核磁共振测井技术在地下水勘察中的应用
核磁共振测井技术在地下水勘察中的应用
地下水是人类生活中重要的水源之一，对地下水的精确勘察和评估对于保障饮
用水安全和可持续发展至关重要。
传统的地下水勘察方法虽然有一定的局限性，但随着科技的不断进步，新的测井技术不断涌现。
本文将介绍核磁共振测井技术在地下水勘察中的应用，探讨其原理、优势和潜力。
核磁共振(NMR)技术是20世纪40年代诞生的一项重要科学技术，它以原子核
自旋共振现象为基础，通过检测样品内原子核在外部磁场中的行为来获得样品的物理和化学信息。
核磁共振测井技术则是将核磁共振技术应用于地下水勘察领域，可以帮助地质勘探人员了解地下水的分布、含量、流向等重要信息。
核磁共振测井技术相比传统的地下水勘察方法有以下优势。
首先，核磁共振测
井技术可以非侵入性地对地下水进行勘察，不需要进行钻孔，不会破坏地下水资源。
其次，核磁共振测井技术具有较高的分辨率，可以提供详细的地下水信息。
例如，它可以测量地下水的含水量、含油饱和度、孔隙度等，帮助判断地下水的质量和可利用性。
此外，核磁共振测井技术还可以提供地下水的流速和流向信息，对于地下水流动模型的建立和优化具有重要意义。
核磁共振测井技术在地下水勘察中的应用很广泛。
首先，它可以用于地下水资
源的评估。
通过核磁共振测井技术，可以实时监测地下水的分布情况，评估地下水资源的储量和可利用量。
其次，核磁共振测井技术可以用于地下水污染的监测和治理。
地下水污染是当前面临的严重环境问题之一，传统的监测方法往往需要取样分析，效率低且成本高。
而核磁共振测井技术可以实时、快速地检测地下水中的有害物质含量，提供污染源的定位和治理方案的制定。
此外，核磁共振测井技术还可以辅助地下水水文地质研究。
地下水水文地质研
究是地下水勘探的前提和基础，它涉及地下水的形成、演化和运动规律等问题。
核磁共振测井技术可以提供地下水含水层的物理和化学参数，有助于揭示地下水系统的运动机制和地下水补给方式等重要问题。
虽然核磁共振测井技术在地下水勘察中具有广阔的应用前景，但也面临一些挑
战和难题。
首先，核磁共振仪器的成本较高，需要专业人员进行操作和维护。
其次，核磁共振测井技术在复杂地质条件下的适应性还有待提高。
例如，在含有岩石裂隙或溶洞的地区，核磁共振测井技术的准确性和可靠性可能会受到限制。
综上所述，核磁共振测井技术作为一种新兴的地下水勘察技术，在地下水资源
评估、污染监测和水文地质研究等领域具有广泛的应用前景。
随着科学技术的不断进步和应用的推广，相信核磁共振测井技术将在未来的地下水勘察工作中发挥越来越重要的作用，为地下水资源的合理开发和保护提供有力支持。
探查地下水的新方法_地面核磁共振找水方法的应用研究
探查地下水的新方法地面核磁共振找水方法的应用研究邓靖武1,潘玉玲2,熊玉珍1(1 中国地质大学地球物理与信息技术学院,北京 100083;2 中国地质大学地球物理与空间信息学院,湖北武汉 430074)摘要:地面核磁共振方法是应用地球物理中新发展起来的一种直接找水方法,它利用水中的氢核在一定频率的外场作用下产生核磁共振现象实现对地下水的探测。
对测量所得的N MR 信号进行分析处理,可以确定地层的含水量、厚度和深度以及平均孔隙度。
由于N M R 信号微弱、信噪比低,因此所获资料需要进行综合解释和联合反演以提高反演解释的可靠性。
以中国地质大学核磁共振科研组在西北某油田的找水工作和国外学者相关的研究成果为例,证实了这一研究方法的可靠性。
