页岩膨胀率的测定

中国石油大学渗流物理实验报告
实验日期: 成绩: 班级: 石工1307 学号: 1302010708 姓名: 曲正天教师: 付帅师
同组者:
泥页岩膨胀性测定
一．实验目的
1．了解高温高压泥页岩膨胀仪的结构、工作原理及使用方法；
2．掌握粘土矿物吸水膨胀的机理及膨胀率的计算方法。

二．实验原理
随着测试液与粘土矿物接触时间的增加，粘土膨胀，高度增加，由容栅传感器感应出的试样轴向的位移信号，通过计算机系统将膨胀量随时间的关系曲线记录下来，显示在屏幕上。

当粘土矿物的膨胀量基本稳定时，最大的膨胀量与粘土样品的初始高度之比为最大膨胀率。

E=h
t -h
/h
*100%
其中：E—膨胀率，%；ht—粘土样品在t时刻的高度，mm；h0—粘土样品的初始高度，mm。

三．实验仪器及流程
图1 高温高压泥页岩膨胀仪原理示意图
图2 主测杯结构示意图
（简要介绍实验仪器）
四．实验步骤
1、样品制备
2、膨胀率测试
1. 打开高温高压页岩膨胀仪的电源开关，设置加热温度为80℃。

2.将制备好的压样(同岩样模一起)从主测杯底部装入主测杯内，同时应在主测杯底部放置密封圈，禁锢主测杯下的6个固定螺钉。

3.在主测杯上部放一个密封圈，将带有测盘、测杆的平衡支架系统放入主测杯内，调整好位置，拧紧固定螺钉。

4.将注液杯与主测杯之间的注液阀顺时针关闭，然后把试液(20~30mL)倒入注液杯中，拧紧杯盖。

5.将连接好的主测杯和注液杯放入高温高压夜宴膨胀仪的加热套中，并将两根输气管分别与主测杯的输入三通阀和注液杯的连通阀杆连接好。

6.将容栅传感器放入支架内，调节表杆位置，使其底部与滑块接触，并拧紧固定螺钉；然后将温度传感器插入主测杯的孔内。

7.拧紧注液杯上部的放气手柄，拧紧放气螺杆，然后打开注液杯的连通阀杆，将连接注液杯的气体的压力调至0.5~1Mpa；再将主测杯的气体压力调到实验压力3.5Mpa。

8.打开计算机中的测试软件，设置好采样时间。

9.主测杯放入加热套一定时间后，当温度达到实验温度时，点击测试软件上的“清零”和“开始”键；打开注液阀，将液体注入主测杯中，迅速关闭注液阀；打开主测杯的放气螺钉，调节主测杯中的压力至实验压力(为减少实验误差，上述三个操作最好在10s内完成)；则指定温度、压力条件下的膨胀实验正式开始。

10.每隔2min记录粘土试样的膨胀量，当膨胀量达到稳定时，停止实验。

11.关闭总气源阀、主测杯上的放气螺钉、注液杯的连通阀杆，关闭主机电源；缓慢拧开注液杯上部的放气手柄，放出其中的气体；松开减压阀(连接两根输气管线)。

12.卸下容栅传感器、温度传感器，卸下与注液杯、主测杯相连的管线。

13.将主测杯从加热套中提出，置于空气中冷却(温度很高时，可用湿布冷却)，至温度T≤40℃，松开主测杯的放气螺钉和注液杯上部的连通阀杆，放掉杯内余压。

14.确认主测杯和注液杯内没有气压后，卸下注液杯杯盖，松开主测杯上盖和下盖的紧固螺钉，卸下主测杯的上、下杯盖，取出岩样模，清洗导杆端面以及主测杯内壁，擦干后存放。

15.整理实验仪器，处理实验数据。

五．数据记录与处理
1．膨胀性测试原始记录
表1 高温高压泥页岩膨胀率测定原始记录表
仪器和样品数据记录粘土样品高度读数h1/mm0.608
仪器编号 3 粘土样品高度读数h2/mm0.590 温度/℃43 粘土样品高度读数h3/mm0.594 压力/MPa 0 粘土样品平均高度h0/mm0.597
膨胀性数据记录
时间t/min 膨胀量
h
∆/mm
时间
t/min
膨胀量
h
∆/mm
时间
t/min
膨胀量
h
∆/mm
0.5 0.090 7.5 0.523 16 0.768
1 0.154 8 0.54
2 18 0.812
1.5 0.201 8.5 0.561 20 0.855
2 0.24
3 9 0.576 22 0.893
2.5 0.279 9.5 0.593 24 0.931
3 0.313 10 0.608 26 0.966
3.5 0.343 10.5 0.624 28 0.999
4 0.370 11 0.639 30 1.031
4.5 0.396 11.5 0.653 32 1.061
5 0.420 12 0.667 34 1.093
5.5 0.442 12.5 0.681 36 1.121
6 0.464 13 0.693 38 1.149
6.5 0.485 13.5 0.707 40 1.174
7 0.506 14 0.720
2．不同时刻粘土膨胀率计算。

（粘土膨胀率计算公式，计算举例，做出不同时刻膨胀率数据记录表格）
时间t/min 膨胀率
100%
时间
t/min
膨胀率
100%
时间
t/min
膨胀率
100%
0.5 15.075387.5 87.6046916 128.6432
1 25.795648 90.7872718 136.0134
1.5 33.668348.5 93.9698520 143.2161
2 40.703529 96.4824122 149.5812
2.5 46.733679.5 99.3299824 155.9464
3 52.4288110 101.842526 161.809
3.5 57.4539410.5 10
4.522628 167.3367
4 61.9765511 107.035230 172.6968
4.5 66.3316611.5 109.380232 177.7219
5 70.3517612 111.725334 183.0821
5.5 74.0368512.5 114.070436 187.7722
6 77.7219413 116.080438 192.4623
6.5 81.2395313.5 118.425540 196.6499
7 84.7571214 120.603
3．绘制粘土膨胀率与时间的关系曲线。

曲线分析：
粘土遇水膨胀，但是粘土膨胀速率随时间增大而慢慢变小
六、思考题
1、以蒙脱石为例，简述粘土水化膨胀的机理，及其水化膨胀对储层的伤害。

答：
粘土矿物是油藏岩石的主要充填物。

在与不配伍的外界流体接触时，粘土矿物会发生水化膨胀、分散运移或者产生沉淀，堵塞甚至堵死油气流动通道，大大降低油藏的渗透率及原油采收率
2、总结岩石粒度组成分析的主要方法，并简述其步骤。

答：
筛析法，沉降法和薄片法。

1.筛析法是粒度组成的常规分析方法，将岩石洗油，烘干，称重，解析，去掉胶
结物，烘干称重，过套筛，分筛沉重，计算粒度组成。

2.通过最小筛孔的筛子，可采用沉降法进一步分析，不同直径的颗粒在相同的液
体中具有不同的沉降速率
3.对于致密的细粒岩石，可以制成岩石薄片，用显微镜观测或者用图像分析仪器
测定其粒度组成。