36周博博1402011130泥页岩膨胀性测定实验.doc

中国石油大学（华东）渗流物理实验报告实验日期： 2016.11.2 成绩 ： 班级： 石工1409 学号： 1402011130 姓名： 周博博 教师： 同组者： 任旭，阿迪卜 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：式中，膨胀率，%； mm；粘土样品的初始高度，mm；粘土样品在时刻的高度。(2)防膨率计算公式 式中，-防膨率，%；-未经处理过的粘土的最大膨胀率，%；-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510g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(1520mL)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0.51Mpa；（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T40，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= 42，测试压力=0 MPa粘土样品的初始高度h0=7.66 mm2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时间min数值mm膨胀率%时间min数值mm膨胀率%00016分0.6728.772846 30秒0.0040.052219 16分30秒0.6828.903394 1分0.0550.718016 17分0.6939.046997 1分30秒0.1241.618799 17分30秒0.7049.190601 2分0.1772.310705 18分0.7149.321149 2分30秒0.2092.728460 18分30秒0.7249.451697 3分0.2423.159269 19分0.7369.608355 3分30秒0.2733.563969 19分30秒0.7469.738903 4分0.2973.877285 20分0.7569.869452 4分30秒0.3184.151436 20分30秒0.76610.000000 5分0.344.438642 21分0.77610.130548 5分30秒0.3634.738903 21分30秒0.78610.261097 6分0.3845.013055 22分0.79510.378590 6分30秒0.4035.261097 22分30秒0.80510.509138 7分0.425.483029 23分0.81510.639687 7分30秒0.4395.731070 23分30秒0.82310.744125 8分0.4565.953003 24分0.83310.874674 8分30秒0.4746.187990 24分30秒0.84110.979112 9分0.496.396867 25分0.8511.096606 9分30秒0.5036.566580 25分30秒0.85911.214099 10分0.5176.749347 26分0.86811.331593 10分30秒0.5316.932115 26分30秒0.87711.449086 11分0.5467.127937 27分0.88611.566580 11分30秒0.5597.297650 27分30秒0.89411.671018 12分0.5737.480418 28分0.90211.775457 12分30秒0.5877.663185 28分30秒0.91111.892950 13分0.5997.819843 29分0.91811.984334 13分30秒0.6127.989556 29分30秒0.92712.101828 14分0.6258.159269 30分0.93512.206266 14分30秒0.6358.289817 30分30秒0.94312.310705 15分0.6488.459530 31分0.95212.428198 15分30秒0.668.616188 31分30秒0.9612.532637 3绘制粘土膨胀率与时间的关系曲线。4. 以蒙脱石为例，简述黏土水化的膨胀机理，以及水化膨胀对储层的危害。 答：蒙脱石与水接触时，水被吸附在蒙脱石的层间以及颗粒表面上，层间由于作用力弱，可以吸附大量阳离子、水或其他极性有机分子，在原始状态下处于平衡状态。一旦阳离子浓度较低的淡水进入蒙脱石晶层之间，就会引起晶层表面平衡电价的阳离子在水中解离，使粘土表面带负电，在静电斥力的作用下，引起晶层沿垂直于晶层方向膨胀，因此会发生膨胀。 伤害：堵塞岩石孔隙喉道，引起储层渗透率的明显降低，降低岩石的渗透率，使岩石有很高的束缚水饱和度，从而降低了岩石的储油能力。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