关键词:核磁共振技术;N M R 信号;地下水;联合反演中图分类号:P335 文献标识码:A 文章编号:1000-8527(2004)01-0121-06收稿日期:2003-09-29;改回日期:2003-11-24;责任编辑:孙义梅。
基金项目:国土资源大调查项目(200120120073)。
作者简介:邓靖武,男,博士研究生,1977年出生,地球探测与信息技术专业,现主要从事电磁法勘探的研究工作。
0 引 言地面核磁共振(SNM R)找水方法是近年发展起来的新的应用地球物理方法。
此方法是前苏联在20世纪80年代初最早研究成功的,并研制出第一代核磁共振层析找水仪(Hydroscope ),用于地下水的探测试验和应用,达到了世界领先水平[1~3]。
自1996年地面核磁共振仪器投入生产以来,SNM R 方法在多个国家和地区得到了广泛应用,并取得了丰硕的成果。
但是,由于NM R 找水仪的接收灵敏度高(nV 级),SNM R 方法容易受到电磁噪声的干扰,导致信噪比低,因此在SNM R 方法资料反演解释中需要注重多参数联合反演,以提高以物探方法找水的可靠性。
1 SNM R 找水方法的基本原理SNMR 方法是目前唯一直接探测地下水的地球物理新方法。
核磁共振在水源热泵地下水源确定中的应用
的 ，需要打井 和做抽 水试验或水文 测井才能 确定 ， 属 于 间 接 找 水 。 采 用 核 磁 共 振 （ ｕ ｌ ｒＭａ ｅ ｃ Ｎｃａ ｅ ｇ ｔ ｎ ｉ
１ 地面核磁 共振 找水 的原理
核磁共振技术 已在医学 、 场测量 、 地磁 石油测井 、 物质结构研 究等领域得 到了应用 ， 该技术 找水是核 用
Ｒ ｓｎｎｅ 简写 为 Ｎ ｅｏ ａｃ ， ＭＲ） 找水 仪也 可勘测 、 析获得 分
水文地质参数 ， 且方便 、 快捷 、 经济 、 出错率低。该 方法
无需 钻井 ， 是一 种无损监 测 ， 不仅 能确定 地下 是否存
磁共振技术应用的新领域 。地面核磁共振找水方法义
收稿 日期 ， １７ ～ ， 本科 ， 助教 ； 贵州省贵阳市白云大道 ２ ７ ４ 号贵州科技工程职业学院实训中一 （５ ｏ ８ Ｌ ５ ｏｏ ） ， Ｅｍａ ：ｕ ｉ ・ ｉ ｙｍｅｍ＠２ ｃ． ｒ ｌ １ｎｃｎ ｏ
我 国现行 的物 探方法 找水 是通 过勘查 含水 层 的
践， 特别是在 一些前人认 为无水 或常规找水难 以成功
的地方取得 了显著 的效果ｒ Ｉ ｌ 。因此 ， 如果将核磁共振技 术应 用到水源 热泵 系统 中可 以为 设计 水 源热泵 提供 可靠 的地下水 文资料 。
构造 和层位并 结合 水文 地质 条件来 评价 或定 位井 位
测井技术在地下水资源评价中的应用
测井技术在地下水资源评价中的应用地下水是重要的自然资源之一，早期地下水的开采主要依赖于传统的勘探方式和经验判断，这种方法存在错漏和不确定性。
而测井技术的出现，为地下水资源的勘探和评价提供了更多的方法和手段。
本文将从测井技术的基本概念、原理及其在地下水资源评价中的应用等多个方面论述。
一、测井技术的基本概念测井技术，英文名为Logging，是指利用测井仪器（Logging Tool）通过测定自然地下电磁场、重力场、声波和核辐射等物理现象，实现对地层的探测和识别。
测井仪器一般由两大部分组成，即信号发射源和信号接收器。
其中，信号发射源是指将电磁波、声波等物理信号发射至地下，而信号接收器则是指接收地下反射的信号，并将其转换成数字信号再传输至测井数据处理系统。
二、测井技术的原理1. 电测井原理电测井是测井技术中的一种重要方式，其基本原理是根据地层中电导率和介电常数的变化来推断地层结构。
