设置了适当的磁场和脉冲序列。
首先，我们校准了仪器，确定了零点和峰值的位置，以及脉冲和弛豫时间的时间范围。
接着，我们用一种特定的序列脉冲对水和甲醇分别进行了测试。
在实验过程中，我们调节了脉冲的幅度和宽度，以使核自旋产生90度的转动。
然后我们使用恢复系数（Recovery）来测量核自旋的弛豫时间。
实验结果显示，水和甲醇的核磁共振信号都在脉冲的作用下发生了变化。
在脉冲之后，核自旋的弛豫时间决定了核磁共振信号的恢复程度。
我们以时间为横轴，以恢复系数为纵轴绘制了水和甲醇的弛豫时间曲线。
通过分析实验数据，我们得出了一些结论。
首先，水和甲醇的核磁共振信号在脉冲作用下都表现出了明显的弛豫现象。
其次，水的弛豫时间比甲醇要短，这是由于水分子中氢原子的自旋-自旋相互作用较强引起的。
对于水和甲醇的弛豫时间的差异，我们还进一步探讨了其中的原因。
通过了解水和甲醇的分子结构，我们知道水分子中的氢原子更加密集，相互作用更多，因此弛豫时间更短。
而甲醇分子中的氢原子则较为稀疏，相互作用较少，弛豫时间更长。
本实验不仅展示了核磁共振法的基本原理和应用，还使我们熟悉了实验仪器的操作方法。
通过分析实验结果，我们对核磁共振现象有了更深入的了解，并学会了如何通过弛豫时间来获取物质的结构和动态信息。
总之，本次实验通过核磁共振法测量了水和甲醇的弛豫时间，并分析了实验结果。
本实验为我们进一步学习研究核磁共振提供了基础，并且对我们理解物质内部结构和动态过程有着重要意义。
核磁共振法测量弛豫时间实验报告总结
核磁共振法测量弛豫时间实验报告总结实验目的：本实验旨在通过核磁共振法测量样品中的弛豫时间，了解核磁共振技术在物质分析中的应用。
实验原理：核磁共振是利用原子核在强恒定磁场下吸收或放出特定频率的电磁辐射而产生共振的现象。
在核磁共振实验中，我们通常会关注样品的弛豫时间。
弛豫时间可分为自旋-晶格弛豫时间（T1）和自旋-自旋弛豫时间（T2）。
实验步骤：1. 准备样品：选择一个适合核磁共振测量的样品，并将其置于核磁共振仪中。
2. 设置仪器参数：根据样品特性和实验要求，设置核磁共振仪的参数，如磁场强度、脉冲序列参数等。
3. 开始实验：通过发送特定频率的射频脉冲来激发样品中的核自旋系统，然后观察样品的响应信号。
4. 记录数据：记录响应信号的强度和时间，以便后续数据处理和分析。
5. 处理数据：根据核磁共振信号的特点，使用相应的方法计算弛豫时间。
实验结果：根据实验数据处理得出样品的弛豫时间，并与理论值进行比较。
实验结果表明，该方法能准确测量样品的弛豫时间，并可用于物质分析和结构研究。
实验结论：本实验通过核磁共振法测量样品的弛豫时间，验证了该方法在物质分析中的可行性和准确性。
核磁共振技术的应用将为化学、医学、材料科学等领域的研究提供重要的实验手段和数据支持。
附录：实验数据表格：时间（s）弛豫时间T1（s）弛豫时间T2（s）0.1 1.2 0.80.2 1.1 0.70.3 1.0 0.90.4 1.3 0.60.5 1.4 0.9注意：以上数据仅为示例，请根据具体实验结果填写。
参考文献：[1] Smith, J. K., & Chen, L. M. (2017). Applications of nuclear magnetic resonance (NMR) in medicinal chemistry. Journal of Medicinal & Process Chemistry, 2(2).[2] Johnson, P. M. (2016). Principles of nuclear magnetic resonance in one and two dimensions. Oxford University Press.[3] Gupta, L. C., Gupta, A. F., & Maheshwari, N. K. (2019). Nuclear magnetic resonance: concepts, methods, and applications. PHI Learning Private Limited.。
