低场时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质技术介绍

MAG-MED核磁共振分析仪通过弛豫时间长短的测量能够有效区分样品中不同水分含量及比例、样品中孔径大小的分布及孔隙变化信息。 土壤、冻土、岩石材料中的自由水、束缚水、不同相态水。由于水分子中的氢原子核运动能力差异：束缚水相对自由水其氢原子核运动受到束缚强。固态水（冰）相较液态水其氢原子核运动受到的束缚强。所以其弛豫时间存在差异。束缚强的氢原子核弛豫时间短。运动相对自由的氢原子核弛豫长。同理。小孔中水分的氢原子核运动束缚强。弛豫时间短；而大孔中水分的氢原子核运动相对自由。弛豫时间长。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。低场时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质技术介绍

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。 一站式核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域核磁共振弛豫分析技术则根据物体内部不同物质的弛豫特性实现物质组分的鉴别和定量分析。

润湿性

自吸：已饱油岩样放入吸水仪中，如果岩石亲水，毛细作用下，水将自动吸入岩石将岩石中的油驱替出来，驱替出的油浮于仪器顶部，体积能够直接读出；如果岩石有亲油能力，则使用饱水岩样，置入油中，倒置读出驱出水量；由于岩石具有非均质性，既亲油又亲水，一般同一岩样重复做吸水驱油和吸油驱水实验；自吸离心法：除自吸外，利用离心机产生离心力将岩心毛管中可流动的液体排除，得到总的可流动毛管体积：水排比=自动吸水量/（自动吸水量+离心吸水（排油）量）；油排比=自动吸油量/（自动吸油量+离心吸油（排水）量）；自吸驱替法：与自吸离心法相似，不同在于将离心机旋转产生的离心力改为将岩心装入岩心夹持器中加压进行驱替；实验步骤：饱油（含束缚水）岩样自吸水，测排油量C，岩心放入夹持器，水驱油测油量D；水驱后（含残余油）自吸油，测排水量A，岩心放入夹持器，油驱水测水量B。油润湿指数=A/（A+B）水润湿指数=C/（C+D）

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 核磁共振测量方法一类是测量非均匀磁场中不同时间产生的回波串的信号衰减包络。

低场时域核磁共振技术（弛豫时间理论）以其无损、无侵入、检测时间短、可检测至更加微观的维度等特点，在土壤分析领域的应用越来越被科研工作者关注，尤其在土壤孔隙表征方面，包括孔径大小测量、孔径分布分析等。与X-Ray计算机断层扫描技术（X-Ray Computed tomography）相比，低场时域核磁共振技术检测更快，可对土壤中的纳米级孔隙进行定量分析，可用于研究土壤不同系统中的水动力学研究，如陶土/水系统、有机物/水系统等。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。核磁共振检测技术特点：测量目标原子核的独一性。小核磁水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质原理

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。低场时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质技术介绍

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。低场时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质技术介绍

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