时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质孔隙度检测

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。核磁共振是指静磁场中的自旋原子核在另一交变磁场中自旋能级发生塞曼分裂，共振吸收某一频率的。时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质孔隙度检测

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。时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质孔隙度检测水泥基材料-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。

核磁共振对天然岩石饱和油、水两相的不同润湿性状态研究表明：核磁共振弛豫谱在反映储层岩石润湿性变化过程的准确性和敏感性，与常规润湿性评价方法相比其具有实验效率高、无需多次改变岩石原始流体饱和度分布状态等优点。核磁共振技术能够较为准确地评价地下油气藏储层岩石的润湿性特征，而且可以反映润湿性发生变化的微观机制，储层岩石润 湿性动态演化不只与原油组成有关，而且与黏土含量及其类型密切相关。核磁共振在岩心高温老化过程中发现T2弛豫时间较短的核磁信号变化幅度较小， 而T2弛豫时间较长的核磁信号变化较为明显，认为老化过程 中岩石润湿性变化主要发生在较大孔隙中。

磁共振水泥基材料分析仪技术性能 1)10MHz磁共振频率和30mm直径的样品尺寸。提高测量的信噪比。确保仪器的高灵敏度； 2)特殊的探头设计。探头死时间短于15us。可完整的采集样品中固体及液体信号。从而获得全力的物理属性和含氢分子的运动状态； 3)高效的探头散热模式。可将测量时探头产生的热量带出。确保测量的稳定性； 4)基于贝叶斯算法的磁共振信号一维反演分析功能。可准确获得T1和T2弛豫时间分布；专有的二维数据分析方法。可重组T1 -T2 /T2 -T2二维相关谱图； 5)基于PID算法的温控系统。使磁体的场强变化保持在200Hz/h。确保测量结果的可靠性与稳定性； 6)较短的样品管设计。便于水泥样品的配置和制作； 7)在增加附件的前提下。升级带有温度场系统。进行相关的对样品进行变温实验。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于天然气在岩芯中的各种状态（孔隙气凝结气）检测分析。

气体、轻质油、水和一些中等粘度的油表现出明显的扩散诱导当它们处于梯度磁场和长回波间隔的CPMG序列时，会发生弛豫。对于这些流体，与扩散机制相关的弛豫时间常数的Tdison成为检测它们的重要工具。当静磁场中存在***的梯度时，分子扩散会引起附加减相，因此增加了弛豫速率(1/T2)。这种失相是由分子移动到磁场强度不同的区域，因此其中岁差率不同。扩散弛豫对弛豫时间T1没有影响率(1/T)。与自由弛豫一样，物理性质如粘度和分子组成控制着扩散系数。同样，环境条件、温度和压力都会影响扩散。由式3.12~3.14可知，气、油、水的扩散系数随温度的升高而增大(粘度n随温度的升高而减小)。气体的扩散系数随压力的增加而减小，因为气体密度随压力的增加而增加。油的扩散系数差别很大，因为不同的油表现出***的分子组成，这导致了***的粘度范围。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。NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质总体孔隙度及有效孔隙度检测

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。时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质孔隙度检测

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。时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质孔隙度检测