在电测井工作时，测井仪器将电磁波信号发射入地下，然后接收地下反射的信号，进而根据反射信号的幅度、相位和频率等指标来确定地层特征。
2. 核磁共振测井原理核磁共振测井是测井技术中应用较为广泛的一种方法，其原理是利用地下物质的核磁共振信号来探测地层中的信息。
根据地下物质的不同成分和分布，核磁共振信号的强度和频率也会发生变化，从而实现地层结构和物性的测量。
3. 声波测井原理声波测井是测井技术中一种常用的方法，其原理是通过发射声波信号方式来测量地层的声波传播速度、压缩波和剪切波等信息。
从而推断地层的物性和结构。
三、测井技术在地下水资源评价中的应用测井技术在地下水资源勘查和评价中的应用十分广泛。
其主要应用的领域包括：1. 地下水资源类型和分布利用测井技术可以测量地下水位、水压和水温等传感器数据，从而探测不同类型的地下水资源分布和含水层的物性参数。
2. 地层结构和岩性分析测井技术可以通过分析地下岩石的密度、声波速度和抗压强度等参数，推断地层结构和岩性特征，从而进一步判断岩石类型和水文地质条件。
核磁共振地下水探测技术在水源勘察及确定地下咸淡水界面中的应用与研究
第１ 期
赵 平 ：磁 振 下 探 技 在 源 察 确 地 成 水 ！ 皇 兰 窒 义 等核 共 地 水 测 术 水 勘 及 定 下 淡
果 可 靠 ， 中 测 点 ｗ ｙａ 一２的 信 噪 比最 高 ， 到 其 ｕ ｕ ｎ２ 达
第３卷 第 １ ４ 期
垦 Ｑ
地 质 调 查 与 研 究
Ｓ Ｒ Ｅ ＮＤ Ｒ Ｓ Ａ Ｃ Ｕ Ｖ Ｙ Ａ ＥＥ Ｒ Ｈ
Ｍａ ． ｒ ２０１ ｌ
核磁 共振 地下水 探测 技术在 水源 勘察 及确定
地下成淡水界面中的应用与研究
赵义平 ， 汪馨竹 ， 王文婷
（ 水利部牧 区水利科学研究所 ， 和浩特 ０ ０ ２ ） 呼 １０ ０
探测 。
应用 核磁共 振技 术的唯 一条件是 所研究 物质 的 原 子核 具有 非 零磁 矩 。核 磁共 振 是一 种量 子 效应 ， 即具有 核子 顺 磁性 的物 质 选择 性 地 吸收 电磁 能量 。
水量 、 隙度及渗透 率等信息 。核磁共振信 号 幅度 孔
直接 反 映地 下水 含水 量 的大 小 ， 一种 直 接 的找水 是
加一 交 变磁 场 脉 冲 ， 当交变 磁 场 的频率 等 于质 子在 磁场 中进 动 的拉摩 尔频率 ， 脉冲 的宽度 ｔ 与交变磁场
振 幅 ２ Ｂ的乘积有 以下关 系 ：
收 稿 日期 ： ０ ０ ０ — ７ ２ １— ２ １
陷盆地 ， 在漫长的地质过程中 ， 一直为湖水所 占据。 这种 自然地质条件控制着地下水 的形成和分布 ， 使
摘 要 ：地 面 核磁 共振 找 水 技 术 是 目前 世 界 上 唯 一 的 直接 找 水 方 法 。 笔者 通 过 该 技 术在 内 蒙古 五 原 县 乡镇 安全 饮 水 工 程水 源 勘 察 中的 应用 ， 如何 确 定 地 下 咸 淡水 界 面 开 展 了研 究 工作 。 通 过所 获 得 的解 译 成果 与钻 孔 资 料 的 对 对
核磁共振测井技术及应用
核磁共振测井影响因素及适用性
核磁共振测井对井眼和泥浆有较高的要求，因为高矿化度泥浆和大井眼 都会造成信噪比降低，同时由于核磁探测深度较浅（20cm），泥浆侵入 较深会对核磁共振判别流体性质造成影响。
目录
1. 核磁共振测井基本原理 2. 核磁共振测井仪器介绍 3. 核磁共振测井资料处理 4. 核磁共振测井资料应用
核磁共振测井技术及应用
胜利测井公司资料解释研究中心 2011.05
