Влияние релаксационных процессов на потоковые пропагаторы ядерного магнитного резонанса

Авторы

  • К.Л. Клименок Московский физико-технический институт (МФТИ)
  • А.Ю. Демьянов Московский научно-исследовательский центр «Шлюмберже»
  • О.Ю. Динариев Московский научно-исследовательский центр «Шлюмберже»

DOI:

https://doi.org/10.26089/NumMet.v19r110

Ключевые слова:

численное моделирование, ядерный магнитный резонанс, потоковый пропагатор, перенос пассивной примеси, поверхностная релаксация

Аннотация

Статья посвящена развитию подхода, ранее предложенного авторами для численного моделирования ядерного магнитного резонанса (ЯМР) в пористых средах с учетом движения фаз. Более детально рассмотрено влияние граничных условий на контакте «пористая среда-порода» и релаксационных процессов, протекающих в объеме флюида, на функцию потокового пропагатора. С использованием численного моделирования на примерах течений в модельных и реальных пористых средах показана значимость этих процессов. Сделан вывод о необходимости их учета в лабораторных экспериментах и представлена методика оценки влияния значения релаксационной активности поверхности пор на пропагатор.

Авторы

К.Л. Клименок

Московский физико-технический институт (МФТИ)
Институтский пер., 9, 141701, Долгопрудный
• аспирант

А.Ю. Демьянов

Московский научно-исследовательский центр «Шлюмберже»
Ленинградское ш., 16А строение 3, 125171, Москва
• старший научный сотрудник

О.Ю. Динариев

Московский научно-исследовательский центр «Шлюмберже»
Ленинградское ш., 16А строение 3, 125171, Москва
• ведущий научный сотрудник

Библиографические ссылки

  1. K. L. Klimenok and A. Yu. Demianov, “Numerical Simulation of Nuclear Magnetic Resonance in Saturated Porous Media with Consideration of Phase Motion,” Vychisl. Metody Programm. 18, 192-203 (2017).
  2. C. P. Slichter, Principles of Magnetic Resonance (Springer, Heidelberg, 1990), Vol. 1.
  3. A. P. Lehoux, S. Rodts, P. Faure, et al., “Magnetic Resonance Imaging Measurements Evidence Weak Dispersion in Homogeneous Porous Media,” Phys. Rev. E 94 (2016). doi 10.1103/PhysRevE.94.053107
  4. E. O. Stejskal and J. E. Tanner, “Spin Diffusion Measurements: Spin Echoes in the Presence of a Time-Dependent Field Gradient,” J. Chem. Phys. 42 (1), 288-292 (1965).
  5. K. J. Packer, S. Stapf, J. J. Tessier, and R. A. Damion, “The Characterisation of Fluid Transport in Porous Solids by Means of Pulsed Magnetic Field Gradient NMR,” Magn. Reson. Imaging 16 (5-6), 463-469 (1998).
  6. U. M. Scheven, D. Verganelakis, R. Harris, et al., “Quantitative Nuclear Magnetic Resonance Measurements of Preasymptotic Dispersion in Flow through Porous Media,” Phys. Fluids 17 (2005). doi 10.1063/1.2131871
  7. J. Mitchell, D. A. Graf von der Schulenburg, D. J. Holland, et al., “Determining NMR Flow Propagator Moments in Porous Rocks without the Influence of Relaxation,” J. Magn. Reson. 193 (2), 218-225 (2008).
  8. J. Yang, J. Crawshaw, and E. S. Boek, “Quantitative Determination of Molecular Propagator Distributions for Solute Transport in Homogeneous and Heterogeneous Porous Media Using Lattice Boltzmann Simulations,” Water Resour. Res. 49 (12), 8531-8538 (2013).
  9. J. Yang and E. S. Boek, “Pore Scale Simulation of Flow in Porous Media Using the Lattice-Boltzmann Method,” in Proc. SPE Annual Tech. Conf. and Exhibition, Denver, USA, October 30-November 2, 2011 (SPE Press, Richardson, 2011), pp. 1-13.
  10. D. S. Grebenkov, “A Fast Random Walk Algorithm for Computing the Pulsed-Gradient Spin-Echo Signal in Multiscale Porous Media,” J. Magn. Reson. 208 (2), 243-255 (2011).
  11. M. Ferrari, J.-P. Mérel, S. Leclerc, et al., “Study of Dispersion by NMR: Comparison between NMR Measurements and Stochastic Simulation,” Diffus. Fundam. 18 (11), 1-4 (2013).
  12. H. C. Torrey, “Bloch Equations with Diffusion Terms,” Phys. Rev. 104 (3), 563-565 (1956).
  13. K. R. Brownstein and C. E. Tarr, “Spin-Lattice Relaxation in a System Governed by Diffusion,” J. Magn. Reson. 26 (1), 17-24 (1977).
  14. K. R. Brownstein and C. E. Tarr, “Importance of Classical Diffusion in NMR Studies of Water in Biological Cells,” Phys. Rev. A 19 (6), 2446-2453 (1979).
  15. A. Yu. Dem’yanov, O. Yu. Dinariev, and N. V. Evseev, Foundations of the Density Functional Method in Hydrodynamics (Fizmatlit, Moscow, 2009) [in Russian].
  16. R. W. MacCormack, “A Numerical Method for Solving the Equations of Compressible Viscous Flow,” AIAA J. 20 (9), 1275-1281 (1982).
  17. S. V. Patankar, Numerical Heat Transfer and Fluid Flow: Computational Methods in Mechanics and Thermal Science (CRC Press, Boca Raton, 1980).
  18. A. M. Perepukhov, O. V. Kishenkov, S. V. Gudenko, et al., “NMR Studies of Pore Space in Silicates and {}^1H Relaxation of Liquids in Porous Media,” Trudy Mosk. Inst. Phiz. Tekhnol. 5 (3), 154-163 (2013).

Загрузки

Опубликован

2018-03-23

Как цитировать

Клименок К.Л., Демьянов А.Ю., Динариев О.Ю. Влияние релаксационных процессов на потоковые пропагаторы ядерного магнитного резонанса // Вычислительные методы и программирование. 2018. 19. 112-120. doi 10.26089/NumMet.v19r110

Выпуск

Раздел

Раздел 1. Вычислительные методы и приложения