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。是一家从事磁共振检测仪器设备的高科技公司。低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质弛豫信号
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。核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质分析水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于非常规岩芯中油和水的温度压力特性检测分析。
用核磁共振技术评价油气藏储层岩石润湿性源于对多孔介质中润湿性流体和非润湿性流体弛豫时间特征的研究,实质即是核磁共振弛豫谱对于多孔介质中润湿性和非润湿性流体与固体孔隙表面作用力强弱特征的反映不同。润湿性是指当岩石孔隙中存在两种非混相流体时,其中某一相流体相对于另一相流体对于岩石孔隙表面具有更强的亲和力或铺展性。油气藏储层润湿性是储层基本的物性特征之一,也是岩心专项分析的重点研究内容之一。储层岩石的润湿性是影响油水微观分布、毛管力、相对渗透率、束缚水饱和度及残余油饱和度等的因素之一,准确评价储层润湿性对于制定合理的油田开发方案及提高采收率措施具有极为重要的指导作用。核磁共振技术作为一种快速、无损检测技术在石油工业领域中的应用越来越广阔。
水泥基材料的水化、硬化体结构的形成及演化、水泥基材料内部不同水分之间的转化、吸水、干燥、水分在水泥基材料内部的扩散过程引起水分化学状态或所处环境物理状态的变化。 这种变化可用H核磁共振驰豫时间进行表征。研究表明,H驰豫时间谱可用于水泥水化过程、硬化体结构形成、孔结构、水分在水泥基材料内的传输过程等的表征,所得结果与其它方法所得结果有较好的一致性。 且核磁共振技术可表征水分在水泥基材料中的分布及传输,这是其它现代测试方法难以达到的。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总体有机质含量(TOC )检测分析。
.规格化FID法的方法为:1. 所有测得的低于冰点的温度下的FID信号以任一高于冰点的温度的FID信号进行规格化;2. 在规格化后的FID曲线上确定,所有规格化后的FID曲线水平平行的点(即从该时间后,规格化话后的FID曲线水平平行)。则该时间点对于的FID信号的强度用于计算冻土中未冻水含量。 FIDx=(FID10-FID5)Tx/(T10-T5)+(FID5T10-FID10T5)/(T10-T5)----(1) 根据公式(1)确认不同温度Tx下的FIDx的大小:其中FID10、FID5分别为10℃和5℃时的FID信号强度,T10=10℃、T5=5℃。 Wu=FIDX60Wg/FIDX-----(2) 根据公式(2)计算x温度下的冻土中的未冻水含量Wu,其中FIDx由公式(1)确认,FIDx60为x温度下的FID信号在60us时的信号强度(60us时规格化后的FID曲线水平平行,对于不同样品该时间点不同),Wg为样品中的重力水含量。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于对土壤等多孔介质的孔隙度、孔隙大小分布的测量分析。低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域示例
增加核磁共振磁场强度能够提高检测的灵敏度,增加核磁共振磁场均匀性能够提高弛豫信号质量。低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质弛豫信号
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。低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质弛豫信号
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