一体式水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用研究

核磁共振技术在水泥基材料中得到了广阔地应用，该技术在水泥基材料中的应用主要包括三大类: 水泥水化进展表征、水泥浆体孔结构演化表征和水泥化学相关信息表征。运用低场核磁共振技术测试水泥的水化进程，该技术可在不破坏样品的前提下，利用水分子中质子的弛豫特性研究水泥基材料中水的含量及其分布的变化，具有快速、连续和无损的优势。随着水化反应的进行，水的状态从自由水向化学结合水、物理吸附水和孔隙水转变。核磁共振技就是通过探测不同结合状态的水分子中的质子信号来研究水化过程。小型核磁共振仪器能够从频率维度、空间维度和时间维度信息表征物体特性。一体式水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用研究

相比于经典的土壤水分测量方法，基于低场核磁的土壤水分相态分布探测技术具有操作步骤简单、测试过程便捷、成本投入较低的优势。另外，它还有专门使用的土壤水分测量软件，实现了参数设置、定标、测量、数据上传、查询过程的一体化，可以直接将测试结果实时传输到电脑终端，结合自动灌溉系统，实现了设施菜地土壤管理的科学化和自动化。另外，由于核磁共振测氢技术可以很好地区分不与固体颗粒或溶剂相互作用的自由水和结晶水，以及物理化学键结合的结合水或不易移动水，并且可以通过横向弛豫特征峰面积与土壤含水率之间的线性关系推算出土壤含水量，从而可为土壤水分相态分布的检出提供新的技术支持。一体式水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用研究水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于非常规岩芯的岩芯湿性检测分析。

由饱水与离心状态下的核磁共振T2谱可以看出，束缚水主要集中在小孔隙空间或者极少部分的大孔隙中，这是由于孔隙结构的非均质性对由静电力和毛管作用引起的束缚水的形成有很大影响，对于较大孔隙中的束缚水，主要是由于孔隙的形状不规则而在孔隙的死角处形成束缚水。定量地区分吸附孔和渗流孔对于储层岩石的评价具有重要意义。吸附孔是指在离心力作用下，此流体不能被排出的孔隙，而渗流孔是指水可以在其中自由流动或者在一定的压力下水容易离心出来的孔隙。

水泥基材料是一种非常复杂的材料。 未水化的水泥以晶体矿物为主，但水化后的水泥基材料既含有晶态的钙矾石、氢氧化钙及未水化的水泥矿物，又有Ｃ-Ｓ-Ｈ凝胶及其它非晶态相，且水化产物以非晶态物质为主。同时其结构中既含有固态物质，又有液态的孔溶液及气孔。由于水泥基材料组份和结构的复杂性，大部分的现代测试分析方法在研究水泥水化及其它过程时所能得到的信号不清晰（Ｘ射线衍射为典型），而核磁共振技术无此方面限制，它可表征水分在水泥基材料中的分布及传输，极大地促进水泥基材料的研究。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。

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。非常规岩芯分析仪具有高性能驱替系统，及大围压1万psi，及大驱替压8千psi，最高温度120℃。一体式水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用研究

磁共振水泥基材料分析仪是用于测试水泥和混凝土样品的台式磁共振分析系统。一体式水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用研究

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。一体式水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用研究