目录
1. 核磁共振测井基本原理 2. 核磁共振测井仪器介绍 3. 核磁共振测井资料处理 4. 核磁共振测井资料应用
核磁共振测井基本原理
1、核磁共振测量的物理基础
核磁共振（NMR）指的是原子核对磁场的响应。即若在与稳定磁场垂直方 向上加一射频磁场，当交变磁场的频率与氢核的核磁共振频率相同时，处于低 能位的氢核将吸收能量，转变为高能态的核，这一现象即称之为核磁共振。
当射频脉冲作用停止后，磁化矢量通过自由进动向B0方向恢复，使原子核从 高能态的非平衡状态，向低能态的平衡状态恢复。这种高能态的核不经过辐射而 转变为低能态的过程叫弛豫。
核磁共振测井基本原理
2、核磁弛豫
纵向弛豫（T1）：磁化矢量在Z方向的纵向分量往初始宏观磁化强度M0的数值恢复 过程。它与孔隙度的大小、孔隙直径的大小、孔隙中流体的性质、以及地层的岩 性等因素有关。 横向弛豫（T2）：磁化矢量在X-Y平面的横向分量往数值为零的初始状态恢复的过 程。它与地层孔隙度的大小、孔隙直径的大小、孔隙中流体的性质、岩性、以及 采集参数（如TE和磁场的梯度）等因素有关。
核磁共振测井解释成果图
流体分析（MRIAN）成果图 第一道：自然电位SP，单位mV；
自然伽马GR，单位API； 核磁区间孔隙度T2-Porosity； 井径CAL，单位in。 第二道：核磁渗透率MPERM，单 位mD；。 第三道：标准T2分布； 第四道：流体分析道，包括：烃 体积，自由水体积，毛管束缚水 体积，有效含水饱和度，束缚流 体体积，有效含水孔隙度，核磁 共振有效孔隙度，总孔隙度。
核磁共振技术在土壤水研究中的应用
核磁共振技术在土壤水研究中的应用1.引言1.1 概述概述部分的内容可以写作如下：引言部分将介绍核磁共振技术在土壤水研究中的应用。
土壤作为地球上最重要的自然资源之一，对于维持生态平衡和支持农业生产至关重要。
而土壤中的水分含量是土壤的重要属性之一，它直接关系到土壤的物理性质、化学性质以及生物活性。
传统上，土壤中的水分含量被测量的方法主要依赖于实地采样和实验室分析的方式。
这种方法不仅耗费时间，且破坏了土壤的原始状态。
针对这一问题，核磁共振技术在土壤水研究中崭露头角，并显示出其独特的优势。
核磁共振技术是一种基于原子核自旋共振现象的物理分析方法，广泛应用于物质结构的研究。
它通过利用核磁共振现象以及水分子的特定特性，可以非侵入性地、准确地对土壤中的水分含量进行定量测量。
在土壤水研究中，核磁共振技术不仅可以提供土壤水分含量的定量信息，还可以探测土壤中水分的分布与运动状态。
这使得研究人员能够深入了解土壤水分的动态变化过程、水分运移规律以及土壤-水分-植物系统之间的相互作用机制。
此外，核磁共振技术还可以结合其他地球物理手段，如电磁感应、声波测井等，对土壤水分进行深度探测，实现对土壤水分的三维可视化研究。
本文将重点介绍核磁共振技术的原理和基本概念，并深入探讨其在土壤水研究中的应用。
通过对已有研究成果的综述和评估，我们将阐述核磁共振技术在土壤水研究中的优势、可能的发展方向和应用前景。
通过对核磁共振技术在土壤水研究中的应用进行深入研究，我们有望为土壤水资源的科学管理和可持续利用提供有效的技术支撑。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构进行探讨核磁共振技术在土壤水研究中的应用。
首先，在引言章节中，将对整篇文章的概述进行介绍，包括核磁共振技术以及其在土壤水研究中的应用背景和重要性。
接下来，文章的正文将分为两个部分展开。
