Skalenübergreifende NMR

Ziel des Projektes, ist die Entwicklung von neuartigen und unkonventionellen Anwendungen der Nuklear-Magnetischen Resonanz (NMR), die Bindeglieder zwischen den Skalen Labor, Bohrloch und Feld herstellen.

Ziel des Projektes, ist die Entwicklung von neuartigen und unkonventionellen Anwendungen der Nuklear-Magnetischen Resonanz (NMR), die Bindeglieder zwischen den Skalen Labor, Bohrloch und Feld herstellen. Messungen der Nuklear-Magnetischen Resonanz erlaubt schnelle und zerstörungsfreie Aussagen über charakteristische hydrologische Parameter von porösen Medien, wie beispielsweise Wassergehalt, Porosität, Sättigungsgrad, Porengrößenverteilung und hydraulische Leitfähigkeit / Permeabilität. Beispiele für laufende Teilprojekte sind:

NMR-Kernscanner

Messungen im Labor zeichnen sich, z.B. gegenüber Bohrlochmessungen, durch ihre sehr gute Datenqualität sowie durch ihr hohes räumliches Auflösungsvermögen aus. Der am LIAG entwickelte NMR-Kernscanner basiert auf einer handelsüblichen „low-field“ NMR-Apparatur (2 MHz) für petrophysikalische Messungen sowie einem Linearantrieb zur automatisierten Positionierung. Mit Hilfe des NMR-Kernscanners können wassergesättigte Proben (z.B. Lockersedimente im PVC-Rohr) mit einer Länge von bis zu 1 m und einem Durchmesser von bis zu 108 mm zerstörungsfrei charakterisiert werden. Die gemeinsame Auswertung von Messungen mit überlappendem sensitiven Volumen ermöglicht ein räumliches 1D-Auflösungsvermögen parallel zur Kernachse von wenigen Millimetern. Damit stellt der NMR-Kernscanner ein Bindeglied zwischen in-situ NMR-Messungen im Bohrloch und den erweiterten Möglichkeiten von Labor-NMR-Messungen dar.

Hochauflösende Bohrloch-NMR

Konventionellen NMR-Logs haben, je nach Bohrlochsonde und Fahrgeschwindigkeit, ein begrenztes räumliches Auflösungsvermögen von mehreren Dezimetern bis Metern. Nach einer genauen Charakterisierung des sensitiven Volumens einer Bohrlochsonde ist, durch eine gemeinsame Auswertung von Messungen mit überlappendem sensitivem Volumen, eine deutliche Erhöhung des räumlichen Auflösungsvermögens von NMR-Logs in der Größenordnung von mehreren Zentimetern bis Dezimetern möglich. Dies eröffnet neue Anwendungsgebiete wie etwa die Charakterisierung von Grenzflächen oder dünnen Schichten. Mögliche Anwendungsbeispiele liegen oft im oberflächennahen Untergrund, z.B. die Charakterisierung der vadosen Zone, des Kapillarsaums über einem Grundwasserleiter oder dem Nachweis von Kohlenwasserstoff-Kontaminationen im Untergrund, was eine Kombination von Bohrloch-NMR mit oberflächennahen geophysikalischen Verfahren wie z.B. Oberflächen-NMR oder Georadar ermöglicht.

MoreSpin

Aus Vorarbeiten entstand das thematisch verwandte DFG- Projekt MoreSpin, in dem das LIAG in Zusammenarbeit mit Projektpartnern einen mobilen NMR-Sensors zur Kartierung von Bodenfeuchte bis in Tiefen von 2 m entwickelt.

Projektmitarbeiter LIAG

Dr. Raphael Dlugosch

+49 511 643-3485

Laufzeit

01.01.2018-31.12.2020

Förderer

Haushaltsprojekt