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。低场核磁共振弛豫分析仪软件用在计算机上的上位机部分,实现向仪器通信发送控制指令。氢核磁核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质水化过程分析检测
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。一站式磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质仪器特色水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于土壤孔隙物性研究(孔隙变化及微观结构分析)。
利用核磁共振资料的储层分级评价,一般考虑影响孔隙结构的因素主要是核磁谱形分布、孔隙度、 地层厚度等宏观储层参数,而对于极大孔喉半径、 极大进汞饱和度等反映储层孔隙结构、储层渗流特 性等微观参数分析明显不足。从宏观尺度及微观尺度2个方面进行孔隙结构参数的选择,为储层分级评价模型的建立提供更为可靠的依据。核磁共振T2分布谱所包含丰富的数字信息反映了岩石特定的物理信息。储层中的可动流体和束缚流体可以通过核磁共振测井进行定量评价。
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。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。
核磁共振技术是利用岩石等多孔介质内部流体中H原子的核磁共振信号强度与流体体积成正比这一特性来实现岩石微观孔隙结构测量,T2图谱是核磁共振测得的直观结果之一。对于均质的纯净物,发生核磁共振时其内部每个原子核与周围环境的相互作用基本相同,因此可以用一个单一的弛豫时间T来表征被测样品的物性特征。而对于岩石这种多孔介质而言,情况要复杂的多。岩石矿物含量与构成不一,孔隙内的流体被岩石骨架分割在大小形状不一的孔道内,每个原子核与固体表面的接触机会不一样,导致每个原子核弛豫被加强的几率不等,因此,储层岩石内的流体弛豫不能用单一的弛豫时间来描述,而应当是一个分布。不同类型岩石内不同流体决定了各自具有不同的弛豫时间分布。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可对水泥基材料的微观结构、裂缝变化进行分析。一站式磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质仪器特色
岩石和土体是天然形成的多孔介质材料。氢核磁核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质水化过程分析检测
低场核磁共振(LF-MMR)通过H原子能量变化判断样品中水分子的自由度、分析不同种类水分的含量,是一种快速、有效、无损的测量技术。国内外学者利用低场核磁共振技术在食品水分检测、冻土未冻水、低渗透岩心孔隙分布等方面进行了大量研究。
根据拉莫定律,在给定磁场强度下,当外加射频频率与1H核共振频率相同时,1H才产生共振吸收。而1H核共振频率由分子组成与结构决定,即不同分子的1H具有不同的核磁共振频率,因此施加特定外加射频频率,测水中的H而不测其他物质中的H。1H低场核磁共振的弛豫时间长短与氢质子的存在状态及所处的物理化学环境有关,纵向弛豫T2越长,说明分子运动性越强,所受束缚力弱,反之,分子运动性弱,所受束缚力强。因此,利用T2值大小可以区别黏土的表面水化水、渗透水、自由水的类型。即采样总信号幅值与物质中水分子的氢质子数呈正比,各种类型水的质量比等于各自的核磁共振信号峰的面积比。利用联合迭代重建技术(SIRT算法)反演T2离散点,可得离散型与连续型相结合的T2积分谱,峰面积为该状态水分的信号幅值。 氢核磁核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质水化过程分析检测
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