基于ADI-FDTD模拟的岩石核磁共振横向弛豫特征分析

将复杂的骨架-孔隙系统抽象成等效双孔介质,根据Bloch方程构建数学模型,用交替隐式时域有限差分(ADI-FDTD)和联合反演迭代法(SIRT)进行横向宏观磁化矢量的数值模拟与核磁共振T₂谱的反演,定量研究扩散系数、弛豫速率、孔隙组分比和孔隙宽度对核磁响应的影响.结果表明:横向宏观磁化矢量衰减速率与扩散系数和微孔隙分量成正比,与孔隙宽度成反比,与表面弛豫速率基本无关.当扩散系数较大、孔隙宽度较小时,核磁共振T₂谱难以直观反映孔隙组分及孔隙结构.应用核磁共振评价孔隙结构时需特别注意扩散系数和孔隙尺寸的影响.     

蛋白质溶液结构及动力学的核磁共振研究

高场液相核磁共振技术作为解析高分辨率蛋白质结构的两大主要手段之一,在近二十几年的时间里得到了迅猛的发展. 一方面,随着谱仪硬件技术、核磁脉冲技术和蛋白质标记技术的不断发展,液相核磁共振技术所能够研究的蛋白质不断突破分子量的限制,可以达到几万,甚至几十万. 另一方面,液相核磁共振技术成功地应用于蛋白质分子动力学的研究中,是目前唯一能够对蛋白质多个位点同时进行动力学研究的实验方法,并且仍在不断地创新、发展和完善中. 本文从蛋白质溶液结构的解析和动力学的研究两个主要方面对液相核磁共振研究的基本方法进行简要的介绍,并结合实例介绍一些最新的研究进展.     

二维核磁共振观测岩石润湿性

润湿性是反映储层中油水分布状况的一个重要表征参数,因此研究储层岩石的润湿性对原油开采有着重要的意义. 扩散弛豫二维谱可展示扩散系数与弛豫时间的相关性,并可以对油水的弛豫时间、扩散系数分别进行研究,与核磁共振一维弛豫谱相比极大地提高了区分油水的能力. 该文首先通过多组实验验证扩散-弛豫二维谱可以很好地观测到油水共存状态下玻璃珠表面的润湿性,继而通过对3组人造岩心表面润湿性的测量,获得了人造岩心表面润湿性的信息,解决了此时单独用一维弛豫谱方法难以区分油水的问题. 利用二维谱观察岩石润湿性的研究对油田提高采收率的研究有较大的参考价值.     

油水饱和球管孔隙模型弛豫的理论计算与计算机模拟

根据Brownstein-Tarr理论，采用特征函数展开法，通过求解基于扩散效应的Bloch控制方程，给出了油水饱和球管孔隙模型弛豫的理论计算公式.理论计算结果表明，在水润湿条件下，油的弛豫过程只与含油饱和度有关，而与岩石的孔隙结构无关.根据理论计算结果对球管模型中水的弛豫进行了数值模拟，模拟结果显示，球和管的主弛豫过程是一个单指数函数，其余部分与之相比可以忽略，即球管模型中水的弛豫可近似为一个双指数衰减过程.     

油水饱和球管孔隙模型弛豫的理论计算与计算机模拟

根据Brownstein-Tarr理论,采用特征函数展开法,通过求解基于扩散效应的Bloch控制方程,给出了油水饱和球管孔隙模型弛豫的理论计算公式.理论计算结果表明,在水润湿条件下,油的弛豫过程只与含油饱和度有关,而与岩石的孔隙结构无关.根据理论计算结果对球管模型中水的弛豫进行了数值模拟,模拟结果显示,球和管的主弛豫过程是一个单指数函数,其余部分与之相比可以忽略,即球管模型中水的弛豫可近似为一个双指数衰减过程. 关键词： 核磁共振 弛豫 球管孔隙模型 Bloch控制方程     

颗粒介质弹性的弛豫

颗粒介质是复杂的多体相互作用体系, 其弹性源自内部的力链结构, 弹性能量处在亚稳态, 具有复杂的弛豫行为. 在常规作用下, 颗粒介质往往呈现明显的弹性弛豫. 应力松弛是应变恒定时应力的衰减现象, 弹性弛豫是应力松弛的主要原因. 在前期工作基础上, 从弹性势能面和双颗粒温度热力学角度分析了弹性弛豫的机理, 量化了弹性应力演化不可逆过程; 基于双颗粒温度热力学计算得到了弹性能、颗粒温度和应力的演化, 其中应力松弛的计算结果与实验结果基本一致, 讨论了颗粒温度初值和输运系数的影响. 指出, 开展力链结构及其动力学研究是揭示宏观弹性弛豫机理的关键.     

