Поверхностный ядерный магнитный резонанс (SNMR), также известный как магнитно-резонансное зондирование (MRS), представляет собой геофизический метод, специально разработанный для гидрогеологии . Он основан на принципе ядерного магнитного резонанса (ЯМР), и измерения могут использоваться для косвенной оценки содержания воды в насыщенных и ненасыщенных зонах в недрах земли. [1] SNMR используется для оценки свойств водоносного горизонта, включая количество воды, содержащейся в водоносном горизонте , пористость и гидравлическую проводимость .
История [ править ]
Метод MRS был первоначально разработан в 1960-х годах Расселом Х. Варианом , одним из изобретателей протонного магнитометра . [2] SNMR - результат совместных усилий многих ученых и инженеров, которые начали разработку этого метода в СССР под руководством А.Г. Семенова и продолжили эту работу во всем мире. [3] Группа Семенова использовала ядерный магнитный резонанс (ЯМР) для неинвазивного обнаружения протон-содержащих жидкостей (углеводородов или воды) в недрах. Институт химической кинетики и горения (ИХК) Сибирского отделения Российской академии наук. изготовил первую версию прибора для измерения сигналов магнитного резонанса от подземных вод («гидроскоп») в 1981 году.
Принципы [ править ]
Основной принцип работы магнитно-резонансного зондирования, ранее известного как поверхностный протонный магнитный резонанс (ПМР), аналогичен принципу работы протонного магнитометра . Оба они предполагают записи сигнала магнитного резонанса от жидкости, содержащей протоны (например, воды или углеводородов). Однако в протонном магнитометре в приемную катушку помещается специальный образец жидкости, и интерес представляет только частота сигнала. В MRS проволочная петля диаметром 100 м используется в качестве передающей / приемной антенны для зондирования воды в недрах. Таким образом, основным преимуществом метода MRS по сравнению с другими геофизическими методами является то, что измерение сигнала PMR от молекул воды на поверхности гарантирует, что этот метод реагирует только на подземную воду.
Типичное обследование MRS проводится в три этапа. Сначала измеряется окружающий электромагнитный (ЭМ) шум. Затем импульс электрического тока передается по кабелю по поверхности земли, прикладывая внешнее ЭМ поле к поверхности земли. Наконец, внешнее электромагнитное поле прекращается и измеряется сигнал магнитного резонанса. [4]
Три параметра измеряемого сигнала MRS:
- Амплитуда (E0), которая зависит от количества протонов и, следовательно, от количества воды.
- Время затухания (T * 2), которое обычно коррелирует со средним размером пор в водонасыщенных породах. Это важно для характеристики водоносного горизонта.
- Фаза (j0), которая измеряется в полевых условиях и используется для качественной оценки электропроводности горных пород. [4]
Как и многие другие геофизические методы, MRS зависит от местоположения. Результаты моделирования показывают, что производительность MRS зависит от величины естественного геомагнитного поля, электропроводности горных пород, электромагнитного шума и других факторов.
Использование [ править ]
SNMR может использоваться как при разведке нефти, так и при разведке воды, но, поскольку нефть, как правило, находится глубоко внутри, чаще всего используется при разведке воды. SNMR с разрешением по глубине 200 метров - лучший способ моделирования водоносных горизонтов .
См. Также [ править ]
- Хранение и восстановление водоносного горизонта
- Свойства водоносного горизонта
- Модель грунтовых вод
- Загрязнение грунтовых вод
- Гидравлическая томография
- Ядерный магнитный резонанс
- ЯМР поля Земли
Ссылки [ править ]
- ^ Легченко Анатолий (2013). Магнитно-резонансная томография подземных вод . Джон Вили и сыновья. ISBN 9781118649459.
- ^ США Грант US3019383A , Varian Рассел Харрисон, «Первый жидкий метод разведки и устройство», опубликованном 30 января 1962
- ^ Семенов А.Г. (1987) ЯМР Гидроскоп для воды prospecting.Proceedings семинара по геотомографии, Индийского геофизического союза, Хайдарабад, стр 66-67
- ^ a b «Магнитно-резонансное зондирование (MRS)» . Информация о подземных водах USGS: Отделение гидрогеофизики . Геологическая служба США . Проверено 15 мая 2018 .