Formation of a nutation line contour under conditions of a strong inhomogeneous field in flow-thru nuclear magnetic spectrometers with a rapid change in flow velocity

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The problems arising in experiments using liquid flows are considered. The advantages of using nuclear magnetic resonance-based devices for flow parameter control both in research and in industrial parameter measurements are noted. A new method for forming a nutation line contour with a given profile from a liquid flow with magnetization inversion has been developed, and the features of controlling the processes of this contour formation have been established. Experimental studies have been conducted and the possibility of applying the new method for measuring the liquid flow rate q with rapid changes in the flow velocity has been proven. New coefficients in the Bloch equations are proposed that describe the motion of three magnetization components (Mx’, My’ and Mz’) in the nutation coil in a liquid flow in a strong inhomogeneous field. The nutation line contour has been calculated for various parameters B0 and q. The minimum value of the magnetic field inhomogeneity has been established taking into account q and the parameters of the current medium, which must be ensured in the nutation coil location sector when forming the line contour at the noise level to implement the “magnetic” mark mode when measuring q. A comparison of theoretical calculations with experimental data was carried out.

全文:

受限制的访问

作者简介

V. Davydov

Peter the Great Saint Petersburg Polytechnic University; Bonch-Bruevich Saint Petersburg State University of Telecommunications

编辑信件的主要联系方式.
Email: Davydov_vadim66@mail.ru
俄罗斯联邦, Polytechnicheskaya Str, 29, St.Petersburg, 195251; Bol’shevikov Ave., 22, St.Petersburg, 193232

A. Gol’dberg

Peter the Great Saint Petersburg Polytechnic University

Email: Davydov_vadim66@mail.ru
俄罗斯联邦, Polytechnicheskaya Str, 29, St.Petersburg, 195251

R. Davydov

Peter the Great Saint Petersburg Polytechnic University; Bonch-Bruevich Saint Petersburg State University of Telecommunications; Alferov University

Email: Davydov_vadim66@mail.ru
俄罗斯联邦, Polytechnicheskaya Str, 29, St.Petersburg, 195251; Bol’shevikov Ave., 22, St.Petersburg, 193232; Khlopin Str., 8, build.3, St.Petersburg, 194021

参考

  1. Gizatullin B., Gafurov M., Vakhin A. et al. // Energy and Fuels. 2019. V. 33. № 11. P. 10923.
  2. Marusina M.Y., // . 2018. V. 19. № 10. P. 2771.
  3. Zargar M., Johns M.L., Aljindan L.M. et al. // SPE Production & Operation, 2021. V. 36. № 2. P. 423.
  4. Gizatullin B., Gafurov M., Rodionov A. et al. // Energy and Fuels. 2018. V. 32. № 11. P. 11261.
  5. Marusina M.Y., Bazarov B.A., Galaidin P.A. et al. // Measurement Techniques. 2014. V. 57. № 5. P. 461.
  6. Davydov V., // . 2022. V. 15. № 2. P. 457.
  7. Kashaev R.S., // . 2019. V. 86. № 5. P. 890.
  8. Marusina M.Y., Bazarov B.A., Galaidin P.A. et al. // Measurement Techiques. 2014. V. 57. № 6. P. 580.
  9. O’Neill K.T., Brancato L., Stanwix P.L. et al. // Chem. Eng. Sci. 2019. V. 202. P. 222.
  10. Давыдов В.В.//Оптика и спектроскопия. 2016. Т. 121. № 1. С. 20.
  11. Eremina R., // . 2023. V. 54. № 4-5. P. 435.
  12. Жерновой А.И., Дьяченко С.В. // ЖТФ. 2015. Т. 85. № 4. С. 118.
  13. Deng F., Xiao L., Wang M. et. al. // Appl. Magnetic Resonance. 2016. V. 47. № 10. P. 1239.
  14. Sadovnikova M.A., Murzakhanov F.F., // . 2012. V. 15. № 17. P. 6204.
  15. Davydov R., // 15. № 5. P. 1748.
  16. Deng F., Xiong C., Chen S. // Petroleum Exploration and Development. 2020. V. 47. P. 855.
  17. Давыдов В. В., Мязин Н. С., Давыдов Р.В. // Измерительная техника. 2022. №6. С. 52.
  18. Давыдов В. В., Мязин Н. С., Давыдов Р.В. // Измерительная техника. 2022. №4. С. 49.
  19. Давыдов В. В., Величко Е. Н., Дудкин В. И., Карсеев А. Ю. //Метрология. 2014. № 5. С. 32.
  20. Давыдов В.В., Дудкин В.И., Николаев Д.И. и др. // РЭ. 2021. Т. 66. №10. С. 1017.
  21. Кашаев Р. С., Козелкова В. О., Овсеенко Г. А. и др. // Измерительная техника. 2023. №5. С. 52.
  22. Deng F., Xiong C., Chen S. // Petroleum Exploration and Development. 2020. V. 47. P. 855.
  23. Fouilloux P., et al. // . 2023. V. 253. P. 126307.
  24. Safiullin K., et al. // . 2022. V. 210. P. 110010.
  25. Cao G., // . 2023. V. 13. № 1. P. 4558.
  26. Leshe A. Nuclear Induction. Berlin: Verlag Wissenschaften, 1963.
  27. Abragam A. The Principles of Nuclear Magnetism. Qxford: Clarendon Press, 1961.
  28. Jacobsohn B.A., Wangsness R.K. // Phys. Rev. 1948. V. 73. № 9. P. 942.
  29. Bloch F., Wangsness R.K. // Phys. Rev. 1950. V. 78. № 1. P. 82.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Nutation line contour based on the dependence of the change in the NMR signal amplitude Us on fn for a flow of tap water at T = 288.2 (1), 293.1 (2) and 308.6 (3); water flow rate qопт = 2.59 ml/s; field induction B1 = 32.16 μT.