第一个部分是2.1 核磁共振技术的原理和基本概念。
在这一部分，将详细介绍核磁共振技术的基本原理，包括核磁共振现象的发现和解释、核磁共振谱图的构成以及核磁共振信号的获取和处理方法。
核磁共振成像(MREX)测井仪及其应用
文献标识码 ： Ｂ
文 章 编 号 ： ０ ４９ ３ （ ０７ ０ ．０ ４０ １０ －１４ ２ ０ ） １０ ５－５
０ 引 言
核磁共 振成像 测井 技术 的发展 为储层 物性 分 析和
流体 识别提 供 了有力 的手段 。核磁 共振成像 测井发 展
２ 工 作 测 量 模 式 及特 点
２ １ 仪器 工作 测量模 式 ．
产的核磁共振成像 测井仪进行 了分析 对比； 结合该仪器在 河南油田的使 用情况 ， 文章 重点描述 了核 磁共振成像 （ Ｅ ＭＲ Ｘ）
测井资料 的解释和处理方法 。
关 键 词 ： 磁 共 振 ；成像 测 井 ；工作 原理 ； 术性 能指 标 ； 用 实例 核 技 应
中 图 法分 类 号 ：Ｐ ３ ． ６ １８
集和测量参数上与 Ｆ ＯＬ略有差别 ， Ｅ＋ Ｉ 以保证测量信 息包含有更多的气体信息 ， 利用这种测量模式可 以得
到储 层 中气 、 、 三种 流 体 的 ２ 布谱 ， 观 显 示 油 水 分 直
储 层流 体性 质 。
２ ２ 仪器特 点 ．
同流体 中氢 核 元 素 的核 磁 共 振 性 质所 受 到 的影 响不 同， 区分储 层孔 隙 中的流 体性质 ， 并根据 不 同流 体 的弛
ＭＲ Ｘ测井 仪器共 有 三种 测 量 模式 ： Ｅ模 式 ，Ｅ Ｅ Ｆ Ｆ ＋Ｏ Ｌ模式 和 Ｆ Ｉ Ｅ＋Ｇ Ｓ模 式 。Ｆ Ａ Ｅ测 量 模式 属 于 地层
至今 ， 以国际三大测 井 公 司 （ 伦 贝谢 、 斯 哈里 伯顿 和 阿 特拉 斯 ） 主分别 研制 开发 了具有 自己特 色 的 核磁 共 为 振 成像测井 仪器 。河南 油 田引进 的核磁共 振成像 测井
维普资讯
浅谈核磁共振技术在测井中的应用及故障处理
浅谈核磁共振技术在测井中的应用及故障处理作为目前世界上最先进的石油测井技术之一-核磁共振测井技术，其测井信号来自地层孔隙流体，包含十分丰富的地层信息，可用于定量确定自由流体、束缚水、渗透率以及孔径分布等重要参数。
在勘探阶段，核磁共振测井能为流体性质、储层性质以及可采储量等地层评价问题的解决提供有效信息；在开发阶段，能为油层剩余油、采收率以及增产措施效果等问题的评价和分析提供定量数据。
在复杂岩性特殊岩性储层、低孔低渗储层、低电阻率低饱和度储层、以及石油天然气和稠油等储层都具有明显的应用效果。
标签：核磁共振技术；测井；故障；应用核磁共振测井仪EMRT仪器主要测量地层孔隙流体中氢核响应。
仪器用静磁場和脉冲射频磁场（RF）来进行井下自旋回波核磁响应的测量。
测量的重要信息均包括在回波串中。
回波串的初始幅度和地层中的流体信息有关，反映的是地层孔隙度。
回波幅度的衰减率反映孔径尺寸的信息和流体中流体类型。
1 核磁共振测井技术的地质应用核磁共振测井方法可直接测量地层孔隙中可动流体的信息，可定量确定自由流体、束缚水、渗透率及孔径分布，其孔隙测量不受岩石骨架矿物成分的影响，在复杂岩性、特殊岩性储层、低孔低渗储层、低电阻率、低饱和度储层、以及天然气和稠油等储层具有明显的应用效果。
2 核磁共振仪器应用特点与常规测井的区别2.1 核磁共振仪器应用特点根据核磁的测井数据，能够计算出地质的相关参数：总空隙度，有效空隙度，粘土束缚水体积，毛管束缚水体积，可动水体积，烃（油气）体积，残余烃含量，渗透率，原油粘度，含烃类型。
