頁巖膨脹實(shí)驗(yàn)

中國石油大學(xué)油層物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)日期：■成績： 班級(jí)：石學(xué)號(hào)：姓名：教師:付帥師同組者：頁巖膨脹實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握泥頁巖膨脹機(jī)理；2、了解高溫高壓泥頁巖膨脹儀的工作原理及儀器結(jié)構(gòu)；3、掌握泥頁巖膨脹率測定及計(jì)算方法。二、 實(shí)驗(yàn)原理泥頁巖在高溫高壓下遇水開始膨脹，隨著時(shí)間的增加，膨脹量增大。泥頁巖膨脹率計(jì)算公式：E=2ox100%h0式中：E—膨脹率，%；H—粘土樣品在t時(shí)刻的高度，mm；tH—粘土樣品的初始高度，mm。0粘土樣品放主測杯，加熱并用氣體加壓，液體與樣品接觸，記剝。隨時(shí)0間推移，粘土膨脹，h增加，被傳感器記錄。

三、實(shí)驗(yàn)儀器儀器設(shè)備如下圖1所示。測溫開關(guān)膨脹最mm1 I????IsHI電源測溫開關(guān)膨脹最mm1 I????IsHI電源HTP-3A髙溫高壓泥頁巖膨脹儀溫度七一令皿1擊圖圖1高溫高壓泥頁巖膨脹儀原理圖1.壓力表；2.放氣手柄；3.銷釘；4.連通閥桿；5.放氣螺釘；6.輸入三通閥；7.容柵傳感器；8.導(dǎo)桿；9.溫度傳感器；10.主測杯；11.粘土樣品；12.巖樣模13.加熱套；14.溫控儀；15.注液閥；16.注液杯21918341756169151012142191834175616915101214圖8-2主測杯結(jié)構(gòu)示意圖1.容柵傳感器；2.傳感器支架；3.輸入三通閥；4.放氣螺釘；5.平衡支架；6.密封螺釘；7.滑動(dòng)桿；8.測桿；9.主測杯；10.緊固螺釘；11.巖樣模；12.托墊；13.止釘；14.杯下蓋；15.051X3.1密封圈；16.測盤；17.滑塊；18.表?xiàng)U；19.傳感器座主要試驗(yàn)儀器：氮?dú)馄浚ǖ獨(dú)鈮毫Υ笥?Mpa）、管匯、高溫高壓泥頁巖膨脹儀、數(shù)據(jù)控制及顯示系統(tǒng)等。各儀器的主要指標(biāo)：氣源壓力為5Mpa；工作溫度W120°C；工作壓力為3.5Mpa；測試量程為15mm；試樣模內(nèi)徑為25mm；測量分辨率為0.001mm。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、 打開高溫高壓頁巖膨脹儀的電源開關(guān)，設(shè)置加熱溫度為70Co2、 將制備好的壓樣（同巖樣模一起）從主測杯底部裝入主測杯內(nèi)，同時(shí)應(yīng)在主測杯底部放置密封圈，禁錮主測杯下的6個(gè)固定螺釘。3、 在主測杯上部放一個(gè)密封圈，將帶有測盤、測桿的平衡支架系統(tǒng)放入主測杯內(nèi)，調(diào)整好位置，擰緊固定螺釘。4、 將注液杯與主測杯之間的注液閥順時(shí)針關(guān)閉，然后把試液（15~20mL）倒入注液杯中，擰緊杯蓋。5、 將連接好的主測杯和注液杯放入高溫高壓夜宴膨脹儀的加熱套中，并將兩根輸氣管分別與主測杯的輸入三通閥和注液杯的連通閥桿連接好。6、 將容柵傳感器放入支架內(nèi)，調(diào)節(jié)表?xiàng)U位置，使其底部與滑塊接觸，并擰緊固定螺釘；然后將溫度傳感器插入主測杯的孔內(nèi)。7、 擰緊注液杯上部的放氣手柄，擰緊放氣螺桿，然后打開注液杯的連通閥桿，將連接注液杯的氣體的壓力調(diào)至0.5~1Mpa；再將主測杯的氣體壓力調(diào)到實(shí)驗(yàn)壓力3.5Mpa。8、打開計(jì)算機(jī)中的測試軟件，設(shè)置好采樣時(shí)間。9、 主測杯放入加熱套一定時(shí)間后，當(dāng)溫度達(dá)到實(shí)驗(yàn)溫度時(shí)，點(diǎn)擊測試軟件上的“清零”和“開始”鍵；打開注液閥，將液體注入主測杯中，迅速關(guān)閉注液閥；打開主測杯的放氣螺釘，調(diào)節(jié)主測杯中的壓力至實(shí)驗(yàn)壓力（為減少實(shí)驗(yàn)誤差，上述三個(gè)操作最好在10s內(nèi)完成）；則指定溫度、壓力條件下的膨脹實(shí)驗(yàn)正式開始。10、 每隔30s記錄粘土試樣的膨脹量，當(dāng)膨脹量達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，停止實(shí)驗(yàn)。11、 關(guān)閉總氣源閥、主測杯上的放氣螺釘、注液杯的連通閥桿，關(guān)閉主機(jī)電源；緩慢擰開注液杯上部的放氣手柄，放出其中的氣體；松開減壓閥（連接兩根輸氣管線）。12、 卸下容柵傳感器、溫度傳感器，卸下與注液杯、主測杯相連的管線。13、 將主測杯從加熱套中提出，置于空氣中冷卻（溫度很高時(shí)，可用濕布冷卻），至溫度TW40°C,松開主測杯的放氣螺釘和注液杯上部的連通閥桿,放掉杯內(nèi)余壓。14、 確認(rèn)主測杯和注液杯內(nèi)沒有氣壓后，卸下注液杯杯蓋，松開主測杯上蓋和下蓋的緊固螺釘，卸下主測杯的上、下杯蓋，取出巖樣模，清洗導(dǎo)桿端面以及主測杯內(nèi)壁，擦干后存放。15、整理實(shí)驗(yàn)儀器，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理地層溫度=70°C, 地層壓力=3.5MPa表一高溫高壓泥頁巖膨脹率測定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表時(shí)間膨脹量膨脹率時(shí)間膨脹量膨脹率時(shí)間膨脹量膨脹率minmm%minmm%minmm%0.50.0410.38590.2342.195280.5585.23510.0310.2919.50.2452.298300.5865.4971.50.0310.291100.2582.420320.6135.75020.0430.40310.50.2672.505340.6395.9942.50.0570.535110.2782.608360.6666.24830.0710.66611.50.2892.711380.6916.4823.50.0870.816120.2992.805400.7176.72640.1030.96612.50.3092.899420.7416.9514.50.1171.098130.3192.992440.7647.16750.1311.22913.50.3283.077460.7867.3735.50.1441.351140.3373.161480.8097.58960.1581.482160.3733.499500.8327.8056.50.1721.614180.4083.827520.8548.01170.1841.726200.4384.109540.8748.1997.50.1981.857220.4744.447560.8948.38680.211.970240.5024.709580.9148.5748.50.2232.092260.5304.972600.9338.752粘土樣品的初始高度h=10.66mm0以第一組數(shù)據(jù)，即t=0.5min時(shí)為例，計(jì)算膨脹率：膨脹量=h-ht0根據(jù)粘土膨脹率計(jì)算公式有：h—h 0041E二tox100%二 x100%二0.385%h 10.660同理可得其余時(shí)間下對(duì)應(yīng)的膨脹率。

