The Influence of Porosity, Saturation Degree, Clay Content and Pore Water Conductivity on NMR and SIP Parameters [Elektronische Ressource] / Firas Alali. Betreuer: Ugur Yaramanci

Firas Alali

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• Publié par: technische_universitat_berlin
• Publié le: 01 janvier 2011
• Nombre de lectures: 14
• Langue: English
• Poids de l'ouvrage: 14 Mo

Extrait

 
 
The Influence of Porosity, Saturation Degree,  
Clay Content and Pore Water Conductivity  
on NMR and SIP Parameters 
 
vorgelegt von 
Diplom‐Ingenieur 
Firas Alali, M.S. 
aus Syrien 
 
 
Von der Fakultät VI Planen ǀ Bauen ǀ Umwelt 
der Technischen Universität Berlin 
zur Erlangung des akademischen Grades 
Doktor der Ingenieurwissenschaften 
(Dr.–Ing.) 
genehmigte Dissertation 
 
 
 
Promotionsausschuss: 
Vorsitzender:  Prof. Dr. Uwe Tröger 
Berichter:        Prof. Dr. Ugur Yaramanci 
Berichter:        Prof. Dr. Frank Börner 
Berichter:        Dr. Reinhard Kirsch 
 
 
Tag der wissenschaftlichen Aussprache: 08.12.2011 
 
 
 
Berlin 2011 
D 83   Acknowledgements 
 
During this research a lot of people gave me a ''helping hand'' and I would like to thank all of
them, in a more or less chronological order:
Prof. Dr. Ugur Yaramanci for the acceptance of my request and for many helpful ideas.
Prof. Dr. Frank Börner and Dr. Reinhard Kirsch, who guided me during the last period of my
work, answered a lot my questions, also asked a lot of questions.
Stephan Costabel, Dr. Martina Braun, Dr. Sabine Kruschwitz and all my colleague at the
Department of Applied Ggeophysics at TU Berlin, thank you very much.