2.2 与常规测井的应用特点根据常规的测井数据，只能够判断储层物性，确定产量，判定纯油气产层，估算地质储量，可采储量及油气采收率。
2.3 两者的区别区别于常规仪器计算的渗透率，从另外一个角度提供了储层渗透率信息，能够结合中子密度或者电阻率测井，运用标准谱、拼接谱、差谱、移谱等方法，进行储层流体类型分析，并且为测压取样仪作业点的选取提供指导。
井下核磁共振技术为地下流体资源进行把脉
2015
陆上钻井平台
117
电缆把这样的仪器串一节一节地从钻井平台
上放到钻好的井眼中，再通过地面的控制系
统就可以采集井下的地层数据，获得各种地
层、岩石和流体信息。
和我们去医院做核磁共振检查相类似原
理的，井下核磁共振探测技术就是把医学核
磁共振成像的原理和方法，通过仪器的巧妙
创新，低信噪比等极端环境实现核磁共振信息的观测和应用，从而解决复杂油气储层评价的关
键问题。
核磁共振探头及其电子线路放到井下，
通过电缆与地面控制及采集系统相连，井筒
授权发明专利12件，发表论文25篇，生产仪器系统20套，比引进仪器节约3亿元人民币。
3亿元现场核磁共振测井作业
核磁共振测井仪器的脉冲序列。
核磁共振找水方法在贫水地区找地下水的效果
第19卷 第3期2001年9月应用科学学报JOU RNAL O F A PPL IED SC IEN CESV o l .19,N o.3Sep.2001 收稿日期:19991121;修订日期:20000918基金项目:国土资源部重点科研资助项目(9505111)作者简介:袁照令(1945),男,河南太康人,副教授. 文章编号:02558297(2001)03026503核磁共振找水方法在贫水地区找地下水的效果袁照令,万乐,李振宇(中国地质大学应用地球物理系,湖北武汉 430074)摘 要:核磁共振找水方法和其他物探找水方法相比有许多优点,但也存在容易受电磁干扰影响的缺点.文中以在湖北某地大型变电站站址内寻找地下水为例,说明该方法的找水效果.关键词:核磁共振找水方法;电阻率法;贫水地区;找水效果中图分类号:O 482.53+2;P 641.7 文献标识码:AUnder -groundwa ter D ng Effect of the Nuclear M agneticResonance M ethod i n the W a ter -poor AreaYUAN Zhao 2ling ,W AN L e ,L I Zhen 2yu(D ep art m ent of A pp lied Geop hy sics ,Ch ina U niversity of Geosciences ,W uhan 430074,Ch ina )Abstract :T he nuclear m agnetic resonance (NM R )m ethod has an advan tage over o ther geop hysi 2cal m ethods in under groundw ater detecting .B u t it is ap t to be distu rbed by electrom agnetic in terference .T h is paper illu strates the under groundw ater detecting effect of the NM R m ethod w ith an exam p le :search ing fo r under 2groundw ater on the site