岩心核磁共振实验对低孔低渗碳酸盐岩储层的适应性研究

低孔低渗碳酸盐岩储层矿物成分复杂、岩石骨架参数难以确定、储集空间类型多样、孔隙结构及孔渗关系复杂、常规测井曲线响应特征不明显,使其测井评价极其困难．本文利用核磁共振测井定量评价低孔低渗碳酸盐岩储层岩心的孔隙结构、计算储层参数．利用T₂谱分布曲线分析孔隙结构、计算T₂截止值;在此基础上计算岩心总孔隙度、有效孔隙度、束缚水孔隙度、渗透率等储层参数,并与常规岩心实验结果进行对比分析;最后,总结出核磁共振测井在低孔低渗储层中的应用优势与局限,为核磁共振测井评价模型的建立提供基础数据．     

一体化核磁共振谱仪数据交换的实现机制

核磁共振（NMR）随着其应用领域的拓展和深入,核磁共振谱仪技术得到了不断的发展和完善^[1,2]_. 针对以往谱仪存在的一些问题,本文提出了一种一体化核磁共振谱仪数据交换的实现机制,同时提出了基于ARM（Advanced RISC Machines,先进精简指令计算机）微处理器的嵌入式操作系统软件设计方案,并给出了谱仪各功能模块的实际性能测试结果,对实验结果进行了总结和讨论.      

TopSpin核磁共振软件中集成的DOSY采集／处理模块DOSYmTM

Bruker TopSpinTM核磁共振软件中集成的DOSY数据采集和处理模块DOSYm^TM,可以方便简单地进行DOSY实验的在线数据采集与处理,并已很好地应用于复杂混合物的定性和定量分析,如天然混合物、石油产品、医药产品、食品工业及质量控制等领域．本文介绍了DOSY实验的原理,数据采集和处理的方法及DOSYm^TM模块的应用．     

反演与拟合相结合处理核磁共振弛豫数据的方法

讨论非负最小二乘（NNLS）法和非线性拟合在分析处理核磁共振（NMR）弛豫数据中的应用.同时将二者结合，提出用NNLS的反演结果来设定非线性拟合初值的方法，并用计算机模拟和实验证明了该方法在分析处理NMR弛豫数据中的有效性. 关键词： 非负最小二乘法 非线性拟合 核磁共振 弛豫时间     

对多孔介质NMR实验弛豫时间分布的实现

报道了人工岩石样品--多孔介质的NMR实验的弛豫时间T₁的测量数据及其处理分析方法. 文中采用Levenberg-Marquardt(L-M)拟合技术, 对实验数据利用3种不同的模型进行拟合：单指数,双指数和多指数模型拟合,特别是多指数拟合的弛豫时间τ -分布曲线. 各种方法利用价值函数χ²进行对比, 与实验结果进行了比较.     

Modeling of Self-Diffusion and Relaxation Time NMR in Multi-Compartment Systems

The theory of pulsed field gradient (pfg) NMR applied to molecules in cellular systems which contain different subcellular compartments separated by permeable membranes, acting as diffusion barriers, has been extended. A numerical model of restricted diffusion and magnetization relaxation behavior in pfg-CPMG NMR experiments, based on the Fick's second law of diffusion, is presented. This model is applicable to a wide range of systems and allows the exploration of temporal and spatial behavior of the magnetization with and without the influence of gradient pulses. Results of the numerical experiments show their correspondence to the previously observed ones and demonstrate the importance of the inclusion of the time domain data in analyzing diffusion measurements.     

