Diploma thesis in physics
https://www.gge.eonerc.rwth-aachen.de/global/show_document.asp?id=aaaaaaaaaagpzhe
Author(s): Annick Fehr
Series: diplomarbait
Publisher: RWTH Aachen
Year: 2007
Language: German
City: Aachen
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
2 Grundlagen von NMR und SIP 5
2.1 Grundlagen der Kernspinresonanz (NMR) . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1.1 Polarisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1.2 Umklappen der Kernspins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.3 Spin-Echo Aufzeichnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1.4 Relaxation in por¨osenMedien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2 Grundlagen der Spektralen Induzierten Polarisation (SIP) . . . . . . . 14
2.2.1 Prinzip der Induzierten Polarisation . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.2.2 Leitf¨ahigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2.2.1 Grenzfl¨achenleitf¨ahigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.2.3 Membranpolarisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.2.4 Polarisationsmodelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2.4.1 Cole-Cole Modell und Modelle der Cole-Cole Familie . 19
2.2.4.2 SNP-Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.2.4.3 Kapillares Netzwerkmodell . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3 Proben, petrophysikalische Untersuchungen und Messinstrumente 25
3.1 Proben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.2 Petrophysikalische Untersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.2.1 Magnetische Suszeptibilit¨at . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.2.2 Porosit¨at . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.2.3 Quecksilberporosimetrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.2.4 Permeabilit¨at . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.3 Messinstrumente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.3.1 NMR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.3.2 SIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4 Auswertung 33
4.1 Auswertung NMR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4.1.1 Vergleich Lognormalverteilung und Inverse Laplace Transformation 34
4.1.2 Porosit¨at . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.1.3 Porenradienverteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4.1.4 Permeabilit¨at . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.2 Auswertung SIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.2.1 Auswertung Wassermessungen zur ¨Uberpr¨ufung der Messzelle . 46
4.2.2 Spektren der Proben f¨ur unterschiedliche Fluidleitf¨ahigkeiten . . 49
4.2.3 Vergleich von Formationsfaktor und Porosit¨at . . . . . . . . . . 51
4.2.4 Ableiten der Grenzfl¨achenleitf¨ahigkeit . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.2.5 Permeabilit¨at k . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.3 Vergleich NMR und SIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
5 Zusammenfassung 61
Literaturverzeichnis 65
Symbolverzeichnis 71
Anhang 75
A Proben 75
B NMR Handbuch f¨ur T2-Messungen 89
B.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
B.2 NMR Apparatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
B.3 Versuchsdurchf¨uhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
B.3.1 Vorbereitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
B.3.2 Messung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
B.4 Auswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
B.4.1 Logarithmische Normal-Verteilung . . . . . . . . . . . . . . . . 96
B.4.2 UPEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
C SIP-Messzelle 101
Danksagung 107
