水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质分析系统

达西定律描述饱和土中水的渗流速度与水力坡降之间的线性关系的规律，又称线性渗流定律。1856年由法国工程师H.P.G.达西通过实验总结得到。1852-1855年，达西进行了水通过饱和砂的实验研究，发现了渗流量Q与上下游水头差（h2-h1）和垂直于水流方向的截面积A成正比，而与渗流长度L成反比，即：Q=K*A*（h2-h1）/L。

非常规储层呈现低速非达西渗流特征，存在启动压力梯度；渗流曲线由平缓过渡的两段组成，较低渗流速度下的上凹型非线性渗流曲线和较高流速下的拟线性渗流曲线，渗流曲线主要受岩芯渗透率的影响，渗透率越低，启动压力梯度越大，非达西现象越明显。需要人工压裂注气液，增加驱替力，形成有效开采的流动机制。 水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于土壤水分物性研究（冻土未冻水研究、水分迁移研究）。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质分析系统

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。一站式水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质弛豫分析水泥基材料-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。

对于水泥中的结晶水，主要来自于水泥水化过程的产生的微晶相氢氧化钙中的羟基信号、钙矾石中的结晶水信号，其T2弛豫时间非常短~10us左右。常规的T1-T2测量方法能够重聚由于化学位移各向异性、潜在的磁场不均匀性以及异核偶极耦合相互作用造成的磁化损失，对于氢氧化钙中同核偶极耦合作用造成的信号损失无能为力，因此常规T1-T2测量方法检测到水泥基材料中的固体信号比较困难。而固体回波可以重聚氢氧化钙中孤立的1/2自旋对产生的同核偶极耦合作用造成的信号损失，因而可以检测到水泥基材料中的固体信号。我们将多固体回波序列用于T1-T2弛豫测量，多固体回波序列(图1)由标准二维弛豫序列结合固体回波组成。目前，该二维脉冲序列测量方法已用于岩芯、矿物等多孔介质材料。我们将二维固体脉冲测量方法应用于水泥样本的研究中，目的是使用低场核磁共振技术获得更完整的水泥材料中的固体信号。

计算机断层扫描成像技术(CT)：根据CT技术扫描岩芯样品得到的断面图像进行高精度微米纳米尺度上的计算机三维建模，建立页岩的孔隙几何、矿物分布、吼道分布、渗透率、流体渗流通道等属性模型，被称为数字岩芯技术。受限于样品规格、图像识别分辨率、复杂算法，以及且数据处理耗时耗力。

岩芯核磁共振检测:低场核磁共振（NMR）方法以测试样品规格多样（块样，柱样，全直径岩芯均可）、测试速度快、获取岩芯物性信息丰富、对样品无损害等优势在砂岩、煤岩、碳酸盐岩、致密砂岩、页岩等油气资源勘探开发领域得到了***的发展和应用。低场核磁共振技术已被广泛应用于储层实验评价研究的各个方面，如孔隙度、孔径分布、核磁渗透率、孔隙结构、润湿性、气水相互作用、束缚流体与可动流体识别、油气水识别、伪毛细管压力曲线转换、残余油分布、流体可视化研究、甲烷等温吸附曲线、高温高压驱替等等。 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。

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。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℃。核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统原理

核磁共振是指具有固定磁距的原子核，在恒定磁场与交变磁场的作用下，与交变磁场发生能量。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质分析系统

低场核磁共振技术直接给出水泥浆体中水的信息，包括含量以及受限程度，因此可以用来反映水泥浆体在新搅拌阶段流动性的变化以及减水剂的作用，还可以半定量地表征水泥水化过程中水的消耗。 通过合成硅酸三钙和铁铝酸四钙单矿物，采用低场核磁共振对其水化进行表征，以及研究铁铝酸四钙含量对硅酸三钙核磁共振信号的影响。重要研究进展包括采用Pechini法合成硅酸三钙和铁铝酸四钙，采用横向弛豫时间-纵向弛豫时间（T1-T2）相关谱对水化进行表征水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质分析系统