of a large 2scale tran sfo r m er sub sta 2ti on located in H ubei P rovince .Key words :nuclear m agnetic resonance (NM R )m ethod ;resistivity m ethod ;w ater 2poo r area ;under 2groundw ater detecting effect 核磁共振(NM R )技术是当今世界上的尖端技术,已在医学、地磁场测量、石油测井、物质结构研究等领域得到了应用,用该技术找水是核磁共振技术应用的新领域.核磁共振找水方法与传统的找水方法有较大的差别.首先,核磁共振找水原理新颖,可以直接探测地下水,在探测深度(130m )范围内有水就有核磁共振信号反映,测量结果可以给出地下是否有水的肯定结论;而电阻率法是间接找水的方法,它是通过探测地下含水层所引起的低阻异常来达到找水目的的,当地下含水层与低阻岩层的电阻率差别不大时,引起低阻异常的地质原因难以确定,这种情况下往往难以得到好的地质效果.其次,作为一种新的地球物理找水方法,核磁共振找水方法所获得的信息量丰富,其工作结果可以给出探测深度范围内地下含水层的深度、厚度、含水量(含水体积百分比)和平均孔隙度的大小,可以不打钻或少打钻而了解地下含水层在三维空间的分布,这些都是其他地球物理找水方法难以比拟的.另外,核磁共振找水方法能够以较少的投资(一个测点的费用仅为一个水文地质勘探钻孔费用的十分之一)快速评价地下水资源,可在区域性水文地质调查,确定找水远景区,寻找工农业用水、生活用水中发挥积极作用.核磁共振找水仪的灵敏度很高,可以测出纳伏(1nV =10-9V )级的信号,但是它容易受到电磁干扰的影响,从实际工作的情况看,这种方法难以在城市、火成岩(及磁铁矿)分布区正常开展工作,这是该方法的主要欠缺之处.目前,世界上核磁共振找水技术水平较高并能生产仪器的国家有俄罗斯和法国.90年代以来,中国地质大学(武汉)以潘玉玲教授为首的核磁共振找水科研组做了大量的调研和预研工作[1].1997年底,中国地质大学(武汉)引进了由法国I R IS公司生产的核磁共振找水仪(NUM IS系统),至此,中国成了亚洲第一个拥有核磁共振找水技术和仪器的国家.核磁共振找水科研组经过近两年的实践和研究,先后在广西、湖南、湖北、河南、河北、内蒙古等地的缺水地区找到了地下水,其中包括孔隙水、裂隙水和岩溶水,证明了NM R找水方法的效果,也为我国地下水资源的勘探提供了一种很有发展前景的直接找水新方法.关于核磁共振找水方法的原理,已有文献[2]作过介绍,这里可简述如下:地下水中的氢核具有核子顺磁性,它又是地层中具有核子顺磁性的物质中丰度最高的粒子.在地球磁场的作用下,氢核表现出沿地球磁场方向的磁矩;如果在与地球磁场垂直的方向上加入一个交变磁场(并让其频率等于拉莫尔频率)去激发地下的氢质子,氢核的磁矩就会偏离地球磁场的方向形成宏观磁矩;当激发场停止后,宏观磁矩又会恢复到沿着地球磁场的方向,在这个短暂的恢复过程中,氢核将围绕地球磁场进动(旋进),产生一个按指数规律衰减的电磁信号(即NM R信号),可以用仪器的天线接收电磁信号.这个电磁信号可用下式来表示:E(t)=E o(q)sin(Ξo t+Υo)exp(-t T32)式中E o(q)为NM R信号的初始振幅;q=I0Σ为激发脉冲参数(也称脉冲矩),I o、Σ分别为激发电流脉冲的幅值和持续时间;Υo为NM R信号的初始相位,是天线中激发电流与测量到的衰减电压之间的相位移;T32为自旋自旋弛豫时间(也称衰减时间). NM R信号的初始振幅E o(q)的强弱与氢核的数量及分布有关,衰减时间T32与含水层的平均孔隙度大小有关.