Page 86 - 4264

РОЗДІЛ 3
ЯДЕРНО-МАГНІТНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПОРІД
СКЛАДНОПОБУДОВАНИХ ГЕОЛОГІЧНИХ РОЗРІЗІВ
НАФТОГАЗОВИХ РОДОВИЩ

3.1 Фізичні основи ядерно-магнітного каротажу

Ядерно-магнітний каротаж базується на фізичному явищі вільної
прецесії, яке відбувається на ядерних орбітах атомів після виключення
поляризуючого високочастотного електромагнітного поля, а саме: на
вимірюванні амплітуди сигналу вільної прецесії, що виникає в ядрах атомів
речовин, що мітяться у магнітному полі Землі. Таке явище лежить в основі
методу ядерно-магнітного резонансу (ЯМР). Ефект ЯМР можна спостерігати на
ядрах атомів, які володіють магнітним (µ) та механічним (p) моментами,
напрямленими в одну сторону. Завдяки цьому, магнітні спіни ядра атомів
обертаються у двох площинах подібно до руху дзиги, навколо напрямку
магнітного поля Землі з певною частотою (), яка називається Ларморовою.
Напруженість земного магнітного поля H 0 діє на магнітний момент ядра, як на

магнітну стрілку, тобто орієнтує вектор намагніченості M вздовж магнітної
силової лінії збуджуючого поля. Наявність механічного обертального моменту
p приводить до того, що магнітний спін ядра починає прецесувати навколо
напрямку магнітного поля з Ларморовою круговою частотою , яка рівна:

=H 0, (3.1)

де γ = µ/p – гіромагнітне відношення ядра, μ – магнітний момент; p –
механічний момент.
Величина сигналу ЯМР у ядер атомів різних мінералів, які утворюють
гірські породи, різна. Вона визначається гіромагнітним відношенням ядра
атома і вмістом мінералу у гірській породі.
Вільна ядерна прецесія піддається вимірюванню тільки за умови
колективного синфазного обертання сукупності спінів ядер на орбітах.
Орієнтовані більш-менш в одному напрямку магнітні моменти ядра утворюють

ядерне намагнічення, що характеризується вектором (M ) поперечна складова
якого, перпендикулярна до напруженості збуджувального поля (Н 0) (рис. 3.1).
При обертанні вектора ядерного намагнічення j яд у навколишньому середовищі
виникає електромагнітне поле з частотою f = /2π.
На середовище діють постійним магнітним полем напруженості (Нп), яке
перпендикулярне до напруженості поля Землі (Н 0) і значно (у 100 і більше
разів) перевищує його за величиною. У сумарному полі, яке практично
співпадає з Н п (Н п>>Н 0), спочатку відбувається хаотично орієнтована прецесія,
яка загасає внаслідок взаємодії ядер одне з одним і сусідніми атомами з
характерним часом повздовжньої релаксації Т 1. При цьому, незважаючи на
конкуруючу дію теплового руху, який намагається порушити впорядковане

85