时域磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质弛豫分析

计算机断层扫描成像技术(CT)：根据CT技术扫描岩芯样品得到的断面图像进行高精度微米纳米尺度上的计算机三维建模，建立页岩的孔隙几何、矿物分布、吼道分布、渗透率、流体渗流通道等属性模型，被称为数字岩芯技术。受限于样品规格、图像识别分辨率、复杂算法，以及且数据处理耗时耗力。

岩芯核磁共振检测:低场核磁共振（NMR）方法以测试样品规格多样（块样，柱样，全直径岩芯均可）、测试速度快、获取岩芯物性信息丰富、对样品无损害等优势在砂岩、煤岩、碳酸盐岩、致密砂岩、页岩等油气资源勘探开发领域得到了***的发展和应用。低场核磁共振技术已被广泛应用于储层实验评价研究的各个方面，如孔隙度、孔径分布、核磁渗透率、孔隙结构、润湿性、气水相互作用、束缚流体与可动流体识别、油气水识别、伪毛细管压力曲线转换、残余油分布、流体可视化研究、甲烷等温吸附曲线、高温高压驱替等等。 水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于岩芯弛豫时间T1和T2、T1-T2 二维分布检测。时域磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质弛豫分析

低场核磁共振技术直接给出水泥浆体中水的信息，包括含量以及受限程度，因此可以用来反映水泥浆体在新搅拌阶段流动性的变化以及减水剂的作用，还可以半定量地表征水泥水化过程中水的消耗。 通过合成硅酸三钙和铁铝酸四钙单矿物，采用低场核磁共振对其水化进行表征，以及研究铁铝酸四钙含量对硅酸三钙核磁共振信号的影响。重要研究进展包括采用Pechini法合成硅酸三钙和铁铝酸四钙，采用横向弛豫时间-纵向弛豫时间（T1-T2）相关谱对水化进行表征时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质有效孔隙度检测水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质弛豫分析技术可获得物质中与分子动力学特性相关的弛豫信号。

低场核磁共振（NMR）岩心分析技术在现场测井和录井中得到了广阔应用，它主要反映岩石内部的含氢流体（包括油、气、水）的分布状况，并且可以结合其他手段间接反映岩石孔隙结构的相关信息，它具有快速检测、无损岩心、无污染、可重复检测等特点。饱水岩石的弛豫时间（T2）分布存在着一种“扩散耦合”效应——岩石孔隙尺度变化大时，不同尺寸孔隙中的含氢流体往会相互扩散而使岩石的T2分布趋于“平均化”，这使得 T2分布难以显示这种复杂的孔径分布。

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。核磁共振磁场温度的稳定性主要从材料和磁体的工作环境两个方面改进，钐钴材料能更好。

水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质核磁共振检测技术特点 测量目标原子核的特一性 由于不同的原子核在相同的磁场强度下。有不同的进动频率。所以我们在测量某一原子核的信号时。不会受到其他原子核的干扰。如在测量1H原子核时不会收到19F原子核的干扰。反之亦然。 通过T1、 T2的测量，实现不同样品的组分分析。 弛豫时间T1、 T2由样品性质决定。包括样品中原子核所处物理化学环境、细胞环境、样品中原子核数目、样品的相态等。因此，分析样品中目标原子核的T1、 T2值。可实现研究样品的物理和化学性质。 优点： 直接测量，无需任何处理。 样品无损伤分析，可进行重复测量。 环保、无毒、无任何副作用。 低场核磁共振是一种正在兴起的快速无损检测技术。具有测试速度快。灵敏度高、无损、绿色等优点。已广阔应用在食品品质控制、非酒精性脂肪肝等代谢疾病、石油勘探、水泥水化过程分析、水泥基材料不同配方选择、土壤水分物性及孔隙物性研究、土壤固体有机质探测、非常规岩芯总体孔隙度及有效孔隙度检测、油水气饱等水泥基材料、土壤、岩芯等多孔介质领域。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可对水泥基材料的微观结构、裂缝变化进行分析。氢核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质无损检测

水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于对土壤水分物性，自由水与束缚水水分迁移的测量分析。时域磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质弛豫分析

表层沃土商品土中腐殖酸（HA） 提取及HA覆层sand样品的制作；重油中沥青（Asphaltenes）提取及沥青覆层sand样品的制作； 标准样品0.002 M CuSO4溶液的弛豫时间当量240us（1MHz）；Bulk蒸馏水的弛豫时间当量2500ms； 3.5cm直径、5cm高的样品管；承装样品的高度略小于1.5cm（磁场的MORE检测区域），加盖，特氟龙胶带缠绕，防止蒸发； 以1滴/秒的速度滴加蒸馏水，直至样品的上表面有一薄层液体，模拟下雨的情况； 如果不加水，NMR测得的都是噪音信号，这说明该文章中所使用的NMR设备和测量方法无法测得固体有机质信号； 前后两次测量土壤样品的幅值误差小于4%（验证重复性）； 标准样品的幅值误差小于5%，整个实验周期内（约20天）； NMR定量测量水含量与Mass balance方法（天平）误差小于5%，NMR定量测量含水量的精度达到0.01g；时域磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质弛豫分析