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Tese de Doutorado
High-field relaxation and diffusion NMR studies applied to the characterization of confined fluids

Data do cadastro: 22/07/2021

Publicação/Divulgação: 03/03/2021

Resp. pelo cadastro:

Orientador: I. S. Oliveira

Coorientador: -

Segundo Coorientador: -

Aluno: Bruno Chencarek

Status atual: Defendida

Instituição de defesa: CBPF - Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas

Resumo: Estudos de relaxação e difusão de ressonância magnética nuclear (RMN) de fluidos confinados realizados em condições de alto campo são apresentados e discutidos dentro do arcabouço teórico de RMN no domínio do tempo (TD). Em particular, foi dada ênfase à fundação de arcabouços teóricos adequados para a análise de tempos de relaxação e coeficientes de difusão dependentes do tempo extraídos de conjuntos de dados de RMN e o estabelecimento de relações adequadas entre esses parâmetros e propriedades físicas de fluidos e espaços confinantes. Uma retrospectiva sobre os estudos de relaxação e difusão de RMN em meios porosos e os fundamentos de RMN são apresentados, respectivamente. E apresentado um estudo sistemático de tempos de relaxação $T_2$ de RMN de alto (500 MHz) e de baixo campo (15 MHz) realizado em amostras artificiais de areia de vidro sinterizada saturadas com água. A estrutura dos poros das amostras foi analisada por técnicas de microscopia eletrônica de varredura e microtomografia, esta última utilizada para a determinação da distribuição de tamanhos de poros por meio de técnicas de processamento de imagens. Os conjuntos de dados de RMN foram analisados utilizando-se três abordagens distintas: (i) inversão de Laplace com regularização otimizada com base no nível de ruído medido, mínimos quadrados não lineares por modelo (ii) bi-exponencial e (iii) q-exponencial. Mediante um protocolo de medição cuidadoso, a suposição de um regime de difusão rápida e a relação entre as taxas de relaxação observadas e a distribuição do tamanho dos poros é abordada. E apresentada uma caracterização da configuração de fases em amostras porosas sintéticas saturadas com água após a injeção de óleo, através da análise dos coeficientes de difusão dependentes do tempo obtidos a partir de conjuntos de medidas de ressonância magnética nuclear de gradiente de campo pulsado (PFG), pré e pós-drenagem. A análise de tempos curtos dos coeficientes de difusão extraídos das medidas de PFG foi utilizada para estimativas da razão superfície-volume e permeabilidade em amostras pré-drenagem, e para quantificar o aumento na razão de superfície-volume sondado pela fase molhante após a drenagem. A análise dos coeficientes de difusão de água e óleo de experimentos PFG pós-drenagem foram realizados usando um modelo bi-Gaussiano, e dois cenários distintos foram considerados para descrever a conformação de fluidos dentro dos poros. A aplicação da técnica de RMN assistida por estados singletos ao estudo da difusão restrita no regime de tempos longos também é discutida e os desenvolvimentos experimentais iniciais são apresentados.

Área:

Data da defesa: 03/03/2021

Banca: I. S. Oliveira; Tito José Bonagamba; José Luíz Gonzales Alfonso; A. Mello; E. M. Bittar


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