[發(fā)明專利]一種煤巖裂縫發(fā)育過程的核磁共振成像觀測裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210452763.0
• 申請日: 2012-11-13
• 公開（公告）號: CN102954978A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚艷斌;楊培強;劉俊剛;吳建國;唐一龍;齊勝喜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)(北京);蘇州紐邁電子科技有限公司
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

1.一種煤巖裂縫發(fā)育過程的核磁共振成像觀測裝置，它包括核磁共振成像分析儀和巖心真空飽和儀，其特征在于：所述巖心真空飽和儀包括內(nèi)部裝有多孔介質(zhì)樣品（7）的探頭管，所述探頭管在對樣品（7）采樣時被放置在核磁共振成像分析儀內(nèi)的若干塊永磁體（3）中間，所述探頭管上方連接有一真空泵（1），所述探頭管下方連接有水槽及飽和裝置（9）和加熱裝置（10），所述水槽及飽和裝置（9）由加熱裝置（10）加熱后輸送水蒸氣到探頭管內(nèi)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤巖裂縫發(fā)育過程的核磁共振成像觀測裝置，其特征在于：所述真空泵（1）通過氣體抽真空出口管道（12）與探頭管相連，所述氣體抽真空出口管道（12）伸入探頭管中與樣品（7）相連，真空泵（1）可以將探頭管內(nèi)部的樣品（7）抽真空，從而對樣品（7）孔隙內(nèi)部的空氣、液體、雜質(zhì)進(jìn)行清理。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤巖裂縫發(fā)育過程的核磁共振成像觀測裝置，其特征在于：所述探頭管內(nèi)裝有有機玻璃填充材料（6），樣品（7）在探頭管中由有機玻璃填充材料（6）固定位置，并保證探頭管內(nèi)的氣密性，所述探頭管外壁由具有隔熱效果的真空絕熱泡沫所料制成。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤巖裂縫發(fā)育過程的核磁共振成像觀測裝置，其特征在于：在位于所述真空泵（1）和所述探頭管之間的氣體抽真空出口管道（12）上設(shè)有第一氣密控制閥（2），探頭管內(nèi)部設(shè)有溫度、壓力傳感器（14），所述加熱裝置（10）通過加熱管道（13）連接在探頭管下方，所述加熱管道（13）穿過水槽及飽和裝置（9），所述水槽及飽和裝置（9）通過氣體飽和入口管道（11）連接在探頭管下方，所述氣體飽和入口管道（11）伸入探頭管下部與樣品（7）連接，所述氣體飽和入口管道（11）上設(shè)有第二氣密控制閥（8）。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種煤巖裂縫發(fā)育過程的核磁共振成像觀測裝置，其特征在于：所述加熱裝置（10）通過加熱管道（13）對水槽及飽和裝置（9）進(jìn)行加熱，水槽及飽和裝置（9）受熱后產(chǎn)生的水蒸氣通過氣體飽和入口管道（11）輸送到探頭管內(nèi)，所述加熱裝置（10）可以通過加熱管道（13）對探頭管的溫度進(jìn)行維持。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤巖裂縫發(fā)育過程的核磁共振成像觀測裝置，其特征在于：所述探頭管外壁（5）由具有隔熱效果的真空絕熱泡沫所料制成。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤巖裂縫發(fā)育過程的核磁共振成像觀測方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）將樣品（7）加工成一定形狀放入巖心真空飽和儀的探頭管內(nèi)，然后將樣品（7）作抽真空飽水處理，去除樣品（7）內(nèi)部的雜質(zhì)，使樣品（7）孔隙充滿水分；

（2）隨后在實驗儀器——核磁共振成像分析儀上設(shè)置CMPG序列、MRI圖像、MSE序列等參數(shù)，使得儀器滿足采集質(zhì)子密度像的條件；

（3）將裝有樣品（7）的探頭管置于磁體模塊外殼（4）內(nèi)的永磁體（3）中間，使用核磁共振成像分析儀對樣品（7）進(jìn)行采樣，采樣完成后對所獲得的K空間數(shù)進(jìn)行傅里葉變換，形成可反映出煤巖樣品（7）縫隙分布的灰度圖像或偽彩圖像；

（4）得到的圖像中較亮部分為樣品（7）內(nèi)部水分所產(chǎn)生的核磁信號，由于樣品（7）在前處理過程中已經(jīng)抽真空飽水，該圖像可以反映樣品（7）內(nèi)部縫隙狀況。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種煤巖裂縫發(fā)育過程的核磁共振成像觀測方法，其特征在于：所述核磁共振成像分析儀為磁場強度低于1.0特斯拉的專用核磁共振成像分析儀，要求成像分辨率在微米級。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種煤巖裂縫發(fā)育過程的核磁共振成像觀測方法，其特征在于：可以通過重復(fù)所述實驗步驟的方式分析研究樣品（7）縫隙的發(fā)育過程。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種煤巖裂縫發(fā)育過程的核磁共振成像觀測方法，其特征在于：所述抽真空飽水處理的步驟為：

（1）將巖心樣品（7）放入探頭管中由有機玻璃填充材料（6）固定位置，保證探頭管內(nèi)的氣密性；

（2）運用真空泵（1）將探頭管內(nèi)抽真空；

（3）使用加熱裝置（10）令水槽（9）中的蒸餾水汽化，并將水蒸氣通過氣體飽和入口管道（11）灌入探頭管內(nèi)的樣品（7）中，通過溫度、壓力傳感器（14）得到的探頭管內(nèi)的溫度和壓強來確定樣品（7）隙中的水蒸氣是否達(dá)到飽和；

（4）當(dāng)樣品（7）隙中的水蒸汽達(dá)到飽和后，關(guān)閉氣體入口處的控制閥（8），加熱裝置（10）通過加熱管道（13）對探頭管的溫度進(jìn)行維持。