多孔介质渗透率的NMR测定

介绍了利用NMR T₂ 弛豫数据求取岩心物性参数--渗透率的方法. 国外学者在分析了大量数据的基础上,建立了3种由T₂ 弛豫数据计算渗透率的模型,分别简称为SDR,Coates-cutoff和Coates-sbvi. 其中SDR模型不受束缚水计算方法的影响,但对岩心孔隙中流体的性质很灵敏,比较适合于水基泥浆地层. coates-cutoff和Coates-sbvi模型对束缚水的计算精度很敏感,可动和不可动流体孔隙体积的测定对渗透率的计算结果影响也很大. 此外,这三种模型对于低渗透率岩石的计算误差都较大. 通过对不同类型岩心的T₂ 弛豫特性和用常规方法测得的渗透率进行系统分析,在SDR模型的基础上所建立的渗透率测定方法（SDR-REV）有三个可调整参数,计算渗透率适用范围更大,计算的结果与常规实验值更接近. 把SDR-REV方法用于砂岩、砾岩、凝灰岩和火成岩四类岩心样品渗透率的测定,说明SDR-REV方法具有更普遍的适用性. 特别是对于中国普遍存在的低渗透岩心,测定结果更为准确.     

A New Numerical Solution of Fluid Flow in Stratigraphic Porous Media

A new numerical technique based on a lattice-Boltzmann method is presented for analyzing the fluid flow in stratigraphic porous media near the earth's surface. The results obtained for the relations between porosity, pressure, and velocity satisfy well the requirements of stratigraphic statistics and hence are helpful for a further study of the evolution of fluid flow in stratigraphic media.     

Wave Interaction with an Emerged Porous Media

In this paper, we study wave interaction with an emerged porous media. The governing equation is shallow water equations with a friction term of the linearized Dupuit-Forcheimer's formula. From the continuity of surface and horizontal flux, we derived the wave reflection and transmission coefficient formulas. They are similar to the corresponding formulas of the submerged solid bar breakwater. We solve the equations numerically using finite volume method on a staggered grid. The numerical wave reduction in the porous media confirms the analytical wave transmission curve.     

Numerical Determination of the Relaxation Parameters of NMR in Complex Heterogeneous Systems

The methods of mathematical processing of the envelopes of spin-echo signals have been considered within the framework of the multiphase relaxation theory. A mathematical model for separation of multiexponential relaxation curves into individual exponential components of spin-spin relaxation times T _2i and amplitudes I _i is described. The multiphase nature of the relaxation of protons in complex heterogeneous systems has been revealed, and the relaxation characteristics of individual components — spin-spin relaxation times and amplitudes — have been determined.     

基于NMR自旋弛豫技术的蛋白质动力学研究

蛋白质的三维结构在很多情况下不能很好地解释其在生理过程中的作用机制. 动力学研究能够获悉蛋白质在不同时间尺度下的内运动信息,建立起动态结构和生物功能的联系. 该文综述了通过NMR自旋弛豫技术研究蛋白质动力学的原理和方法：ps~ns的快运动分析主要采用约化谱密度函数映射和Modelfree方法;μs~ms的慢运动涉及化学/构象交换过程,常借助CPMG和R_1ρ弛豫色散手段. 基于NMR的蛋白质动力学研究,将蛋白质科学从三维空间结构推进到四维时空结构的新层面.     

多孔介质自发渗吸关键问题与思考

多孔介质自发渗吸现象普遍存在于自然界和工业应用领域, 深入研究其微观流动机理及宏观渗流规律具有重要的科学和工程价值。由于受多孔介质物理属性、流体性质、边界条件等多种因素的影响, 自发渗吸机理及渗流规律难以厘清。目前, 已有众多物理实验、理论分析及数值模拟等方法对多因素影响下的自发渗吸过程进行了广泛而深入的研究。本文就该领域存在的关键问题及最新进展进行梳理分析并提出若干思考, 以期对多孔介质自发渗吸的理解和未来研究工作提供一定的借鉴。     

A Micro-Mechanism Model for Porous Media

Based on the tortuous-expanding path/channel model, a micro-mechanism model for porous media is de- veloped. The proposed model is expressed as a function of tortuosity, porosity, resistance coefficient, and fluid properties. Every parameter in the proposed model has clear physical meaning. The results show that the model predictions are in good agreement with those from the existing experimental data.