一站式磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用研究

孔径分布：岩石的孔隙分类一般按孔隙的等效毛细管半径划分：

1）超毛细管孔隙：流体重力作用下可自由流动（大裂缝、溶洞、未胶结或胶结疏松的砂岩）【孔隙直径>0.5mm；裂缝宽度>0.25mm】

2）毛细管孔隙：流体在外力作用下可自由流动（一般砂岩）【孔隙直径[0.2μm,0.5mm]；裂缝宽度[0.1μm,0.25mm]】

3）微毛细管孔隙：流体在自然压差下无法流动（泥岩）【孔隙直径<0.2μm；裂缝宽度<0.1μm】孔隙大小分布曲线及孔隙大小累积分布曲线： 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母与沥青等有机质检测分析。一站式磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用研究

岩石和土体是天然形成的多孔介质材料，其内部有大量不规则、多尺度的孔隙，并且还存在不同状态和不同数量的水分。由于土体和岩体的力学性质、工程的施工方法、及其边坡的安全稳定与其中水分和孔隙的变化息息相关，岩土体中的水分变化和孔隙变化对整个结构的力学性质有着很大的影响，因此，掌握岩土体中孔隙结构及水分变化对工程非常重要。核磁共振技术是一种可以测得多孔介质的微观结构及其内部水分分布状态的先进技术，在研究水和孔隙的变化上有突出贡献，对提高工程安全和工程质量非常有帮助。磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质仪器供应商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。

孔隙结构：单重、双重、三重孔隙介质；共六种孔隙结构类型

1、单重孔隙介质

1）粒间孔隙结构：由大小形状不同的颗粒组成，颗粒间间隙被胶结物质填充；（等效球体-等直径/变截面微毛细管-网络模型）

2）纯裂缝结构：不规则、不渗透；（裂缝网络分隔）

2、双重孔隙介质

1）裂缝-孔隙结构：粒间孔隙介质又被裂缝分隔为多个块状单元；（双重孔隙度、渗透率）

2）溶洞-孔隙结构：粒间孔隙岩石中分布着大的溶洞，尺寸超过毛细管大小；（两种流动规律：粒间孔渗流规律、溶洞孔纳维斯托克斯方程）

3、三重孔隙介质

1）孔隙-微裂缝-大洞穴

2）孔隙-微裂缝-大裂缝

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。江苏麦格瑞电子科技有限公司坚持“人才是首要生产力”中心理念。

纵向弛豫(T1)和横向弛豫(T2)是由质子之间的磁相互作用引起的。从原子的角度来看，当一个进动的质子系统将能量传递给周围环境时，弛豫就发生了。供体质子弛豫到它的低能态，在低能态中质子沿着B0的方向进动。同样的转移也有助于T2弛豫。此外，消相有助于T2松弛，而不涉及向周围环境转移能量。因此，横向弛豫总是比纵向弛豫快;因此，T2总是小于等于T1。·对于固体中的质子，T2比T1小得多。·对于流体中的质子：(1)当流体处于均匀静磁场时，T1近似等于T2。(2)当流体处于梯度磁场并采用CPMG测量过程时，T2小于T1，其差异主要受磁场梯度、回波间距和流体扩散率的控制。当润湿流体填充多孔介质(如岩石)时，T1和T2都急剧减小，并且弛豫机制不同于固体或流体中的质子。土壤和岩芯的物理和化学性质影响多孔介质的性能。一站式磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用研究

多孔介质中水分和气体的传输是研究的重要内容。一站式磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用研究

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。一站式磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用研究