Special thanks go to my family (my wife Rasha and my two daughters Ghazal and Lana), my
parents and also my brothers, who have continued to support me, both financially and
morally, during my continued stay in Germany. Thank you very much.
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andandySIPupPossiblearametersrecommendedFirasestimateAlali,yPhDexistencethesis,pBerlintsUnivdierenersitaywofateTtoecaterhnologyore,empirically2011yThe(0%generalclaobwjofeyctiorvdistinguisheessofwthisdthesisofisthetoendsestimatemeasuredtheispSIPetrophtheseysicalwithptsroypeighertiesyofoutsandyandestablishclaysicalymeasuremenarticialandstheahmplfreshesissucclahmethoasconclaareynctionconusetenistthe(CC),apororositneyformation.(oreyare),Thesaturationthedegreecompared(S),andpeterserme-ned.abilitbutythe(ktest)applyingaexpnarticialdsandpyoreclaw100%atereighconductivit,ysamples)(degreesClaandDegree,conducted)relationshipsbpyTheuandsegivoofpndistinuclearandmagneticformationsresonancefu(NMR)saturatedandsalinspi.e.ectralossibleinducedsandypeyolarizationusing(SIP)regmethowhetherds.saltNMRorandsaturatedSIPThisresultsnotareyalsoSIPiwherenpterpretedwandconductivitcorrelatedstratatogetheroftoclaimproresultvofeorethethqualitdistinctionyateroftimes,theeyresult.thanFsandyromoftheymeasuremenrelaxationtserythewphysicalyNMRsaraicabltaparametersaccuracy(likisetrealvpartrelations(samplesSaturatione,them,)eldandfurtherimaginaryerimenponaclartey(samplesyborositw)tofythetoelectricalbconductiv-wittyydeterminedabb400ywithSIPtandofrelaxConductivitationStimesere(toPempiricaloftoInuencetheTheetroph)parameters.determinedusebNMRySIPNMR)tsareesmeasured.goThdeclearpossibilitetrophtoysicalguishparameterssandyofclaineyterestwhicforarehllyydrologicalpartiallyevwithaluationorareenotater,directlyitapvtoailable.theSoandrelationsyblaeterswtheseeends,requiredardlpofetrophtheyysicaltainparameterswandr,metheyasupartiallyredwithgeophater.ysicaldistiparametersisarepneeded.bNMRtheisofmainlymethoknoalone,wnitinnotgeophossibleysicsknofromifwelectricalellyloggingtheapplicationsisandresultlabtheoratoryofmeasure-ymenatsofofpresencecores.saliThepadvwanwithintageeofThisNMRdepisononWNMRPrelaxationtimewheremeasuredtclabasedrelaxationonsitsfordirectysensitivitsamplesysmallertothosehforydrogensamples.atomseecttenpConwaterconductivitAbstractonthemeasuredoftimesyvtensmallThetobeect.claSIPcontect.hniquerelationshipsisetcommonlyeenusedetrophinparametersthmeasuredeandlabporatorym-tocouldassessecomplexobresistiivTheioftequationsyacceptableoivisertoaalidatewideobtainedfrequencyhipsbandnaturalfromtomHzthtoqualitMHofz.whenSevtoeralmeasuremenNMRinandstudies.SIP w
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UrsacAlali,terDhihssertation,PTunechemhniscahederUnivetrophersit?tderBerlin,die2011undDasunallgemeineon,ZielistdieserzArbveitergleicistkes,icdielpSetrophh?tzungysikundaliscvhenunPh,arameter,zwieoTVongehaltnic(CC),eitPdieorosit?tzuf(ationszeitenPRelax),TS?ttigungsgradNMR-(S),wPwirdermeabilit?tdie(k)inund400Penorenwurdenwuasserleitf?higkalisceitEinsatz(nundM?glicongehaltteilw),Wvenonhei?t,k?nstlictonigenhenMeSand-heiden,undasserTteilwonprobsind.enSIPdurcheidungh?glicVelektriscerweindeutigendungonvvononUnuklearmagnetisceitherdieResonanzeit(NMR)sehrundEspungenektralenPindPuziertenhPGenauigkolarisationel,(SIP)Beziehzuzubhestimmen.ungNMRtesten.uon,nden)SIPhiedlicErgeb-vnisseundwhgef?hrt,erdenheninzurtegriertetrophausgewPertetnden.undonmiteinanderMessunineineBeziehgungeit,gesetzt,oummitdiederQuges?ttigtenalit?ttonigenderoneinanderErgebnisseheiden,zuistvsandigenerbhessern.mitBeiogeophunydassieikthal-aliscobhenmitMessungenserwherdendungendedieUnphcysiktaliscdahf?renLeit-Pharameterdie(wieonRealteilder(wTSalzl?sungS?ttigungsgrad,orma)zur?cundist.Imagin?rteilheidung(NMRorosit?t,-Pob)wderwelektriscdiehenationszeitenLeitf?higkimeitzuvektonDieSIPhenundaliscRelaxationzeitenund(SonPvtenEinusshDer.)dieservistonerNMR)diedmitirektProbgemessen.est?tigen,DidieserebpwetroFpStudienhteiysikTaliscca.henProbPmitarame-terscterhzurGradenhonydrologiscundhenSBdurcewumertungempiriscsindBeziehnicngenhAbsctpdirektysikvhererf?gbar.arame-DeshalbzusolltenDerinvdieserNMRAr-SIPbgeeitgibtempiriscguteheeindeutiBezieheungenhkzwiscdiehenoll-dendergesuceisehfrisctenopsalzhaltigemetrophasserysiksandigenaliscdhenProbPvarameternzuundterscdendasgemessenenesgeophm?glicysikdiealiscundhenScPicarameterntenbdiesenestimmthtdenwuerden.terscNMRunabh?ngigistvinobderSalzwGeophenysiktenvderorsieallemeiseduWrcshges?ttigtAnDurcwdieendungenerwinderdMethoealleinrdieseBohrlotersccjedohmessunghundhimmLabh,ordiebheekdieannhet.f?higkDernicVtorteilaufvExistenonvNTMRoiaufstAndieesenheitdirekteonEmpndlicinnerhalbhkFeittigegenn?bker?hrenWDieseasser-terscstoatomenh?ngtarameteronPaufAbstractasserleitf?higkIPRelax-Firasab,wReilgemessenenxationszeitenorentonigeen-sindedieasandigef?ren.ProbEektkleiner.alsDief?rSIPProbTDerecderhnikorenwirdasserleitf?higkh?ugaufimgemessenenLab-oristvkleinerwVendet,humdemdenkdesomplexenongehaltes.WiderstandBezieh?bzwiscerpeinenysikwheneitenarameternFgemessenenrequenzbundereicIh-varameternononnmHauczempiriscbisgehaltenMHzerdenzuDiebeiterecGleichnen.ungenMehrereakzeptabNMRabundesSIPempfohlen,Experhaltenenerimenungentenat?rlmithenk?nstlenicbhenumtonigenQualit?tSGleicaungenneidAnProbendenauf(0%eldmessungenbiszuk?nftigenzuzu100%Massenan.Contents.1..Intro.du.c.tInducedi.on.1.1.1..GeneralFluids-SaturatedO.b10jectivectrale........ree.......2.......(EDL).....Mag.......14...2.3.3............Media........1.1.1.1.ElectricalNuclear.Magnetic.Resonance9(NMR)....L.......olarization.....(NMR).....Spin..........2.1.1.2..Sp.ectral.In.duced.P.olarizationPulse(SIP)....Spin-E.......NMR.......Surface.....22.....elax..2.2.yF.undamentals.4.2.1..P.etrophSpysicalolarizationProp.erties.Of.RoElectricalcyks..........2.2.3..duced.Sedimen.......2.3..etic...........13........4.2.1.1..Densit.y....Nuclear...............olarization...............15.and.Deca.......18.ho.............20.P4.2.1.2..P.ore.Space.Prop.erties21.............Relaxation.c.......Diusion-Induced.........23.Resistivit..............5.2.1.2.1..P.orosit.y2.2.1.2..ectral.P.(SIP).............2.2.2..Double.a.er.....................10.Sp.In.P.of6ts2.1.2.2..Sp.ecic.In.ternal.Surface..12.Nuclear.n.Resonance.......................2.3.1.......6.2.1.2.3..Irreducible.W.ater.V.olume..................2.3.2..Magnetism................7.2.1.2.4..P.ermeabilit.y..14.P.................................2.3.4..Tipping.F.Indication.y....7.2.2..Electrical.Prop.erties.of2.3.5.RoccDetectionks..........................2.3.6..in.orous....................8.2.2.1..Basics..2.3.6.1..Relaxation.......................2.3.6.2..of.Ro.ks...........2.2.3.6.3..R.ation................8I2.2.1.1.(10Hz)
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.Materials.and.P.e.trophysica6.3.lconPropResultserties.27.3.1..Materials6.3.1..y.......endence.freq...6..........saturated...artially.eriments.........5.2.1........68.....b.............saturation.at27.3.2..Sample.Preparation..f...105.oratory...................e.......Results.oin...............Integration.Phase......28c3.3.withP.etroph.ysical.Prop.erties.of.the.Samplessamples...6.3.1.1..saturated...l...102.......6.3.1.4..2.3.6.4..........Degree.5.1..d29.3.3.1..P.ore.W.ater.Conductivit.y52.....................re.cy.............57.a.ency.2..29.3.3.2..Bulk.DensitDiscussiony..................and.6.1..w...............6.2..of.................and..30.3.3.3..Sp.ecic.In.ternal.Sullyurface..........w.......6.3.1.2..at.......P.y.............Cla.t.ten31saturated4.6.3.2.NMRsamplesExp.eriments.36.4.1..Lab.oratoryEstimatemethoExpd52.Lab.Metho.................................5.2.........................36.4.2..Results..........57.F.qu.n.dep...........................5.2.2..at.xed.u.p.t...................5.3.37.4.2.1..The.Eect.of.Cla.y.Con.ten.t.and.Saturation.Degree.on.NMR.mea