低场时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质解决方案

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。水泥基材料是构建多孔介质的关键组成部分。低场时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质解决方案

土壤中的水分传输机制与土壤污染 水分进入土壤后，将立即渗透至水分不受约束的区域，如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，颗粒与颗粒之间的孔隙中（中孔、大孔/毛细孔中），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，从而极终达到水分传输分布的平衡状态，当如土壤失水干燥时，上述过程使可逆的，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。时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质仪器供应商水泥基材料与土壤、岩芯的相互作用影响多孔介质的性能。

静磁场是核磁共振产生的必要条件之一。在低场核磁共振弛豫分析仪中主要使用永磁体产生静磁场。核磁共振磁体的主要指标有磁场强度、磁场均匀性、磁场的温度稳定性。增加磁场强度能够提高检测的灵敏度。磁场均匀性的增加能够提高弛豫信号的质量。 磁场的温度稳定性则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。得益于稀土材料的发现和使用。 磁场温度的稳定性主要从材料和磁体的工作环境两个方面改进。使用钐钴材料的磁体能够更好的实现磁体温度的稳定；使用一个磁体恒温系统能够确保磁体的工作温度在很小的 范围内波动。极大地提高了磁场的稳定性。

核磁共振对天然岩石饱和油、水两相的不同润湿性状态的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T2谱计算的T2几何均值能够较好地反映岩石润湿性动态变化过程，该对应关系与实验温度密切相关。梯度场作用下砂岩、石灰岩 及白云岩饱和不同类型油相（精炼油和原油）的核磁共振特征，使用不同的数学模型对获得的CMPG核磁信号进行了分析，研究认为梯度磁场作用下的核磁共振实验结果可以识别岩石孔隙中的不同流体类型，同时还可以精确获得岩石总孔 隙度、流体饱和度及油相黏度。核磁共振磁场温度的稳定性主要从材料和磁体的工作环境两个方面改进，钐钴材料能更好。

磁共振横向弛豫时间T2是描述氢原子核弛豫快慢的特征参数，其大小反应了氢原子核所处的环境，即束缚的越强烈，弛豫越快，T2越小。基于此，当土壤中充满水，通过对土壤样品T2弛豫时间的测量及T2弛豫时间的一维反演分布，可获得3-4个明显的谱峰，分别对应微孔、中孔、大孔及完全自由水，每个谱峰的积分面积对应该类型孔隙所占的比例，从而对土壤中的孔隙分布做出评价分析。通常微孔和潜力束缚水对应的T2为0.1-60ms之间，谱峰在60-300ms之间则表征中孔中水，大孔中的水对应的谱峰在300-1000ms之间，而完全自由水（Bulk water）的弛豫时间2s-3s之间。 MAGMED-Soil-2260磁共振土壤分析仪，配备22MHz静磁场，能够有效提高信号的信噪比，探头死时间小于15us，极短回波时间0.08ms，能够精确、全力的采集土壤样品中所有孔径对应的弛豫时间信号，为土壤的孔隙分布研究提供一种精确、快速、方便的分析途径。多孔介质在水利工程、土木工程等领域有广泛应用。时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质仪器供应商

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两种二维核磁共振方法的测量结果中较明显的差异在于峰D的位置处的信号强度。从图中可以看出相比于使用常规T1-T2测量方法的结果，使用solidechoT1-T2测量方法可以得到更多的核磁共振信号。由于固体回波可以重聚氢氧化钙固体中存在的同核偶极耦合，可以认为峰D位置的是水泥水化过程中生成的固体产物的信号，通过进一步验证，得出峰D主要为钙矾石中结晶水的信号。另外，整体看峰C和峰D所在的区域，solidechoT1-T2测量方法测得的信号强度比常规T1-T2测量方法测得的信号强度高出31%，主要增强了峰D位置处的信号。综上所述，solidechoT1-T2测量方法可以获得更加完整的固体信号，对利用低场核磁共振技术开展水泥水化过程中的固体产物如氢氧化钙的定量研究具有重要意义。低场时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质解决方案