储层岩心等多孔介质材料富含大量的油、气资源,其结构特性分析及内部流体运移规律研究对于储层的评价、开发至关重要。磁共振技术以其无损检测、可原位测量等优势广泛应用于岩心等材料的应用研究中。NMR/MRI方法以材料中流体内的核自旋为探针,可有效地获取材料的结构特性、流体含量及分布信息,从而为储层评价、了解采油过程、发展提高采油率的新方法提供了参考。由于固液两相磁化率差异引起的磁场梯度,高场下微孔内NMR信号快速衰减,甚至不可见,从而使岩心等材料的研究多在低场下开展。然而,较低的NMR信噪比极大地增加了样品的测试时间,尤其是2D NMR与MRI测试时间可长达数个小时,极大地制约着测试效率与准确度的提高,使得低场下高效、准确、实时的测量需求与较低NMR信噪比之间的矛盾日益突出。为改善低场下NMR信噪比低、测试时间长对应用研究的限制,需要发展新的方法或采用新的灵敏度提高技术。动态核极化技术可以有效地提高核的极化度,为改善低场下应用研究中的诸多不利因素提供了解决方案。本文结合低场下多孔材料的研究需求,开展了 0.06T DNP谱仪关键部件的研制及其在多孔材料中的应用研究。首先阐述了低场下多孔材料的研究现状,同时讨论了 DNP在多孔材料应用中的限制,并提出了低场DNP谱仪的研制需求。然后对NMR及DNP原理进行了简单介绍,并对谱仪关键部件进行了深入研究,在此基础上实现了谱仪系统的集成与测试。最后,针对DNP在材料结构表征、油水信号分离与表征、油水的可视化分布等应用进行了研究与讨论。具体地,本文的研究工作及创新点如下:1)在对谱仪系统介绍的基础上,结合DNP功能及应用需求,设计并研制了谱仪系统的微波发射机及磁控系统,并对谱仪系统进行集成与测试。在研制的谱仪系统上测得了1H高于-180的极化增强,且样品发热量不高于3℃,有利于在低场条件下开展多孔材料的应用研究工作。2)DNP在多孔材料结构特性表征中的应用研究。采用标准玻璃珠构建孔径分布在9.4～72.4μm的多孔材料模型,并对两相的DNP增强进行测试对比,分析两相增强在材料中的变化规律,研究表明润湿相流体受材料表面特性的影响,DNP增强随材料孔径的减小而减小,非润湿相的DNP增强则近似为均一增强,由此提出了一种采用DNP增强研究材料润湿性及孔径分布的方法,从而可以将标准样品的测试结果作为标尺,为快速评估材料结构参数如孔径、比表面积、渗透率等提供了依据。3)DNP在油水识别与表征中的应用研究。针对油水两相DNP增强差异较大不利于两相分离,且选择性自由基种类较少、成本高昂的问题,提出了一种采用非选择性自由基与弛豫试剂相结合的方式选择性增强并分离油相或水相信号的方法,自由基用于增强所需流体相信号,弛豫试剂用于选择性抑制另一流体相的NOE效应。在油水选择性增强的基础上,采用延时采样的数据处理方式获得了油相的真实增强,依据DNP增强与黏度之间的负相关变化关系,提出了一种采用DNP增强进行油质黏度筛选、分类的方法,将选择性增强与延时采样相结合的方式,可以在获得流体相增强的同时,无需考虑两相含量差异,且保留样品的原始信息,从而有利于后续定量分析研究。4)DNP在油水可视化分布中的应用研究。针对低场下NMR信噪比低、MRI实验时间长、两相分布不易区分等问题,在理论上分析了 DNP在提高MRI图像对比度及测试效率方面的可行性,并采用油水样品进行了验证测试。在此基础上提出了一种利用DNP-MRI增强单一流体相的方式进行两相分布区分与识别的方法,并在水模及玻璃珠构建的材料模型中获得油相的MRI增强。采用DNP-MRI进行两相区分的方式,不受样品弛豫特性限制,可广泛应用于储层岩石等复杂结构材料中的研究,并为渗流、驱替等动态过程的研究提供实时可视化分布信息,有助于为研究采油过程、制定开采方案提供参考。