探查地下水的新方法--地面核磁共振找水方法的应用研究 APPLIED RESEARCH OF A NEW METHOD FOR DETECTING GROUNDWATER--SNMR DETECTION GROUNDWATER METHOD.pdf

现 代 地 质 ㈣，牡怙．。 v。I18N。．1 嘉嚣葶，芋1期 GEoscIENcE ”％三：赫 探查地下水的新方法 ——地面核磁共振找水方法的应用研究 邓靖武1，潘玉玲2，熊玉珍1 叶J围地质太学地球物理与信息技术学院．北京100083；2．中国地质大学地球物理与空间信息学院，湖北武汉430074) 摘要：地面核磁共振方法是应用地球物理中新发展起米的一种直接找水方法，它利用水中的 氢核在一定频率的外场作用下产生核磁共振现象实现对地n托的探测。对测量所得的NMR 信号进行分析处理，可以确定地层的含水量、厚度和深度以及平均孔隙度。由于NMR信号 微弱、信噪比低，因此所获资料需要进行综合解释和联台反演“提高反演解释的可靠性。以 中国地质大学核磁共振科研组在西北某油田的找水工作和国外学者相关的研究成果为例，证 实丁这一研究方法的可靠性。 关键词：棱磁共振技术；NMR信号；地下水；联合反演 中围分类号：P335 文献标识谒：A 文章编号2004)01叭21—06 1．1核磁共振现象 0 引 言 核磁共振是一个基于原子核特性的物理现象， 地面核磁共振(sNMR)找水方法是近年发即具有核子顺磁性的物质可选择性地吸收电磁能 展起来的新的应用地球物理方法。此方法是前苏 量。由于水分子中氢原子内的质子(氢核)是具 联在20世纪80年代初最早研究成功的，并研制有核磁矩的旋转带电粒子，在通常情况下，质子 出第一代核磁共振层析找水仪(Hydmscope)，磁矩方向与当地地磁场口。一致，而且它们在稳定 用于地下水的探测试验和应用，达到r世界领 的地磁场作用下都将处在一定能级上，即处于自 先水平“1】。自1996年地面核磁共振仪器投入 arrnor 然平衡状态(图1中(a))。当在外加具有I 生产以来，sNMR方法在多个国家和地区得到 频率而的电磁场B，作用后，B，的垂直于地磁场 了广泛应用，并取得了丰硕的成果。但是，由于 口。的分量将对质子产生扭力， 氢核产生旋进运动， NMR找水仪的接收灵敏度高(nV级)，sNMR 从而发生能级跃迁(图1中(b))。当这种外加的电 方法容易受到电磁噪声的干扰，导致信噪 磁场B。终止后，氢核在回复到它们原来位置的过 比低，因此在sNMR方法资料反演解释中需要 注重多参数联合反演，以提高以物探方法找水的 可靠性。 1 SNMR找水方法的基本原理 sNMR方法是目前唯一直接探测地下水的地 球物理新方法。它利用了氢原子内的质子在一定 的条件下可以产生核磁共振信号的特征，采集和 图l核磁共振产生的3个阶段示意固【4] skF曲d in 分析NMR信号的变化规律以实现对地下水的直接 Rg．1 thr∞gtagsNh假mnl《4 (a)平衡状态；(b)吸收状态；(c)释放状态 探测。 1l 收橹日期 2003—0929；敌回日期：200324