مع تزايد الطلب على الطاقة النظيفة في جميع أنحاء العالم ، هيدرات الغاز ( المعروف باسم " قابلة للاشتعال الجليد " ) تعتبر موردا استراتيجيا هاما في المستقبل بسبب احتياطيات ضخمة . ومع ذلك ، هيدرات الغاز التعدين تواجه تحديا كبيرا -- كيفية الإفراج عن غاز الميثان بكفاءة دون التسبب في الانهيارات الأرضية أو التلوث البيئي في قاع البحر ؟

في ظل هذه الخلفية ، السطحي ، مثل كفاءة عالية هيدرات المانع والتآزر ، وتستخدم على نطاق واسع في الحد من تشكيل هيدرات الضغط ، تغيير خصائص السطح البيني ، وتعزيز انتعاش النفط . ومع ذلك ، فإن عملية ديناميكية الامتزاز ، ونشرها ، في الوقت الحقيقي التدخل في نمو البلورات من هيدرات بالسطح في micropores دائما بعيد المنال " الصندوق الأسود " . التحليل المختبري التقليدية غالبا ما تعتمد على خط أخذ العينات أو الاختبارات المدمرة التي لا يمكن التقاط التغيرات اللحظية في هذا التنظيم الجزئي . ولذلك ، فإن المجتمع العلمي في حاجة ماسة إلى غير الغازية ، في الوقت الحقيقي ، حساسية عالية للكشف عن الوسائل .

انخفاض مجال الرنين المغناطيسي النووي ( lf-nmr ) هو المفتاح لحل هذه المشكلة . المبدأ الأساسي هو على أساس الرنين المغناطيسي النووي . عندما يتم وضع العينة في حقل مغناطيسي ثابت ، بروتون الهيدروجين ( ¹ ح ) في العينة يمكن تقسيمها إلى مستويات مختلفة من الطاقة . عن طريق تطبيق الترددات اللاسلكية نبض مع تردد معين ، هذه البروتونات متحمس وامتصاص الطاقة للانتقال إلى أعلى طاقة الدولة . مرة واحدة في الترددات اللاسلكية نبض توقف البروتون النشرات الطاقة مرة أخرى إلى انخفاض الطاقة الدولة مع وقت محدد ثابت ( وقت الاسترخاء T1 أو T2 ) ، مما أسفر عن ضعف الإشارات الكهرومغناطيسية . الاختلافات في هذه الإشارات هي الحاسمة في دراسة هيدرات :

ملزمة المياه : جزيء الماء بقوة ملزمة هيدرات هيكل القفص أو مسام الصخور ، قصيرة جدا وقت الاسترخاء ( T2 قصيرة ) ، إشارة سريعة التوهين .

خالية من الماء / النفط : غير مقيد السائل مع أطول وقت الاسترخاء ( T2 ) أطول إشارة المدة .

من خلال تحليل هذه الأطياف الاسترخاء الوقت ( T2 ) التوزيع ، يمكن للباحثين التعرف بوضوح على عملية التحول من هيدرات الغاز ، والتغيرات في التشبع من السوائل المسامية ، والتغيرات في البيئة المجهرية بالسطح الجزيئات بعد دخول المسام ، مثل " سماعة الطبيب " .

تطبيق التكنولوجيا : في الوقت الحقيقي رصد ومراقبة عملية بالسطح

lf-nmr يلعب دورا لا غنى عنه في السيطرة على هيدرات بالسطح المروج .

1 . في الوقت الحقيقي رصد ديناميات المرحلة الانتقالية

إن lf-nmr يمكن التقاط التحول من جزيئات الماء في هيدرات شعرية في ميلي ثانية واحدة في عملية التحلل أو تثبيط تشكيل هيدرات بفعل السطحي . على سبيل المثال ، عندما بالسطح يدمر هيكل القفص من هيدرات ، جزيئات الماء في الأصل " ملزمة " الدولة سوف تتحول بسرعة إلى " دولة حرة " ، مما يؤدي إلى انخفاض حاد في منطقة قصيرة الاسترخاء الذروة ، ذروة طويلة الاسترخاء زيادة كبيرة . في الوقت الحقيقي إشارة التغذية المرتدة يوفر بيانات دقيقة لدعم تحسين تركيز بالسطح .

2 - الكشف عن آلية امتزاز مجهرية

جزيئات بالسطح وعادة ما يكون ماء الرأس و الذيل مسعور ، وأنها تميل إلى أن تكون كثف على الماء أو النفط أو المياه الصلبة واجهة . lf-nmr يمكن الكشف عن ما إذا كان أو لم يكن بالسطح قد دخلت بنجاح nanopores وتغيير التبلل من خلال قياس توزيع السوائل في مختلف حجم المسام . هذا أمر بالغ الأهمية لتقييم كفاءة التشريد النفط في خزان ضيق . . . . . . .

الشكل 1 : إشارة الرنين المغناطيسي النووي في مراحل مختلفة من تشكيل هيدرات

الشكل 2 : الطبقات إشارة الرنين المغناطيسي النووي في مراحل مختلفة من تشكيل هيدرات

الشكل 3 : T2 أطياف تشكيل هيدرات

ميزة المقارنة : لماذا اخترت lf-nmr ؟

بالمقارنة مع الأساليب التقليدية ، وانخفاض مجال الرنين المغناطيسي النووي ( الرنين المغناطيسي النووي ) التكنولوجيا لديها ميزة كبيرة في دراسة هيدرات بالسطح .

طريقة الكشف التقليدية

المدمرة : مثل الطرد المركزي ، استخراج سوكسلت ، وما إلى ذلك ، تحتاج إلى تدمير هيكل العينة ، لا يمكن تكرار القياس في الموقع .

تستغرق وقتا طويلا : خطوات المعالجة مثل التجفيف والتدفئة يمكن أن تستغرق ساعات أو حتى أيام ، لا يمكن التقاط ردود الفعل الفورية .

بعد واحد : في كثير من الأحيان فقط عنصر واحد يمكن قياسها ( مثل المياه فقط ) ، من الصعب الحصول على معلومات عن المراحل السوائل في وقت واحد .

انخفاض مجال الرنين المغناطيسي النووي ( lf-nmr ) .

غير تدميري : العينة لا تحتاج إلى أي إعداد ، يمكن الكشف عنها مباشرة ، ويمكن قياسها مرارا وتكرارا ، الولايات المتحدة - الولايات المتحدة الإبقاء على التفاعل السطحي مع هيدرات الأصلي للدولة .

استجابة سريعة : اختبار سريع ( دقيقة ) حتى يدعم الرصد المستمر عبر الإنترنت ، وتسجيل دقيق في كل لحظة من ردود الفعل .

متعددة الأبعاد : توصيف T2 الاسترخاء أطياف يمكن الحصول عليها من خلال مسح واحد ، وفي الوقت نفسه ، والمياه ، والنفط ، والغاز ، والهيكل العظمي الصلبة يمكن تمييزها ، وبالتالي توفير معلومات وفيرة المجهرية .

مع غير الغازية ، عالية الدقة والسرعة ، وانخفاض مجال تقنية الرنين المغناطيسي النووي أصبح أول اختيار أداة لرصد عملية التنظيم من هيدرات بالسطح المروج . فائدة نموذج ليس فقط يحل مشكلة أن الطريقة التقليدية لا يمكن رصد دينامية الدقيقة نقطة مؤلمة ، ولكن أيضا يوفر الدعم التقني القوي من أجل سلامة وكفاءة عالية استغلال هيدرات الغاز في أعماق البحار .