高精度磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质原理

低场时域核磁共振技术（弛豫时间理论）以其无损、无侵入、检测时间短、可检测至更加微观的维度等特点，在土壤分析领域的应用越来越被科研工作者关注，尤其在土壤孔隙表征方面，包括孔径大小测量、孔径分布分析等。与X-Ray计算机断层扫描技术（X-Ray Computed tomography）相比，低场时域核磁共振技术检测更快，可对土壤中的纳米级孔隙进行定量分析，可用于研究土壤不同系统中的水动力学研究，如陶土/水系统、有机物/水系统等。核磁共振弛豫理论应用在70年代极先被引入土壤研究领域，用于测量土壤样品中的水含量，之后随着技术理论的越来越成熟，应用范围越来越广，如泥煤样品中水的表征、水与土壤的相互作用、有机物与土壤的相互作用等。而对于土壤孔隙特征的表征应用则开始于90年代，从极初的辅助定性分析，到精确定量表征，从精度要求不高的大尺寸孔隙表征，到纳米级孔隙的分布研究，从单一的表征孔隙，到研究土壤中溶质变化、土壤中有机质和陶土膨胀对孔隙影响的系统研究，与土壤科学研究领域传统方法相比，低场时域核磁共振技术正以其独特的技术先进性，成为土壤科学研究领域越来越重要的研究手段和方法。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质分析仪紧扣科研前沿：采用第36届世界混凝土大会推荐硬件参数配置。高精度磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质原理

核磁共振经过半个世纪的发展。已经成为一种成熟的实验技术。在许多领域已经得到大范围的推广。根据其磁体强度可以分为低场（低频）核磁共振 （LF-NMR）和高场（高频）核磁共振（HF-NMR）。LF-NMR 又称低分辨率核磁共振。即磁场强度在0.5 T 以下的核磁共振。通常用于物质物理性质的测定。在食品科学领域主要用于食品中脂质含量的检测、食品中水分含量及其存在状态等方面的研究。根据射频场的连续性可以分为稳态 NMR 和脉冲 NMR。其中只有脉冲 NMR 适用于进行快速检测以及实时监控。高精度NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质液体饱和度检测水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于土壤修复研究。

岩石中流体的扩散受到周围固体介质的限制，是一种受限扩散，其扩散系数、弛豫时间与岩石孔隙结构和表面性质有很大的关系，岩心流体中自旋核磁矩弛豫与扩散机理，对深入了解低渗透岩石孔隙结构和渗流特征有很大帮助．同时，岩心中表面润湿性与核磁共振参数的关系是润湿性研究的基础。岩心中弛豫时间测量基本的规律是：与孔壁表面接触越紧密，流体的弛豫时间越短．由于分子无规则热运动引起分子与孔壁的碰撞进而产生表面弛豫作用，孔径中的扩散和弛豫时间有非常紧密地联系．

孔隙结构：单重、双重、三重孔隙介质；共六种孔隙结构类型

1、单重孔隙介质

1）粒间孔隙结构：由大小形状不同的颗粒组成，颗粒间间隙被胶结物质填充；（等效球体-等直径/变截面微毛细管-网络模型）

2）纯裂缝结构：不规则、不渗透；（裂缝网络分隔）

2、双重孔隙介质

1）裂缝-孔隙结构：粒间孔隙介质又被裂缝分隔为多个块状单元；（双重孔隙度、渗透率）

2）溶洞-孔隙结构：粒间孔隙岩石中分布着大的溶洞，尺寸超过毛细管大小；（两种流动规律：粒间孔渗流规律、溶洞孔纳维斯托克斯方程）

3、三重孔隙介质

1）孔隙-微裂缝-大洞穴

2）孔隙-微裂缝-大裂缝 土壤和岩芯在多孔介质中起到支撑和稳定作用。

对于水泥中的结晶水，主要来自于水泥水化过程的产生的微晶相氢氧化钙中的羟基信号、钙矾石中的结晶水信号，其T2弛豫时间非常短~10us左右。常规的T1-T2测量方法能够重聚由于化学位移各向异性、潜在的磁场不均匀性以及异核偶极耦合相互作用造成的磁化损失，对于氢氧化钙中同核偶极耦合作用造成的信号损失无能为力，因此常规T1-T2测量方法检测到水泥基材料中的固体信号比较困难。而固体回波可以重聚氢氧化钙中孤立的1/2自旋对产生的同核偶极耦合作用造成的信号损失，因而可以检测到水泥基材料中的固体信号。我们将多固体回波序列用于T1-T2弛豫测量，多固体回波序列(图1)由标准二维弛豫序列结合固体回波组成。目前，该二维脉冲序列测量方法已用于岩芯、矿物等多孔介质材料。我们将二维固体脉冲测量方法应用于水泥样本的研究中，目的是使用低场核磁共振技术获得更完整的水泥材料中的固体信号。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可对混泥土的耐久性进行分析。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质仪器功能

水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于研究非常规岩芯的产油和产气过程的实时模拟检测。高精度磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质原理

储层岩体中的流体根据其赋存状态分为可动流体和束缚流体。在毛管力和孔隙表面力作用下，束缚流体紧紧吸附在孔喉极其微小的孔隙中或较大孔隙的壁面处。在较大孔隙内的流体受岩石骨架作用较弱，在一定的驱动力作用下可自由流动，称为可动流体。在常规的储层评价中，通常以孔隙度、渗透率和孔喉大小来反映储层物性的好坏。对于低渗透储层而言，受沉积、成岩作用，孔喉细小，孔隙连通性差，渗流通道狭窄，只测量孔隙度与渗透率是远远不够的，还需考虑可动流体在总的饱和流体中所占的比例，并通过这一指标来表征储层物性的好坏。 核磁共振技术基于流体弛豫特征，可以准确测量岩石的基本物性特征，获取储层可动流体饱和度。高精度磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质原理