Relaxometría longitudinal dinámica con resolución espacial en PMN unilateral

Abstract

En estudios de Resonancia Magnética Nuclear (RMN), tanto la relajación transversal como longitudinal, proporcionan información sobre características microscópicas de una amplia variedad de sistemas porosos. Esto hace que sea una técnica privilegiada en el monitoreo de procesos dinámicos como la cementación, reacciones químicas, gelatinización y evaporación. La relaxometría, combinada con la resolución espacial, ofrece una visión detallada de la evolución de sistemas complejos. En este sentido, el uso de sensores unilaterales de RMN se presentan como equipos en donde se emplea el campo magnético ex-situ, en presencia de fuertes gradientes de campo. Estos equipos son lo que se emplean en la exploración de pozos petroleros, o equipos de mesada diseñados a medida. En este trabajo, exploramos el rango de aplicabilidad de la RMN unilateral para determinar la cinética de evaporación de fluidos en medios porosos. Mostramos que, debido a restricciones experimentales, la determinación de la cantidad de fluido dependiente del tiempo en diferentes cavidades en función de la posición en general no es factible en experimentos de relajación transversal. Se muestra que, a diferencia de la intuición general, los experimentos de relajación longitudinal proporcionan una adquisición confiable y rápida, compatible con los requisitos necesarios para monitorear procesos de evaporación en muestras de roca de yacimientos de petróleo.

In Nuclear Magnetic Resonance (NMR) studies, both transverse and longitudinal relaxation provide insights into microscopic characteristics of a wide range of porous systems. This makes it a privileged technique for monitoring dynamic processes such as cementation, chemical reactions, gelation, and evaporation. Relaxometry, combined with spatial resolution, offers a detailed view of the evolution of complex systems. In this regard, the use of unilateral NMR sensors presents itself as equipment where the ex-situ magnetic field is employed, in the presence of strong field gradients. Such equipment is used in oil well exploration or custom-designed benchtop equipment. In this work, we explore the applicability range of unilateral NMR to determine the kinetics of fluid evaporation in porous media. We demonstrate that, due to experimental constraints, determining the time-dependent fluid quantity in different cavities as a function of position is generally not feasible in transverse relaxation experiments. It is shown that, contrary to general intuition, longitudinal relaxation experiments provide reliable and fast acquisition, compatible with the requirements for monitoring evaporation processes in petroleum reservoir rock samples.