Structure et dynamique des fluides pétroliers en volume et en confinement par RMN multi-échelles

Mesures RMN à une dimension

Nous avons décrit, dans la partie II.B.2, les séquences usuelles en RMN bas champ ainsi que le banc expérimental dont nous disposons. Nous les qualifions de mesures car elles nous permettent d’obtenir une fonction de distribution d’un paramètre en particulier. Ceci sera expliqué dans le détail lorsque les mesures à deux dimensions seront discutées. Parmi les mesures à une dimension (1D) dont nous allons discuter, il y a la FID (free induction decay), l’inversion-recovery (inversion-récupération) qui nous permet de mesurer le temps de relaxation longitudinale, la « CPMG » qui nous permet de mesurer le temps de relaxation transversale et pour finir la séquence de gradient de champ pulsé « PFG « et son utilisation pour obtenir le coefficient de diffusion. Nous avons choisi de présenter les résultats suivant les types d’échantillons, en volume ou en confinement, et par nombre de fluides saturant le milieu poreux.

La FID et son utilisation pour retrouver le volume poreux accessible

Nous avons présenté l’utilisation de cette mesure pour régler l’offset de fréquence de l’appareil. Elle est également utilisée pour vérifier et effectuer les réglages des shims mécaniques et électroniques de l’appareil. Nous n’allons pas décrire ces réglages. Nous savons que dans le signal acquis lors de l’opération d’une FID, l’intensité du signal RMN est proportionnelle au nombre de protons de l’échantillon. Dans le cas d’un fluide, l’intensité de ce signal est proportionnelle au nombre de protons portés par les molécules de fluide. C’est cette proportionnalité qui nous intéresse dans cette partie. Dans ce but, nous avons varié le volume de l’échantillon constitué d’un fluide en volume et avons lancé la séquence « FID ». Dans cette étude, nous n’avons nullement effectué d’extrapolation aux premiers points. Nous avons pris les cent premiers points de l’atténuation temporelle du signal de l’aimantation. Nous avons opéré une régression affine sur ces points pour ensuite recalculer l’ordonnée correspondant au premier temps d’acquisition. Ce temps ne peut être inférieur à 66.85 μs, qui est le temps mort du spectromètre. Nous montrons un exemple de cette opération sur la figure IV.A.1. En supposant que ces points décroissent linéairement, nous obtenons la droite en noir sur cette figure. Nous effectuons cette opération avec un script MATLAB que nous avons écrit. Il nous permet de le faire automatiquement.  

L’utilisation de la PFG pour calibrer les gradients de champ magnétique

Dans le logiciel RiNMR d’Oxford Instruments, il y a des données que nous pouvons modifier et parmi elles un paramètre qui lie la valeur du gradient de champ magnétique au courant. Nous rappelons que nous avons utilisé le bouchon STATIC lors de l’exécution de cette séquence. Comme nous travaillons sur des systèmes complexes conjuguant un milieu poreux et des fluides complexes, nous n’avons pas recours à cette séquence dans nos études. L’utilité de cette séquence est surtout de vérifier la valeur ce paramètre du logiciel RiNMR qui nous permet de remonter à la valeur du gradient de champ magnétique appliqué en G/cm ou T/m. Sur la figure IV.A.3, nous montrons l’atténuation A(g)/A(0) de l’écho de spin avec gradient A(g) par rapport à celle sans gradient A(g=0) tracée avec un logiciel fourni par le fabricant. Le logiciel récupère les données de l’atténuation qui consiste en plusieurs FID acquises pour différentes valeurs Ch. IV. Structure et dynamique des fluides pétroliers en volume et en confinement par RMN multi-échelles 62 de la durée d’impulsion de gradient δ, à temps inter-gradient Δ et g constants. Ce logiciel trace le logarithme népérien de A(g)/A(0) en fonction du produit γ²g²δ²(Δ-δ/3). Dans ce cas-ci, ce qui est considéré être A(0) est uniquement le premier point de la FID à la valeur la plus petite de δ. La figure a été obtenue pour de l’eau dopée en MnCl2. Ce composé paramagnétique est utilisé pour raccourcir les temps de relaxations longitudinale et transversale. Cela nous permet d’accélérer l’acquisition. Nous voyons sur la figure IV.A.3 une case entourée en rouge D=2.19 10-9 m 2 /s. Elle correspond à la valeur du coefficient de diffusion calculé à partir des données mesurées. Cette valeur est comparée aux valeurs tabulées du coefficient de diffusion de l’eau à la même température.