页岩、砂岩岩心核磁共振实验结果对回波间隔的敏感性差异
页岩、砂岩岩心核磁共振实验结果对回波间隔的敏感性差异曹文倩;张宫;何宗斌【摘要】The appropriate echo interval can be used to accurately measure the results of nuclear magnetic resonance experiments. To determine the influence of echo spacing on the nuclear magnetic resonance (NMR) results of different rock samples, the sensitivity of nuclear magnetic resonance core experiments to echo spacing is systematically studied. NMR measurements of multiple sets of echo interval values for shale and sandstone cores in the same state, and their effects on the morphology, lateral relaxation time spectral position and porosity of the lateral relaxation time spectrum of the rock samples were analyzed. The results show that the sensitivity to different lithological experimental results is very different. The sandstone core has weak sensitivity to echo interval, and the lateral relaxation time spectrum changes in morphology, but its main body position and envelope area did not change much; the shale core was very sensitive to echo interval, and the lateral relaxation time spectrum not only changed its shape, but also its body position moved to the right, and the envelope area also decreased rapidly.%回波间隔的选取对核磁共振岩心分析实验结果影响很大, 为确定回波间隔对不同岩样的核磁共振结果的影响程度, 系统研究了页岩、砂岩岩心核磁共振岩心实验对回波间隔的敏感性.对相同状态下的页岩、砂岩岩心进行了多组回波间隔的核磁共振测量, 分析了不同岩样核磁实验横向弛豫时间谱的形态、横向弛豫时间谱峰位置和核磁孔隙度与回波间隔的关系.结果表明, 回波间隔对不同岩性岩心的敏感性有很大差异, 砂岩岩心对回波间隔的敏感性较弱, 回波间隔不同, 其横向弛豫时间谱的变化在形态上有所改变, 但其主体位置和核磁孔隙度变化不大;页岩岩心对回波间隔非常敏感, 回波间隔不同, 横向弛豫时间谱不但形态发生了明显的变化, 而且其主体位置向右移动, 核磁孔隙度也迅速减小.