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上海纽迈电子科技有限公司 NMR 基本原理及在多孔介质中的应用 目录 NMR基本原理及在多孔介质中的应用 1 核磁共振基本原理 2 原子核的磁性 2 极化 2 脉冲翻转和自由感应衰减4 自旋回波及CPMG 5 核磁共振测量时序 7 核磁共振在多孔材料中的应用原理8 孔隙流体的核磁共振弛豫机制8 多指数衰减 12 回波串反演 13 二维NMR技术 14 核磁共振孔渗饱测试基本原理 17 核磁共振孔隙模型 17 NMR T2 分布 18 孔径分布 18 NMR 自由流体指数与束缚流体饱和度 19 BVI 的确定 19 NMR渗透率 20 核磁共振渗透率模型 21 储层流体的NMR特性 23 纽迈科技 Tel: +86-021 Fax: +86-21 E-mail: admin@ 上海市普陀区中江路889 号天地软件园1 号楼A308 室 1 上海纽迈电子科技有限公司 核磁共振基本原理 虽然核磁共振对多孔介质的研究依据的物理原理十分复杂，但只需了解一些核磁共振的基本 概念，就可进行测试和资料解释工作。这些基本概念包括核磁，极化，T1 弛豫时间，脉冲 翻转，自由感应衰减，自旋回波，T2 弛豫时间和CPMG 脉冲序列。 原子核的磁性 核磁共振是指原子核被磁场磁化，对射频的响应。许多原子核都有一净磁矩和角动量（或 自旋）。当存在一外部磁场时，原子核就围绕外磁场的方向进动，就像陀螺绕着地球的重力 场进动一样。当这些自旋的有磁性的原子核与外部磁场相互作用时，就可产生一可测量的信 号。 如果原子核的中子数和质子数有一项或两者均为奇数时，就具备产生核磁共振信号的条 1 13 14 1 件。如氢核 H ，碳 C，氮 N 等。其中氢核 H 自然界内含量丰富，检测的灵敏度高，具 有较大的磁矩并产生较强的信号。几乎所有的核磁共振技术都以氢原子核的响应为基础。我 们讨论的质子就是氢核。 氢原子核有一个质子，它是一个很小的带正电荷的粒子，具有角动量或自旋。自旋质子 相当于一个电流环，产生一个磁场。两极（南极和北极）对准自旋轴的方向。因此氢核可以 认为是一个磁针，其磁轴与核的自旋轴一致。当存在许多氢原子且无外部磁场时，氢核的自 旋轴是随机取向的。如图1 图1 氢原子核自旋（左），由于一小磁棒。没有外部磁场时，单个磁矩随机取向 极化 外加静磁场后B0 后，B0 对原子核施加一个力矩，使核的自旋轴与B0 方向一致，磁场中 的原子核排列成一个方向。 当一力矩作用于自旋物体时，该物体的自旋轴垂直于力矩的方向运动，称为进动。当 B0 作用于一个磁性核时，该原子核将绕B0 进动。进动频率f 称为拉莫尔频率，由下式确定： f =γB0/2π 式中γ——旋磁比，B0——外加静磁场。 对于氢核，γ/2π=42.58 MHz/T ，不同原子核的γ 值也不同。由上式表明，对于给定的原 纽迈科技 Tel: +86-021 Fax: +86-21 E-mail: admin@ 上海市普陀区中江路889 号天地软件园1 号楼A308 室 2