泥页岩膨胀性测定实验

中国石油大学（华东）渗流物理实验报告

实验日期： 成绩 ：

班级： 石工1205 学号： 姓名： 教师： 同组者：

泥页岩膨胀性测定实验

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

粘土矿物在高温高压下与水接触开始膨胀，随着时间的增加，膨胀量增大。不同时刻的膨胀量除以粘土样品的初始高度可得该岩样在不同时刻的膨胀率。当膨胀量达到稳定时，可求最大膨胀率。 （1）膨胀率计算公式：

%1000

⨯-=

h h h E t

式中，E —膨胀率，%； mm ；0h —粘土样品的初始高度，mm ；

t h —粘土样品在t 时刻的高度。 (2)防膨率计算公式

%100)(21⨯-=E E B 式中，B --防膨率，%；

1E --未经处理过的粘土的最大膨胀率，%； 2E --处理过的粘土的最大膨胀率，%。

三、实验流程

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

四、实验操作步骤

1、样品制备

1）样品烘干

将土样或泥页岩样粉（过100目筛）在105℃条件下烘干4小时以上，冷却至室温，放置于干燥器内备用。

2）样品压制

（1）将带孔托垫放入模内，上面放一张滤纸，用游标卡尺测量深度h1；

(2)用天平称取5～10g样品装入压模内，用手拍打压模，使其中样品端面平整，并在表面再放一张滤纸；

(3)将压棒置于模内，轻轻左右旋转下推，与样品接触；将组好的岩样模置于油压机平台上，加压至4MPa，5分钟后泄压；取出压棒，倒置压模，倒出岩样表层的土样，用游标卡尺测量深度h2，至此岩样制好，岩样长度h0=h1-h2。

2、膨胀率测试

1．将制备好的粘土试样(同岩样模一起)从主测杯底部装入主测杯内，同时注意主测杯底部放置密封圈，紧固主测杯下6个固定螺钉。

2．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；将滑块往下推移，确保滑块接触到试样。

3．将注液杯与主测杯之间的注液阀顺时针关闭，然后把试液(15～20mL)倒入注液杯中，拧紧杯盖。关闭注液杯的连通阀。

4．将连接好的主测杯和注液杯放入加热套中，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，插上销钉。

5．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。

6．拧紧注液杯上部的放气手柄，拧紧主测杯的放气螺钉，然后打开注液杯的连通阀；打开总气源阀，调节减压阀：（1）将连接注液杯的气体压力调至0.5~1Mpa；（2）将主测杯的气体压力调实验压力3.5Mpa。

7．打开计算机中的测试软件，设置好采样时间。

8．打开电源开关，设置加热温度。

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到实验压力(为减少实验误差，上述三个操作最好在15s内完成)；则指定温度、压力条件下的膨胀实验正式开始。

10．记录不同时间粘土试样的膨胀量，当膨胀量达到稳定时，停止实验。

11．关闭总气源阀，旋紧主测杯上的放气螺钉，关闭注液杯的连通阀，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)，卸下与注液杯、主测杯相连的管线。

12．卸下容栅传感器，卸下温度传感器。

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，松开注液杯上部的连通阀，打开注液阀，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．整理好实验仪器。

五、实验数据处理

1．测试温度= 60 ℃，测试压力=3.5 MPa

粘土样品的初始高度h0=7.40 mm

2．记录不同时刻粘土膨胀量。

表一、不同时刻粘土膨胀量记录表

3．绘制粘土膨胀率与时间的关系曲线。

六、小结

通过本次泥页岩膨胀性测定实验，了解到页岩遇水会膨胀，而且其膨胀率很大，这与在之前课堂上老师讲的水敏有关，在实际石油开采的时候，也会遇到这种遇水膨胀的含油岩石，遇到这种岩石时，一定要注意避免其与水接触，以免岩石膨胀，影响开采效益，十分感谢老师的指导。