对测得的NM R信号作适当处理、解释,就可以确定地下水(自由水)的分布.这里介绍的例子,其工作任务是在与三峡工程配套的湖北某地大型变电站站址内探测地下水,要求探明出水量不小于125t d的水源地.工作区为丘陵岗地,现为荒山和部分农田,地面起伏较大,相对高差约1312m,面积为300m×200m.工作区内地表为第四系中更新统(Q2)冲洪积物及残坡积物所覆盖,下伏地层为震旦系上统白兆山组(Z2b)变质岩类,主要地层有下元古界桐柏群、中元古界红安群、上元古界随县群及震旦系变质岩.工作区位于淮阳山字型构造的西翼,各类构造形迹发育且较为复杂,主要构造线方向为北西、北西西向,对工作区及附近有较大影响的断裂构造有环水河断裂、井头湖—金鼓堤断裂及陆家岗—雷家档断裂.湖北省地矿局水文地质大队、鄂东北地质大队曾先后对此地区进行过比例尺为1∶20万的水文地质普查、1∶10万膏盐普查和1∶5万水文地质踏勘,水文地质工作研究程度较高,结果认为测区为贫水区.从以上叙述可见,这次找水工作是在水文地质工作研究程度较高的贫水区规定范围内进行的,并且要求出水量满足生产、生活需求,这显然增大了找水工作的难度.图1 湖北某大型变电站核磁共振测点布置示意图在工作区布置了三个核磁共振测点(见图1).从工作结果看,XG B s I测点观测时噪声水平相对较低,反映地下含水情况较好(见图2a).图中,左面的表格是核磁共振测量的解释结果,表格中第一、二两列是所分各层的起止深度,第三列为各层相应的含水量,第四列为各层相应的衰减时间(即T32);解释结果的直方图是将表格中数据图示出来,它能更直观地反映所分各层的含水量随深度变化的情况.由图2a可见,XG B s I测点勘探范围内反映出在210～310m、2117～2710m、5212～6511m和6511～8111m存在四个含水层,其中第一个含水层为地表潜水层(水质易受地表水污染),第二个含水层的含水量较小(0168%),这两个含水层对地下水勘查意义不大;第三、四两个含水层连在一起,并且含水量较大(2178%、6103%),所对应的衰减时间分别为46614m s和18011m s,反应出含水层的平均孔隙(或裂隙)较大,地下水连通情况较好.根据核磁共振测量解释结果可以认为,第三、四两个含水层的含水情662应用科学学报19卷 图2 核磁共振工作结果与钻探结果对比图况较好.相比之下,另外两个核磁共振测点处工作时的噪声水平较高,所得NM R信号的精度较低,反映出的地下含水情况也较差.核磁共振找水方法的工作结果表明,在XG B s I测点勘探范围内贮存有具开采价值的地下水,建议布置钻探工作,设计孔深90m,在设计的钻孔位置经过钻探工作打出了优质地下水.其中,在5918～6015m、6616～69193m、74103～76173m和80144～89191m钻遇四个透水性好的含水层(见图2b),出水量达347185t d,满足了当地生产、生活用水的要求.钻探结果也证实了核磁共振找水方法的解释结果.参考文献:[1] 潘玉玲,张昌达,刘天佑.一种新的找水方法——核磁共振找水[J].物探化探译丛,1985,(5):592595. [2] 董浩斌,袁照令,李振宇,等.核磁共振找水方法在河南某地区的试验结果[J].物探与化探,1998,(5):343347.762 3期 袁照令等:核磁共振找水方法在贫水地区找地下水的效果 。