氢核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质无损检测

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-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于非常规岩芯的总体有机质含量（TOC ）检测分析。氢核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质无损检测

核磁共振弛豫理论应用在70年代极先被引入土壤研究领域，用于测量土壤样品中的水含量，之后随着技术理论的越来越成熟，应用范围越来越广，如泥煤样品中水的表征、水与土壤的相互作用、有机物与土壤的相互作用等。而对于土壤孔隙特征的表征应用则开始于90年代，从极初的辅助定性分析，到精确定量表征，从精度要求不高的大尺寸孔隙表征，到纳米级孔隙的分布研究，从单一的表征孔隙，到研究土壤中溶质变化、土壤中有机质和陶土膨胀对孔隙影响的系统研究，与土壤科学研究领域传统方法相比，低场时域核磁共振技术正以其独特的技术先进性，成为土壤科学研究领域越来越重要的研究手段和方法。高精度核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质检测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。

核磁共振技术作为一种无损的、非侵入式且可定量的检测方法，已经用于水泥基材料的水化过程的测量。大量研究表明，水泥基材料水化过程中存在结晶水、层间水、凝胶孔水和毛细孔水等四种成分，随着水化反应的进行，上述四种成分含量也会发生变化。1H核磁共振技术利用H原子作为探针，可以在不需要预处理、不破坏水泥样本结构的情况下，对水泥水化过程进行实时检测。目前，大多数用于水泥基材料的低场核磁共振分析方法都依赖于一维T1、T2测量方法，使用一维核磁共振测量方法对于准确解释水泥系统可能存在困难。因此，为了提高分辨率以及同时获得水泥样本的T1、T2弛豫信息，二维T1-T2相关测量方法开始用于水泥基材料的检测中，可获得清晰的水分子动力学、成分变化等相关信息。

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土壤水分物性研究（冻土未冻水研究、水分迁移研究）。

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用于对土壤等多孔介质的孔隙度、孔隙大小分布的测量分析。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非常规岩芯的产油产气过程模拟等检测分析。氢核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质无损检测

采用核磁共振测定水泥硬化浆体孔径分布时不只可得到凝胶孔信息，而且操作简易，流程迅速，对样品不产生任何损伤，具有很大的优势和应用前景。同时，低场核磁共振技术还可用于研究水泥水化进程和硬化浆体中水的扩散。从分析水泥中顺磁性物质含量和来源对其核磁共振信号影响这个角度出发，寻找顺磁性物质对核磁共振信号的影响规律，并对低场核磁共振测定孔径分布和化学结合水含量的方法进行修正，提高测试方法的准确性，可为使用低场核磁共振技术研究水泥水化进程提供理论依据。氢核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质无损检测