下载 (79KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Nutation line contour based on the dependence of the change in the NMR signal amplitude Us on fn for a flow of magnetized liquid (tap water) at induction B0 = 0.56071 T, qopt = 2.59 ml/s and different values ​​of inhomogeneity ΔB0 (mT∙cm–1) and induction B1 (μT), respectively: 5.58, 2.69 (curve 1), 11.45, 2.69 (curve 2), 17.01, 4.06 (curve 3).

下载 (96KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Experimental setup for studying liquid flows under various conditions with the function of a nuclear magnetic flowmeter-relaxometer: 1 - circulation pump, 2 - specially shaped vessel made of non-magnetic material, 3 - polarizer magnet, 4 - electromagnet pole pieces, 5 - electromagnet pole piece position adjustment screws, 6 - magnetic field coils for pole pieces, 7 - correction coils, 8 - special power supply unit for correction coils, 9 - nutation coil, 10 - B0 field modulation coils, 11 - magnetic shield, 12 - nutation generator, 13 - connecting section of pipeline, 14 - NMR signal recording coil, 15 - analyzer vessel, 16 - electromagnet with Ba field value control, 17 - Ba field modulation coils, 18 - multifunctional power supply unit for electromagnets 6 and 16, 19 - NMR signal recording device, 20 – oscilloscope, 21, 23 – radio frequency generator, 22 – control and processing device, 24 – two-channel frequency meter.

下载 (124KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Contour of the nutation line of the tap water flow with magnetization at qопт = 2.59 ml/s in a field B0 = 1.5871 T (central zone between the pole pieces of the magnetic system) and different values ​​of the magnetic field inhomogeneity ΔB0 in the zone of the nutation coil placement (mT∙cm–1) and B1 (μT): 29.36, 2.69 (curve 1), 70.93, 3.42 (curve 2), 98.88, 5.45 (curve 3).

下载 (94KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Contour of the nutation line of the tap water flow with magnetization at qопт = 2.59 ml/s in a field B0 = 1.5871 T (central zone between the pole pieces of the magnetic system) and different values ​​of the magnetic field inhomogeneity ΔB0 in the zone of the nutation coil placement (mT∙cm–1) and B1 (μT): 27.62, 2.69 (curve 1), 114.43, 5.67 (curve 2).

下载 (81KB)
索引源数据
7. Fig. 6. Contour of the nutation line based on the results of calculating the magnetization component Mz for a tap water flow at tn = 62 ms, T1 = 1.27 s, T2 = 0.89 ms and different values ​​of the magnetic field inhomogeneity ΔВ0 in the area of ​​the nutation coil (mT∙cm–1) and B1 (μT): a) 0.0047, 2.69; b) 34.9252, 3.11; c) 102.0519, 5.45; d) 274.3253, 12.97.

下载 (134KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».