Bestimmung der Porengrößeverteilung und hydraulischen Eigenschaften mittels Kernspinrelaxationsmessungen: Eine vergleichende Studie von Labormethoden

In dieser Studie bewerten wir die Machbarkeit der Verwendung von Kernspinrelaxationsmessungen (NMR) zur Charakterisierung der Porengrößeverteilung und hydraulischen Eigenschaften in vier porösen Proben mit unterschiedlicher Textur und Zusammensetzung. Wir vergleichen NMR mit zwei klassischen Techniken basierend auf Wasserretention und Quecksilberintrusionmessungen. Sowohl T2- als auch T1-NMR-Entspannungsmessungen bei 6,47 MHz wurden für drei gesättigte Modellproben (mittlerer Sand, feiner Sand und eine homogene Sand/Kaolin-Ton-Mischung) und einen gesättigten natürlichen Schluffboden durchgeführt. Kumulative Porengrößeverteilungsfunktionen und durchschnittliche Porendurchmesser wurden unter Annahme durchschnittlicher Oberflächenrelaxivitätsparameter und eines zylindrischen Kapillarmodells der Poren berechnet. Die aus den T2- und T1-Verteilungen sowie den kumulativen Porengrößeverteilungsfunktionen abgeleiteten mittleren Porendurchmesser stimmen zufriedenstellend mit denen überein, die aus Quecksilberintrusion und Retentionskurven abgeleitet wurden. Die beobachteten Abweichungen sind auf die Beschränkungen jeder Methode, die Probenvorbereitung und die Probenzusammensetzung zurückzuführen. Um den Einfluss der beobachteten Variationen in den hydraulischen Eigenschaften der Proben zu bewerten, wurden die Porengrößeverteilungsfunktionen auf Wasserretentionsfunktionen zurückgeführt, und die hydraulischen Parameter von van Genuchten wurden durch Inversion unter Verwendung der RETC-Software geschätzt. Der Vergleich zeigt, dass sowohl T2- als auch T1-NMR-Entspannungsmessungen verwendet werden können, um die Porengrößeverteilung und den durchschnittlichen Porendurchmesser sowie die Retentionsfunktion und die entsprechenden hydraulischen Eigenschaften zu schätzen.