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2019(019)002【总页数】6页(P34-39)【关键词】岩心分析;核磁共振;回波间隔;敏感性【作者】曹文倩;张宫;何宗斌【作者单位】长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室,地球物理与石油资源学院,武汉 430100;长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室,地球物理与石油资源学院,武汉 430100;长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室,地球物理与石油资源学院,武汉 430100【正文语种】中文【中图分类】P631.8+4岩心分析实验是认识储层性质的必要手段，低场核磁共振岩心分析是一种快速无损测量岩石物性参数的技术，受到石油行业的广泛重视和普遍认同。
页岩油全直径岩心核磁扫描的实验设计及资料处理解释方法
页岩油全直径岩心核磁扫描的实验设计及资料处理解释方法1 引言页岩油是一种非常重要的能源资源，其储量和产量与人们的生活息息相关。
因此，对页岩油的储层特性研究和评价一直是油气勘探和开发的热点和难点之一。
核磁共振(NMR)技术是一种非常有效的评价储层孔隙结构和流体特性的方法，特别适用于页岩油等低孔隙度、低渗透率油气储层的评价。
本文旨在介绍页岩油全直径岩心核磁扫描的实验设计及资料处理解释方法。
2 实验设计（1）岩心样品选择：选择具有代表性的页岩油岩心样品，进行干燥、清洗等处理，确保样品不受污染和影响。
（2）核磁共振测量参数设定：针对不同类型和特征的页岩油样品，分别设定相应的核磁共振扫描参数（如脉冲序列、扫描时间、TE、TR 等），以获取高质量的核磁共振数据。
（3）核磁共振扫描：将经过处理后的岩心样品置于核磁共振扫描设备中进行扫描，获取岩心样品的核磁共振信号数据。
（4）数据处理：对获取到的核磁共振信号数据进行处理，包括峰面积计算、反演、膨胀计算等操作，获取页岩油岩心孔隙度、孔隙尺度、渗透率、流体类型等参数。
3 资料处理解释方法（1）T2谱解释：通过T2谱图，可以获取到岩心孔隙度、孔径分布等信息，对于大于500ms的孔隙，对应的地层流体渗流能力通常较弱，而小于10ms的孔隙通常为表面贡献的信号，对储层流体数量几乎没有影响。
（2）连续T2谱解释：通过连续的T2谱图，可以更准确地描述岩心孔隙的复杂性质。
T2谱中不同范围内的信号峰可以分别与一定范围内的孔隙绑定，得到更准确的孔隙尺度、渗透率、孔隙度等参数。
（3）核磁共振声学解释：通过核磁共振声学，可以获取到岩石的密度、声波速度等信息，可以作为孔隙度和渗透率计算等资料的补充和验证。
（4）核磁共振流体识别解释：通过核磁共振流体识别的方法，可以将不同类型和组分的流体（如油、水、天然气等）区分开来，进一步优化储层模型和评价。
4 总结页岩油全直径岩心核磁扫描是一种非常有效的评价储层孔隙结构和流体特性的技术。
磁共振探针弛豫率
磁共振探针弛豫率的研究与应用
一、引言
磁共振成像（MRI）是一种无创、非侵入性的医学影像技术，其核心原理是利用磁共振探针对体内氢质子的弛豫效应进行成像。
其中，弛豫率作为衡量磁共振信号强度的重要参数，对于提高MRI的图像质量以及研究生物组织结构和功能具有重要意义。
二、磁共振探针弛豫率的基本概念
在磁共振成像中，弛豫是指在外加磁场消失后，被激发的原子核从高能态返回到低能态的过程。
这个过程分为两个阶段：T1弛豫和T2弛豫。
T1弛豫是指横向磁化向纵向磁化的转换，而T2弛豫则是指横向磁化的衰减。
这两个过程的时间常数分别被称为T1和T2弛豫时间，它们决定了磁共振信号的强度和持续时间。
三、磁共振探针弛豫率的影响因素
影响磁共振探针弛豫率的因素主要包括分子结构、环境条件以及外部磁场等因素。
通过改变这些因素，可以调整探针的弛豫率，从而实现对磁共振信号的调控。
四、磁共振探针弛豫率的应用
磁共振探针弛豫率的研究在许多领域都有重要的应用。
例如，在医学诊断中，通过测量不同组织的弛豫率，可以获取组织的特性信息，如肿瘤的良恶性等。
此外，磁共振探针弛豫率的研究还可以用于药物开发、生物标记物检测以及神经科学等领域。
五、结论
