时域磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质检测

水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质核磁共振(NMR)基本原理: 带自旋的原子核（1H） 1) 一个带电的自旋体产生一环形电流。从而形成微观磁场自旋磁矩； 2) 自旋磁矩与一般的小磁铁一样具有南北极； 3) 在无外加磁场时。物质中的原子核磁场的指向是无规则分布的。宏观磁矩M0为0宏观磁矩M0的形成； 4) 置于静磁场中原子核与磁场产生作用。沿着磁场方向定向排列。形成宏观磁矩M0 NMR信号产生原理 1) 样品进入检测区域。样品中中氢原子核的磁矩将沿着静磁场方向排列并形成宏观磁矩M0 2) 施加特定频率激发脉冲。宏观磁矩定向偏转 3) 脉冲结束。宏观磁矩定向恢复并产生核磁共振信号 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。多孔介质的研究有助于提高工程结构的稳定性和耐久性。时域磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质检测

低场时域核磁共振技术是一种正在兴起的快速、无损的检测技术。具有无侵入。无损。测试速度快。灵敏度高。不需要对样品进行特殊预处理等优点。主要通过测量在静态磁场中的不同物理、化学、生物环境下的氢原子核的共振信号——时域信号。进而获得研究者所需要的样品的物理化学信息。所测得的整体弛豫时间的幅值与样品中所有含氢物质总量成线性关系。通过与定量标样（已知体积）的弛豫时间幅值比对。可获得样品中含水率信息、渗流及渗透率信息。低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质的应用水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于可动与不可动（固体）有机质随温度和压力的变化分析。

粘土结合水、毛细管结合水和可动水具有不同的孔隙大小和位置。烃类流体在孔隙空间中的位置与盐水不同，通常占据较大的孔隙。它们在粘度和扩散系数上也与卤水不同。核磁共振测井利用这些差异来表征孔隙空间中的流体。图1.13定性地表示了岩石孔隙中不同流体的核磁共振性质。一般来说，结合流体的T1和T2时间都很短，扩散速度也很慢(小D)，这是由于分子在小孔隙中的运动受到限制。游离水通常具有中等的T1、T2和D值。碳氢化合物，如天然气、轻质油、中粘度油和重油，也有非常不同的核磁共振特征。天然气表现出很长的T1时间，但很短的T2时间和单指数型弛豫衰减。油的核磁共振特性变化很大，很大程度上取决于油的粘度。较轻的油具有高度的扩散，具有较长的T1和T2时间，并且通常表现为单指数衰减。随着黏度的增加和碳氢化合物混合物变得更加复杂，扩散减少，就像T1和T2时间一样，弛豫伴随着越来越复杂的多指数衰减。基于孔隙流体信号的独特核磁共振特征，已经开发出应用程序来识别并在某些情况下量化存在的碳氢化合物类型。

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研究、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。 水泥水化反应几分钟后，核磁共振纵向弛豫时间分布呈现两个峰，一个是在100ms附近，反映水泥颗粒周围自由水的弛豫信息；另一个是在2ms附近，反映水泥凝结之前包裹在絮凝结构中水的弛豫信息。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孔隙物性研究（孔隙变化及微观结构分析）。

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-岩芯等多孔介质低场核磁共振技术主要采用永磁体结构，主要采集被检测样品的弛豫信息。低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质的应用

低场核磁共振弛豫分析仪软件用在计算机上的上位机部分，实现向仪器通信发送控制指令。时域磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质检测

利用核磁共振资料的储层分级评价，一般考虑影响孔隙结构的因素主要是核磁谱形分布、孔隙度、 地层厚度等宏观储层参数，而对于极大孔喉半径、 极大进汞饱和度等反映储层孔隙结构、储层渗流特 性等微观参数分析明显不足。从宏观尺度及微观尺度2个方面进行孔隙结构参数的选择，为储层分级评价模型的建立提供更为可靠的依据。核磁共振T2分布谱所包含丰富的数字信息反映了岩石特定的物理信息。储层中的可动流体和束缚流体可以通过核磁共振测井进行定量评价。时域磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质检测