根據(jù)表一中數(shù)據(jù)繪制膨脹率-時(shí)間曲線圖如下：膨脹率E-時(shí)間t曲線4001020 30時(shí)間t/s50 60 704001020 30時(shí)間t/s50 60 70圖二膨脹率E-時(shí)間t曲線圖圖形分析：由圖中E-1曲線可以看出，在其他條件一定的情況下，隨著時(shí)間的增加，泥頁巖的膨脹率逐漸增加，但增加的速度在逐漸減慢。六、課后習(xí)題1、粘土的水化膨脹機(jī)理（以蒙脫石為例）答：蒙脫石是常見的粘土中的一種，當(dāng)它與水接觸時(shí)，水被吸附在蒙脫石的層間以及顆粒表面上，層間由于作用力弱，可以吸附大量陽離子、水或其他極性有機(jī)分子，在原始狀態(tài)下處于平衡狀態(tài)。一旦陽離子濃度較低的淡水進(jìn)入蒙脫石晶層之間，就會(huì)引起晶層表面平衡電價(jià)的陽離子在水中解離，使粘土表面帶負(fù)電，在靜電斥力的作用下，引起晶層沿垂直于晶層方向膨脹，因此會(huì)發(fā)生膨脹。2、粘土礦物水化膨脹對(duì)儲(chǔ)層有哪些損傷？答：粘土礦物水化膨脹會(huì)引起儲(chǔ)層發(fā)生水敏現(xiàn)象，粘土礦物發(fā)生膨脹水化、分散脫落、運(yùn)移，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致地層滲透率降低，影響地層的儲(chǔ)量及產(chǎn)量；而粘土礦物水化膨脹使礦物表面的物質(zhì)脫落分解，它們會(huì)隨流體移動(dòng)，可能會(huì)堵塞空隙喉道，不利于采油，降低采收率。3、實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該注意哪些操作事項(xiàng)，高溫高壓操作安全方面，儀器維護(hù)避免損壞方面，影響實(shí)驗(yàn)成敗因素？答：本次實(shí)驗(yàn)對(duì)儀器的氣密性有較大的要求，是在較高的壓力下操作的實(shí)驗(yàn)，所以要注意設(shè)備的密封性、合理的調(diào)節(jié)壓力、并要十分清楚各個(gè)閥門，嚴(yán)格按操作規(guī)程操作，并記錄數(shù)據(jù)等。6、巖石粒度組成分析的主要方法和步驟？答：常用的粒度分