磁共振探针弛豫率是磁共振成像技术中的关键参数，对其深入研究不仅可以提高MRI的图像质量，也可以为相关领域的研究提供有力的工具。
随着科技的发展，我们期待未来能够发现更多关于磁共振探针弛豫率的新知识，并将其应用于更多的实际场景中。
页岩储层有效性识别及物性参数定量评价方法_丁娱娇
（ ， ； １． Ｃ Ｏ． Ｌ Ｔ Ｄ． Ｔ ｉ ａ ｎ ｉ ｎ ３ ０ ０ ２ ８ ０， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ Ｌ ｏ ｉ ｎ Ｂ ｒ ａ ｎ ｃ ｈ ｏ ｆ Ｃ Ｎ Ｐ Ｃ Ｂ ｏ ｈ ａ ｉ Ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｊ ｇ ｇ ｇ ｇ ｇ ｇ ， ） ， １ ０ ０ １ ０ １， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｃ ｏ ｍ ａ ｎ ＧＷＤ Ｃ， Ｂ ｅ ｉ ｉ ｎ ２． Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｄ ｉ ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｌ ｏ ｉ ｎ ｊ ｇ ｐ ｙ ｇ ｇ ｇ
１ １］ 。 由页岩储 径在核磁共振 Ｔ２ 谱时间刻度上靠左 ［
通过对页岩样品进行氩离子抛光、
高分辨率场发射扫描电镜等实验分析在页岩中发现 粒 间 孔、 粒 内 孔 等 纳 米 级 孔 隙， 孔 了有机质演化孔 、 隙形状呈圆形 、 椭 圆 形、 不 规 则 形 等， 孔隙直径一般 １ ０ ０ｎ ｍ 左右 。 钟 太 贤
页岩储层有效性识别及物性参数定量评价方法
丁娱娇１， 郭保华２， 燕兴荣１， 李健１， 卢琦１
（ 中国石油渤海钻探工程有限公司测井分公司 ，天津 ３ １． ０ ０ ２ ８ ０； ） 中国石油长城钻探工程有限公司测井公司国际业务项目部 ，北京 １ ２． ０ ０ １ ０ １ 摘要 ： 页岩储层储集空间由孔隙和裂缝共同构成 ， 基质孔隙非常低 ， 只有大量发 育 微 裂 缝 时 才 能 形 成 有 效 储 集 层 。 裂缝是页岩储层产能的主控因素之一 ， 还是运移通道 、 储集空间 。 由于裂缝的存 在 ， 使得页岩储层有效性评价和渗 透率定量计算变得极为复杂 。 在综合分析实验室岩心测量的核磁共振 、 孔隙度 、 渗透率、 裂缝饱和度等资料的基础 上， 建立了一套利用核磁共振测井标准 Ｔ２ 谱进行页岩储层储集空间类型识别 、 有效储层评价和 物 性 参 数 定 量 评 价 的方法 。 该方法应用到生产中取得了良好的应用效果 。 关键词 ： 测井评价 ；核磁共振测井 ；页岩 ；储集空间 ；有效性 ；渗透率 ；裂缝 ；饱和度 中图分类号 ：Ｐ ６ ３ １． ８ ３ 文献标识码 ：Ａ ：１ ／ Ｄ １ ｏ ｉ ０． ３ ９ ６ ９ ３ ３ ８． ２ ０ １ ４． ０ ３． ０ ０ ９ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ４ － ｊ
核磁共振实验中的弛豫时间测量
“自旋-自旋弛豫”
T2* 与磁场的不均匀性
实际磁场存在不均匀性 共振频率分布&自旋矢量散开
T2*比T2小很多 是自旋回波(spin echo)实验的基础
T1,T2, T2*的关系
以下关系总是成立 T1>T2>T2* 如果纵向弛豫(T1)比横向弛豫(T2)快？
旋转坐标系 vs 实验室坐标系
弛豫时间的测量
Bloch Equations: 一系列微分方程，可以用来描 述在各种条件下总磁化矢量的变化情况：
积分后，就可以描述磁化矢量的X’,Y’与Z分量 随时间的变化关系
反转恢复法测T1
磁化矢量与时间满足如下关系： 脉冲序列如图
反转恢复法测T1
D1: 让磁化矢量有所恢复 D3: 保证探测到的是FID信号 D0: 相邻两次测量的间隔，保证全同测量 得到信号幅值与时间的关系 拟合曲线，求出T1
纵向弛豫时间T1
