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中国石油大学 渗流物理 实验报告 实验日期: 成绩: 班级: 学号: 姓名: 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 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 式中,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。 （2）防膨率计算公式 B=E1-E2 式中,B—防膨率，%; E1—未经处理过的粘土的最大膨胀率，%; E2—处理过的粘土的最大膨胀率，%。 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 四．实验步骤 1) 样品烘干 将粘土样品或泥页岩样粉（过100目筛）在150℃条件下烘干4h，冷却至室温，放置于干燥器内备用。 样品压制 （1） （2） （3）min后泄压；取出压棒，倒置岩样模，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，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，使滑块接触到试样，拧紧放气螺钉；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。 （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(40～50mL)倒入注液杯中，拧紧杯盖。关闭注液杯上部的连通阀。 （4）将连接好的主测杯和注液杯放入高温高压页岩膨胀仪加热套中，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，然后将温度传感器插入主测杯的孔内。 （5）打开计算机中的测试软件，设置好采样时间。 （6）打开高温高压页岩膨胀仪的电源开关，设置加热温度；然后打开注液杯的连通阀，将连接注液杯的气体压力调制0.5～2MPa;再将主测杯的气体压力调到实验压力。 （7）主测杯放入加热套一定时间后，可以通过“测温”按钮检测主测杯的温度。当温度达到实验温度时，打开注液阀，将试液注入主测杯内，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10s内完成)，最后点击测试软件上的“清零”和“开始”键；则指定温度、压力条件下的膨胀实验正式开始。 （8）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。 （9）关闭主测杯上部的放气螺钉，关闭总气源阀、减压阀，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；卸下与注液杯、主测杯相连的管线，卸下主测杯上部的输气管线。 （10）卸下容栅传感器。 （11）将主测杯从加热套中提出，置于空气中冷却，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。 （12）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、下杯盖的紧固螺钉，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。 （13）整理好实验仪器，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/mm 4.90 仪器编号 1 粘土样品高度读数h2/mm 4.92 温度/℃ 40 粘土样品高度读数h3/mm 4.92 压力/MPa 2 粘土样品平均高度h0/mm 4.917 膨胀性数据记录 时间 t/min 膨胀量/mm 时间 t/min 膨胀量/mm 时间 t/min 膨胀量/mm 0.5 0.052 7.5 0.354 16 0.554 1 0.091 8 0.368 18 0.592 1.5 0.124 8.5 0.382 20 0.629 2 0.153 9 0.395 22 0.663 2.5 0.178 9.5 0.407 24 0.697 3 0.202 10 0.420 26 0.730 3.5 0.233 10.5 0.432 28 0.762 4 0.243 11 0.445 30 0.793 4.5 0.