水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质弛豫分析

用核磁共振技术评价油气藏储层岩石润湿性源于对多孔介质中润湿性流体和非润湿性流体弛豫时间特征的研究，实质即是核磁共振弛豫谱对于多孔介质中润湿性和非润湿性流体与固体孔隙表面作用力强弱特征的反映不同。润湿性是指当岩石孔隙中存在两种非混相流体时，其中某一相流体相对于另一相流体对于岩石孔隙表面具有更强的亲和力或铺展性。油气藏储层润湿性是储层基本的物性特征之一，也是岩心专项分析的重点研究内容之一。储层岩石的润湿性是影响油水微观分布、毛管力、相对渗透率、束缚水饱和度及残余油饱和度等的因素之一，准确评价储层润湿性对于制定合理的油田开发方案及提高采收率措施具有极为重要的指导作用。核磁共振技术作为一种快速、无损检测技术在石油工业领域中的应用越来越广阔。非常规岩芯磁共振分析仪特有T1-T2二维脉冲，可区分样品中不同的含氢组分，如水、油、气、油母沥青等。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质弛豫分析

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。低场磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质原理水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于非常规岩芯油水饱和度检测分析。

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。

通过不同含水量土壤在静置不同时间后的一维弛豫时间分析，可推断：水分进入土壤后，将立即渗透至不受约束的有机质中，形成凝胶相，不受约束矿物颗粒（粘土）的微孔中，这一过程很短。然而随着水分的进入，土壤的组分单元将与水分产生相互作用，如水分渗透进有机质与矿物颗粒的结合界面，从而阻断之间的氢键连接、离子键连接、共价键连接等，甚至还伴随着水解作用的产生，随着这些约束的破坏，其产物如分离出的有机质和矿物颗粒进一步吸水，从而终达到水分传输分布的平衡状态，反推，当如土壤失水干燥时，伴随着凝胶相失水坍塌、有机质与矿物质在界面作用下，重新分型聚集，封闭微孔等。这可有效表征土壤在吸水/失水过程中微观结构的变化，对土壤中水分的迁移、水分子动力学研究等提供依据，同时，这一微孔打开/封闭的过程，将极有可能使污染物在土壤中聚集，从而形成土壤污染。T2弛豫时间反演谱图累加值，可有效用于土壤总体含水量的测量，开展土壤持水能力的研究。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可对混泥土的耐久性进行分析。

基于低场时域核磁共振技术的土壤润湿性评价标准探索 土壤的润湿性其本质机制是水分进入土壤后所发生的一系列化学反应。水分进入土壤后，其有两个进程，first个为快速吸收，这主要是由于干燥的有机物吸水、膨胀，形成凝胶，并产生微孔；第二个进程主要体现在具有憎水性的土壤中，即土壤颗粒表面的憎水性有机物覆层与载体-土壤颗粒之间的连接，因水分的渗透作用而发生破坏，该过程伴随少量的吸水量，且持续时间较长。基于低场时域磁共振技术，通过测量土壤样品中的水分的横向弛豫时间及其分布发现：当憎水性土壤暴露在水分中足够长的时间，其与同类型的润湿性能优异的土壤将达到相同或相似的水分分布平衡状态。基于此，低场时域核磁共振技术，为评价土壤的润湿性提供了一条可行的途径：通过计算土壤样品的加权平均T2横向弛豫时间T2gm，即当土壤样品暴露于水中足够长的时间后，其T2gm持续降低，并在3周后，降低一个数量级，则说明该土壤为憎水性土壤，润湿性能较差。 磁共振土壤分析仪，采用优化的磁场强度、探头系统、温控系统等硬件配置，功能强大的软件分析系统，可对土壤样品进行长时间在线精确测量，可为土壤润湿性评价分析提供一种高效、快捷、精确分析途径。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于探测和研究多孔样品中的固体有机质。一体式水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质仪器特色

增加核磁共振磁场强度能够提高检测的灵敏度，增加核磁共振磁场均匀性能够提高弛豫信号质量。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质弛豫分析

孔隙度：岩石中孔隙体积V_p（或岩石中未被固体物质填充的空间体积）与岩石总体积V_b的比值，用希腊字母ϕ表示：ϕ=V_p/V_b×100%

1）***孔隙度：岩石总孔隙体积V_p与岩石总体积V_b之比：ϕ_a=V_p/V_b×100%

2）连通孔隙度：岩石中相互连通的孔隙体积V_c与岩石总体积V_b之比：ϕ_c=V_c/V_b×100%

3）有效（含烃）孔隙度：岩石中含烃类体积V_e与岩石总体积V_b之比：ϕ_e=V_e/V_b×100%

4）流动孔隙度：流体能在其内自由流动的孔隙体积V_ff与岩石总体积V_b之比：

ϕ_ff=V_ff/V_b×100%

ϕ_a>ϕ_c≥ϕ_e>ϕ_ff 水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质弛豫分析