小核磁水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质检测系统

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。研究发现，水泥水化进程中极长弛豫时间随时间的变化呈现出５个阶段，正好与水泥水化反应的初始反应、诱 导期、加速期、减速期和稳定期相对应。 通过质子横向弛豫来反映白水泥浆体的水化进程，发现从加水开始15min到200h，水泥浆体水化过程中出现５种不同的自旋质子群。研究中用自旋－自旋弛豫时间和信号量百分比来表征不同种类的自旋质子群，以此来监测水泥浆体的水化进程，观测研究结果与通过其它途径测得的结果呈现良好一致性，证明了用核磁共振来研究水泥水化的可靠性。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于非常规岩芯的油水气等在地层条件下的驱替检测分析。小核磁水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质检测系统

MAGMED Soil-2260高精度磁共振土壤分析仪是用于测试土壤等多孔介质的分析仪。该系统主要用于对样品水分物性。自由与束缚水。以及水分迁移的测量分析。可用于对土壤等多孔介质的孔隙度、孔隙大小分布的测量与分析。还可用于探测和研究样品中的固体有机质。 MAGMED Soil-2260高精度磁共振土壤分析仪采用23MHz磁场强度及进口部件配置。可检测到样品中的微量含氢物质。在保证测量精度的同时。极大拓展了仪器的应用领域。如土壤修复情况评价、质地结构变化对水文特性的影响研究等。低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统水泥基材料-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。

纵向弛豫(T1)和横向弛豫(T2)是由质子之间的磁相互作用引起的。从原子的角度来看，当一个进动的质子系统将能量传递给周围环境时，弛豫就发生了。供体质子弛豫到它的低能态，在低能态中质子沿着B0的方向进动。同样的转移也有助于T2弛豫。此外，消相有助于T2松弛，而不涉及向周围环境转移能量。因此，横向弛豫总是比纵向弛豫快;因此，T2总是小于等于T1。·对于固体中的质子，T2比T1小得多。·对于流体中的质子：(1)当流体处于均匀静磁场时，T1近似等于T2。(2)当流体处于梯度磁场并采用CPMG测量过程时，T2小于T1，其差异主要受磁场梯度、回波间距和流体扩散率的控制。当润湿流体填充多孔介质(如岩石)时，T1和T2都急剧减小，并且弛豫机制不同于固体或流体中的质子。

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。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可研究水泥基材料的微观结构、裂缝变化。

(1)    相比其他年限大棚耕层土壤，8 a大棚土壤吸持自由水比重高，吸持束缚水的比重低，在转化时间序列上，呈现出了相反的变化趋势。本文认为这可能与有机肥的施用有关，施肥量调查结果显示：2、6、8 a大棚土壤有机肥的年均施用量分别为 46.5、36、144 t/hm2，8 a大棚的有机肥年均施用量高，分别是 2、6 a的 3.1 和 4 倍，有机肥的高投入保证了好的耕层质量，提高了土壤中自由水的比重，提升了土壤大孔隙的持水能力，有利于蔬菜作物对土壤水分的吸收利用，已有的研究也证实了这一说法。有研究表明，长期施用有机肥增加了土壤大孔隙的数量，拓宽了孔隙分布范围，进而提高了土壤水分的吸持性能和供释能有研究指出，田间持水量状态的土壤每提高 1%的土壤有机质含量可以增加 1.5%的土壤水分。核磁共振磁场的温度稳定性限制了磁体的使用环境。永磁体的磁场强度主要受限于磁体材料。低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统

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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；小核磁水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质检测系统