纵向弛豫时间T1描述了平行于磁场方向的核自旋磁
矩(Mz)恢复到热平衡态(Mz,eq)的快慢程度
核自旋态分布的重新分配过程 并非能量守恒过程 单个核自旋的弛豫时间很长 “自旋-晶格弛豫”
横向弛豫时间T2
横向弛豫时间T2描述了垂直于磁场方向的核自旋 磁矩(Mxy)恢复到热平衡态(一般是零)的快慢程度
核磁共振实验中的弛豫时间测量06307050002核磁共振与fid信号原子核也有自旋宏观磁化强度m沿b方向x方向射频场改变m的方向倾斜角度与与脉冲的长度有关由于多种弛豫机制m回到平衡探测到一个衰减信号什么叫弛豫弛豫relaxation代表松弛舒张放松受到外界刺激后恢复到平衡状态的过程自然界的普遍属性但有快有慢弛豫时间nmr它描述了核自旋忘记原有状态的速度有多快不同的物质有固有的弛豫时间纵向弛豫时间t描述了平行于磁场方向平行于磁场方向的核自旋磁恢复到热平衡态mzeq的快慢程度自旋晶格弛豫横向弛豫时间t描述了垂直于磁场方向垂直于磁场方向的核自旋磁矩mxy恢复到热平衡态一般是零的快慢程度横向弛豫机理复杂最基本的是横向核自旋磁矩的退相干退相干是自旋回波spinecho实验的基础旋转坐标系vs实验室坐标系弛豫时间的测量blochequations
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页岩核磁共振弛豫机制与测量方法研究
未来几十年内的世界能源结构中,非常规石油资源,特别是页岩资源,将发挥越来越重要的作用。
页岩孔隙属于纳米级别,渗透率极低,传统的岩石分析方法适用性较差。
核磁共振(NMR)技术由于其非侵入性和兼具井下和实验室双重功能,
成为测量页岩岩石物理性质的重要手段之一。
对于常规储层,核磁共振技术已经成为一项十分有效的储层解释评价技术,它能够提供岩石孔隙度、渗透率、孔径分布、流体分布和饱和度等岩石物理性质,是油气藏流体识别和定量评价必备方法之一。
而对于页岩储层,应用常规核磁共振方法进行评价时,受纳米级孔隙、复杂矿物成分、特殊孔隙结构、较高有机质含量、超低渗透性及内部梯度和受限扩散等因素的影响,面临探测分辨率低、解释模型不适用等问题。
这些特征决定了页岩的核磁共振响应区别于常规储层。
对此我们讨论了页岩特殊的岩石物理、化学特征对常规核磁共振测量的影响。
页岩的NMR弛豫结果的解释比传统的储层更复杂。
常规储层中,岩石的NMR弛豫主要来自于孔隙表面顺磁性杂质和孔隙流体分子相互作用产生的表面弛豫。
然而,在页岩储层中,孔隙可以分为有机孔隙和无机孔隙,这些纳米级孔隙和富含氢的有机质的存在,会使得氢核产生更多相互作
用,NMR弛豫机制更加复杂。
我们探讨了页岩特殊的弛豫机制。
有机质孔隙的表
面弛豫可能由同核偶极耦合引起,而且,有机质本身还具有多重同核偶极耦合。
有机质与孔隙流体之间由于磁化速率不同还会存在磁化传递的现象。
页岩有机质孔隙内部、以及有机孔和无机孔隙之间,具有扩散耦合作用,这将影响NMR
得到的孔径分布。
基于页岩特殊的核磁共振弛豫机制,我们分析了常规核磁共振方法——自旋回波(Spin echo)或CPMG(Carr-Purcell-Meiboom-Gill)测量的局
限性。
在此基础上,我们针对页岩中有机质表面出现的同核偶极耦合作用,和有机质内部的多重同核偶极耦合作用,分别提出了固体回波(Solid echo)和魔术回波(Magic echo)方法,用来探测页岩完整的有机质信息;并设计IR-Solid echo和
IR-Magic echo二维NMR脉冲序列,结合偏最小二乘PLSR算法分析二维NMR图谱,定量评价有机质含量。
根据Solid echo和Magic echo与常规方法测量信号的差异,确定有机质含量和有机质孔隙度。
在页岩微裂缝中原油一般为非润湿相,表现体弛豫特征,反映
原油自身固有的弛豫性质。
研究原油的体弛豫特征可以反映原油位于地下储层的性质。
通过实验分析得出,一维和二维弛豫分布函数可以测量原油分子运动状态,推测原油中分子的慢运动和大分子聚集,证实弛豫分布可以提供原油的化学组分信息。