高精度NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质技术特色

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非常规岩芯的油水气等在地层条件下的驱替检测分析。高精度NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质技术特色

(1) 土壤水作为水资源的一个重要组成部分，是一切陆生植物赖以生存的基础，同时也是溶质和热量在土壤中传输的主要载体。所以，土壤水的数量和相态分布极大 地影响着土壤中其他环境因子，进而影响植物和土壤生物的生存状况[1]。在中国长江中下游地区，城市化的快速扩张使得分布在城郊的肥沃老蔬菜地被迫转化为城市用地。为满足人们对蔬菜产品日益增加的需求，城郊原有的水稻田转成新蔬菜地。水稻田转成设施菜地后，耕作方式由季性水-旱轮作转变为常年旱耕，常年大强度的 耕作和施肥以及无降水、高蒸发量的环境条件致使土壤环境在短时间内发生剧烈变化：土壤水的数量和形态迅速改变，盐分表聚现象频现，土壤板结退化严重。因此，研究水稻田转化为设施菜地后土壤持水性能的演变，尤其是土壤水分的相态分布的演变，对实现设施菜地土壤可持续管理具有重要意义。低场磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统原理水泥基材料-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。

水泥基材料的水化包括四个阶段: 反应期、诱导期、加速期和减速期。水泥浆体的 T1 ( 纵向弛豫时间) 和 T2 ( 横向弛豫时间) 随着水化的进行而逐渐减小，其中T1 能够反映水泥水化的不同阶段，对水泥基材料孔结构的研究主要有三个方面的指标: 孔隙率、孔尺度分布和孔比表面积， 常用的方法是压汞法和气体吸附法，在研究过程中，这两种方法均需将样品进行预先干燥，这很容易导致样品中的微孔结构遭到破坏，而且不能对同一个样品进行连续测试，难以得到孔结构连续变化的特征。而核磁共振技术可在非破坏条件下，可以连续测试水泥基材料的孔结构的变化，极大地促进水泥基材料的研究。

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。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（孔隙度分析、孔径大小分布）。

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。非常规岩芯磁共振分析仪可测0.02毫升水样，误差±0.5%，并可对气体，如甲烷等，可直接测量。低场磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统原理

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水分物性研究（自由水和束缚术含量)。高精度NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质技术特色

油对T2分布的影响随孔隙中流体的不同而不同。水和轻质油图4.6(上)为水和轻质油充填水湿地层的体积模型。模型中各组分之间的明显边界并不意味着对应的衰变谱之间的明显边界。如果用较短的TE和较长的TW来测量回波序列，那么水将具有较宽的T2分布，而轻质油则倾向于在单个T2值附近显示更窄的分布水与轻质油的扩散系数差异不大;因此，两种流体之间的D对比不会很明显。轻质油和孔隙水的T1值差异很大;因此，两种液体之间的T1对比将被检测到。高精度NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质技术特色