NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质仪器功能

核磁共振由哈佛大学Purcell教授和斯坦福大学Bloch教授在1946 年独自发现现象之后，该项技术在科学研究和工业领域的应用日益广阔。 在水泥基材料、土壤、岩芯等多孔介质研究领域，Brown 和 Fatt 于 1956 年首先研究了多孔介质中水的核磁共振弛豫特征，发现多孔介质中水的弛豫时间远小于其自由状态的体弛豫时间。 根据核磁共振机制，由于多孔介质中水的弛豫时间主要反映的是水的表面弛豫特征，即水与多孔介质孔隙表面之间的相互作用力强弱，液固之间的作用力越强则液体的弛豫时间越短，否则液体的弛豫时间越长。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。NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质仪器功能

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TD-NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质检测水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于研究非常规岩芯中液体驱替对岩芯的影响检测分析。

土壤是一种具有复杂成分的多孔介质系统，包括粘土（伊利石、高岭石、蒙脱石等）、有机质（腐殖酸、酯等）等，作为一种非稳态多孔介质，其在吸水过程中孔隙状态发生变化，并形成新的孔隙分布状态。土壤中水分的渗透机理/水分迁移、水分子动力学等是一个复杂的过程，其对土壤微观结构的影响，直接影响土壤的相关特性，如土壤的持水能力、吸湿量、土壤污染等。水作为一种典型的含氢组分，是低场时域磁共振技术主要的检测目标物，通过对土壤吸水/失水过程中，土壤中水分弛豫时间的测量分析，可有效表征土壤的微观结果，土壤中水分的迁移情况、渗透机理、水分子动力学等，为土壤性能分析，如土壤的孔隙分布、土壤的污染研究等提供支撑。

两种二维核磁共振方法的测量结果中较明显的差异在于峰D的位置处的信号强度。从图中可以看出相比于使用常规T1-T2测量方法的结果，使用solidechoT1-T2测量方法可以得到更多的核磁共振信号。由于固体回波可以重聚氢氧化钙固体中存在的同核偶极耦合，可以认为峰D位置的是水泥水化过程中生成的固体产物的信号，通过进一步验证，得出峰D主要为钙矾石中结晶水的信号。另外，整体看峰C和峰D所在的区域，solidechoT1-T2测量方法测得的信号强度比常规T1-T2测量方法测得的信号强度高出31%，主要增强了峰D位置处的信号。综上所述，solidechoT1-T2测量方法可以获得更加完整的固体信号，对利用低场核磁共振技术开展水泥水化过程中的固体产物如氢氧化钙的定量研究具有重要意义。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。

小型核磁共振是核磁共振技术的一种独特实现形式，近年来凭借便捷、绿色和准确的优势，在工业、医学、农业、食品、材料等研究领域涌现出大量新方法、新应用。小型核磁共振精华在于一个“小”字，它赋予核磁共振技术众多新特性和新生命力。 成本经济化：核磁共振硬件的小型化直接降低了制造的成本，是实现规模化应用的第二大优势。小型的核磁共振通常采用成本降低的永磁体作构建主磁场，硬件本身降低的同时，维护、屏蔽和场地成本也极大降低。随着经济性的提升，科研机构逐步流行配置小型核磁共振仪器开展基础教学和科学研究的选项。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。高精度TD-NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质检测

核磁共振弛豫分析技术则根据物体内部不同物质的弛豫特性实现物质组分的鉴别和定量分析。NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质仪器功能

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。NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质仪器功能